專利名稱：用于稠度測量的振動(dòng)變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種主要用于紙漿懸浮液(pulp suspensions)的稠度測量 (consistency measurement)的振動(dòng)變送器(vibrating transmitter)。
背景技術(shù)：
目前，有許多不同的用于纖維稠度測量的測量原理。最常出現(xiàn)的是旋轉(zhuǎn)剪 切力觀'J量"H"(rotating shearing force meters) ( S走凈爭測量體(rotating measuring body))、分別用于透射測定法(transmission measurement)和反射測定法的光變 送器、微波測量計(jì)和用于剪切力測量的靜動(dòng)葉片變送器(在加工管道的縱向方 向上葉片形式的測量體)。相比最后提及的葉片變送器，三種最初提及的類型 通常用于更多苛求的應(yīng)用，并要求更高的價(jià)格，傳統(tǒng)上，最后提及的葉片變送 器用在要求較低的應(yīng)用。
從全^求來看，在最近幾年中回收纖維的處理已經(jīng)大大地增加了，在如回收 纖維的處理中，已出現(xiàn)了新的問題，而回收纖維的處理在測量變送器上需要新 的要求。優(yōu)等纖維、回收纖維、細(xì)粒部分、填料等的懸浮液(suspensions)的含 量相當(dāng)大地變化，并且最明顯的是相對(duì)低的剪切力水平，在許多應(yīng)用中，這些 被重新獲得。但在這里，由于在不含回收纖維的處理過程中，有許多應(yīng)用場所 (application sports)被認(rèn)為是很少合格的，因此這些應(yīng)用場所沒有理由在高價(jià)范 圍內(nèi)安裝變送器。在低稠度區(qū)域，較低的剪切力水平問題當(dāng)然變得最明顯。作 為結(jié)果，除了靜動(dòng)葉片變送器的安裝，其它葉片變送器的安裝也明顯地在稠度 范圍1 - 4 %且有時(shí)仍高于此的范圍內(nèi)存在明顯的靈敏度(sensitivity)的問題。在 1%以下，葉片變送器通常沒有或有非常輕微的靈敏度，在這種情況下，使用 光變送器。在4%和以上更高的稠度區(qū)域，有人根據(jù)對(duì)測量的靈敏度和準(zhǔn)確度 的要求選擇變送器，然后，該選擇變得相當(dāng)大并且主要地可能包括以上類型的 全部。
振動(dòng)測量變送器本身不是新現(xiàn)象。僅僅粘度測量，在過去數(shù)年，許多這樣的儀器已經(jīng)通過專利申請被設(shè)計(jì)和應(yīng)用。在這種情況下，在加工工業(yè)中
(processing industry),測量原理已經(jīng)提供了良好的結(jié)果并取得了特定位置。然 而，當(dāng)在七十年代期間，有人試圖將這種良好的結(jié)果轉(zhuǎn)移到紙漿工業(yè)中的葉片 變送器類型的剪切力測量計(jì)上，然而，發(fā)生了沒有預(yù)料到的問題，現(xiàn)在，測量 原理不用于纖維稠度測量計(jì)。 一個(gè)問題由使用的高振動(dòng)頻率引起，另一個(gè)問題 由測量體(葉片)的設(shè)計(jì)引起。
相對(duì)高的測量頻率導(dǎo)致葉片的行程(振幅)變得相當(dāng)有限并且有人將振幅 設(shè)為0. 1 - 1毫米，這沒有充分考慮形成在葉片表面的水膜，在一定的條件下， 水膜可以是許多倍大。有人已經(jīng)知道水膜的可能起因，并且葉片邊被設(shè)計(jì)成具 有縱向擴(kuò)展邊界，但是，在某些條件下，該邊界仍然有助于水膜的形成，危害 測量結(jié)果。
八十年代期間，更有效的葉片變送器原則被引進(jìn)，其中測量體以幾秒鐘的 間隔提供穿過纖維網(wǎng)的行程。直到今天，該原則才被成功地使用，但在低稠度 區(qū)域和尤其是在回收纖維處理中的情況下有以前提到的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供給市場一種變送器，該變送器不要求價(jià)格在上等 級(jí)部分，并且能在1-4%的范圍內(nèi)的回收纖維應(yīng)用中，以令人滿意的方式設(shè) 法完成稠度測量。在回收纖維領(lǐng)域以外和所述的稠度領(lǐng)域以外的應(yīng)用中，根據(jù) 本發(fā)明的變送器也取得了好的性能，這是顯而易見的。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是最小化帶有變化和部分未知成分的懸浮液中的用 于特定紙漿稠度的輸出信號(hào)的差異。在下面的權(quán)利要求中，本發(fā)明的特有的特 征被限定。


