專利名稱:射流速度測量裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種用于測量射流速度的射流速度測量裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及一種具有用于引導(dǎo)一層空氣屏幕通過該測量裝置透光光纖束的相應(yīng)終端的漿渣-偏流槽(debris-deflecting slot)的射流速度測量裝置。
由丹尼爾帕克(Daniel Parker)于1984年1月24日申請的，序號為573，387的、并已轉(zhuǎn)讓給貝洛伊特公司(Beloit Corporation)的美國未決專利申請中探討了一種用于測量鄰近于造紙機的網(wǎng)前箱(head box)的射流速度的方法與裝置。本申請引證了上述未決專利申請書中所揭示的所有秘密，以供參考。
第573，387號未決美國專利申請描述了一種用于測量從網(wǎng)前箱流出的紙漿流速的第一和第二光纖束。更準確地說，它描述了一種第一光束通過朝向該射流的第一光纖束，并沿著被分路的第一光纖束反射回來，以使反射回來的光束射到第一光敏器件。該第一光敏器件可產(chǎn)生一串相應(yīng)于第一光束在射流部分表面上被反射回來的第一電子信號;一束第二光束通過朝向射流的第二光纖束，而使該第二光束被從下游的同一部分射流表面反射回來。該第二光束沿著被分路的第二光纖束反射回來而使第二光束能射到第二光敏器件以產(chǎn)生第二串電子信號。為了對第一串和第二串信號進行比較，并測量相應(yīng)于從第一光敏器件收到的表明射流已向下流向第二光束的信號和第二光敏器件所收到的某種特定信號模式之間的時差，從而，可用各種不同的電子裝置。根據(jù)測得在第一光束和第二光束之間流過的這部分射流所用的時間和已知這二光束之間的距離就可準確測定該射流的速度了。
在上面所提及的待審專利申請之前，已經(jīng)提出了各種各樣的測量射流的裝置，但是這些先有的建議都采用了浸入射流的壓敏器件。這種壓敏器件必然會妨礙從網(wǎng)前盒切刀擠出而射到成形絲網(wǎng)上去的紙漿胚料射流的平穩(wěn)流通。
在造紙工藝中，需要有一種可準確而可靠地測量從網(wǎng)前盒壓出的紙漿射流速度的裝置，以便使射流速度可被合適地控制從而接近于成形絲網(wǎng)的行走速度。通過準確地控制射流速度而使之接近于絲網(wǎng)的速度，紙漿內(nèi)的纖維就可更均勻地分布在成形絲網(wǎng)的表面上。
除了上面提及的待審專利申請以外，另一種不與射流接觸的測速裝置已被研制成功，它是利用超聲波流量計中的多普勒(Doppler)效應(yīng)的。但是，在1985年10月出版的造紙貿(mào)易雜志(Paper Trade Journal)第42頁、標題為《改進多普勒流量計的準確度和可靠性的若干進展》(作者為威廉·T·史密斯，即William T·Smith)一文指出“多普勒流量計確有缺陷。嚴重結(jié)垢的管子，泵的過大的噪聲和振動、脈動的液流以及某些烴基的運用都能對流量計造成障礙。目前，要求在高溫和/或超聲清潔應(yīng)用條件下可得到十分精確讀數(shù)的工程師們將不會選用這種多普勒流量計。”鑒于造紙機成形工段的非常噪擾的環(huán)境特征，采用前述這種流量計顯然是有嚴重缺陷的。
美國授予蘭希姆(Ranshiem)等人的第4，517，845號專利探討了一種測量熔化玻璃射流的流速測量裝置。這種裝置關(guān)系到在沿著熔化玻璃射流通路的附近采用兩個間隔一定距離的輻射檢測器的信號的幅度變化。
前面所提到的待審專利申請(序號為573，387)在采用分路的光纖束方面比起美國專利(第4，517，845號)的基本概念來是有所改進的。但是，在前面提到的待審專利的運用中，已經(jīng)存在這樣一個問題，就是必須把光纖束的終端放在離射流表面約0.6厘米處，因而紙漿易于濺到該終端上去以致阻礙光束的傳輸。
本發(fā)明，通過提供一種可產(chǎn)生壓力的空氣屏障，使之通過各光纖束的終端，以免漿渣的堆積去阻礙射向及射離液流的第一和第二光束的傳輸，從而克服了前述缺陷。
此外，在待審申請書中公開的裝置中，從光纖束的終端通過而射向射流表面的第一和第二光束截面一般是圓形的。因此，第一和第二光束相對于液體射流方向的任何微小偏移都會導(dǎo)致信號讀數(shù)的誤差。
