专利名称：一种中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种浆料取样装置，特别是涉及一种从中浓漂白塔内提取中浓纸浆，
用于在线检测塔内中浓纸浆白度的浆料取样装置。
背景技术：
白度是新闻纸、文化纸的主要外观指标，随着市场竞争的加剧，各厂家对纸浆白度 的要求越来越严格。就控制而言，传统的实验室侧量太慢，对纸浆生产过程进行在线白度测 量和控制一方面可以降低成浆白度的波动，稳定产品质量，另一方面可以降低生产成本。生 产过程中，纸浆白度的快速、准确测定，对保证成纸白度的稳定，降低化工原料消耗与能源 消耗，有着至关重要的作用。现行测定纸浆白度一直沿用比色法或手抄片烘干法，比色法快 但不准，手抄片烘干法准但无法及时指导控制生产，事前控制漂白过程中的湿浆白度，是造 纸行业的共同心愿。 纸桨的颜色是由纸桨对可见光(400 700nm)的反射决定的，对漂白过程中纸桨 颜色变化和纸浆光学性质吸收、反射、散射变化之间的关系进行的研究发现，纸浆的颜色变 化对波长的蓝色光的吸收特别敏感。纸浆白度越低，对蓝色光的吸收量越多，反射量则越 少，而且反射系数与纸浆的白度成线性关系。因此标准和标准均以波长的光反射率作为纸 浆白度的测量标准。 目前国际上主要有两种不同的测量方式，分别为国际标准化组织(ISO)规定的 ISO-亮度和美国造纸与纸浆工业技术协会(TAPPI)的TAPPI-亮度。两者的主要区别在于 测量光线的角度、式样的大小和仪器的准确度。iso-亮度采用积分球的原理。用白色圆球 表面漫射光照射样品，观察它与样品成90。角反射出来的光。所测得的亮度不随样品的转 动而改变，故又称无方向性亮度。TAPPI-亮度又称为方向性亮度，它对光的几何条件作了规 定蓝光以45。角投射试样，观察它与样品成90。角反射出来的光。这两种白度测量方式 都需要对纸浆进行预处理，对取来的浆样进行稀释、抄片、压榨并干燥。传统上，是通过分析 各漂白段漂后浆的白度来监视漂白过程，浆的白度是在化验室标准条件下，用抄得浆片的 固有反射系数来表示。这个过程对控制而言太慢了。 随着自动化技术和信息技术的发展，出现了白度在线检测仪，使用在线白度传感 器可以获得漂白过程中纸浆白度的连续变化信号，这就可以对漂白化学药品的加入进行连 续控制，在保证质量的前提下减少化学品的消耗。 一方面可以降低漂白过程的成本，另一方 面可以减少漂白过程污染物的排放。华南理工大学制桨造纸工程国家重点实验室张占波等 人所研究的在线白度传感器以光纤传感技术为核心，用发光二级管作为光源。用475nm的 蓝色光经照射光纤照到浆流中，测量光纤会接收到部分反射光。另外需要从照射光纤中引 出一束光作为对比。测量光纤和参比光纤中的光经过光电转换、放大，然后经刀转换变为数 字量。以测量除以参比作为传感器参量，对实验室测得的标准白度值进行数学回归，根据得 到的数学模型和传感器测得的光强进行计算得到纸浆白度。这种方法提高了浆料白度检测 的速度，能够实现白度在线检测，其不足之处就是直接对浆流的白度进行检测，而管道中浆料本身的情况有多种多样，首先就是所测量的浆样并不是平整表面，那么测量点不同，浆料 所反射出来的457nm的蓝光量就会不同，产生漫反射后，对反射后蓝光的收集会存在很大 差异；另外根据实验研究表明，浆料的浓度不同时，对457nm的蓝光的反射率是不同的，直 接采用传感器来测量管道中的浆料白度时，如果浓度出现变化，则所测得的白度值会出现 较大的变化。从以上分析得知，要做到准确测量浆料白度，必须要对浆料进行预处理，即一 是要确保所测浆样具有一定的平滑度，有利于光的反射；另外要确保所测浆样要具有相同 的浓度，以消除因浆料浓度不同而带来的测量误差。 