Прибор для определения фильтрационной устойчивости бумажной массы

(54) ПРИБОР ДЛЯ ЦИОННОЙ УСТОЙЧИ(57) Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и моает быть использовано при производстве бумаги и картона. Прибор содерхлт верхний и нюкний зажимы 1 и 2,подводящий трубопровод 3 с дросселем 4. Трубопровод 3 соединен с нижним зааимом 2, в центре котороговыполнено отверстие 5. Прибор снабжен измерителем давления 6, Приборимеет герметично закрытую емкость 7и дополнительный дроссель 8. Емкост сследов в,.М.Плескач 17 (088.8)ское свидетельсткл. С 05 0 16/20ка для измерениятойчивости бумагипорт 78190000001981. о СССР 1979. фильтри масс Ж ГОСУДАРСТВЕННЬ 1 И НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(7 1) Центральный научнотельский институт бумаги1379732 7 гибким шлангом 9 соединена с трубо.проводом 3, что позволяет изменятьположение емкости по высоте. Трубопровод 3 соединен с источником 10подачи воды под давлением. Отношениеплощади сечения дросселя 8 и отверстия 5 находятся соответстенно в пределах 1;0,2- 1:0,7 и 1; 100- 1: 300. ОбИзобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и можетбыть использовано при производствебумаги, картона и других волокнистыхматериалов. 5Цель изобретения - повышение точности определения.На чертеже представлен прибор дляопределения фильтрационной устойчивости бумажной массы. ОПрибор содержит верхний 1 и нижний2 зажимы, подводящий трубопровод 3с дросселем 4. Трубопровод 3 соединен с нижним зажимом 2, в центре15которого выполнено отверстие 5. Прибор снабжен измерителем 6 давления,имеет герметично закрытую емкость 7и дополнительный дроссель 8. Емкость7 гибким шлангом 9 соединена с подводящим трубопроводом 3, что поэво 20ляет изменять положение емкости повысоте. Емкость 7 крепится с помощьюзажима на стойке штатива (не показаны), Трубопровод 3 соединен с источником 10 подачи воды под давлением.На начальном участке трубопровода Эустановлен клапан 11. Сверху на емкости 7 расположен воздушный клапан12, Верхний зажим 1 снабжен прижимным устройством 13 с фиксатором 14положения зажима 1. Площади сеченийотверстия 5 нижнего зажима 2 и дросселей 4 и 8 подобраны таким образомчто отношение площади сечения дросселя 4 к площади сечений дросселя 8 35и отверстия 5 находится соответственно в пределах 1: 0,2- 1: 0,7 и 1: 1001:300. Образец при испытании помещают между верхним 1 и нижним 2 за.жимами.40Прибор работает следующим образом. разец при испытании помещают между верхним и нижним зажимами 1 и 2. Определение ведут до разрушения образца. Прибор обеспечивает плавную скорость нарастания давления и повышение точности определения фильтрационной устойчивости бумажной массы.1 табл., 1 ил. 2Емкость 7 устанавливают по высо" те таким образом, чтобы ее средняя часть находилась примерно на уровне верхней плоскости нижнего зажима 2. Положение емкости 7 по высоте относительно зажима 2 регулируется в зависимости от коэффициента фильтрации массы: при его увеличении емкость 7 смещают вверх и объем содержащегося в нем воздуха в начальный момент испытания увеличивается. Открывают воздушный клапан 12 на емкости 7 и клапан 11 на подводящем трубопроводе 3. Иэ источника 1 О вода поступает в трубопровод 3, далее через дроссель 4 - к месту соединения шланга 9 с трубопроводом Э, где вода разделяется на два потока. Одив поток начинает заполнять емкость а другой через дроссель 8 поступает к отверстию 5 нижнего зажима 2. После того, как вода начинает выходить иэ отверстия 5, закрывают клапаны 11 и 12. На нижний зажим 2 помещают образец в виде сырой бумажной папки таким образом, чтобы центр его приблизительно совпадал с отверстием 5. После этого опускают на образец верхний зажим 1 и нагружают образец с помощью прижимного устройства 13. После заданного нагружения и выдержки образца фиксируют положение верхнего зажима 1 относительно нижнего зажима 2,с помощью фиксатора 14 и открывают клапан 11. Давление в трубопроводе Э на участке перед дросселем 4 возрастает, и вода начинает поступать через дроссели 4 и 8 в емкость 7 и отверстие 5 к образцу, при этом сжимая находящийся в емкости 7 воз дух еИз отверстия 5 вода поступает к образцу и начинает фильтроваться через материал образца по радиальным направлениям от краев отверстия 5 к периферии образца. Дроссель 4 снижает скорость движения воды в трубопроводе 3 и увеличивает время заполнения емкости 7, куда поступает первоначально основная часть воды. Потери 10 давления в дросселе 8 в этот период невелики ввиду незначительного расхода воды и он не оказывает значительного влияния на скорость фильтрации в образце. По мере заполнения 15 герметично закрытой емкости 7 давление в ней постепенно возрастает, что приводит к повышению скорости фильтрации и расхода воды через дроссель 8 параллельно с продолжающимся запол нением емкости 7. С повышением ско 45 рости движения воды через дроссель 8 потери напора в ней возрастают и он оказывает все более значительное воздействие и снижает скорость фильт 25 рации на конечном этапе испытания. Запись изменения давления воды на участке трубопровода 3, примыкающем к отверстию 5, производится измерителем 6 давления.30После достижения критических значений скоростей фильтрации в образце происходит его разрушение, имеющее вид отделения некоторого его фрагмента на периферии участка фильтрации. Сопротивление фильтрации в образце в результате этого снижается, что приводит к снижению давления в отверстии 5, которое фиксируется измерителем 6 давления. При падении давления закрывают клапан 11, разгружают верхний зажим 1. При этом через отверстие 5 выливается вода из емкости 7 под давлением воздуха в ее воздушной полости, удаляются остатки образца и уровень воды в емкости 7 возвращается к начальному значению. После этого прибор готов для повторного испытания.