一种传感辊、压区型挤压机及传感器套件的制作方法

1.本技术属于传感器技术领域，具体涉及一种传感辊、压区型挤压机及传感器套件。


背景技术：

2.辊子一般呈现为一种圆柱状零件，应用于工业领域的各行各业，如：造纸、制浆、污水处理、制钢、打印等。在这些行业中，很多工段都需要运用各种功能辊子将需要进行处理的原料进行碾压或传输，从而最终得到纸张。
3.在应用辊子时，一个常见问题就是辊子所施加于被处理材料上的压力不稳定。而缺乏稳定性常常会导致会制造出质量欠佳的纸，如纸制品的厚度不均、强度不佳、外观不美观等。过度施加压力还会导致原料纤维的压碎或者移位，这样在制得的纸产品中会产生孔隙，甚至会产生意外停工的情况，影响生产效率。
4.在已知的调节辊子所施加压力的各种技术方案中，往往会引入多个传感器设置于辊子上，这样可以利用测得的压力信号来反馈调节或控制辊子所施加的压力。目前的传感辊使用的传感器是点状间隔布置的传感器，其最大的问题是：由于传感器是点状排布的，故压力信号具有不连续性，这样就会依然存在施加于辊子上的压力不稳定的情况。即使控制传感器的布置，使得每一时刻至多有一个传感器在压区当中，情况也并不明显好转。
5.同时，也有一些做法是将多个或全部的传感器所得到的信号进行处理得到压力曲线，这样能够得到更加稳定的压力信号反馈，其仍存在的缺陷是需要使辊子转满整个圆周后才可以得到全部传感器的信号。
6.故此，为了精确测量压区(辊与协作辊接触时产生压力的区域)处的压力，压力信号应尽可能无噪音。然而，安装在辊上的所有类型的压力传感器都有背景信号噪声，例如：辊的不平衡和振动运动带来的噪音。除此之外，传感器上与料幅、织物网之间也会产生噪声信号，需要去除噪声信号才能从压区准确获取信号。然而，背景噪声信号不是恒定的信号，其随滚动旋转而变化。通常，可以看到正弦型的背景信号，这使得真正的压点信号测量变得非常困难。
7.因此，为了消除背景噪声、控制产品质量，并提高生产效率，需要进一步优化具体的实施方案来解决施加于辊子上的压力不稳定的问题。


技术实现要素：

8.有鉴于上述背景技术，本技术旨在提供用于造纸行业的传感辊及压区型挤压机，以解决背景技术中存在的压力或其他技术参数不稳定的问题。
9.为此，本技术提供了一种传感辊，包括：
10.能够转动的基辊；
11.包覆层，包裹着所述基辊设置；
12.至少两个传感带，每一个以螺旋或周向方式围绕所述包覆层设置；其中，至少一条传感带为连续成一体的第一带状连续传感器，至少另一条为由各段传感器间隔布置而整体
呈现带状的间隔、断点式第二带状间隔传感器。
13.可选地，根据本技术的实施方式，所述第二带状间隔传感器配置为在某一个时候，至多有一个传感器在压区里，且有时压区中没有传感器。
14.可选地，根据本技术的实施方式，所述传感带能够测量温度、应力、水分或压区宽度。
15.可选地，根据本技术的实施方式，所述传感带为压电传感器或压阻传感器或力敏感电阻器或光纤传感器或基于应变计的测力元件或电容传感器或静电薄膜传感器。
16.可选地，根据本技术的实施方式，所述两个传感带相对于彼此平行设置。
17.本技术通过优化辊子上的传感器排布方式，降低系统误差的干扰。
18.本技术还提供一种传感器套件，用于传感辊，所述传感辊包括：
19.能够转动的基辊；
20.包覆层，包裹着所述基辊设置；
21.所述套件包括至少两个传感带，每一个以螺旋或周向方式围绕所述包覆层设置；其中，至少一条传感带为连续成一体的第一带状连续传感器，至少另一条为由各段传感器间隔布置而整体呈现带状的间隔、断点式第二带状间隔传感器。
22.可选地，根据本技术的实施方式，所述第二带状间隔传感器配置为在某一个时候，至多有一个传感器在压区里，且有时压区中没有传感器。
23.可选地，根据本技术的实施方式，所述两个传感带平行设置。
24.可选地，根据本技术的实施方式，所述两个传感带设置于包覆层内或包覆层上或在基辊与包覆层之间。
