具有用于操作参数的传感器的触发系统的工业轧辊的制作方法
【专利说明】具有用于操作参数的传感器的触发系统的工业轧辊
[0001]相关申请
本申请要求来自2013年4月19日提交的美国临时专利申请N0.61/813767的权益和优先权，其公开据此全部结合到本文中。
技术领域
[0002]本发明一般涉及工业乳辊(roll)，以及更具体来说涉及用于造纸的乳辊。
【背景技术】
[0003]在典型造纸过程中，将纤维素纤维(称为纸“原料”)的水浆或悬浮液馈送到在两个或更多乳辊之间行进的铁丝网和/或合成材料的环带的上面的道之上。常常称作“形成结构”的带在其上面的道的上表面提供造纸表面，其作为过滤器操作以将纸原料的纤维素纤维与水介质分离，由此形成湿纸幅。水介质通过位于结构的上面的道的下表面(即，“机器侧”)的重力或真空经过称作排水孔的形成结构的网孔排出。
[0004]在离开形成部分之后，将纸幅传递到造纸机的压机部分，其中它经过覆盖有通常称作“压毡”的另一个结构的一个或多个压机(常常是滚压机)的辊隙。来自压机的压力从纸幅去除附加水分；水分去除常常通过压毡的“毛毡”层的存在来增强。纸然后传递到干燥器部分以便进一步进行水分去除。在干燥之后，纸准备好进行二次加工和包装。
[0005]圆柱乳辊通常用于造纸机的不同部分，例如压机部分。这类乳辊驻留并且工作在苛刻环境中，其中它们能够遭受高动态负荷和温度以及侵蚀或腐蚀化学剂。作为示例，在典型造纸厂中，乳辊不仅用于在加工站之间传输纤维纸幅片，而且在压机部分和砑光机乳辊的情况下还用于将纸幅片本身加工为纸。
[0006]造纸中使用的乳辊通常在考虑造纸机内的位置的情况下构成，因为要求驻留在造纸机内的不同位置中的乳辊执行不同功能。因为造纸乳辊能够具有许多不同性能需求，并且因为更换整个金属乳辊可以是相当昂贵的，所以许多造纸乳辊包括聚合物盖，其包围通常金属的核心的圆周表面。通过改变盖中采用的材料，盖设计人员能够按照造纸应用需求为乳辊提供不同性能特性。另外，维修、再研磨或更换金属乳辊上的盖的费用可以比更换整个金属乳辊要低许多。用于盖的示范聚合材料包括天然橡胶、合成橡胶，例如氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯(SBR)、腈橡胶、氯磺化聚乙烯(“CSPE” 一一又已知为来自DuPont的商标名HYPAL0N)、EDPM (给予由乙烯丙烯二烯单体所形成的乙烯丙烯三元共聚物的名称)、聚亚安酯、热固合成物和热塑合成物。
[0007]在许多情况下，乳辊盖将包括至少两个不同层:基底层，覆盖于核心，并且提供对其的接合；以及顶原料层，覆盖于并且接合到基底层，并且用于乳辊的外表面(一些乳辊还将包括被基底层和顶原料层夹着的中间“接头”层)。这些材料的层通常选择成为盖提供用于操作的物理性质的规定集合。这些能够包括必要强度、弹性模数以及对高温、水和粗糙化学品的抵抗性以耐受造纸环境。另外，盖通常设计成具有适合于它们将执行的加工的预定表面硬度，并且它们通常要求纸片从盖“释放”而没有对纸片的损坏。另外，为了节约，盖应当是耐磨的。
[0008]当纸幅经过造纸机来传送时，了解纸幅所遭遇的压力分布图可以是很重要的。压力的变化能够影响从纸幅所排出的水量，其能够影响最终纸片水分含量、厚度和其他性质。关于乳辊所施加的压力的幅度因此能够影响用造纸机所生产的纸的质量。
[0009]乳辊的其他性质也能够是重要的。例如，乳辊盖在机器横向所遭遇的应力和张力能够提供与盖的耐用性和尺寸稳定性有关的信息。另外，乳辊的温度分布图能够帮助识别盖的潜在问题区域。
[0010]已知的是将压力和/或温度传感器包含在工业乳辊的盖中。例如，授予Moschel等人的美国专利N0.5699729描述一种具有螺旋布置的引线(lead)的乳辊，其包括嵌入乳辊的聚合盖中的多个压力传感器。传感器螺旋地布置，以便在沿乳辊长度的不同轴向位置提供压力读数。通常，传感器通过信号携带构件来连接，其将传感器信号传送给处理器，处理器处理信号并且提供压力和位置信息。
【发明内容】
