具有配置成自识别角位置的传感器的工业辊制造技术

本发明专利技术涉及具有配置成自识别角位置的传感器的工业辊。其包括具有外表面的大致柱状的芯、周向覆盖芯外表面的聚合物罩和感测系统。感测系统包括：埋置在罩中的多个传感器，这些传感器构造成检测辊的操作参数并提供代表操作参数的信号，多个传感器之一为追踪传感器而其余传感器为非追踪传感器；和与传感器操作关联并处理传感器提供的信号的处理器。传感器以距芯外表面大致相等的径向距离配置，使得在从辊的端部观看时所述传感器限定出一个圆。各非追踪传感器进而以距其紧邻非追踪传感器大致相等的第一角距离配置，两个末端非追踪传感器限定角间隙。追踪传感器布置在角间隙中，使得由该追踪传感器和任一末端传感器限定的第二角距离与第一角距离不同。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及工业辊，更具体地涉及造纸辊。
技术介绍
在典型造纸工艺中，纤维质纤维的水浆或悬浮液(称为纸浆)被供送到在两个或 多个辊之间行进的编织线和/或合成材料制成的环行带上圈的顶部。该带通常称为“成形 纤维”，在其上圈的上表面上设置造纸表面，其作为过滤器工作以使纸浆的纤维质纤维与水 介质分离，从而形成湿纸幅。水介质借助重力或位于纤维的上圈的下表面(即“机器侧”) 上的真空通过成形纤维的网孔(称为排放孔)排出。在离开成形部之后，纸幅被传送到造纸机的压榨部，在该处其穿过覆盖有另一纤 维(通常称为“压榨毛毯”)的一个或多个压机(通常为辊压机)的辊隙。来自压机的压力 去除纸幅的额外水分；通常通过压榨毛毯的“棉絮”层的存在而促进水分去除。然后，纸被 传送到干燥部以进一步去除水分。在干燥之后，纸为二次处理和包装做好准备。通常在造纸机的不同部分(例如压榨部)利用柱状辊。这类辊在苛刻环境中存在 并工作，在该环境下辊会经受高动态载荷和温度，并暴露于侵蚀或腐蚀性化学制剂。作为示 例，在典型造纸厂中，辊不仅用于在加工站之间运送纤维网片，而且在压榨部和压延辊的情 况下还用于将网片自身加工成纸。通常考虑造纸机内的位置而构造在造纸中使用的辊，这是因为要求位于造纸机内 的不同位置的辊执行不同功能。由于造纸辊可具有许多不同的性能要求，并且由于更换整 个金属辊会十分昂贵，因此许多造纸辊包括围绕典型金属芯的周面的聚合物罩。通过改变 罩中采用的材料，罩设计者能够为辊提供造纸应用所要求的不同性能特征。而且，维修、再 研磨或更换金属辊上的罩与更换整个金属辊相比会相当廉价。用于罩的示例性聚合材料包 括天然橡胶、诸如氯丁橡胶、苯乙烯丁二烯(SBR)、丁腈橡胶之类的合成橡胶、氯磺化聚乙烯 (“CSPE”，也以来自DuPont的商标名HYPALON 称呼)、EDPM(由乙烯丙烯二烃单体形成的 乙烯丙烯三元共聚物的名称)、聚氨酯、热固性复合材料以及热塑性复合材料。在许多情况下，辊罩包括至少两个不同的层覆盖芯并提供到其上的粘合的基层； 以及顶料层，其覆盖基层并粘合到基层，并用作辊的外表面(一些辊还将包括由基层和顶 料层夹住的中间“结合”层)。这些材料的层通常被选择以提供具有规定操作物理特性组 的罩。这些可包括必要强度、弹性模量以及对高温、水和有害化学品的耐受性以经受造纸环 境。此外，罩通常设计成具有适于待执行工艺的预定表面硬度，并且通常要求在不对纸张造 成损害的情况下从罩“释放”纸张。而且，为了经济，罩应当耐磨蚀和耐磨损。在输送纸幅经过造纸机时，非常重要的是要清楚纸幅经历的压力分布。压力变化 会影响从纸幅排出的水量，这可影响最终的纸张含水量、厚度和其它特性。因此，辊施加的 压力大小可影响造纸机制造出的纸的质量。公知在工业辊的罩中包括压力传感器和/或温度传感器。例如，Moschel等的美 国专利No. 5，699，729描述了具有螺旋形布置的引线的辊，其包括埋置在辊的聚合物罩中5的多个压力传感器。传感器以螺旋形布置，从而提供沿辊长度的不同轴向位置处的压力读 数。通常，传感器连接至两个引线或光纤，所述引线或光纤将传感器信号传递至处理器，处 理器对这些信号进行处理而提供压力和位置信息。由于多个传感器附连至两个公共引线或光纤，所以来自不同传感器的信号沿相同 引线或光纤传输。因此，处理器应当具有某些方法来辨别哪个传感器产生了特定信号；否 则，处理器就不能识别提供信号的传感器的轴向位置。一种常用技术是利用就辊的每一旋 转提醒处理器的“触发”信号。以上的美国专利No. 5，699，729中描述的该技术采用每当辊 上的特定部位经过特定位置时就提供信号的触发信号发生器。然而，该技术需要用于产生 并解码触发信号的设备。另一技术采用安装至辊的加速度计来确定辊的方位。该技术也要 求附加设备和追踪能力。期望的是提供一种用于监测传感器位置的替换技术。
