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
【專利說明】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
本申請要求來自2013年4月19日提交的美國臨時專利申請N0.61/813767的權(quán)益和優(yōu)先權(quán)，其公開據(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)，以及更具體來說涉及用于造紙的乳輥。
【背景技術(shù)】
[0003]在典型造紙過程中，將纖維素纖維(稱為紙“原料”)的水漿或懸浮液饋送到在兩個或更多乳輥之間行進的鐵絲網(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，其作為過濾器操作以將紙原料的纖維素纖維與水介質(zhì)分離，由此形成濕紙幅。水介質(zhì)通過位于結(jié)構(gòu)的上面的道的下表面(即，“機器側(cè)”)的重力或真空經(jīng)過稱作排水孔的形成結(jié)構(gòu)的網(wǎng)孔排出。
[0004]在離開形成部分之后，將紙幅傳遞到造紙機的壓機部分，其中它經(jīng)過覆蓋有通常稱作“壓氈”的另一個結(jié)構(gòu)的一個或多個壓機(常常是滾壓機)的輥隙。來自壓機的壓力從紙幅去除附加水分；水分去除常常通過壓氈的“毛氈”層的存在來增強。紙然后傳遞到干燥器部分以便進一步進行水分去除。在干燥之后，紙準(zhǔn)備好進行二次加工和包裝。
[0005]圓柱乳輥通常用于造紙機的不同部分，例如壓機部分。這類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，而且在壓機部分和砑光機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內(nèi)的位置的情況下構(gòu)成，因為要求駐留在造紙機內(nèi)的不同位置中的乳輥執(zhí)行不同功能。因為造紙乳輥能夠具有許多不同性能需求，并且因為更換整個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。通過改變蓋中采用的材料，蓋設(shè)計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用可以比更換整個金屬乳輥要低許多。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)、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不同層:基底層，覆蓋于核心，并且提供對其的接合；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度、彈性模數(shù)以及對高溫、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”而沒有對紙片的損壞。另外，為了節(jié)約，蓋應(yīng)當(dāng)是耐磨的。
[0008]當(dāng)紙幅經(jīng)過造紙機來傳送時，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別蓋的潛在問題區(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等人的美國專利N0.5699729描述一種具有螺旋布置的引線(lead)的乳輥，其包括嵌入乳輥的聚合蓋中的多個壓力傳感器。傳感器螺旋地布置，以便在沿乳輥長度的不同軸向位置提供壓力讀數(shù)。通常，傳感器通過信號攜帶構(gòu)件來連接，其將傳感器信號傳送給處理器，處理器處理信號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；
(b)檢測加速計中生成的重力矢量；
(C)將在步驟(b)所檢測的重力矢量的幅度和方向與預(yù)定預(yù)觸發(fā)重力矢量進行比較；
(d)如果在(b)所檢測的重力矢量的絕對值沒有達到預(yù)觸發(fā)重力矢量的絕對值，則重復(fù)步驟(b)和(C);否則，進行到步驟(e);
(e)檢測加速計中生成的重力矢量；
(f)將在(e)所檢測的幅度和方向與預(yù)定觸發(fā)重力矢量進行比較，觸發(fā)重力矢量的幅度的絕對值與預(yù)觸發(fā)重力矢量的幅度的絕對值相差大于加速計所生成的典型噪聲信號的量;
(g)如果在步驟(f)所檢測的重力矢量的幅度的絕對值達到觸發(fā)重力矢量的幅度的絕對值，則重復(fù)步驟(e)和(f);否則，進行到步驟(h);以及
(h)基于在步驟(e)所檢測的重力矢量來確定乳輥的旋轉(zhuǎn)位置。
[0012]作為第二方面，本發(fā)明的實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，該工業(yè)乳輥還包括多個傳感器，傳感器的每個配置成檢測操作參數(shù)；
(b)基于加速計所提供的第一重力矢量來確定乳輥的預(yù)觸發(fā)角位置；然后
(C)基于加速計所提供的第二重力矢量來確定乳輥的觸發(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的幅度；以及
(d)在乳輥已通過觸發(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)與多個傳感器的相應(yīng)傳感器進行匹配。
[0013]作為第三方面，本發(fā)明的實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；安裝在乳輥上的多個傳感器，傳感器的每個配置成檢測操作參數(shù)；以及與多個傳感器并且與加速計關(guān)聯(lián)的處理器。處理器配置成:
(a)基于加速計所提供的第一重力矢量來確定乳輥的預(yù)觸發(fā)角位置；然后
(b)基于加速計所提供的第二重力矢量來確定乳輥的觸發(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的幅度；以及
(C)在乳輥已通過觸發(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)與多個傳感器的相應(yīng)傳感器進行匹配。
【附圖說明】
[0014]圖1是按照本發(fā)明的實施例具有用于檢測操作參數(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的測量的力矢量。
[0016]圖3是按照本發(fā)明的實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)的加速計力的圖。
[0018]圖4B是繪制作為乳輥位置的函數(shù)的加速計力的圖，其中示出按照本發(fā)明的實施例的示范預(yù)觸發(fā)和觸發(fā)值。
[0019]圖5是按照本發(fā)明的實施例的操作的流程圖。
【具體實施方式】
[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施例；而是，這些實施例旨在向本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面并完整地公開本發(fā)明。附圖中，相似標(biāo)號通篇表示相似元件。一些組件的厚度和尺寸為了清楚起見可放大。
[0021]為了簡潔和/或清楚起見，可能沒有詳細(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)語僅用于描述具體實施例，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“和/或”包括關(guān)聯(lián)的所列項目的一個或多個的任何以及所有組合。在使用的情況下，術(shù)語“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，除非另外說明。
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