專利名稱：用于高溫環(huán)境下的壓區(qū)寬度感測系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)合壓送輥和與諸如造紙過程中所使用的那些滑軌夾持的軋輥使用的系統(tǒng)和方法，具體而言，涉及這樣一種能夠確定壓送輥之間壓區(qū)寬度分布的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
壓送輥用于許多連續(xù)過程工業(yè)，包括造紙、煉鋼、塑料砑光和印刷。壓送輥的特性在造紙中是特別重要的。在造紙的過程中，要求許多階段來把壓頭箱原料(headbox stock)變換為紙。最初階段是把壓頭箱原料淀積到造紙機上形成織物或造紙網(wǎng)。當?shù)矸e時，形成原料一部分的白水流過所形成織物的空隙，在其上留下水和纖維的混合物。然后，成型結(jié)構(gòu)和隨后的氈制物支撐所述混合物，引導(dǎo)其通過多個脫水階段，如此使得只有纖維質(zhì)基料或者綢面留在上面。
脫水階段之一在造紙設(shè)備的加壓部中進行。在所述加壓部中，當所述纖維質(zhì)基料在軋輥之間并于氈制物上行進時，兩個或更多協(xié)作軋輥壓制所述纖維質(zhì)基料。在氈制物上施加更大力的過程中，所述軋輥使水從其上行進的基料中擠出，并且令所述基料變平，由此獲得潮濕的纖維綢面。然后引導(dǎo)所述潮濕綢面通過多個其它脫水階段。
施加到基料的壓區(qū)壓力額度和壓區(qū)尺寸在獲得統(tǒng)一的紙張?zhí)匦苑矫媸种匾?。壓區(qū)壓力方面的變化會影響紙張含水量和紙張屬性。過大壓力會導(dǎo)致纖維的粉碎或者位移，并且在最終紙制品中會出現(xiàn)洞孔。
通常因下垂或者壓區(qū)負載而造成的軋輥撓度可能是壓力和/或壓區(qū)寬度分布不規(guī)則的起源。磨損的軋輥覆蓋物也會引入壓力變化。已經(jīng)開發(fā)了用于監(jiān)控并且改動軋輥凸度以便補償這種撓度。這種軋輥通常具有用于包裹固定核心的飄浮殼體。在漂浮殼體下面的是壓力調(diào)節(jié)器，用于檢測壓力差量，并且必要時向漂浮殼體提供增加了的壓力。
盡管存在軋輥撓度的問題，但是由于經(jīng)常會沿軋輥不均勻地施加壓力，所以還存留有跨越軋輥長度并且在十字加工方向中不均勻負載的問題。例如，如果把軋輥中的軋輥負載設(shè)定為每英寸200磅，那么事實上，在邊緣處每英寸是300磅，而在中心處每英寸是100磅。
根據(jù)壓區(qū)寬度的測量，經(jīng)常要進行凸度校正(crowncorrection)。對于簡單的凸度校正來說，可以根據(jù)如下公式來估計校正量C=(NE2-NC2)D1+D22D1:D2]]>其中NE是軋輥尾端的壓區(qū)寬度，Nc是軋輥中心的壓區(qū)寬度，而D1和D2是軋輥直徑。
此公式普遍用于造紙工業(yè)，以便用來估計凸度校正。
在由Moore等人申請的第6,568,285號美國專利中論述了用于評估并且測量壓區(qū)寬度的一種技術(shù)，將該篇申請的公開內(nèi)容作為整體引入于此。此技術(shù)涉及傳感器的使用，所述傳感器通常由電阻相對高的碳和傳導(dǎo)性較高的銀的覆蓋但非接觸層來形成，并且附著于細長形的紙張。所述紙張位于壓區(qū)中。當傳感器縱向延長至壓區(qū)時，所述傳感器層變形并且彼此接觸，由此變化整個傳感器的電阻率。電阻率方面的這種變化與傳感器的接觸長度相關(guān)連，其代表壓區(qū)的寬度?？梢酝ㄟ^NipProfiler系統(tǒng)來使用此技術(shù)，所述NipProfiler系統(tǒng)可以從位于Virginia的Middletown的Stowe Woodward LLC得到。
雖然此技術(shù)已經(jīng)被證明是測量造紙機上各個位置中的壓區(qū)寬度的一種可靠的方式，但是所述設(shè)備在高溫環(huán)境下(例如，超過200)仍不能提供可靠的結(jié)果。因而，提供一種能夠在高溫條件下操作以便感測壓區(qū)寬度的設(shè)備是合乎需要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明能提供一種在高溫中測量壓區(qū)寬度的系統(tǒng)和方法。