25.本技术通过增加传感器套件，从而降低背景噪声的干扰。
26.本技术还提供一种压区型挤压机，包括：
27.能够转动的基辊；
28.包覆层，包裹着所述基辊设置；
29.至少两个传感带，每一个以螺旋或周向方式围绕所述包覆层设置；其中，至少一条传感带为连续成一体的第一带状连续传感器，至少另一条为由各段传感器间隔布置而整体呈现带状的间隔、断点式第二带状间隔传感器，其中该传感器配置为在某一个时候，至多有一个传感器在压区里，且有时压区中没有传感器；所述第一带状连续传感器和第二带状间隔传感器分别用于测量信号；
30.通信模块，向外传输所述传感器获得的信号。
31.可选地，根据本技术的实施方式，所述两个传感带相对于彼此平行设置。
32.本技术通过在压区型挤压机上设置至少两个传感带，从而消除背景噪声、控制产品质量，并提高生产效率。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本技术要求保护的范围。
34.图1为本技术压区型挤压机的端视图。
35.图2为本技术第一实施例的辊子样传感带即传感辊的侧视图。
36.图3为本技术第二实施例复合辊子传感带的侧视图。
37.图4为本技术第二实施例复合辊子传感带局部多频道示意图。
38.附图标记：
39.1、传感辊；
40.1a、包覆层；
41.10、基辊；
42.100、通信模块；
43.11、传感带；
44.111、连续传感器；
45.112、间隔传感器；
46.2、驱动轴；
47.3、协作辊；
48.4、纤维料幅。
具体实施方式
49.下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本技术的方案以及各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式仅是说明的目的，而不是对本技术的限制。
50.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
51.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
52.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
53.下文的申请提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。
54.现有技术中，多个点状排布的传感器会导致压力信号的不连续性，获取压力曲线又需要辊子每次转满圆周。
55.因此，在现有技术的基础上，本技术人为了改善上述缺陷，潜心研究并配合科学原理的运用，终于提出了一种设计合理且有效改善上述缺陷的本技术。
56.首先，本技术提出使用连续带状的条状传感器以及多点位排布的传感器，这样就
能够实现压力的实时连续测量，反馈更加稳定。
57.结合上述设计，本发明人发现，连续条状/带状传感器和多点位间隔带状传感器的配合使用，降低了不必要的噪声干扰，从而提升了辊子的压力稳定性，从而进一步提升产品的质量，也避免了设备的不必要停机，提升了生产效率。
58.本实用新型涉及具体用于压送挤压机的压力传感辊，在该压送挤压机中，该辊将挤压力施加在料幅上以形成纸张、纺织材料、塑料箔以及其他相关材料。尽管本实用新型的描述集中在用于对造纸行业纤维料幅进行脱水的压区型挤压机的传感辊的功能，包括布置以旋转地与该压区型挤压机中的另一个协作辊，以及图中未示出驱动、反馈控制等结构及设备，但也可以用于其它辊。下面结合图例来具体说明本技术的传感辊及压区型挤压机。传感辊及传感器套件所搜集的信号，也不限于是压力，还可以包括温度、压区分布等各种信号。
59.第一实施例
60.图1为本技术压区型挤压机的端视图。
61.如图1所示，该示例实施例为一种压区型挤压机，其包含传感辊1、协作辊3。
