本實用新型涉及一種輥子，尤其是根據(jù)權利要求1前序部分的用于制造、改良或者進一步處理纖維幅材，例如紙幅材、紙板幅材或棉紙幅材的機器的輥子。

背景技術：

輥子在這種機器中布置在很多位置中并且構造用于不用的使用目的。輥子主要用于引導承載并引導纖維幅材通過機器的繃網(wǎng)，但是也用于纖維幅材的引導和轉向以及脫水、整平滑和干燥。

在這種情況下，成品的質量強烈依賴于變化的參數(shù)，例如纖維幅材的濕度橫向剖面(Feuchtequerprofil)、水含量和固體含量和其他參量以及機器中的環(huán)境參數(shù)，例如溫度、空氣濕度、幅材速度等。

這些不同的參數(shù)從過程控制系統(tǒng)中提取出并且可通過該過程控制系統(tǒng)控制和調節(jié)，相反地，其他參數(shù)是不能直接測量的，這是因為在相應的位置中沒有設置傳感器。

因為造紙商對能夠更好地監(jiān)控這樣的參數(shù)非常感興趣，所以在過去進行了各種嘗試來直接在輥子中，例如在壓輥中采用傳感器，以便由此強化對過程的監(jiān)控，使過程控制系統(tǒng)可訪問這些參數(shù)并且因此改善成品的質量。軟輥子的套由于由橡膠、聚氨酯或纖維復合材料制成的套的可彈性變形性而適合于這樣的措施。

所使用的傳感器例如可以是簡單的應變計，它在負載作用下在其長度上發(fā)生改變，但是它并不能應用在每一種輥子中，并且對于測量輥子的例如小的傾斜位置來說也不夠靈敏。

新的研究設置的是，將光纖傳感器整合到輥子套中。由此可以在線確定兩個相對運行的輥子之間的輥壓間隙中的壓力和溫度。傳感器件基于光纖布拉格光柵(FBG)的特殊的反射性質，其使測量纖維的延展成為可能。該延展與所提供的壓力成正比并因此可以考慮用于測量。FBG傳感器通過寬帶光源(SLED)照亮并且為了分析而將信號通過光電耦合器引導到光譜儀上。一種這樣的系統(tǒng)例如在WO 2010/034321中描述。

然而，在傳感器構造于造紙機輥子中的情況下發(fā)生很多問題。一個很重要的問題是由于玻璃纖維的彎曲而發(fā)生的信號衰減。

因為在反射中進行測量并且光柵僅具有最高20％的反射率，所以從光源到最遠的FBG再返回光譜儀的路程必須盡可能損失少地構造。在這種情況下，損失主要由于纖維的宏彎曲或者微彎曲形式的彎曲而發(fā)生。玻璃纖維的微彎曲由于纖維放置到“粗糙”的基底上并用其他層覆蓋而形成。

這種情況尤其是發(fā)生如下輥子中，其中，在輥子芯上施加有由橡膠制成的套。這種輥子例如存在于涂覆設備中、成型段中以及擠壓機中。在準備工作中將輥子芯通過噴砂來進行粗糙化，然后施加由硬橡膠制成的底層結構，在該底層結構上構建功能層。在隨后的硫化工藝中將整個輥子在爐中長時間加熱，傳感器之上的結構收縮，并且將玻璃纖維壓入粗糙的基底中。由此將玻璃纖維多重彎曲，由此，信號強度發(fā)生損失或者甚至完全消失。

技術實現(xiàn)要素：

相應地，本實用新型的任務是說明緩解或者避免所描述的問題的措施，其方法是，將輥子構造為減小玻璃纖維的彎曲并因此提高所反射的光輸出。

在這種情況下，根據(jù)本實用新型設置的是，至少部分地由橡膠材料構成的輥子沒有配設常規(guī)的底層結構，而是在輥子芯上，在至少一個功能層下方施加光滑層。傳感器系統(tǒng)于是可以放置并且固定在該層上。