作為第一方面，本發(fā)明的實施例致力于一種用于測量位于兩個軋輥之間壓區(qū)的壓區(qū)寬度的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括(a)傳感器組件，所述傳感器組件包括1)由具有電阻的第一導(dǎo)電材料形成的第一板條，所述第一板條具有第一尾端和第二尾端，以及在所述第一和第二尾端之間的第一測量區(qū)域；2)相鄰于所述第一板條設(shè)置的并且由第二導(dǎo)電材料形成的第二板條，所述第二板條具有第二測量區(qū)域，所述第二測量區(qū)域相鄰于所述第一測量區(qū)域并且基本上與所述第一測量區(qū)域同延地設(shè)置；3)在所述第一和第二板條之間被限定并且使所述第一和第二板條互相之間電隔離的間隙；以及4)其中所述第一和第二板條的至少一個可變形，如此使得當把設(shè)備置于壓榨壓區(qū)中時，來自光澤輥的壓力迫使所述第一和第二測量區(qū)域的部分在一接觸長度上彼此導(dǎo)電接觸，所述接觸長度對應(yīng)于壓區(qū)寬度。所述系統(tǒng)還包括(b)電阻測量部件，用于測量電阻；(c)第一和第二導(dǎo)線，所述第一導(dǎo)線連接至相鄰于第一尾端的第一板條，所述第二導(dǎo)線連接至所述第二板條；以及(d)控制器，與電阻測量部件可操作地相關(guān)聯(lián)，所述控制器包括計算機可讀程序代碼，所述代碼包括多個數(shù)據(jù)集，每一個數(shù)據(jù)集均代表傳感器電阻和環(huán)境溫度之間的關(guān)系。
作為第二方面，本發(fā)明的實施例致力于一種用于確定位于兩個軋輥之間壓區(qū)寬度的方法。所述方法包括如下步驟(a)選擇表示特定溫度范圍內(nèi)壓區(qū)寬度和傳感器的電阻之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)集是從多個數(shù)據(jù)集中選出的；(b)把所述傳感器放置在壓區(qū)中，所述傳感器包括1)由具有電阻的第一導(dǎo)電材料形成的第一板條，所述第一板條具有第一尾端和第二尾端，以及在所述第一和第二尾端之間的第一測量區(qū)域；2)相鄰于所述第一板條設(shè)置并且由第二導(dǎo)電材料形成的第二板條，所述第二板條具有第二測量區(qū)域，所述第二測量區(qū)域相鄰于所述第一測量區(qū)域并且基本上與所述第一測量區(qū)域同延地設(shè)置；3)在所述第一和第二板條之間被限定并且使所述第一和第二板條互相之間電隔離的間隙；以及4)其中所述第一和第二板條的至少一個可變形，以便當把設(shè)備置于壓榨壓區(qū)中時，來自光澤輥的壓力迫使所述第一和第二測量區(qū)域的部分在一接觸長度上彼此導(dǎo)電接觸，所述接觸長度對應(yīng)于壓區(qū)寬度；(c)測量所述傳感器的電阻；以及(d)把所測量的傳感器電阻轉(zhuǎn)換為采用在步驟(a)選擇的數(shù)據(jù)集來計算的壓區(qū)寬度。


圖1是包括安裝在感測板條上的根據(jù)本發(fā)明的多個傳感器、感測板條的根據(jù)本發(fā)明的傳感系統(tǒng)的示意圖。
圖2是光澤輥之間的壓榨壓區(qū)和基料壓區(qū)的底部示意圖，所述壓榨壓區(qū)的壓區(qū)寬度由NW表示。
圖3是包括安裝在感測板條上的傳感器的圖1的感測板條的頂部示意性片段視圖。
圖4是在未加載條件下描述的圖3中所示傳感器的傳感器層的側(cè)面示意圖。
圖5是在加載條件下描述的圖3中所示傳感器的傳感器層的側(cè)面示意圖。
圖6是圖3的傳感器的透視圖。
圖7是舉例說明依照本發(fā)明實施例的壓區(qū)寬度感測系統(tǒng)的操作的流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將在下文中參考附圖來更加全面地描述本發(fā)明，在所述附圖中示出了本發(fā)明的例證性實施例。在所述附圖中，為了清晰，夸大了區(qū)域或者特征的相對大小。然而，本發(fā)明可以依照許多不同形式來實現(xiàn)，并且不應(yīng)該將本發(fā)明看作為局限于此處闡述的實施例；相反，提供這些實施例是為了使公開內(nèi)容更加全面和完整，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全地傳達本發(fā)明的范圍。
應(yīng)該理解的是，當元件被提及“耦合”或者“連接”至另一元件時，它可能直接被耦合或連接至另一個元件，或者也可以存在介入元件。相比之下，當元件被提及“直接耦合”或者“直接連接”至另一元件時，不存在介入元件。相同的數(shù)字始終涉及相同的元件。正如此處使用的那樣，術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)聯(lián)的列舉項目的任何和所有組合。