Скорость фильтрации должна возрастать постепенно и не превышать50 заданного критического значения с тем, чтобы устанавливались равновесные значения скоростей во всем фильтрационном поле. Это необходимо для исключения влияния инерционных сил и возникновения локальных градиентов давления, вызывающих нарушения структурЬ образца. Возникновение этих давлений снижает воспроизводимость результатов измерения и точность определения. Время подъема давления для бумажной массы со средней степенью помола должно составлять неменее 20-30 с и не более 100 с. Нижний предел - 20 с времени подъема давления до разрушающего значения определяется необходимостью равномерного распределения давления по фильтрационному полю с постоянным градиентом в каждом сечении образца.При превышении верхнего предела времани испытаний (более 100 с) суффозия (вымыв мелочи) приводит к нарушению однородности образца, его преждевременному разрушению, а следовательно, занижению результатов. Исходя иэ этого времени, размеровзажимов 1 и 2 и коэффициентов фильтрации образца, производится расчетобъема герметичной емкости 7. Площади сечений дросселей 4 и 8 определяют по заданному диапазону скоростей возрастания давления и времени заполнения емкости 7 водой,На опытном образце были проведены определения фильтрационной устойчивости бумажной массы. Такие же испытания быпи проведены и на известном приборе. Определение фильтрационной устойчивости бумажной массына приборе иллюстрируется следующимобразом.П р и м е р. Испытание проводят на приборе для измерения фильтрационной устойчивости бумажной массы, выполненном в соответствии с предлагаемой схемой. В качестве образца используют полотно из сульфитной беленой целлюлозы марки А со стео 2 пенью помола 24 ШР, массой 1 м 150 г и толщиной 0,5 мм при давлении сжатия 0,1 МПа, сформованное на листоотливном аппарате Рапид-Кеттен. Испытания проводят при сжатии образца до сухости 29 Х и средней величине разрушающего давления 2,18 МПа. Герметичная емкость 7 имеет объем 1 л. Входной и выходной дроссели 4 и 8, а также отверстие нижнего зажима 5 имели диаметры соответственно 0,5;0,42; 5,0 мм (соотношение площадей сечений 1:0,7 и 1: 100). Давление перед входным дросселем постоянно и равно 5,0 ИПа. На каждом варианте производят испытания 25 образцов.Контроль точности испытаний осущест13797 32 Времяиспыта тел ьечение россел отношениеощадей се СоотношениеплощадейсечениИ огреш ии входного дросселя и отверст входного выходног ижне дросселе 1:0,70 Постоянно; 150-1: 500 Переменн 13,4 вляют по величине относительной погрешности.Сравнительный опыт 4 осуществляют с помощью известного прибора который содержит верхний и нижний зажимы, подводящий трубопровод и дроссель с ручным регулированием площади его сечения 0,04 - 0,15 мм . Результаты испытаний представлены в таблице. При ручном способе дросселирования (опыт 4 на известном приборе) проведение испытаний и их результат зависят от индивидуальных особенностей оператора, что приводит к большой погрешности и неадекватности условий испытаний, В опытах 1 - 3 скорость нарастания давления равномерная, и зависимость давления от времени 20 близка к линейной. Это приводит к равномерному распределению порового давления в испытуемом образце и в результате к повышению точности измерения. Относительная погрешность определения фильтрационной устойчивости снижается в 2,0 - 3,0 раза. Соотношения площадей сечений дроссе,лей выбраны таким образом, чтобы обеспечить заданную скорость возрастания давления вплоть до разрушающего значения в течение от 20 с (при соотношении 1:0,2) до 100 с (при соотношении 1;0,7) при объеме герметичной емкости 1 л. Для выполнения условий адекватности проведения ис 35 пытаний образцов иэ разных материалов время подъема давления должно находиться в указанном интервале.Положительный эффект использования прибора заключается в повышении точности определения фильтрационной устойчивости образца, оцениваемой по величине давления воды в отверстии 5 в момент его разрушения. Нали 45 чие емкости 7 и дросселей 4 и 8 позволяет при их совместной работе замедлить время подъема давления вотверстии 5 и возрастание скоростейфильтрации в образце до значений,исключающих локальные нарушенияструктуры, обеспечить одинаковый график подъема давления при испытаниисерии образцов с одинаковым коэффициентом фильтрации и толщиной и исключить резкие изменения давления.Совместное сочетание дросселей 4 и8 в емкости 7 регулируемого объемаобеспечивает линеаризацию графикаподъема на всех участках графика.Укаэанные преимущества предлагаемогоприбора обеспечивают повышение точ-,ности определения фильтрационнойустойчивости различной по своимсвойствам бумажной массы. Формула изобретения Прибор для определения фильтрационной устойчивости бумажной массы, содержащий верхний и выполненный с центральным отверстием нижний зажимы, подводящий трубопровод с дросселем, соединенный с отверстием нижнего зажима, и измеритель давления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, он имеет дополнительный дроссель, установленный на подводящем трубопроводе, и перемещаемую по высоте герметично закрытую емкость, соединенную с подводящим трубопроводом на участке между дросселями, причем соотношения площади сечения основного дросселя и площадей сечения дополнительного дросселя и центрального отверстия нижнего зажима находятся в пределах соответственно 1:0,2 - 1;0,7 и 1: 100.1: 300