由此可以避免微彎曲的形成，并且同時可以保持功能層在底層結構上的良好的粘附。傳感器系統(tǒng)受到良好的保護以防損壞，并且可以就反射光的強度而言在很大程度上無損失地運行。

本實用新型的其他有利方面和改進方案由從屬權利要求得出。

根據(jù)本實用新型的有利方面，光滑層可以由纖維增強的環(huán)氧樹脂或者由薄的、光滑的硬橡膠層構成。

根據(jù)本實用新型的有利方面，如果對于輥子的功能來說需要的話，可以在該層上且在功能層下方設置另一個層。

優(yōu)選地，該層可以由用環(huán)氧樹脂浸漬的纖維粗紗構成。

特別優(yōu)選的是，纖維粗紗可以由玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚酯或者聚酰胺或者其混合物構成。

該層可以以對于纖維增強的套來說常規(guī)的方式制造，其方法是，該層在施加后硬化并且光滑化。

根據(jù)本實用新型的優(yōu)選方面，該層的表面可以具有Ra≤4.0μm的最終粗糙度。由此避免位于其上的玻璃纖維的微彎曲。

有利地可以將至少一個玻璃纖維完全地或者分區(qū)段地粘貼到該層的表面上，這簡化輥子的制造并且在制造過程中保護玻璃纖維免受損壞。

優(yōu)選地，可以將根據(jù)本實用新型的輥子用作壓輥、成型輥、導輥或者鼓(Tambour)。

附圖說明

下面參照對一般性不構成限制的優(yōu)選實施例更詳細地描述本實用新型。在附圖中：

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術的具有光纖傳感器系統(tǒng)的輥子的示意圖，

圖2A-圖2B示出根據(jù)現(xiàn)有技術的和具有根據(jù)本實用新型的措施的輥子套的高度示意性的對比視圖。

具體實施方式

具有玻璃纖維(其具有內嵌的布拉格光柵)的光纖傳感器系統(tǒng)長久以來是已知的。通常，像在圖1中為了更好地理解根據(jù)本實用新型的措施而高度示意性地示出的那樣，至少一個玻璃纖維3安置到具有例如可以由金屬或纖維復合材料制成的硬的輥子芯2的輥子1中并且隨后用輥子套4覆蓋實用新型。替選地，至少一個玻璃纖維3也可以布置在輥子套4的不同的層之間，或者嵌入其中一個層中。在這種情況下，玻璃纖維3的精確布置取決于輥子套4的特性。

在玻璃纖維3中設置有多個具有傳感器5的區(qū)域，其構造為內嵌于玻璃纖維3中的布拉格光柵的形式。將它們實施成使得它們在寬帶頻率光源的不同頻率下可反射，從而基于反射光的波長能夠確定光是從哪個傳感器5反射的。如果輥子套4例如由于對應輥子而在輥隙中變形，那么傳感器5也會變形并導致反射光的頻率偏移。從偏移的幅度可以推斷出作用的力。

在圖1中，為了說明上述關系示出具有玻璃纖維3的輥子1，該玻璃纖維一共具有四個傳感器5。光源6和評估單元7在圖左邊示出。

如已經(jīng)在上面進一步描述的那樣，光纖傳感器系統(tǒng)的主要問題在于玻璃纖維3的彎曲導致反射光的去耦合，并因此導致其強度的降低。在這種情況下，衰減可以強到使得遠離輸入光源6的傳感器5的信號上升不到檢測界限，并且因此傳感器5不能接收到可使用的信號。因此，對配備有這種傳感器系統(tǒng)的輥子1的監(jiān)控僅是間歇性的，或者由于傳感器5與光源6的距離增大而僅在其附近才可進行。最靠近光源6的傳感器5將提供最強的信號，而在軸向上遠離的區(qū)域(在圖1中因此為右邊)中的傳感器則反饋越來越弱的強度并且更遠的傳感器5不再提供信號。在該區(qū)域中發(fā)生的問題，例如輥子1的磨損或者傾斜、輥子套4的損壞或者溫度差異因此可能一直不被發(fā)現(xiàn)，并且隨后導致機器的運行問題或者成品的質量問題。