另外，為了便于描述，此處使用了空間關(guān)系術(shù)語，諸如“低于”、“下面”、“更低”、“之上”、“向上”等等，以便描述附圖中圖示的一個元件或特征與其它一個或多個元件或特征的關(guān)系。應(yīng)該理解的是，空間關(guān)系術(shù)語意在包括除附圖中所描述的方位之外、設(shè)備在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的設(shè)備被反轉(zhuǎn)，被描述為“低于”其它元件或者特征或者“在其之下”的元件于是將被定位在其它元件或者特征“之上”的地方。由此，示例性的術(shù)語“低于”可能包括之上和低于這兩個方位。所述設(shè)備可以被另外定向(轉(zhuǎn)動90度或者定位在其它方位)，因此，此處使用相對于空間的描述詞來解釋。
某些附圖的流程圖和框圖此處舉例說明了根據(jù)本發(fā)明可能實現(xiàn)的系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、功能和操作。在這方面，流程圖或者框圖中的每個塊均代表一個模塊、片段或者部分代碼，所述部分代碼包括一個或多個用于實現(xiàn)指定的一個或多個邏輯函數(shù)的可執(zhí)行指令。還應(yīng)注意的是，在某些可替代實現(xiàn)方式中，在所述塊中記錄的功能可以依照不同于附圖中記錄的順序出現(xiàn)。例如，連續(xù)示出的兩個塊實際上可以基本同時執(zhí)行，或者這些塊有時可以依照相反的順序來執(zhí)行，這取決于所涉及的功能。在某些實施例中，本發(fā)明能提供計算機程序產(chǎn)品以便操作感測系統(tǒng)。所述計算機程序產(chǎn)品包括具有嵌入在介質(zhì)中的計算機可讀程序代碼的計算機可讀存儲介質(zhì)。
為了簡便和/或清楚起見，沒有詳細說明眾所周知的功能或者結(jié)構(gòu)。
正如此處使用的那樣，措詞“和/或”包括一個或多個相關(guān)聯(lián)的列舉項目的任何和所有組合。
此處使用的術(shù)語僅僅是為了描述特殊的實施例，而不意圖限制本發(fā)明。正如此處使用的那樣，單數(shù)的形式“一”、“一個”和“該”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另做清楚的說明。應(yīng)進一步理解的是，術(shù)語“包括”和/或“包括”當用于此說明書中時，說明存在所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是不排除存在或附加一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其組合。
除非另作限定，否則此處使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語)的含義與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。應(yīng)進一步理解的是，諸如在通用詞典中所定義的那些術(shù)語的含義應(yīng)被解釋為符合其在相關(guān)領(lǐng)域語義下的含義，而不會依照理想化的或者極度正式的感覺來解釋，除非此處明確限定。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1中舉例說明了感測系統(tǒng)，由標記100來表示。所述感測系統(tǒng)100能用來感測壓榨壓區(qū)中的軋輥105、106的壓區(qū)寬度。當同時參見圖2時，在造紙機的壓榨壓區(qū)部中，軋輥105和106旋轉(zhuǎn)地擠壓纖維基料，所述纖維基料可以被承載在其間設(shè)置的氈制物108上。為了使軋輥105、106向纖維基料提供均勻壓力，它們應(yīng)被均勻加載，并且軋輥105、106之間的接觸寬度、即壓區(qū)寬度應(yīng)該在預(yù)定范圍內(nèi)。
所述感測系統(tǒng)100包括板條102，所述板條102最好是由薄膜材料構(gòu)成的細長形組件。所述板條102由電絕緣材料形成，并且在一些實施例中，由聚酰亞胺薄膜形成，諸如KAPTON聚酰亞胺薄膜，這是因為該材料能經(jīng)得住高達750左右的溫度。把多個膜片傳感器104固定到板條102上以便感測壓區(qū)寬度。下面將更加詳細地描述傳感器104。