通過對光纖束的終端的延伸，本發(fā)明可克服信號讀數(shù)的誤差。這種細長的終端產(chǎn)生了在各光纖束的終端和射流表面之間傳送的細長光束。利用這種細長光束，一旦光束相對于射流稍有偏移時，則由這種偏移所引起的信號輸出變化是可忽略不計的。
因此，本發(fā)明的主要目的是要克服前面提到的先有技術(shù)裝置的缺點，并且要提供一種顯著有助于造紙工藝的質(zhì)量控制的射流速度測量裝置。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種包括有裝在鄰近外殼首面(firstface)的漿渣-偏轉(zhuǎn)裝置的射流速度測量裝置，以便偏轉(zhuǎn)來自外殼首面的漿渣，從而防止外殼首面被漿渣堆積，以免阻擋第一和第二光束射向和射離液體射流的傳輸過程。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種射流速度測量裝置，這種裝置包括有一種由外殼所限定的第一和第二強制通風(fēng)道，以便對應(yīng)地向第一光纖束和第二光纖束的終端提供一層用于偏轉(zhuǎn)漿渣的、細長的空氣屏障。這層空氣屏障可使?jié){渣偏離外殼，從而防止了漿渣在外殼的首面堆積;不然的話，就會阻止射向和射離液體射流的第一和第二光束的傳輸。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種射流速度測量裝置，這種裝置包括有第一光纖束和第二光纖束，這些光纖束是沿著相對于液體射流來說是橫向的方向上延伸的，這樣就可使第一和第二光纖束的終端相對于液體射流方向的偏移基本上不致造成由第一和第二光敏器件所產(chǎn)生的相應(yīng)信號之間的變化。
由本發(fā)明的應(yīng)用所形成的優(yōu)點及其他目的對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。
本發(fā)明涉及一種用于測量液體射流速度的射流速度測量裝置，該測量裝置測量一次電子信號與二次電子信號之間的時延，該一次電子信號是由于從光源來的第一光束被一部分射流表面反射回來而由第一光敏器件所產(chǎn)生的，而二次電子信號是由于從光源來的第二光束被基本上是同一部分的射流表面在下游反射回來而由第二光敏器件所產(chǎn)生的。該裝置包括有一個設(shè)置于液體射流附近的外殼，該外殼擁有一個被置于與射流的鄰近表面基本上平行的平面中的首面。第一分路光纖束被固定到鄰近該首面的外殼上，以便將從光源來的第一光束傳送到液流的部分表面并射向第一光敏器件。第二分路光纖束被固定到外殼上并終接于鄰近首面與相對于第一光纖束的終端的下游處。第二光纖束將從光源來的第二光束傳送到液流的基本上相同部分表面，這是當在該部分的射流表面已經(jīng)在下游流離第一光束時傳送的。第二光纖束將反射回來的第二光束沿著第二光纖束射向第二光敏器件。
一個漿渣-偏轉(zhuǎn)裝置被置于外殼首面的鄰近處，以便使?jié){渣偏離外殼的首面，從而阻止?jié){渣在外殼首面上堆積起來，以免阻礙第一和第二光束射向和射離液體射流的傳輸。
在本發(fā)明的一個更具體的實施例中，外殼被可調(diào)節(jié)地設(shè)置在鄰近射流的鄰接表面。該外殼還包括有一個可限定第一通路的第一部件，在裝置的使用中該通路是被接通到一個氣壓源的。在第一部件的附近被設(shè)置有一個第二部件，該第二部件可限定用于對應(yīng)地容納第一和第二光纖束的第一和第二孔道。第一和第二光纖束的終端基本上設(shè)置在與第二部件的首面同一平面上。該第二部件還限定了與第一通道進行氣體交流的第二通道。在第二部件的附近設(shè)置有一個第三部件，以使第二部件被置于第一和第三部件之間，而第三部件限定了與第二通道可進行氣體交流的第三通道。該第三部件還限定了被橫向地設(shè)置在相對于第三通道的第四通道，并可與第三通道進行氣體交流。
第三部件限定了相對于第四通道橫向設(shè)置的第五通道。第三部件還限定了第六和第七通道，以使第六和第七通道從橫向的第五通道向第二部件延伸，并可與之進行氣體交流。第二部件還限定了第八和第九通道以使第八和第九通道可分別與第三部件的第六和第七通道進行氣體交流。第二部件還限定了第一和第二強制通風(fēng)道，以使第一和第二強制通風(fēng)道可分別與第八和第九通道進行氣體交流，以便在本裝置的使用中，第一和第二強制通風(fēng)道可由氣壓源增壓。