在這種情況下，玻璃纖維3的彎曲既可以存在于宏觀區(qū)域中，也可以存在于微觀區(qū)域中。在宏觀區(qū)域中，在玻璃纖維3鋪設于輥子芯2上或者輥子套4中的情況下，玻璃纖維3對小的彎曲半徑的敏感性尤其是一個危險，它可導致玻璃纖維3的斷裂。玻璃纖維3在拉力下很穩(wěn)定，但是對強烈的彎曲是敏感的。

在微觀區(qū)域中，玻璃纖維3的彎曲沒有強到發(fā)生纖維斷裂的危險，然而由于很多所謂的微彎曲，反射光的光效率明顯減弱。因此，不是所有的傳感器5都可進行評估。這由于特定的制造過程尤其是在具有橡膠底層結構和/或由橡膠制成的輥子套4的輥子1中發(fā)生。

具有由橡膠材料，例如NBR、HNBR等制成的輥子套4的輥子1通常在輥子芯2上具有多層結構，該多層結構具有作為底層結構的由硬橡膠制成的第一層4.1以及至少一個構造在其上的由相同的或其他的橡膠混合物制成的功能層4.2。第一層4.1的硬度通常在1至15P&J的范圍內，而功能層可以具有40ShoreA至80ShoreD的硬度。為了將第一層4.1良好地粘附在輥子芯2上，輥子芯通過合適的預處理，例如噴砂來粗糙化。

由于分層趨勢并且由于傳感器5的敏感性而證實的是，玻璃纖維3直接鋪設于輥子芯2上并且第一層4.1構建于其上。然而這導致玻璃纖維3位于粗糙的輥子芯2上，并且在隨后的導致輥子套4的各個層4.1和4.2收縮的硫化工藝中被壓到輥子芯2的在微觀上粗糙的表面上。玻璃纖維3所具有的彎曲雖然并不在所擔心的纖維斷裂這方面危及玻璃纖維3，但是在每個彎曲處，由于玻璃纖維3的光學性質，光從該玻璃纖維中去耦合并因此受到損失。希望在伸展地且平直地放置的玻璃纖維3中得到最大的光輸出。

在圖2A中局部示出了以這種方式粗糙化的輥子芯2。具有傳感器5的玻璃纖維3的一段位于粗糙的輥子芯上并相應地配設有多個小的彎曲部。光通過微彎曲從玻璃纖維3中去耦合并且離開該玻璃纖維，這導致強度下降。

上面描述的問題根據(jù)本實用新型通過輥子1的特別的結構并通過對輥子芯2的在其上布置有傳感器5的表面的附加準備來解決。

輥子1不再通過噴砂進行粗糙化，而是配設有層4.3，該層在實施例中由卷繞到輥子芯2上的以環(huán)氧樹脂浸漬的玻璃纖維組織或者纖維粗紗構成。替選地，層4.3也可以由光滑的、精車削的硬橡膠層構成。這樣預備的輥子1被硬化、車削并且光滑化。

在這種情況下，車削可以例如通過金剛石刀具進行，直到粗糙度R_a<5.5μm。隨后將以這種方式車削的層4.3通過砂紙光滑化到≤4.0μm的最終粗糙度R_a。具有傳感器5的玻璃纖維3可以以簡單的方式直接粘貼到這樣預備的層4.3上。這在圖2B中以與圖2A中相同的視圖示意性示出。

在這種情況下可以選擇任意的布置，例如回線、螺旋線、直線或類似的布置。

在橡膠輥子的情況下，環(huán)氧樹脂層是一種例外情況，而聚氨酯和纖維復合物輥子通常以這樣的方式和方法配設底層結構。然而，將底層結構精車削和打磨到限定的粗糙度在這里也是一種例外情況。

在施加具有傳感器5的玻璃纖維3之后，輥子套4可以以帶有至少一個功能層4.2的通常方式要么以層4.1要么直接地以功能層4.2置放在層4.3上來構建輥子套4并對其進行硫化。

本實用新型不限于所示的實施例。