現(xiàn)在參考圖3和4，每一傳感器104均具有有效感測長度SL和有效感測寬度SW，其中所述有效感測長度SL長于待測量的壓區(qū)。每一傳感器104均包括平板或者板條152和相對的、同延的平板或者板條154。優(yōu)選的是，所述板條152和154均具有撓性和彈性。所述板條152、154通過間隙156隔開，并且通過平行關(guān)系的電絕緣邊緣支撐耦合在一起。所述傳感器104適于安裝在壓區(qū)中，如此使得有效感測長度SL垂直于軋輥的軸延長，并且跨越光澤輥105、106的壓區(qū)寬度NW。
上部板條154是導(dǎo)電層，通常包括諸如銀或者金的貴重金屬，并且可以導(dǎo)電油墨的形式被施加。下部板條152是電阻層，通常包括諸如碳的阻抗材料。所述下部板條152也可以油墨的形式被施加。這兩種材料都應(yīng)選擇經(jīng)得住至少400的環(huán)境的材料。
常規(guī)的膜片開關(guān)通常配有相對堅硬的、加固的邊緣。雖然加固邊緣不會存在常規(guī)應(yīng)用(諸如觸板)中的缺陷，但是如果應(yīng)用于壓區(qū)寬度傳感器104，那么這種加固邊緣就會攜帶不期望的較大壓區(qū)負載比率。因此，從傳感器進行讀數(shù)的準確度大大地降低了。代替加固邊緣，所述傳感器104可以包括耦合所述板條52、54的軟的、可壓縮的、電絕緣邊緣。所述邊緣可以由橡膠形成，并且應(yīng)該容許至少大約50％的壓縮應(yīng)變?？梢蕴峁|片以便減少絕緣邊緣的壓縮要求。
另外，在上下板條152、154之間還可以包括其它組件，以便在置于壓區(qū)之前幫助維持其間的間距。例如，可以采用諸如點、線等等的電介質(zhì)圖案作為空格，以便維持板條152、154之間的間距。在Trantzas提出的第6,370,961和6,360,612號美國專利中論述了示例性的圖案，將這兩篇公開內(nèi)容引入于此，以供參考。
導(dǎo)線L1和L2被連接至板條152的相對尾端。因此，傳感器104在導(dǎo)線L1和L2之間提供可變電阻Rf。導(dǎo)線L1、L2與位于傳感器104一個尾端處的觸點160、162(圖6)連接，以便簡單連接至導(dǎo)線107。在此實施例中，利用傳導(dǎo)磁帶和防護紙層164來覆蓋所述觸點160、162，以便防止觸點160、162提高操作溫度。相連的所述導(dǎo)線L1、L2可以連接至適當?shù)碾娮铚y量、調(diào)制和轉(zhuǎn)換電路，以便提供對應(yīng)于電阻Rf的信號。
當傳感器104沒有在光澤輥負載之下時，它將假定圖4的開放的、未夾持位置。導(dǎo)線L1和L2之間的所有電流將流經(jīng)碳板條152，如圖4中的方向箭頭所表示的那樣。所述傳感器104于是將具有等于碳板條152的整個長度的電阻的電阻值Rf。
當傳感器104位于壓區(qū)中并且跨越壓區(qū)寬度NW被加載時，板條152和154的相鄰、相對部分(位于壓區(qū)寬度NW內(nèi)，由此其長度等于壓區(qū)寬度NW)被強行合為一體，如圖5所示，由此消除了一部分間隙156，并且在板條152、154之間建立了電氣連接。因為銀板條154實質(zhì)上比碳板條152單位長度的電阻要低，所以在壓區(qū)寬度NW的端點之間，導(dǎo)線L1和L2之間的大部分電流流經(jīng)壓區(qū)寬度NW中的銀板部分，如雙箭頭所表示的那樣。相對少量的電流還可以流經(jīng)壓區(qū)寬度NW中的碳板條152部分，如單箭頭所表示的那樣。由此，所述碳板條152在壓區(qū)寬度中被有效地短路或者旁路，并且電阻值Rf與壓區(qū)寬度大小成比例地降低。旁路的范圍以及由此電阻Rf降低的范圍將隨壓區(qū)寬度NW的長度和板條152、154之間的相應(yīng)接觸長度而變化。壓區(qū)寬度越大，電阻Rf將越低，并且壓區(qū)寬度越小，電阻Rf將越大。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，還可以采用其它結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線來連接傳感器板條152、154，以便加工電子線路。例如，在一些實施例中，觸點160、162可以省略，并且導(dǎo)線L1、L2可以直接連接至處理器。另外，也可以采用兩個以上的導(dǎo)線；例如可以使用三條導(dǎo)線，如上述Moore等人提出的第6,568,285號美國專利所描述的那樣。