[0011]作为第一方面，本发明的实施例指向一种确定工业乳辊的旋转位置的方法。该方法包括下列步骤:
(a)提供具有纵轴的旋转工业乳辊，该工业乳辊在其一端上安装了加速计；
(b)检测加速计中生成的重力矢量；
(C)将在步骤(b)所检测的重力矢量的幅度和方向与预定预触发重力矢量进行比较；
(d)如果在(b)所检测的重力矢量的绝对值没有达到预触发重力矢量的绝对值，则重复步骤(b)和(C);否则，进行到步骤(e);
(e)检测加速计中生成的重力矢量；
(f)将在(e)所检测的幅度和方向与预定触发重力矢量进行比较，触发重力矢量的幅度的绝对值与预触发重力矢量的幅度的绝对值相差大于加速计所生成的典型噪声信号的量;
(g)如果在步骤(f)所检测的重力矢量的幅度的绝对值达到触发重力矢量的幅度的绝对值，则重复步骤(e)和(f);否则，进行到步骤(h);以及
(h)基于在步骤(e)所检测的重力矢量来确定乳辊的旋转位置。
[0012]作为第二方面，本发明的实施例指向一种确定工业乳辊的旋转位置的方法，该方法包括下列步骤:
(a)提供具有纵轴的旋转工业乳辊，该工业乳辊在其一端上安装了加速计，该工业乳辊还包括多个传感器，传感器的每个配置成检测操作参数；
(b)基于加速计所提供的第一重力矢量来确定乳辊的预触发角位置；然后
(C)基于加速计所提供的第二重力矢量来确定乳辊的触发角位置，第二重力矢量的幅度与第一重力矢量的幅度相差大于典型噪声信号的幅度；以及
(d)在乳辊已通过触发角位置之后从传感器采集数据；以及
(e)基于触发角位置的确定将在步骤(d)所采集的数据与多个传感器的相应传感器进行匹配。
[0013]作为第三方面，本发明的实施例指向一种用于确定工业乳辊的旋转位置的系统，包括:具有纵轴的工业乳辊；安装在工业乳辊的一端上的加速计；安装在乳辊上的多个传感器，传感器的每个配置成检测操作参数；以及与多个传感器并且与加速计关联的处理器。处理器配置成:
(a)基于加速计所提供的第一重力矢量来确定乳辊的预触发角位置；然后
(b)基于加速计所提供的第二重力矢量来确定乳辊的触发角位置，第二重力矢量的幅度与第一重力矢量的幅度相差大于典型噪声信号的幅度；以及
(C)在乳辊已通过触发角位置之后从传感器采集数据；以及
(d)基于触发角位置的确定将在步骤(C)所采集的数据与多个传感器的相应传感器进行匹配。
【附图说明】
[0014]图1是按照本发明的实施例具有用于检测操作参数的传感器的工业乳辊的正视图。
[0015]图2是其上安装了加速计的工业乳辊的端视图，其示意示出在不同乳辊位置的加速计的测量的力矢量。
[0016]图3是按照本发明的实施例的位置确定系统的示意图。
[0017]图4A是绘制作为乳辊位置的函数的加速计力的图。
[0018]图4B是绘制作为乳辊位置的函数的加速计力的图，其中示出按照本发明的实施例的示范预触发和触发值。
[0019]图5是按照本发明的实施例的操作的流程图。
【具体实施方式】
[0020]下文将参照附图更具体描述本发明。本发明不意图限于所示实施例；而是，这些实施例旨在向本领域的技术人员全面并完整地公开本发明。附图中，相似标号通篇表示相似元件。一些组件的厚度和尺寸为了清楚起见可放大。
[0021]为了简洁和/或清楚起见，可能没有详细描述众所周知的功能或构造。
[0022]除非另外定义，否则本文所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含意。本文的本发明的描述中所使用的术语仅用于描述具体实施例，而不是意图限制本发明。如本发明的描述和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一”和“所述”意图也包含复数形式，除非上下文另外明确指示。如本文所使用的，术语“和/或”包括关联的所列项目的一个或多个的任何以及所有组合。在使用的情况下，术语“附连”、“连接”、“互连”、“接触”、“耦合”、“安装”、“覆盖”等能够表示元件之间的直接或间接附连或接触，除非另外说明。
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