62.该协作辊3与该传感辊1相协作，这样就能够在协作辊3与传感辊1 之间行进的纤维料幅4上施加压力。
63.该传感辊1和协作辊3按照图中的箭头所示方向旋转，并且在压区区域b处间隔开，在该压区区域处，该两个辊1、3相对设置以将压力施加在该纤维料幅4上，从而将悬浮在该纤维料幅4中的部分液体去除。
64.图2为本技术第一实施例的传感辊的侧视图。
65.如图2所示，传感辊1的两端设有驱动轴2。
66.传感辊1为圆筒形中空结构，能够对产品原料施加压力。其包括：包覆层1a、基辊10、传感带11。
67.包覆层1a可以采用适合用于包覆传感辊的材料。
68.基辊10为圆柱形，其设置于传感辊1的中空内部，可以通过调整基辊10与传感辊1之间的压力关系实现改变施加于产品原材料的压力大小。
69.传感带11布置在该包覆层1a内或置于其上或置于包覆层1a与基辊 10之间，为能够连续测量的压力传感器，适用于感测和测量特定的数据参数，例如当其进入该压区区域b时正在被施加在该传感带上的压力。如图中可以看到的，该传感带11显示沿着该传感辊1以特定的布局布置，传感带11被定位在该传感辊1上的特定横向位置。各个横向位置距离该传感辊1的端部有特定的距离。其能够实时测量并无线传输至外部设备读取压力数值。如图，传感带11围绕传感辊1的整个长度上呈螺旋样式的排布。传感带也可以呈周向方式排布，即传感带延传感辊的圆周布置，平行于传感辊径向截面。传感带11可以通过通信模块将压力信号传输至外部设备，读取并反馈控制传感辊1的压力。
70.传感带11可以采用压电传感器、压阻传感器、力敏感电阻器(fsr)、光纤传感器、基于应变计的测力元件和电容传感器、静电薄膜传感器等被本领域技术人员认为适合于测量压力的任何形式。
71.该传感带11可以被电性连接至通信单元100，该通信单元100还可以附接至该基辊10。该通信单元100可以传送信号，该信号能够通过定位在远程位置的接收器进行接收，从
而形成反馈控制系统。该接收器可以是处理信号、形成压区曲线和将修正信号往回传送到该压力传感辊的压力控制器。
72.驱动轴2设置于基辊10两端，其能够通过连接外部传动机构从而驱动基辊10转动，借由基辊10的转动，能够传动至传感辊10实现转动。
73.结合图1和图2所示，根据本技术示例实施例，图中的字母a指示该压区区域b所形成的“压区宽度”。这个压区区域b沿着该传感辊1和协作辊3的整个横向长度延伸。该传感辊1包括基辊10。
74.该基辊10可以包括一个或者多个下层，并且该包覆层1a为上层。这种带有该包覆层1a的复合型传感辊1在本领域中通常被称为包覆辊。协作辊3可以是非包覆辊，或者由多层材料以及基辊组成。
75.那么，若有多个包覆辊包含在该压区中，每一个可以具有传感带并且形成压区曲线和可变性曲线。然而，各个包覆辊的可变性曲线只能提供与该具体的辊的状态的信息。
76.可以做合理的设想，虽然本实施方式仅仅着眼于单个压区，但是可以利用涉及在造纸行业中常见的双压区、三压区或者多压区相互作用的多个单辊。这里仅展示一种双辊1、3是为了更加清楚地描述与本技术有关的优点。然而，在压区型挤压机中使用各个独立的传感辊可以产生多个压区曲线。
77.本实施例利用单条传感带，其可以被配置为包括一部分连续传感带 (第一连续带状传感器)和另一部分间隔断点样传感带(第二间隔带状传感器)，第一连续传感器及第二间隔传感器这两者也可以视为是两个传感带，彼此相接，共同形成传感器套件来读取压区及其他位置的背景压力，从而实现对传感辊施加压力的实时反馈控制。
78.间隔传感器配置为在某个时刻只有至多一个传感器在压区当中(时刻 t1)且总有时刻是无传感器在压区当中(时刻t2)是较佳的。由于其是均匀分布于传感带，因此t1和t2之间的间隔也是均匀的。