通過優(yōu)選實(shí)施例的幫助并參考附圖，本發(fā)明被更詳細(xì)的描述，其中 圖1顯示了根據(jù)具有葉片形狀的測量體的本發(fā)明的變送器的橫截面； 圖2顯示了葉片形狀的測量體的第一實(shí)施例的橫向中的一部分；該部分
的邊是帶有倒圓角(rounded-off)波峰和波谷的波形；
圖3顯示了葉片形狀的測量體的另一實(shí)施例的橫向中的一部分；該部分顯
示帶有尖狀波峰和波谷的波形；圖4顯示了測量體的振幅如何適合于本纖維稠度的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明基于測量體在懸浮液中快速頻率的振蕩，由此，振蕩振幅將依靠懸 浮液的纖維稠度變化。該振幅將是纖維稠度的反函數(shù)，在信號(hào)處理后，振幅可 以作為已被測量的稠度的輸出信號(hào)被計(jì)算和呈現(xiàn)。
如圖i所示，葉片r形的插入懸浮液中的測量體i懸掛在軸承系統(tǒng)2和
彈性密封件3中。通過相對(duì)的彈簧系統(tǒng)4和帶有線圈和磁體5的勵(lì)磁系統(tǒng)，測 量體進(jìn)一步被定位。在典型的用于設(shè)備的30-60Hz的自共振(self-resonance)范 圍內(nèi)，來自電操作裝置6的固定施加的正弦電流引起測量體振蕩。用線性位置 檢測傳感器7測量振幅，在電子裝置8中振幅作為電輸出信號(hào)被計(jì)算和呈現(xiàn)。 在純凈水中，目前的振蕩動(dòng)作為+/-5毫米，最大限度地為+/-8毫米，并隨著 紙漿的稠度的增加而遞減。在一定的稠度，振蕩動(dòng)作變的太小以致于不能保證 出現(xiàn)的水膜被破壞，并且為了避免這種情況，可以提供帶有不同大小葉片的變 送器，用于不同的稠度區(qū)域。圖2和圖3中，顯示了用于測量體的葉片的實(shí)施 例的兩個(gè)例子，并且波形邊9和IO提供傳過懸浮液的液體脈動(dòng)輸送的有效結(jié) 果。根據(jù)第一實(shí)施例，葉片r顯示的波形從圖2中是明顯的，據(jù)此，葉片具 有良好的倒圓角(rounded-off)形波峰和波谷的正弦橫截面，而在圖3中的實(shí)施 例中，葉片在橫截面上具有僅帶有輕微的倒圓角的波峰和波谷的鋸齒形尖狀。
在本發(fā)明中，振動(dòng)測量體1和振幅的形狀允許剪切力測量和穿過纖維網(wǎng)的 液體輸送的阻力測量的結(jié)合。相對(duì)大的振幅保證測量體的上邊界和下邊界總是 切割穿過纖維網(wǎng)，不單單穿過經(jīng)常覆蓋測量體的水膜。根據(jù)圖2和圖3，測量 體1的波形邊9和10提供了穿過纖維網(wǎng)/懸浮液的液體脈動(dòng)輸送。也有影響測 量的其它力，但以上提及的兩種力為影響最大的力。
對(duì)于長纖維純紙漿的質(zhì)量，剪切力是大的，而穿過網(wǎng)的液體輸送發(fā)生在相 對(duì)低的阻力。另一方面，對(duì)于如再生纖維懸浮液，條件是相反的。填料、細(xì)粒 部分、回收纖維和少量優(yōu)等纖維提供低的剪切力，但對(duì)穿過網(wǎng)的水輸送提供高 的阻力。在測量的基礎(chǔ)上，結(jié)果將是，與用于其它葉片變送器的輸出信號(hào)差異 相比，用于特定稠度和各種紙漿質(zhì)量的輸出信號(hào)差異將變成值得考慮的程度很 小。對(duì)于使用者，這是一個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)在質(zhì)量切換方面，只在更小的范圍(extent)需要再校準(zhǔn)變送器。有時(shí)候，這甚至不可能，因?yàn)榧垵{的成分可能依靠 原料和季節(jié)以一種未知的方式變化。
