具有用于操作參數(shù)的傳感器的觸發(fā)系統(tǒng)的工業(yè)軋輥的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有用于操作參數(shù)的傳感器的觸發(fā)系統(tǒng)的工業(yè)軋輥
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
本申請(qǐng)要求來(lái)自2013年4月19日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.61/813767的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，其公開(kāi)據(jù)此全部結(jié)合到本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明一般涉及工業(yè)乳輥(roll)，以及更具體來(lái)說(shuō)涉及用于造紙的乳輥。
【背景技術(shù)】
[0003]在典型造紙過(guò)程中，將纖維素纖維(稱(chēng)為紙“原料”)的水漿或懸浮液饋送到在兩個(gè)或更多乳輥之間行進(jìn)的鐵絲網(wǎng)和/或合成材料的環(huán)帶的上面的道之上。常常稱(chēng)作“形成結(jié)構(gòu)”的帶在其上面的道的上表面提供造紙表面，其作為過(guò)濾器操作以將紙?jiān)系睦w維素纖維與水介質(zhì)分離，由此形成濕紙幅。水介質(zhì)通過(guò)位于結(jié)構(gòu)的上面的道的下表面(即，“機(jī)器側(cè)”)的重力或真空經(jīng)過(guò)稱(chēng)作排水孔的形成結(jié)構(gòu)的網(wǎng)孔排出。
[0004]在離開(kāi)形成部分之后，將紙幅傳遞到造紙機(jī)的壓機(jī)部分，其中它經(jīng)過(guò)覆蓋有通常稱(chēng)作“壓氈”的另一個(gè)結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)壓機(jī)(常常是滾壓機(jī))的輥隙。來(lái)自壓機(jī)的壓力從紙幅去除附加水分；水分去除常常通過(guò)壓氈的“毛氈”層的存在來(lái)增強(qiáng)。紙然后傳遞到干燥器部分以便進(jìn)一步進(jìn)行水分去除。在干燥之后，紙準(zhǔn)備好進(jìn)行二次加工和包裝。
[0005]圓柱乳輥通常用于造紙機(jī)的不同部分，例如壓機(jī)部分。這類(lèi)乳輥駐留并且工作在苛刻環(huán)境中，其中它們能夠遭受高動(dòng)態(tài)負(fù)荷和溫度以及侵蝕或腐蝕化學(xué)劑。作為示例，在典型造紙廠中，乳輥不僅用于在加工站之間傳輸纖維紙幅片，而且在壓機(jī)部分和砑光機(jī)乳輥的情況下還用于將紙幅片本身加工為紙。
[0006]造紙中使用的乳輥通常在考慮造紙機(jī)內(nèi)的位置的情況下構(gòu)成，因?yàn)橐篑v留在造紙機(jī)內(nèi)的不同位置中的乳輥執(zhí)行不同功能。因?yàn)樵旒埲檩伳軌蚓哂性S多不同性能需求，并且因?yàn)楦鼡Q整個(gè)金屬乳輥可以是相當(dāng)昂貴的，所以許多造紙乳輥包括聚合物蓋，其包圍通常金屬的核心的圓周表面。通過(guò)改變蓋中采用的材料，蓋設(shè)計(jì)人員能夠按照造紙應(yīng)用需求為乳輥提供不同性能特性。另外，維修、再研磨或更換金屬乳輥上的蓋的費(fèi)用可以比更換整個(gè)金屬乳輥要低許多。用于蓋的示范聚合材料包括天然橡膠、合成橡膠，例如氯丁橡膠、苯乙烯-丁二烯(SBR)、腈橡膠、氯磺化聚乙烯(“CSPE” 一一又已知為來(lái)自DuPont的商標(biāo)名HYPAL0N)、EDPM (給予由乙烯丙烯二烯單體所形成的乙烯丙烯三元共聚物的名稱(chēng))、聚亞安酯、熱固合成物和熱塑合成物。