目前中浓漂白技术已在我国逐步推广，纸浆中浓漂白技术的经济效益主要表现在 大幅度节电节水，降低热能消耗，特别是减少化学品的消耗，从而降低了总操作成本。另外 由于减少了废液排出量，降低了废液污染程度，改善了周围环境，从而减少了废水处理负 荷，也减少了经济开支。 纸浆中浓漂白一般指纸浆浓度在10%以上。纸浆的物理性质是随着浓度变化而变 化的，当浓度低于0. 6%时，纤维有足够的活动空间，因此絮聚形成的纤维网络并不稳定，其 流动性与水基本相同；随着浓度的提高，纤维的接触和碰撞机会增多，纸浆中液体与纤维之 间的相互作用加强，絮聚的纤维网络强度增高。当纸浆浓度大于7%以后，纸浆悬浮液就会 丧失流动性，所以对中浓浆料的取样就不能直接通过阀门流出，必须要利用外力浆浆料从 漂白塔内取出。 要想准确的对中浓漂塔内的中浓浆白度进行在线测量，就必须解决两个问题，一 是取样；二是成形。

发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种中浓浆料的取样、成形装置，
用于测量在线测量中浓浆料的白度。 本发明目的通过如下技术方案实现 —种中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，包括取样筒和成形筒，取样筒和成形
筒的空腔相连通，取样筒和成形筒内分别设有取样活塞和成形活塞；取样活塞和成形活塞
分别与第一气缸和第二气缸连接；成形筒的空腔由上大下小的锥形空腔和圆柱形空腔组
成；锥形空腔和取样筒空腔相连通；位于锥形空腔上端的取样筒上设有开孔，开孔与第三
阀门连接；成形筒的圆柱形空腔内设有成形网和孔板，成形网位于孔板上端，成形网上端的
成形筒由下到上分别设有排水孔和溢流孔，排水孔与第一阀门连接；孔板下端的成形筒底
板上分别设有进/出水孔和压縮空气入口 ，进/出水孔和压縮空气入口分别与三通阀和第
二阀门连接；第三阀门和三通阀都与清水管连接，第二阀门连接压縮空气泵；成形网上端
的成形筒内侧上设有两个孔，用于安装测量纸片白度的传感器。 为进一步实现本发明目的，所述取样筒和成形筒垂直相交。 所述第一阀门、第二阀门和第三阀门选用球阀。 所述三通阀选用三通螺纹球阀。所述成形网选用80目不锈钢滤网，丝径为0. 165mm。 在成形网上方的成形筒壁上设有两个小孔，两个小孔成90度夹角，用于安装检测 白度用的光源和接收器。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果 1、解决了中浓浆料流动性差，难以取样的问题，利用该装置可以自动、快速在线取样。 2、取样和成形装置都在中浓漂塔的外部，不会对塔内的中浓浆料形成阻滞，塔内 浆料流动顺畅。 3、成形过程中利用压縮空气对稀释后的浆料进行鼓气搅拌，实现纸浆纤维在悬浮 液中分散均匀，有利于形成匀度良好的纸样。 4、通过成形活塞对纸样进行压榨，使之快速脱水，纸样干度可通过压力进行控制。 消除了由于干度不一所带来的白度测量误差。 5、纸样经过压榨后，纸面比较平整，只要活塞施加的压力相同，则纸样表面可以达 到大致相同的平滑度，消除了因纸面平滑度的差异所引起的漫反射不同而带来的测量误差。 6、整个装置结构简单、紧凑，即可用于人工操作，也可通过电动阀和自动控制系统 进行自动取样和成形。


图1中浓浆料白度检测取样装置结构示意图。
具体实施例方式