第二部件限定了一個第一孔道和一個第二孔道，以使該二孔道可對應(yīng)地從第一和第二強制通風(fēng)道伸向第一和第二終端，以致使來自強制通風(fēng)道氣流經(jīng)過孔道，并直到終端以防止在終端附近堆積漿渣。第一和第二孔道都是由第二部件限定的細長縫隙。該第二部件還包括一個第一和第二唇狀物，該唇狀物對應(yīng)地向第一和第二光纖束的終端延伸，以使氣體的漿渣-偏轉(zhuǎn)屏障被引導(dǎo)通過該終端。
在本發(fā)明的一個最佳實施例中，第三光纖束被固定到鄰接于首面的外殼和相對于第二光纖束終端的更下游處。當射流表面的這部分已進一步在下游流過第二光纖束的終端時，第三光纖束將從光源來的第三光束發(fā)送到基本上與該部分相同的射流表面上。當在測量相當快速的射流時，第三光纖束將沿第三光纖束反射回來的第三光束傳送到第三光敏器件，從而提高了本測量裝置的靈敏度。光纖束中的每一束包括一對分叉的支路，其中一條支路被設(shè)置在光源附近，而另一支路被設(shè)置在相應(yīng)的光敏器件的附近。
在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，當測量較低射流速度時，用第一和第二光纖束。第二和第三光纖束是用于測量中速射流的，而第一和第三光纖束用于測量高速射流。
在本發(fā)明的一個最佳實施例中，各光纖束的相應(yīng)終端是按相對于流體射流流向的橫向延伸的，這樣可使第一和第二光纖束的終端相對于液體射流流向的偏移基本上不致引起由各自光敏器件產(chǎn)生的信號之間的變化。
正如本領(lǐng)域技術(shù)人員會明顯地看到的那樣，在不脫離本發(fā)明附圖中所公開的、說明書中所詳述的以及后附權(quán)利要求
書所限定的范圍和精神下可做出各種不同的變更。
雖然本發(fā)明是被具體描述為應(yīng)用到測量從網(wǎng)前箱切刀射出的紙漿射流在與成形絲網(wǎng)接觸之前的射流速度的，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員會明顯地看到本發(fā)明的測量裝置同樣可運用到對任何流體射流(包括通過管子的射流)的速度或者甚至很難測量的、有相當可延性的板材的速度測量中。
圖1 是本發(fā)明，射流速度測量裝置的示意圖，圖中示出該裝置被置于造紙機的網(wǎng)前箱附近，并示出在射流接觸成形絲網(wǎng)前，設(shè)置射流上面的該測量裝置的外殼;
圖2 是圖1所示的測量裝置外殼的反向側(cè)視圖;
圖3 是圖2所示外殼的底視平面圖，圖中示出了第一、第二和第三光纖束;
圖4 是圖2所示外殼的從上游看的后視圖;
圖5 是圖2所示外殼而從下游看的前視圖;
圖6 是圖2所示外殼而從圖2所示側(cè)面的相反側(cè)看的側(cè)視圖;
圖7 是圖2所示外殼的俯視圖，圖中包括有各光纖束部分;
圖8 是在圖6的8-8線上所截取的剖面圖;
圖9 是在圖7的9-9線上所截取的剖面圖;
圖10是在圖7的10-10線上截取的剖面圖;
圖11是在圖7的11-11線上所截取的放大剖面圖，并示出了第一、第二和第三強制通風(fēng)道;
圖12是在圖7的12-12線上所截取的剖面圖;
圖13是在圖7的13-13線上所截取的剖面圖，圖中示出了第三強制通風(fēng)道和第三唇狀物;
圖14是第二部件的第一部分的透視圖，圖中示出了第一強制通風(fēng)道和第一唇狀物;
圖15是示出當基本上是圓形的光束被傳向射流表面時，第一和第二光束的偏移影響的示意圖;
圖16是簡略示出當按照本發(fā)明供有光纖束的細長終端時，圖15所示的那種偏移所引起的電子信號的變化是可忽略不計的。
圖17是與圖13所示的相似剖面圖，但示出一個具有隔離底板的另一種外殼。
在全部視圖中，對同一部件采用了同樣的標號。
本發(fā)明涉及一種用于測量液體射流速度的射流速度測量裝置和方法。在圖1中用總標10表示的該測量裝置包括有若干被普遍標明為12的可分路的光纖束?？煞致返墓饫w束包括被普遍對應(yīng)地標為14和16的第一和第二支路，其中第一支路14被設(shè)置在普遍被標為18的光源附近。第二支路16被設(shè)置在普遍被標為20的光敏器件附近。光纖束12的另一終端接到普遍被標為22的外殼中。該外殼被設(shè)置于從造紙機的網(wǎng)前箱26壓出的紙漿射流24的上端和附近。射流24被網(wǎng)前箱26的切刀28壓出并被引導(dǎo)到圖1所示意表明的成形絲網(wǎng)上。