電阻Rf可以依照已知的方式被測量并且被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號。通常，可以產(chǎn)生使電阻Rf和壓區(qū)寬度NW相關(guān)的公式或者校準曲線圖。使用所述公式或者校準基準，操作者或者軟件可以方便地并且準確地確定感測到的壓區(qū)寬度(值得注意的是，傳感器104上的壓力數(shù)值通常不會影響傳感器的電阻Rf，因此不會反映在信號中)。
然而，結(jié)合本發(fā)明已經(jīng)確定的是，通常供這種傳感器使用的公式和校準曲線圖未必適合在高溫下使用。例如，包括板條152、154的材料的電阻率可以在溫度上升時線性變化，由此使得常規(guī)的公式或者圖表不合適。因而，在一些實施例中，供傳感器104使用的軟件可以解決此問題。作為一個例子，某些軟件被如此設(shè)計，以便當在校準期間對傳感器104電阻進行一次未加載測量時，公式或者圖表的應(yīng)用可以根據(jù)已測量電阻的變化來相對準確地預(yù)測壓區(qū)寬度。然而，在一些實施例中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)此技術(shù)在高溫情況下是不合適的。參考圖7，對于這種實施例來說，可以把軟件設(shè)計成能允許操作者確定待感測的壓區(qū)區(qū)域的溫度，并且選擇系統(tǒng)100將要操作的溫度范圍(塊200、210)。所述軟件因此能夠從多個壓區(qū)寬度/電阻數(shù)據(jù)集中為該溫度范圍(通常以圖表或者公式形式出現(xiàn))選擇適當?shù)膲簠^(qū)寬度/電阻數(shù)據(jù)集，所述壓區(qū)寬度/電阻數(shù)據(jù)集用于在該范圍內(nèi)更好地為該傳感器材料來模擬壓區(qū)寬度和電阻的關(guān)系(塊220)。通常，在大約3到20個之間的數(shù)據(jù)集被采用，每個數(shù)據(jù)集都可在大約10到200(通常，處于越高溫度的數(shù)據(jù)集在越小的溫度范圍內(nèi)被使用)之間的溫度范圍內(nèi)可用。一旦為每個傳感器作出選擇，那么通過對傳感器采取未加載測量以便為傳感器建立基線電阻，操作者就因此能校準每一傳感器(塊230)。所述板條102因此能被載入壓區(qū)(塊240)，采取電阻的加載測量(塊250)，并且根據(jù)所測量的電阻來利用所選的壓區(qū)寬度/電阻關(guān)系確定壓區(qū)寬度(塊260)。
在圖1中為了論述的目的而示出了當不與氈制物108和軋輥106接觸時、其上具有傳感器104的板條102。然而，在系統(tǒng)操作期間，所述板條102必須處于軋輥105和氈制物108之間的壓區(qū)中，或者直接位于軋輥105和106之間。可以通過把板條102可拆卸地附屬至軋輥105、然后轉(zhuǎn)動軋輥105來正確地定位板條，以便于壓區(qū)內(nèi)放置板條102，如圖所示。作為選擇，所述板條可以被直接放置在軋輥105和106之間，并且通過轉(zhuǎn)動軋輥被軋制成壓區(qū)。人們也可以打開通過軋輥105、106而形成的壓區(qū)，把板條放置在軋輥之間，然后關(guān)閉壓區(qū)。
其上具有傳感器104的板條102可以被軋制成線圈115(圖1)，以便在使用期間存儲和展開。所述板條102可以長于軋輥，并且傳感器104在板條102上被隔開，以便當需要大量傳感器104來有效地確定壓力分布或者壓區(qū)寬度分布時，諸如在長軋輥的情況下，操作者可以提供更長的板條102長度(并且由此傳感器104的數(shù)目更大)。無論如何，未使用的板條102長度可以向外延長，或者向軋輥的兩端延長。由此，可以在具有不同長度的軋輥上使用感測系統(tǒng)100，由此消除了對用于不同軋輥和/或工廠的不同長度的感測系統(tǒng)的需要。同時，傳感器的多個板條可以端到端接合，以便跨越非常長的軋輥長度。
同時，所述系統(tǒng)100可以裝備有溫度和/或壓力測量傳感器(未示出)，以便當需要時幫助進行溫度/壓力補償。所述溫度傳感器可以在傳感器104中具體實現(xiàn)(未示出)，或者位于傳感器104的每個或者周期組合之間的各個傳感器104旁邊。所述溫度傳感器可以提供溫度信號，所述溫度信號可用于補償溫度對傳感器104的影響并且提供壓區(qū)兩端的溫度分布圖。適當?shù)臏囟葌鞲衅靼犭娕己蚏TD。