技术实现思路
本专利技术可解决现有工业辊引起的一些问题。作为第一方面，本专利技术的实施方式涉 及一种工业辊，该工业辊包括具有外表面的大致柱状的芯；周向覆盖芯外表面的聚合物 罩；以及感测系统。该感测系统包括埋置在所述罩中的多个传感器，这些传感器构造成检 测辊的操作参数并提供代表该操作参数的信号，其中所述多个传感器中的一个为追踪传感 器，而其余传感器为非追踪传感器；以及与所述传感器操作关联的处理器，该处理器对所述 传感器提供的信号进行处理。所述传感器以距所述芯外表面大致相等的径向距离配置，使 得在从所述辊的端部观看时所述传感器限定出一个圆。各所述非追踪传感器进一步以距其 紧邻的非追踪传感器大致相等的第一角距离配置，两个末端非追踪传感器限定角间隙。所 述追踪传感器布置在所述角间隙中，使得由该追踪传感器和任一所述末端传感器限定的第 二角距离与所述第一角距离不同。在该构造中，所述感测系统可在不具有触发信号发生器 或加速度计的情况下识别信号从哪个传感器产生。作为第二方面，本专利技术的实施方式涉及一种测量工业辊经受的压力的方法。该方 法开始于(a)提供工业辊，该工业辊包括具有外表面的大致柱状的芯；周向覆盖芯外表面 的聚合物罩；以及感测系统。该感测系统包括埋置在所述罩中的多个传感器，这些传感器 构造成检测压力并提供代表该压力的信号，其中所述多个传感器中的一个为追踪传感器， 而其余传感器为非追踪传感器；以及与所述传感器操作关联的处理器，该处理器对所述传 感器提供的信号进行处理。所述传感器以距所述芯外表面大致相等的径向距离配置，使得 在从所述辊的端部观看时所述传感器限定出一个圆。各所述非追踪传感器进一步以距其紧 邻的非追踪传感器大致相等的第一角距离配置，两个末端非追踪传感器限定角间隙。所述 追踪传感器布置在所述角间隙中，使得由该追踪传感器和任一所述末端传感器限定的第二 角距离与所述第一角距离不同。该方法继续以下步骤(b)使所述辊旋转以使各所述传感 器暴露于压力状态；(C)将所述传感器产生的信号从所述传感器传递至处理器；(d)基于信 号之间的持续时间识别来自所述追踪传感器的信号；以及(e)基于所述追踪传感器的识别 确认各信号源自哪个传感器。作为第三方面，本专利技术的实施方式涉及一种测量工业辊经受的压力的方法。该方 法开始于(a)提供工业辊，该工业辊包括具有外表面的大致柱状的芯；周向覆盖芯外表 面的聚合物罩；以及感测系统，该感测系统包括埋置在所述罩中的多个传感器，这些传感器构造成检测辊的压力并提供代表该压力的信号，其中所述多个传感器中的一个为追踪传 感器，而其余传感器为非追踪传感器；以及与所述传感器操作关联的处理器，该处理器对所 述传感器提供的信号进行处理。所述传感器以距所述芯外表面大致相等的径向距离配置， 使得在从所述辊的端部观看时所述传感器限定出一个圆。所述追踪传感器距至少一个其紧 邻的传感器一角距离布置，该角距离不同于任何其它非追踪传感器与其近邻的非追踪传感 器之间的角距离。该方法继续以下步骤(b)使所述辊旋转以使各所述传感器暴露于压力 状态；(C)将所述传感器产生的信号从所述传感器传递至处理器；(d)基于信号之间的持续 时间识别来自所述追踪传感器的信号；以及(e)基于所述追踪传感器的识别确认各信号源 自哪个传感器。作为第四方面，本专利技术的实施方式涉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业辊，所述工业辊包括：　　具有外表面的大致柱状的芯；　　周向覆盖芯外表面的聚合物罩；以及　　感测系统，所述感测系统包括：　　埋置在所述罩中的多个传感器，所述传感器构造成检测辊的操作参数并提供代表所述操作参数的信号，其中所述多个传感器中的一个为追踪传感器，而其余传感器为非追踪传感器；以及　　与所述传感器操作关联的处理器，其对所述传感器提供的信号进行处理；　　其中所述传感器以距所述芯外表面大致相等的径向距离配置，使得在从所述辊的端部观看时所述传感器限定出一个圆；并且　　其中各所述非追踪传感器进一步以距其紧邻的非追踪传感器大致相等的第一角距离配置，两个末端非追踪传感器限定角间隙；　　其中所述追踪传感器布置在所述角间隙中，使得由所述追踪传感器和任一所述末端传感器限定的第二角距离与所述第一角距离不同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：K帕，
申请(专利权)人：斯托伍德沃德有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]