在造紙工藝中，把從切刀28壓出的射流24的速度控制到接近于成形絲網(wǎng)30的速度是有好處的。圖1所示的測量裝置10使精確測定射流速度成為可能，以便使網(wǎng)前箱26內(nèi)的壓力能被改變以使該射流速度調(diào)整到與絲網(wǎng)30速度一致。
圖2是外殼22的反向側(cè)視圖，該外殼22被設(shè)置在紙漿射流24的上面，接近0.6厘米處。
圖3是用于測量液體射流24的速度的射流速度測量裝置10的底視平面圖。裝置10可測量一次電子信號與二次電子信號之間的延時，該一次電子信號是因從第一光源34來的第一光束被射流24的表面的一部分所反射的結(jié)果而由第一光敏器件32產(chǎn)生的，而該二次電子信號是因從第二光源38來的第二光束被基本上是下游射流24的表面的同一部分所反射的結(jié)果而由第二光敏器件36產(chǎn)生的。該裝置10包括有設(shè)置于鄰近液體射流24的外殼22。該外殼22擁有在圖1中標為40的首面;正如圖2所示，該首面被設(shè)置在基本上與射流表面鄰接的平面P2平行的平面P1中。
被普遍標為42并示于圖3的第一可分路光纖束被固定到鄰近首面40的外殼22，以便將來自第一光源34的第一光束傳送到射流24的部分表面上，并射向第一光敏器件32。
被普遍標為44的可分路的第二光纖束被固定到外殼22，并在鄰近首面40和相對于第一光纖束42的終端的下游處終接。第二光纖束44將來自第二光源38的第二光束傳輸?shù)缴淞?4的基本上是相同部分的表面上，(這時射流24的該部分表面已在下游流離第一光束)。第二光纖束44將沿第二光纖束44反射回來的第二光速射向第二光敏器件36。
被普遍標為46的漿渣-偏轉(zhuǎn)裝置被置于外殼22的首面40的附近以便使?jié){渣偏離外殼22的首面40，從而防止在首面40上堆積漿渣，以免阻礙第一和第二光束射向和射離液體射流24的傳輸過程。
如此后所描述那樣外殼22被可調(diào)節(jié)地設(shè)置在鄰近射流24的表面。
圖4是當從上游看時的外殼22的后視圖。外殼22包括有一個對應(yīng)48、50和52的第一、第二和第三部件。第二部件50包括有第一和第二螺桿(對應(yīng)為54和56)，它們穿過第二部件的長度，并可分別用第一和第二螺母58和60與第一和第二螺桿54和56進行螺紋接合。螺桿54和56與螺母58和60互相配合以將在后面要描述的第二部件的各不同部分固定在一起。
圖5是外殼22的前視圖，圖中對應(yīng)地示出第一、第二和第三部件48、50和52以及第一和第二螺桿54和56。
圖6是從圖2所示首面的反面看的外殼22的側(cè)視圖。
正如圖6所示，外殼22的第一部件48限定了一條在裝置10的使用中被連接到一個氣壓源(未在圖中示出)的第一通道62。
圖6示出被置于第一部件48附近的第二部件50，該第二部件50限定了第一和第二孔道64和66以便在其中對應(yīng)地容納第一和第二光纖束42和44，這就使得第一和第二光纖束42和44的終端被基本上設(shè)置在如后面描述的第二部件50的首面40的同一平面上。
圖7是外殼22的俯視平面圖，圖中對應(yīng)地示出第一、第二和第三部件48、50和52。
圖8是在圖6的8-8線上截取的剖面圖，圖中示出延伸經(jīng)過第一部件48的第一通道62。正如圖8所示，第二部件50限定了一條可與第一通道62進行氣體交流的第二通道68。第三部件52被設(shè)置在第二部件50的附近，這就使得第二部件50可被置于對應(yīng)為48和52的第一和第三部件之間。第三部件52限定了一條可與第二通道68進行氣體交流的第三通道70。第三部件52還限定了一條被橫向(對第三通道來說)設(shè)置的、并可與第三通道70進行氣體交流的第四通道72。
圖9是在圖7的線9-9上所截取的剖面圖，并示出被橫向(對第三通道70來說)設(shè)置的第四通道72。第三部件52還限定了對第四通道72來說是橫向設(shè)置的第五通道74。正如圖9所示，第三部件52還對應(yīng)地限定了橫向的第五通道74向第二部件50延伸的第六和第七通道76和78，同時第六和第七通道76和78可與第五通道74進行氣體交流。
正如圖10所示，圖10是在圖7的線10-10上所截取的剖面圖，第二部件50還限定了對應(yīng)為80和82的第8和第9通道以使第8和第9通道80和82可對應(yīng)地同第三部件52的第六和第七通道76和78進行氣體交流。