圖6中示意性地示出了與傳感器104相聯(lián)系的導(dǎo)線107，其附著于觸點160、162和相關(guān)聯(lián)的電子線路110。如上所述，每個傳感器104將具有至少兩條導(dǎo)線連接至電子線路110。來自每個傳感器的兩條或更多導(dǎo)線可以被匯集到單個導(dǎo)線中，或者可以逐一或依照子群安裝在傳感器104的上方和/或下方并且被路由至電子線路110。
電子線路110與多路復(fù)用器112通信，多路復(fù)用器112可由雙向發(fā)射器114訪問。所述多路復(fù)用器112瀏覽傳感器104以便在壓榨壓區(qū)中沿板條102并由此沿軋輥105于傳感器位置獲得信號。所述雙向發(fā)射器114把信號從多路復(fù)用器112發(fā)射至信號調(diào)節(jié)器116，所述信號調(diào)節(jié)器116接著把已調(diào)節(jié)的表示壓區(qū)寬度或者感測到的壓力的信號遞送至計算機118。作為選擇(未示出)，電子線路110和多路復(fù)用器112的相對位置可以相反。
所述傳感器和相關(guān)聯(lián)的電子線路最好經(jīng)由線纜直接連接至計算機。根據(jù)本發(fā)明的每一個傳感器的顯著效益在于可以使用它們于靜態(tài)壓區(qū)中進行壓區(qū)寬度測量。因此，不必為連接傳感器和電子線路以及連接電子線路和計算機的電線的路由做出具體規(guī)定。盡管如此，所述信號還可以經(jīng)由遙測技術(shù)或者通過滑環(huán)來發(fā)送。優(yōu)選的遙測發(fā)射器是由位于Texas的Dallas的RF Monolithics制造的。這種遙測系統(tǒng)提供了雙向操作，其允許計算機請求分布圖信息并且接收傳感器讀數(shù)?？商娲倪b測系統(tǒng)是由位于Oregon的Medford的Linx Technologies制造的。這種系統(tǒng)功率低并且具有串行接口。
計算機或者控制器118具有微處理器，所述微處理器具有在預(yù)先確定的或者所請求的時間訪問多路復(fù)用器112以便獲得涉及壓區(qū)寬度或者涉及壓力的數(shù)據(jù)的能力。所請求的傳輸是操作者通過計算機的鍵盤119或者鼠標進行輸入來獲得的。一旦計算機118向多路復(fù)用器112表明將要讀取哪個信道，計算機181就接收來自與該信道相關(guān)聯(lián)的傳感器104或者由多路復(fù)用器有選擇地訪問的導(dǎo)線107的信號。
這種信號被遞送到微處理器，所述微處理器運行上述軟件程序，以便按照如下所述的一種或多種方法為每種傳感器計算或關(guān)聯(lián)壓區(qū)寬度值或者壓力值。優(yōu)選的是，然后把這些值傳輸?shù)斤@示器120，所述顯示器120用于提供數(shù)值或者圖形的十字機壓區(qū)寬度分布圖和/或壓力分布圖。計算機118還可以提供壓力或者壓區(qū)寬度值的平均數(shù)，并且對可選的控制系統(tǒng)122啟動校正信號。
所述控制系統(tǒng)122可以與計算機118或者信號調(diào)節(jié)器116相連，以便通過增加或者減少由軋輥施加的力，或者通過增加或者減少軋輥105、106之間的接觸程度，來校正任何感測到的壓區(qū)寬度或者壓力的不規(guī)則性。所述控制系統(tǒng)122具有內(nèi)部計算機126，當接收到這種信號時，內(nèi)部計算機126啟動校正措施來調(diào)節(jié)由軋輥105、106施加的力。
系統(tǒng)100的一般操作可以依照多種方式來操作。一種方式將是在接觸中卸載軋輥。所述傳感器板條102被放置在兩個軋輥之間，在軋輥105的尾端遺留有蜷曲型的未使用部分或者延長到軋輥105每個尾端以外。然后，把軋輥106相對于軋輥105裝載，其上具有板條102。在把軋輥105、106加載到指定的軸頸力(這通常由空氣囊壓力來測量)之后，就如上所述那樣獲取傳感器板條102的讀數(shù)。
用于測試壓區(qū)壓力分布圖的另一方式將是以指定的軸頸力加載軋輥，然后把傳感器板條102饋送至壓區(qū)。板條102的放置可以通過現(xiàn)有的機器人臂或者其它自動化設(shè)備來實現(xiàn)。另外，板條102可以被縱向附屬于軋輥之一，或者可以由氈制物或者基料來承載?？梢援攤鞲衅鹘?jīng)過壓區(qū)時獲取所述傳感器讀數(shù)。然而，優(yōu)選的是，所述傳感器位于軋輥之間以便跨越壓區(qū)寬度，并且利用靜態(tài)條件下的壓榨壓區(qū)來進行測量。值得注意的是，以下描述的每一個傳感器實施例均提供在靜態(tài)壓榨壓區(qū)中的測量。