[0007]在許多情況下，乳輥蓋將包括至少兩個(gè)不同層:基底層，覆蓋于核心，并且提供對(duì)其的接合；以及頂原料層，覆蓋于并且接合到基底層，并且用于乳輥的外表面(一些乳輥還將包括被基底層和頂原料層夾著的中間“接頭”層)。這些材料的層通常選擇成為蓋提供用于操作的物理性質(zhì)的規(guī)定集合。這些能夠包括必要強(qiáng)度、彈性模數(shù)以及對(duì)高溫、水和粗糙化學(xué)品的抵抗性以耐受造紙環(huán)境。另外，蓋通常設(shè)計(jì)成具有適合于它們將執(zhí)行的加工的預(yù)定表面硬度，并且它們通常要求紙片從蓋“釋放”而沒(méi)有對(duì)紙片的損壞。另外，為了節(jié)約，蓋應(yīng)當(dāng)是耐磨的。
[0008]當(dāng)紙幅經(jīng)過(guò)造紙機(jī)來(lái)傳送時(shí)，了解紙幅所遭遇的壓力分布圖可以是很重要的。壓力的變化能夠影響從紙幅所排出的水量，其能夠影響最終紙片水分含量、厚度和其他性質(zhì)。關(guān)于乳輥所施加的壓力的幅度因此能夠影響用造紙機(jī)所生產(chǎn)的紙的質(zhì)量。
[0009]乳輥的其他性質(zhì)也能夠是重要的。例如，乳輥蓋在機(jī)器橫向所遭遇的應(yīng)力和張力能夠提供與蓋的耐用性和尺寸穩(wěn)定性有關(guān)的信息。另外，乳輥的溫度分布圖能夠幫助識(shí)別蓋的潛在問(wèn)題區(qū)域。
[0010]已知的是將壓力和/或溫度傳感器包含在工業(yè)乳輥的蓋中。例如，授予Moschel等人的美國(guó)專(zhuān)利N0.5699729描述一種具有螺旋布置的引線(xiàn)(lead)的乳輥，其包括嵌入乳輥的聚合蓋中的多個(gè)壓力傳感器。傳感器螺旋地布置，以便在沿乳輥長(zhǎng)度的不同軸向位置提供壓力讀數(shù)。通常，傳感器通過(guò)信號(hào)攜帶構(gòu)件來(lái)連接，其將傳感器信號(hào)傳送給處理器，處理器處理信號(hào)并且提供壓力和位置信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]作為第一方面，本發(fā)明的實(shí)施例指向一種確定工業(yè)乳輥的旋轉(zhuǎn)位置的方法。該方法包括下列步驟:
(a)提供具有縱軸的旋轉(zhuǎn)工業(yè)乳輥，該工業(yè)乳輥在其一端上安裝了加速計(jì)；
(b)檢測(cè)加速計(jì)中生成的重力矢量；
(C)將在步驟(b)所檢測(cè)的重力矢量的幅度和方向與預(yù)定預(yù)觸發(fā)重力矢量進(jìn)行比較；
(d)如果在(b)所檢測(cè)的重力矢量的絕對(duì)值沒(méi)有達(dá)到預(yù)觸發(fā)重力矢量的絕對(duì)值，則重復(fù)步驟(b)和(C);否則，進(jìn)行到步驟(e);
(e)檢測(cè)加速計(jì)中生成的重力矢量；
(f)將在(e)所檢測(cè)的幅度和方向與預(yù)定觸發(fā)重力矢量進(jìn)行比較，觸發(fā)重力矢量的幅度的絕對(duì)值與預(yù)觸發(fā)重力矢量的幅度的絕對(duì)值相差大于加速計(jì)所生成的典型噪聲信號(hào)的量;
(g)如果在步驟(f)所檢測(cè)的重力矢量的幅度的絕對(duì)值達(dá)到觸發(fā)重力矢量的幅度的絕對(duì)值，則重復(fù)步驟(e)和(f);否則，進(jìn)行到步驟(h);以及
(h)基于在步驟(e)所檢測(cè)的重力矢量來(lái)確定乳輥的旋轉(zhuǎn)位置。
[0012]作為第二方面，本發(fā)明的實(shí)施例指向一種確定工業(yè)乳輥的旋轉(zhuǎn)位置的方法，該方法包括下列步驟:
(a)提供具有縱軸的旋轉(zhuǎn)工業(yè)乳輥，該工業(yè)乳輥在其一端上安裝了加速計(jì)，該工業(yè)乳輥還包括多個(gè)傳感器，傳感器的每個(gè)配置成檢測(cè)操作參數(shù)；
(b)基于加速計(jì)所提供的第一重力矢量來(lái)確定乳輥的預(yù)觸發(fā)角位置；然后
(C)基于加速計(jì)所提供的第二重力矢量來(lái)確定乳輥的觸發(fā)角位置，第二重力矢量的幅度與第一重力矢量的幅度相差大于典型噪聲信號(hào)的幅度；以及