圖11是在圖7的11-11線上所截取的放大的剖面圖，并示出第二部件50還限定了第一和第二強制通風(fēng)道84和86，以使第一和第二強制通風(fēng)道84和86可對應(yīng)地與第八和第九通道80和82進行氣體交流，以便在使用本裝置10時，第一和第二強制通風(fēng)道84和86可從氣壓源產(chǎn)生壓力。
第一和第二孔道88和90被第二部件50所限定，使得第一和第二孔道88和90可對應(yīng)地從第一和第二強制通風(fēng)道84和86向第一和第二光纖束42和44的第一和第二終端92，94延伸，這樣就使氣流C1和C2可從強制通風(fēng)道84和86，經(jīng)過孔道88和90而伸展，并通過終端92和94。
圖12是在圖7的線12-12上截取的剖面圖，并且示出與能使第一強制通風(fēng)道84產(chǎn)生壓力的第八通道進行氣體交流的、橫向的第五通道74和第六通道76。
圖13是在圖7的線13-13上截取的放大的剖面圖，并示出與第一強制通風(fēng)道84進行氣體交流的第八通道80，這就使得按箭頭A所指示的增壓空氣流從第一強制通風(fēng)道84流經(jīng)第一孔道88，以致使一層由箭頭C1指示的氣流或第一氣流屏障掃過第一光纖束42的第一終端92，以防止?jié){渣堆積在第一終端的附近。
圖6還示出由第一部件48所分別限定的第一和第二螺孔96和98，這樣就使螺孔96和98與外殼支架(未在圖中示出)相配合，從而使第一部件48和外殼22能夠以預(yù)定的相對于射流24的鄰近表面S的距離可調(diào)節(jié)地被固定。
圖11中所示的第一和第二孔道88和90是屬于如圖14所示的透視圖所特別示出的細長的結(jié)構(gòu)。正如圖14所示，第二組部件50的第一部分100限定了第一強制通風(fēng)道84。該第一部分100與圖13所示的第二部件50的第二部分102相配合，使得第一和第二部分100和102在它們之間限定出第一孔道88，該孔道是一個由第二部件50所限定的細長的縫隙。
該第一部分100包括有一個第一孔道88的第一唇狀物104，正如圖13和14所示，該第一唇狀物104被設(shè)置于射流24的鄰近表面S的附近。第一唇狀物104向第一光纖束42的第一終端92延伸，這樣就使氣體的第一漿渣-偏轉(zhuǎn)屏障C1被引導(dǎo)通過第一光纖束42的終端92。
第二孔道90(圖11中所示)的第二唇狀物106是向著射流24的鄰近表面S而設(shè)置的。第二唇狀物106向第二光纖束44的第二終端94延伸，這樣就使一層氣體的第二漿渣-偏轉(zhuǎn)屏障C2被引導(dǎo)通過第二光纖束44的第二終端94。
雖然本發(fā)明主要是為提供一種漿渣-偏轉(zhuǎn)裝置46，并集注于要提供第一和第二光纖束42和44的細長的終端92和94，但本發(fā)明的一個最佳實施例包括有一個如圖3、6、7和11中所示的第三光纖束108。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，在相對于第二光纖束44更下游的第三光纖束108的配置使更加精確地測定射流速度成為可能。當在測量從網(wǎng)前箱的切刀28涌出的射流(24)速度(以較高的速度)時，該射流表面的特定部分流過第一和第三光纖束42和108的第一和第三終端92和110之間所需的時間將要大于流過第一和第二終端92和94之間的該部分射流所需的時間。
就本發(fā)明的實地應(yīng)用而言，當測量較低射流速度時，可用第一和第二光纖束42和44。第二與第三光纖束44和108可用來測量中速的射流，而第一和第三光纖束42和108用來測量相當高速的射流。為了合適地選擇本裝置的低、中或高速檔位，可用一個簡單的電開關(guān)器件(圖中未示)。
因此，射流速度測量裝置10還包括被固定在鄰近首面40的外殼22上，并被設(shè)置在相對于第二光纖束44的終端94更下游處的第三光纖束108。當射流24的那部分表面已經(jīng)往更下游流過第二光纖束44的第二終端94時，第三光纖束108從第三光源112(如圖3所示)將第三光束發(fā)射到基本上是射流24的相同部分的表面上去。第三光纖束108將沿著第三光纖束108反射回來的第三光束射向第三光敏器114，(如圖3中所示)，從而，當在測量較快流動的射流24時，提高了本測量裝置10的靈敏度。
讓我們再返回來參考圖3，本射流速度測量裝置10包括有第一光纖束42。這光纖束42包括一個具有第一終端92以及一個第二端118的第一部分116。第一終端92被錨固在外殼22中，其中第一部分116的第一終端92被設(shè)置得與外殼22的首面40基本上是在同一平面上，以使第一光束可基本上垂直于外殼22的首面40而射出。