79.由于第一连续传感器及第二间隔传感器是连续配置并绕传感辊一周，使得测量的信号有两部分组成，一是第一连续传感器的信号，二是间隔传感器的信号，两部分信号在时间上间隔出现。当间隔传感器中的传感器全部位于压区之外时(即t2时刻)，其并不检测压区中的压力信号，测得的信号数据则为噪声信号。这样，可以用在第一连续传感器的信号与第二间隔传感器的信号相比较，除去t2时刻的信号从而得到更加准确地压区压力；在某些配置下，也可以进一步用间隔传感器在t1时刻的信号减去紧邻其之前或之后的t2时刻的信号来获得一组压区压力数据。这些压力数据也可以进行彼此进行比较和校验，通过某种算法，获得压力曲线。无论如何，由上面描述可知利用这种配置，可以获得更精确的压区压力曲线。
80.当然，间隔传感器也可以进行其他的配置。例如在某个时刻，有多个传感器在压区中，或压区中总有传感器存在。这样也可以比较第一连续传感器及第二间隔传感器。
81.第二实施例
82.与第一实施例相似的是，如图1所示，根据本实施例，为一种压区型挤压机，其包含传感辊1、协作辊3。
83.该协作辊3与该传感辊1相协作，这样就在协作辊3与传感辊之间行进的纤维料幅4上能够产生压力。
84.该传感辊1和协作辊3按照图中的箭头所示方向旋转，并且在压区区域b处间隔开，在该压区区域处，该两个辊1、3相遇以将压力施加在该纤维料幅4上，从而将悬浮在该纤维料幅4中的部分液体去除。
85.图3为本技术第二实施例复合辊子传感带的侧视图。
86.如图3所示，根据本技术示例实施例，提供了一种传感辊，即传感辊1，其两端设有驱动轴2。
87.传感辊1为圆筒形中空结构，能够对产品原料施加压力。其包括：包覆层1a、基辊10、传感带11。
88.包覆层1a可以采用适合用于制造压榨辊的材料。
89.基辊10为圆柱形结构，其设置于传感辊1的中空内部，可以通过调整基辊10与传感辊1之间的压力关系实现改变施加于产品原材料的压力大小。
90.传感带11布置在该包覆层1a内或置于其上，为能够连续测量的压力传感器，适用于感测和测量特定的数据参数，例如当其进入该压区区域b 时正在被施加在该传感带上的压力。如图中可以看到的，该传感带11显示沿着该传感辊1以特定的布局布置，各个传感带11被定位在该传感辊1上的特定横向位置。各个横向位置距离该传感辊1的端部有特定的距离。其能够实时测量并无线传输至外部设备读取压力数值，传感带11围绕传感辊1的整个长度从而形成螺旋样式的排布。传感带也可以呈周向方式排布，即传感带延传感辊的圆周布置，平行于传感辊径向截面。传感带 11可以通过无线方式将压力信号传输至外部设备，读取并反馈控制传感辊1的压力。
91.传感带11可以采用压电传感器、压阻传感器、力敏感电阻器(fsr)、光纤传感器、基于应变计的测力元件和电容传感器等被本领域技术人员认为适合于检测和测量压力的任何形式。
92.该传感带11可以被电性连接至通信单元100，该通信单元100还可以附接至该基辊10。该通信单元100可以传送通信信号，该信号能够通过定位在远程位置的接收器进行接收，从而形成反馈控制系统。该无线接收器可以是处理信号、形成压区曲线和将修正信号往回传送到该压力传感辊的压力控制器。
93.传感带11包括第一连续传感器111及第二间隔传感器112。包括第一连续传感器111及第二间隔传感器112这两者也可以视为是两个传感带，共同形成传感器套件，这意味着包括第一连续传感器111及第二间隔传感器 112均围绕传感辊1的整个长度从而形成螺旋样式的排布。第一连续传感器111和第二间隔传感器112也可以呈周向方式排布，即延传感辊的圆周布置，平行于传感辊径向截面。
94.连续传感器111为传感器条，其于传感辊1上螺旋延伸并能够不间断测量压区压力，如图4所示，其所测得信号为频道1。
95.间隔传感器112为一组传感器，其于传感辊1上螺旋延伸并与连续传感器111相对彼此平行均匀分布于传感带11上，如图4所示，其所测得信号为频道2。间隔传感器112应配置为在某个时刻只有至多一个传感器在压区当中(时刻t1)且总有时刻是无传感器在压区当中(时刻t2)。由于其是均匀分布于传感带，因此t1和t2之间的间隔也是均匀的。