在任一方法中，在預(yù)先確定的或者操作者請求的時間，計算機110與雙向發(fā)射器114通信，雙向發(fā)射器114進一步與多路復(fù)用器112通信。然后，多路復(fù)用器112瀏覽傳感器104，通過相關(guān)聯(lián)的電子線路110獲得信號，那些信號表示出由傳感器104感測的壓區(qū)寬度(在某些傳感器的情況下是壓力)。然后，所述多路復(fù)用器112與發(fā)射器114通信，以便把信號發(fā)送至信號調(diào)節(jié)器116，以遞送回到計算機118，在計算機118中確定壓區(qū)寬度值(和壓力值)。
然后，計算機118產(chǎn)生數(shù)字或者圖形輸出以便呈現(xiàn)在顯示器120上，由此警告操作者在壓制過程中壓區(qū)寬度或者壓力分布。作為選擇，計算機118和/或發(fā)射器114可以把涉及壓力或涉及壓區(qū)寬度的信號傳遞至控制系統(tǒng)122。響應(yīng)于這種信號，所述控制系統(tǒng)122于是能啟動凸度校正來補救所感測到的壓區(qū)寬度或者壓力方面的任何不規(guī)則性。
本發(fā)明的系統(tǒng)向操作者提供了確定一個或多個壓區(qū)中軋輥的壓區(qū)寬度和壓力分布圖以便診斷不規(guī)則施加的軋制力的存在的能力。各種圖解表示法允許操作者立即確定壓區(qū)寬度、施加的壓力、板條上的位置(表示沿軋輥長度的位置)和壓區(qū)寬度和壓力是否異常。另外，本發(fā)明的系統(tǒng)提供了響應(yīng)于這種不適當?shù)膲簠^(qū)寬度和不規(guī)則施加的壓力而啟動的校正措施。所有先前內(nèi)容均可以在高溫環(huán)境下實現(xiàn)。
先前內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，而不應(yīng)看作是對本發(fā)明的限制。雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的示例性實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于理解的是，在實質(zhì)上不脫離本發(fā)明的新穎教導(dǎo)和優(yōu)勢的情況下，依照示例性實施例能夠進行許多修改。因而，所有這種修改都視為包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的范圍由隨后的權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于測量位于兩個軋輥之間壓區(qū)的壓區(qū)寬度的系統(tǒng)，包括a)傳感器組件，所述傳感器組件包括1)由具有電阻的第一導(dǎo)電材料形成的第一板條，所述第一板條具有第一尾端和第二尾端，以及在所述第一和第二尾端之間的第一測量區(qū)域；2)相鄰于所述第一板條設(shè)置并且由第二導(dǎo)電材料形成的第二板條，所述第二板條具有第二測量區(qū)域，所述第二測量區(qū)域相鄰于所述第一測量區(qū)域并且基本上與所述第一測量區(qū)域同延地設(shè)置；3)在所述第一和第二板條之間被限定并且使所述第一和第二板條互相之間電隔離的間隙；以及4)其中所述第一和第二板條的至少一個可變形，以便當把所述設(shè)備置于壓榨壓區(qū)中時，來自光澤輥的壓力迫使所述第一和第二測量區(qū)域的部分在一接觸長度上彼此導(dǎo)電接觸，所述接觸長度對應(yīng)于壓區(qū)寬度；b)電阻測量部件，用于測量電阻；c)第一和第二導(dǎo)線，所述第一導(dǎo)線連接至相鄰于第一尾端的第一板條，所述第二導(dǎo)線連接至所述第二板條；以及d)控制器，與電阻測量部件可操作地相關(guān)聯(lián)，所述控制器包括計算機可讀程序代碼，所述代碼包括多個數(shù)據(jù)集，每一個數(shù)據(jù)集均代表傳感器電阻和環(huán)境溫度之間的關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括其上安裝有所述第一和第二板條的第三板條。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述第三板條包括聚酰亞胺。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一板條包括碳，而第二板條包括貴重金屬。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述計算機可讀程序代碼包括大約3到20個之間的數(shù)據(jù)集。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述計算機可讀程序代碼包括代表約10和200之間的溫度范圍的數(shù)據(jù)集。