第一光纖束42的第一支路120擁有對應(yīng)為122和124的第一和第二端。第一支路120的第一端122可把光連通到第一部分116的第二端118。第一支路120的第二端124被設(shè)置在鄰接于第一光源34處，這就使第一光束可從第一光源34射到第一支路120的第二端124而傳往第一部分116的第一終端92。
第二支路126包括對應(yīng)為128和130的第一和第二端。第二支路126的第一端128可把光連通到第一部分116的第二端118。第二支路126的第二端130被設(shè)置在鄰接于第一光敏器件32處，這就使得從射流24的部分表面反射回來而經(jīng)過第一部分116的第一光束能經(jīng)過第二支路126射向第一光敏器件32。
第二光纖束44包括具有第二終端94和第二端134的第二部分132。該第二終端94被錨固在外殼22內(nèi)，其中第二部分132的第二終端94被設(shè)置在與外殼22的首面40基本上是同一平面處，以便使第二光束對外殼22首面40基本上是垂直地射出。
第三支路136有對應(yīng)為138和140的第一和第二端。第三支路136的第一端138可把光連通到第二部分132的第二端134。第三支路136的第二端140被設(shè)置于鄰接第二光源38處，使第二光束可從第二光源38射到第三支路136的第二端140并傳至第二部分132的第二終端94。
第四支路142有對應(yīng)為144和146的第一和第二端。第四支路142的第一端144可把光連通到第二部分132的第二端134。第四支路142的第二端146被設(shè)置在鄰接于第二光敏器件36處，使得從射流24的部分表面S反射回來的第二光束，經(jīng)過第二部分132、第四支路142而射向第二光敏器件36。
第三光纖束108包括具有第三終端110和第二端150的第三部分148。該第三終端110被錨固在外殼22內(nèi)，其中第三部分148的第三終端110被設(shè)置在與外殼22的首面40基本上是同一平面上，以使第三光束對外殼22的首面40基本上是垂直地射出。
第五支路152包括對應(yīng)為154和156的第一和第二端。第五支路152的第一端154可把光連通到第三部分148的第二端150。第五支路152的第二端156被設(shè)置在鄰近第三光源112處，這樣就使第三光束可從光源112射到第五支路152的第二端156而傳至第三部分148的第三終端110。
第六支路158包括對應(yīng)為160和162的第一和第二端。第六支路158的第一端160可把光連通到第三部分148的第二端150。第六支路158的第二端162被設(shè)置在鄰近第三光敏器件114處這樣就使第三光束可從射流24的部分表面S經(jīng)過第三部分148反射回來并經(jīng)過第六支路158射向第三光敏器件114。
第一、第二和第三光纖42、44、108所對應(yīng)的終端92、94和110，對正如圖3的箭頭DF所示指明的射流流向來說，都是被橫向地延長的，這就對應(yīng)地使第一和第二終端92和94、或第一和第三終端92和110、或94和110的各自相對于射流流向DF的偏移基本上不致形成對應(yīng)信號之間的變化，該對應(yīng)信號是分別視本裝置10是用于較慢、較快或中速射流時而定的、分別由第一和第二光敏器件32和36或分別由第一和第三光敏器件32和114或分別由第二和第三光敏器件36和114所產(chǎn)生的。
正如參考圖15所示，就前述共同待審專利申請所探討的裝置而言，第一和第二光纖束的第一和第二終端的截面基本上的是圓形結(jié)構(gòu)的，而如果這些第一和第二圓形終端164和166有相對于被箭頭DF所指的射流流向上的偏移，則因這樣的偏移就會產(chǎn)生顯著的信號型式上的差別。根據(jù)本發(fā)明，通過提供如圖16所示的細長的終端92與94，則流過第一細長終端92的液體射流24的那部分168的截面積基本上與流過第二終端94的那部分170的截面積相等(即使在第一和第二終端92和94相對于如箭頭DF所示的射流流向偏移時也是如此)。
正如圖17所示，在本發(fā)明的另一個實施例中，同樣的部件用最佳實施例中的同樣標號來說明，但是對這些標號加了后綴A。在該另一個實施例中，有一塊底板174被加工成可對應(yīng)第一、第二和第三強制通風(fēng)道的第一、第二和第三孔道。示于圖17中的第一孔道88A，是由第一唇狀物104A所限定。該底板174通過諸如螺紋緊固件(未示出)等任何合適的構(gòu)件而固定在第二部件50A的第一部分100A上。