(d)在乳輥已通過(guò)觸發(fā)角位置之后從傳感器采集數(shù)據(jù)；以及
(e)基于觸發(fā)角位置的確定將在步驟(d)所采集的數(shù)據(jù)與多個(gè)傳感器的相應(yīng)傳感器進(jìn)行匹配。
[0013]作為第三方面，本發(fā)明的實(shí)施例指向一種用于確定工業(yè)乳輥的旋轉(zhuǎn)位置的系統(tǒng)，包括:具有縱軸的工業(yè)乳輥；安裝在工業(yè)乳輥的一端上的加速計(jì)；安裝在乳輥上的多個(gè)傳感器，傳感器的每個(gè)配置成檢測(cè)操作參數(shù)；以及與多個(gè)傳感器并且與加速計(jì)關(guān)聯(lián)的處理器。處理器配置成:
(a)基于加速計(jì)所提供的第一重力矢量來(lái)確定乳輥的預(yù)觸發(fā)角位置；然后
(b)基于加速計(jì)所提供的第二重力矢量來(lái)確定乳輥的觸發(fā)角位置，第二重力矢量的幅度與第一重力矢量的幅度相差大于典型噪聲信號(hào)的幅度；以及
(C)在乳輥已通過(guò)觸發(fā)角位置之后從傳感器采集數(shù)據(jù)；以及
(d)基于觸發(fā)角位置的確定將在步驟(C)所采集的數(shù)據(jù)與多個(gè)傳感器的相應(yīng)傳感器進(jìn)行匹配。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是按照本發(fā)明的實(shí)施例具有用于檢測(cè)操作參數(shù)的傳感器的工業(yè)乳輥的正視圖。
[0015]圖2是其上安裝了加速計(jì)的工業(yè)乳輥的端視圖，其示意示出在不同乳輥位置的加速計(jì)的測(cè)量的力矢量。
[0016]圖3是按照本發(fā)明的實(shí)施例的位置確定系統(tǒng)的示意圖。
[0017]圖4A是繪制作為乳輥位置的函數(shù)的加速計(jì)力的圖。
[0018]圖4B是繪制作為乳輥位置的函數(shù)的加速計(jì)力的圖，其中示出按照本發(fā)明的實(shí)施例的示范預(yù)觸發(fā)和觸發(fā)值。
[0019]圖5是按照本發(fā)明的實(shí)施例的操作的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下文將參照附圖更具體描述本發(fā)明。本發(fā)明不意圖限于所示實(shí)施例；而是，這些實(shí)施例旨在向本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面并完整地公開(kāi)本發(fā)明。附圖中，相似標(biāo)號(hào)通篇表示相似元件。一些組件的厚度和尺寸為了清楚起見(jiàn)可放大。
[0021]為了簡(jiǎn)潔和/或清楚起見(jiàn)，可能沒(méi)有詳細(xì)描述眾所周知的功能或構(gòu)造。
[0022]除非另外定義，否則本文所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含意。本文的本發(fā)明的描述中所使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述具體實(shí)施例，而不是意圖限制本發(fā)明。如本發(fā)明的描述和所附權(quán)利要求書(shū)中所使用的，單數(shù)形式“一”和“所述”意圖也包含復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外明確指示。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)目的一個(gè)或多個(gè)的任何以及所有組合。在使用的情況下，術(shù)語(yǔ)“附連”、“連接”、“互連”、“接觸”、“耦合”、“安裝”、“覆蓋”等能夠表示元件之間的直接或間接附連或接觸，除非另外說(shuō)明。
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