为进一步理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，但是本 发明要求保护的范围并不局限于实施方式。 如图1所示，一种中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，用于测量在线测量中浓 浆料的白度。该装置包括取样筒1和成形筒4，取样筒1和成形筒4的空腔相连通，取样筒 1和成形筒4内分别设有取样活塞2和成形活塞3 ;取样活塞2和成形活塞3分别与第一气 缸15和第二气缸10连接；成形筒4的空腔由上大下小的锥形空腔和圆柱形空腔组成；锥 形空腔和取样筒1空腔相连通；位于锥形空腔上端的取样筒1上设有开孔，开孔与第三阀门 16连接；成形筒4的圆柱形空腔内设有成形网5和孔板6，成形网5位于孔板6上端，成形 网5上端的成形筒4上由下到上分别设有排水孔12和溢流孔14，排水孔12与第一阀门13 连接；孔板6下端的成形筒4底板上分别设有进/出水孔7和压縮空气入口 11，进/出水 孔7和压縮空气入口 11分别与三通阀9和第二阀门8连接；第三阀门16和三通阀9都与 清水管连接，第二阀门8连接压縮空气泵；成形网5上端的成形筒4内侧上设有两个小孔， 用于安装传感器，测量纸片的白度。 取样筒1的取样活塞2可伸入到漂白塔内，将漂白塔内的中浓纸浆取出，取样活塞 2往回运动时，浆料被带入取样筒1内，取样活塞2可以移动至成形活塞3上方，被取出的浆 料通过取样活塞2的移动被送入竖直放置的成形筒4内；具体是由于成形筒4的上部内径 较大，下部内径较小，成形活塞3移到上部时，与成形筒4的内壁有一定间隙，浆料可以从间 隙流入成形筒4内。在成形筒内4浆料被稀释，稀释水通过第三阀门16进入取样筒1内， 稀释水可将粘附在取样活塞2、成形活塞3、取样筒1上的浆料冲入成形筒4内。浆料在成 形筒4内被稀释后，由压縮空气入口 ll通入压縮空气对稀释后的浆料进行鼓气搅拌，使纤
5维在水中均匀分散。经过滤水，纤维在成形网5上形成均匀的纸幅，水通过孔板6后再由进 /出水孔7排出。纸幅形成后，利用成形活塞4对纸幅进行压榨，使纸幅达到一定干度，并使 纸幅的上表面达到一定的平滑度，纸幅的干度和平滑度取决于活塞对纸幅的压力，将活塞 的压力设为某一定值，则纸幅就能达到一定干度和表面平滑度，这样就能消除因纸页干度 和平滑度的变化所引起的浆料白度测量误差。成形筒的内侧上安装的传感器测量纸片的白 度。测量完成后，由由进/出水孔7和第三阀门16同时向成形筒4内注水，对筒内的纤维 进行清洗，清洗水和纤维由排水孔12和溢流孔14排出。完成清洗后，可开始下一次测量。
第一阀门13、第二阀门8和第三阀门16可选用球阀，如型号为Q11F-16P的球 阀，三通阀9可选用三通螺纹球阀，直径根据管径而定，根据使用要求都可以采用手动形 式。成形网可选用80目不锈钢滤网，丝径为O. 165mm。第一气缸15和第二气缸10可采用 SCA2-LB-63B-150型气缸。 取样时，第一阀门13、第二阀门8、三通阀9和第三阀门16为关闭状态，取样取样 活塞2在第一气缸15的推动下向左运行，伸入到漂白塔内；然后第一气缸15带动取样活塞 2往右运动，将一部分中浓浆料带入取样筒1内。取样活塞2继续向右运动，把中浓浆料由 成形活塞3与成形筒4之间的间隙落入成形筒4内；开启第三阀门16冲洗附着在活塞和取 样筒内的浆料。打开三通阀9，清水从进/出水孔7进入成形筒4内，通过孔板6后，进一步 稀释成形筒4内的中浓浆料。浆料稀释完成后关闭三通阀9和第三阀门16 ;打开第二阀门 8，压縮空气通过压縮空气入口 11和孔板6进入成形筒内，对稀释的浆料进行鼓气搅拌，纤 维在悬浮液中分布均匀后关闭第二阀门8。旋转三通阀9，使之处于排水位置，成形筒内的 水通过进/出水孔7和三通阀9排出，纤维在成形网5上形成均匀纸幅。