就根據(jù)本發(fā)明的射流速度測量裝置的操作而言，外殼22被調(diào)整得可使首面40基本上置于與從切刀28流到成形絲網(wǎng)30上去的紙漿射流或液流24的上表面或鄰接表面S的平面P2平行的P1平面上。外殼22還被調(diào)整得使第一終端92被置于相對于第二終端94的上游，該細長的終端92和94相對于從切刀28流出的射流24的流向DF來說是被橫向設(shè)置的。然而，鑒于終端92和94的細長結(jié)構(gòu)，終端92和94的偏離前述的橫向位置的任何一點位移對從對應(yīng)為32和36的第一和第二光敏器件所受收到的等效信號型式的發(fā)生過程所產(chǎn)生的影響都是可忽略不計的。
當本測量裝置10被用于測量從網(wǎng)前箱26的切刀28流出的較低速的射流時，只有由第一和第二光敏器件32和36所產(chǎn)生的信號才被傳送到前述帕克(ParKer)的共同待審專利申請中所述的各種信號比較裝置。但是，當本測量裝置10被用于測量較高的射流速度時，由第一和第三光敏器件32和114所產(chǎn)生的信號就被傳送到該電子比較電路(未示出)。對中速射流來說，則就要用第二和第三光敏器件36和114了。
第三終端110也被來自第三強制通風(fēng)道172的第三空氣屏障C3所掃過，(如圖11所示)。
在射流速度的測量期間，無論是較高速、中速或低速，第一通道62被接通到一個氣壓源以使空氣屏障C1、C2和C3可從對應(yīng)的強制通風(fēng)道84、86和172流出，并可由唇狀物104、106和107所導(dǎo)引，以便提供一種越過對應(yīng)終端92、94和110的漿渣偏流，從而防止?jié){?；蚱渌麧{渣堆積在終端92、94和110上。
鑒于終端92、94和110和射流24的表面是離得很近(約0.6厘米)，人們已經(jīng)歷了由于在光纖束的終端上堆積起來的漿粒所造成的某些問題，并且這樣的漿渣會減損光束的透射效果，因而會降低測量裝置的靈敏度和可靠性。
本發(fā)明，通過提供一種越過終端的漿渣偏轉(zhuǎn)空氣屏障，完全可解決上述問題，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)要讓來自相應(yīng)的強制通風(fēng)道的空氣流指向與紙漿流的DF流向相同將會特別有利。
在實踐中，供到相應(yīng)強制通風(fēng)道的壓力空氣源約為每平方英寸20磅，其氣流量為每秒0.5立方英尺。現(xiàn)已得知這樣的壓力是決不會影響紙漿射流的鄰接面S的上部構(gòu)形的。
本發(fā)明不僅提供了一種為了使?jié){渣偏離光纖終端的簡單而有效的射流速度測量裝置，而且也提供了一種不會因相對于射流的微小偏移而受到過份影響的裝置。此外，本發(fā)明可使本裝置有選擇地用于測量較快速、中速或低速的射流速度。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明顯地看到，本發(fā)明可以采用許多變化的形式，并且本發(fā)明前此公開的最佳實施例僅僅是可達到所期望結(jié)果的一例。然而，應(yīng)當理解，這些變化形式都屬于本發(fā)明正如后附權(quán)利要求
書所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于測量液體流速的射流速度測量裝置，該裝置測量一次電子信號和二次電子信號之間的時延，該一次電子信號是由第一光敏器件由于來自光源的第一光束被射流的部分表面所反射的結(jié)果而產(chǎn)生的，而二次電子信號是由第二光敏器件由于來自光源的第二光束被射流的基本相同的部分表面在下游反射的結(jié)果而產(chǎn)生的，其特征在于該裝置包括以下部件的組合-一個被設(shè)置于鄰接于流體射流的外殼，該外殼擁有一個首面。-第一分路光纖束，它被固定在與所述首面鄰接的所述外殼處，以便將從光源來的第一光束發(fā)射到射流的部分表面并反射到第一光敏器件。-第二分路光纖束，它被固定在所述外殼并終接到靠近所述首面而且在相對于所述第一光纖束的所述終端的下游處，當射流的這部分表面已經(jīng)在下游流離第一光束時，所述第二光纖束就將來自光源的第二光束發(fā)射到基本上是射流的相同部分的表面上，所述第二光纖束將沿所述第二光纖束反射回來的第二光束射向第二光敏器件；以及-漿渣-偏轉(zhuǎn)裝置，它被設(shè)置在所述外殼的所述首面附近，以便使?jié){渣偏離上述外殼的所述首面，從而防止?jié){渣堆積在所述首面上，以免阻礙第一和第二光束射向和射離射流的射程。