7.一種用于確定位于兩個軋輥之間壓區(qū)寬度的方法，包括如下步驟(a)選擇表示特定溫度范圍上壓區(qū)寬度和傳感器電阻之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)集，所述數(shù)據(jù)集是從多個數(shù)據(jù)集中選出的；(b)把所述傳感器放置在壓區(qū)中，所述傳感器包括1)由具有電阻的第一導(dǎo)電材料形成的第一板條，所述第一板條具有第一尾端和第二尾端，以及在所述第一和第二尾端之間的第一測量區(qū)域；2)相鄰于所述第一板條設(shè)置并且由第二導(dǎo)電材料形成的第二板條，所述第二板條具有第二測量區(qū)域，所述第二測量區(qū)域相鄰于所述第一測量區(qū)域并且基本上與所述第一測量區(qū)域同延地設(shè)置；3)在所述第一和第二板條之間被限定并且使所述第一和第二板條互相之間電隔離的間隙；以及4)其中所述第一和第二板條的至少一個可變形，以便當把所述設(shè)備置于壓榨壓區(qū)中時，來自光澤輥的壓力迫使所述第一和第二測量區(qū)域的部分在一接觸長度上彼此導(dǎo)電接觸，所述接觸長度對應(yīng)于壓區(qū)寬度；(c)測量所述傳感器電阻；并且(d)把所測量的傳感器電阻轉(zhuǎn)換為采用在步驟(a)選擇的數(shù)據(jù)集來計算的壓區(qū)寬度。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)集是從大約3個到20個之間的數(shù)據(jù)集中選出的。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中多個數(shù)據(jù)集的每一個均代表大約10到200之間的溫度范圍。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第一板條包括碳，而第二板條包括貴重金屬。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第一和第二板條被安裝在第三板條上。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第三板條包括聚酰亞胺。
全文摘要
一種用于測量位于兩個軋輥之間壓區(qū)的壓區(qū)寬度的系統(tǒng)，包括(a)傳感器組件，所述傳感器組件包括1)由具有電阻的第一導(dǎo)電材料形成的第一板條，所述第一板條具有第一尾端和第二尾端，以及在所述第一和第二尾端之間的第一測量區(qū)域；2)相鄰于所述第一板條設(shè)置的并且由第二導(dǎo)電材料形成的第二板條，所述第二板條具有第二測量區(qū)域，所述第二測量區(qū)域相鄰于所述第一測量區(qū)域并且基本上與所述第一測量區(qū)域同延地設(shè)置；3)在所述第一和第二板條之間被限定并且使所述第一和第二板條互相之間電隔離的間隙；以及4)其中所述第一和第二板條的至少一個可變形，如此使得當把設(shè)備置于壓榨壓區(qū)中時，來自光澤輥的壓力迫使所述第一和第二測量區(qū)域的部分在一接觸長度上彼此導(dǎo)電接觸，所述接觸長度對應(yīng)于壓區(qū)寬度。所述系統(tǒng)還包括(b)用于測量電阻的電阻測量部件；(c)第一和第二導(dǎo)線，所述第一導(dǎo)線連接至相鄰于第一尾端的第一板條，所述第二導(dǎo)線連接至所述第二板條；以及(d)控制器，與電阻測量部件可操作地相關(guān)聯(lián)，所述控制器包括計算機可讀程序代碼，所述代碼包括多個數(shù)據(jù)集，每一個數(shù)據(jù)集均代表傳感器電阻和環(huán)境溫度之間的關(guān)系。
文檔編號G01K1/00GK1973192SQ200580015298
公開日2007年5月30日 申請日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者D·墨菲 申請人:斯托·伍德沃德有限責任公司