96.驱动轴2设置于基辊10两端，其能够通过连接外部传动机构从而驱动基辊10转动，借由基辊10的转动，能够传动至传感辊10实现转动。
97.结合图1和图3所示，根据本技术示例实施例，图中的字母a指示该压区区域b所形成的“压区宽度”。这个压区区域b沿着该传感辊1和协作辊3的整个横向长度延伸。该传感辊1可以包括基辊10。
98.该基辊10可以包括一个或者多个下层，并且该包覆层1a为上层。这种带有该包覆层1a的复合型传感辊1在本领域中通常被称为包覆辊。协作辊3可以是非包覆辊，或者由多层材料以及基辊组成。
99.那么，若有多个包覆辊包含在该压区中，每一个可以具有传感带并且形成压区曲线和可变性曲线。该压区曲线或者两个包覆辊可以一起平均求算以在进行压区曲线调节时具有更高的准确度。然而，各个包覆辊的可变性曲线提供与该具体的辊的状态的信息。
100.同样，本实施例也可以设想，虽然仅着眼于单个压区，但是可以利用涉及在造纸行业中常见的双压区、三压区或者多压区相互作用的多个单辊。这里仅展示一种双辊1、3是为了更加清楚地描述与本技术有关的优点。然而，在压区型挤压机中使用各个独立的传感辊可以产生多个压区曲线。
101.上述实施例的优势在于，当频道2中的传感器全部位于压区之外时(即t2时刻)，其并不检测压区中的压力信号，测得的信号数据则为噪声信号，这时，频道1中的传感器仍在收集压区信号。这样在计算压区信号时，可以用频道1在t2时刻的信号去除该时刻来自频道2的噪声信号数据从而得到更加准确地压区压力；在某些配置下，也可以进一步用频道2在t1时刻的信号减去紧邻其之前或之后的t2时刻的信号来获得一组压区压力数据。这些压力数据也可以进行彼此进行比较和校验，通过某种算法，获得压力曲线。无论如何，由上面描述可知，利用频道 1和频道2的这种配置，可以获得更精确的压区压力曲线。
102.当然，间隔传感器也可以进行其他的配置。例如在某个时刻，有多个传感器在压区中，或压区中总有传感器存在。这样也可以比较第一连续传感器及第二间隔传感器。
103.本实用新型并没有限于上文提及的压力传感带，其实也可以包括本领域技术人员已知的其他压力传感带。通过本实用新型公开的实施例，可以容易想到的是，第一连续传感器及第二间隔传感器不仅可以连续配置、平行配置，也可以彼此之间呈一定角度配置。
104.下面公开一种用于感测和消除来自传感辊的压力曲线旋转可变性影响的方法，包括如下步骤：
105.首先设置传感辊，再将传感带螺旋围绕设置于传感辊。传感带也可以呈周向方式排布，即延传感辊的圆周布置，平行于传感辊在径向上的截面。
106.在传感带移动进入压区位置时测量传感带上压力数值以及间隔传感器的噪声数值，得到压力频道1数值及噪声频道2数值。
107.将频道1数值减去频道2数值得到出去背景噪声的压力数值，从而将各点除去噪声后的压力数值拟合得到压力曲线；或者用频道2在t1 时刻的信号减去紧邻其之前或之后的t2时刻的信号来获得一组压区压力数据拟合得到压力曲线；或者用上述两种方法获得的压力数据拟合得到压力曲线。
108.同时，除了压力之外，其他操作参数相关的数据也可以被应用。在这种情况下，可以使用传感器来测量，例如：温度、应力、水分、压区宽度等。
109.传感带将如上文所述的方式沿着传感辊排布。根据传感带的类型，可以要求在每个传感带上设置有额外的电子器件。上述传感带的设计和操作在本领域中是已知的并且不
需要在这里进行进一步的讨论及说明。
110.连续传感带的布局排列方式也可以是多样的，其可以螺旋布局围绕排列，亦可根据实际情况进行其他形式的排布(例如周向排列)，但其一定是具有一定连续性的。最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本技术所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本技术的保护范围之中。