根據(jù)本發(fā)明，測量體1以它的持續(xù)供給力的正常頻率(natural frequency)和 振蕩頻率被引起振蕩。振蕩振幅的測量提供優(yōu)點(diǎn)在低纖維稠度方面靈敏度是 最高的，在高纖維稠度方面靈敏度是最低的，由于剪切力具有相反的靈敏度曲 線，這又導(dǎo)致可以獲得更多的線性測量信號(hào)，見圖4,而不用曲線形狀的數(shù)學(xué) 調(diào)整。通常，合適的頻率介于30-60 Hz之間，振蕩振幅是+/-5毫米。為了使 最大的液體輸送能夠穿過網(wǎng)，而不會(huì)由于脈動(dòng)壓力下降釋放氧氣而發(fā)生氣泡形 成并出現(xiàn)在測量體1的表面，振幅和頻率的正確選4奪具有很大的意義。在極端 情況下，頻率可介于20-80Hz之間和振幅在水中的起始值可以是+Z-8毫米。
在根據(jù)顯示的圖4的曲線圖中，作為一個(gè)例子，振幅的反值(inverted value) 作為纖維稠度的函數(shù)。最高的靈敏度大約介于纖維稠度的1%到4%。在被示 的例子中，如果水中的振幅的值為+/-5 111111,那么，在l %的稠度，振幅因 此成為約+/-4.5毫米，在4%的稠度約+/-0.5毫米。在例子中，由于在稠度 高于4 %的情況下，測量被水膜危害，并且在稠度小于1%的情況下，靈敏度 很低，測量也遭到危害，所以，提供變送器一個(gè)更大的測量范圍將是不合適的。
權(quán)利要求
1.主要用于紙漿懸浮液的稠度測量的變送器，該變送器包括形狀像葉片、懸掛在振動(dòng)產(chǎn)生設(shè)備上的測量體(1)，其特征在于，形狀像葉片(1′)的所述測量體(1)在其橫向上顯示為波形邊表面(9、10)，所述測量體(1)在20-80Hz之間的振蕩頻率內(nèi)振動(dòng)并有正/負(fù)2-8毫米的預(yù)定振幅，測量體(1)提供剪切力測量和穿過纖維網(wǎng)的液體輸送的阻力測量的結(jié)合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變送器，其特征在于，在橫截面中，所述波形 邊表面(9、 10)顯示為帶有倒圓角和縱向波峰和波谷的正弦波形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變送器，其特征在于，在橫截面中，所述波形 邊表面(9、 10)顯示為帶有鋸齒形、輕微倒圓角的波峰和波谷的波形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變送器，其特征在于，所述測量體(1)在優(yōu)選 的30-60Hz之間的頻率且正/負(fù)5毫米的振蕩振幅內(nèi)振動(dòng)或振蕩。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變送器，其特征在于，所述變送器包括懸 掛在軸承系統(tǒng)(2)和彈性密封件(3)中的測量體(1),并且測量體(1)同 時(shí)通過相對(duì)的彈簧系統(tǒng)(4)和帶有線圈和磁體(5)的勵(lì)^磁系統(tǒng)定位，以在典 型的用于設(shè)備的30-60Hz的自共振范圍內(nèi)，釆用來自電操作裝置6的固定施加 的正弦電流使測量體振蕩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于紙漿懸浮液的直接的稠度測量的變送器，包括形狀像葉片、懸掛在振動(dòng)產(chǎn)生設(shè)備的測量體(1)。形狀像葉片(1′)的測量體(1)在橫向上顯示為波形邊表面(9、10)，并且測量體(1)在20-80Hz之間的振蕩頻率內(nèi)振動(dòng)并有正/負(fù)2-8毫米的預(yù)定振幅，測量體(1)提供剪切力測量和穿過纖維網(wǎng)的液體輸送的阻力測量的結(jié)合。
文檔編號(hào)G01N15/06GK101322022SQ200680042255
公開日2008年12月10日 申請日期2006年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月14日
發(fā)明者彼德·隆德伯格, 約阿基姆·庫蘭德 申請人:Btg紙漿及造紙?zhí)綔y儀器股份有限公司