成形活塞4在第 二气缸10的带动下，向下运动，对纸幅进行压榨，通过压力设定，使纸幅达到一定干度和一 定的表面平滑度，然后成形活塞向上移动，利用成形筒4内的白度传感器对纸幅进行白度 测量。打开第三阀门16，旋转三通阀9至进水位置，向成形筒内注水，清洗筒内的纤维，打开 第一阀门13进行排水，将成形筒4清洗干净后关闭第三阀门16、三通阀9和第一阀门13， 等待进行下次测量。在成形网5上方的成形筒4壁上还可设有两个小孔17，两个小孔17成 90度夹角，用于安装检测白度用的光源与接收器。
权利要求
一种中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，其特征在于包括取样筒和成形筒，取样筒和成形筒的空腔相连通，取样筒和成形筒内分别设有取样活塞和成形活塞；取样活塞和成形活塞分别与第一气缸和第二气缸连接；成形筒的空腔由上大下小的锥形空腔和圆柱形空腔组成；锥形空腔和取样筒空腔相连通；位于锥形空腔上端的取样筒上设有开孔，开孔与第三阀门连接；成形筒的圆柱形空腔内设有成形网和孔板，成形网位于孔板上端，成形网上端的成形筒由下到上分别设有排水孔和溢流孔，排水孔与第一阀门连接；孔板下端的成形筒底板上分别设有进/出水孔和压缩空气入口，进/出水孔和压缩空气入口分别与三通阀和第二阀门连接；第三阀门和三通阀都与清水管连接，第二阀门连接压缩空气泵；成形网上端的成形筒内侧上设有两个孔，用于安装测量纸片白度的传感器。
2. 根据权利要求1所述的中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，其特征在于所述取样筒和成形筒垂直相交。
3. 根据权利要求1所述的中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，其特征在于所述第一阀门、第二阀门和第三阀门选用球阀。
4. 根据权利要求1所述的中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，其特征在于所述三通阀选用三通螺纹球阀。
5. 根据权利要求1所述的中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，其特征在于所述成形网选用80目不锈钢滤网，丝径为0. 165mm。
6. 根据权利要求1所述的中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，其特征在于在成形网上方的成形筒壁上设有两个小孔，两个小孔成90度夹角，用于安装检测白度用的光源和接收器。
全文摘要
本发明公开了一种中浓纸浆白度在线测量浆料取样装置，包括取样筒和成形筒，取样筒和成形筒的空腔相连通，取样筒和成形筒内分别设有取样活塞和成形活塞；成形筒的空腔由上大下小的锥形空腔和圆柱形空腔组成；位于锥形空腔上端的取样筒上设有开孔；成形筒的圆柱形空腔内设有成形网和孔板，成形网位于孔板上端，孔板下端的成形筒底板上分别设有进/出水孔和压缩空气入口，进/出水孔和压缩空气入口分别与三通阀和第二阀门连接；成形网上端的成形筒内侧上设有两个孔，用于安装测量纸片白度的传感器。本发明解决了中浓浆料流动性差，难以取样的问题，利用该装置可以自动、快速在线取样。且纸浆纤维在悬浮液中分散均匀，形成匀度良好的纸样。
文档编号G01N1/10GK101750237SQ201010019318
公开日2010年6月23日 申请日期2010年1月13日 优先权日2010年1月13日
发明者康国兵, 徐峻, 李军, 陈克复 申请人:华南理工大学