2.如權(quán)利要求
1中所陳述的射流速度測量裝置，特征在于其中，所述外殼可被可調(diào)地設(shè)置在鄰近于射流的鄰接面處。
3.如權(quán)利要求
1中所陳述的射流速度測量裝置，特征在于其中所述外殼還包括-第一部件，它限定一條在本裝置的使用中是被接到一個氣壓源的第一通道。-第二部件，它被設(shè)置在所述第一部件的附近，該第二部件限定了第一孔道和第二孔道以便在其內(nèi)對應(yīng)地容納所述第一和第二光纖束，以使所述第一和第二光纖束的所述終端可被設(shè)置得與所述外殼的所述首面基本上在同一平面上，所述第二部件還限定了一條可與所述第一通道進行氣體交流的第二通道，-第三部件，它被設(shè)置在所述第二部件的附近處，以使所述第二部件被設(shè)置在所述第一和第三部件之間，所述第三部件限定了一條可與所述第二通道進行氣體交流的第三通道，所述第三部件還限定了一條(相對于第三通道)為橫向設(shè)置、并可與所述第三通道進行氣體交流的第四通道。
4.如權(quán)利要求
3中所陳述的射流速度測量裝置，特征在于其中，所述第三部件限定了一條(相對于第四通道)為橫向設(shè)置的第五通道，所述第三部件還限定了從所述橫向的第五通道延向所述第二部件、并可與之進行氣體交流的第六和第七通道;所述第二部件還限定了第八和第九通道以使第八和第九通道可對應(yīng)地與所述第三部件的第五和第六通道進行氣體交流;所述第二部件還限定了第一和第二強制通風(fēng)道，以使所述第一和第二強制通風(fēng)道可對應(yīng)地與所述第七和第八通道進行氣體交流，以便在本裝置的使用中，所述第一和第二強制通風(fēng)道可從氣壓源產(chǎn)生壓力，由所述第二部件限定的第一和第二孔道，使得所述第一和第二孔道可分別從所述第一和第二強制通風(fēng)道延向所述第一和第二終端，以使從所述強制通風(fēng)道延伸出的氣體屏障，通過所述孔道和所述終端，以防止鄰近所述各終端的漿渣在其上堆積。
5.如權(quán)利要求
3中所陳述的射流速度測量裝置，特征在于其中，所述第一部件限定了第一和第二螺孔，以便將所述外殼可調(diào)地緊固在離開射流鄰接表面的一個預(yù)定距離處。
6.如權(quán)利要求
4中所陳述的射流速度測量裝置，特征在于其中，所述第一和第二孔道是由所述第二部件限定出的細長縫，所述第二部件還包括-所述第一孔道的第一唇狀物，它被暴露在鄰近于射流的鄰接表面，所述第一唇狀物延向所述第一光纖束的所述終端，以使一層第一氣體的漿渣-偏轉(zhuǎn)屏障可被引導(dǎo)越過所述第一光纖束的所述終端;-所述第二孔道的第二唇狀物，它被設(shè)置在鄰近射流鄰接表面處，所述第二唇狀物延向所述第二光纖束的所述終端，以使第二層氣體的漿渣-偏轉(zhuǎn)屏障可被引導(dǎo)越過所述第二光纖束的所述終端。
7.如權(quán)利要求
1中所陳述的射流速度測量裝置，特征在于它還包括第三光纖束，它被固定到所述外殼的所述首面附近、并相對于所述第二光纖束的所述終端的更下游處;當在這部分射流表面已經(jīng)在更下游越過所述第二光纖束的所述終端時，所述第三光纖束就將從光源來的第三光束發(fā)射到射流的基本同一部分表面上，所述第三光纖束將沿所述第三光纖束反射回來的第三光束射向第三光敏器件，從而提高本測量裝置在測量較快的射流時靈敏度。
8.如權(quán)利要求
7中所陳述的射流速度測量裝置，特征在于其中，所述第一和第三光纖束可在測量較快射流速度時選用。
9.如權(quán)利要求
7中所陳述的射流速度測量裝置，特征在于其中，所述第一光纖束包括-第一部分，它擁有一個終端和一個第二端，所述終端被錨固在所述外殼內(nèi)，所述第一部分的所述終端被設(shè)置得基本上與所述外殼的所述首面在同一平面上，以使第一光束可相對于所述外殼的所述首面基本上垂直地射出;-第一支路，它擁有一個第一端和一個第二端，所述第一支路的所述第一端是可把光接通到所述第一部分的所述第二端，所述第一支路的所述第二端是設(shè)置在光源的附近，以使第一光束朝著第一部分的終端從光源射到第一支路的第二端;-第二支路，它擁有一個第一端和一個第二端，所述第二支路的所述第一端把光接通到所述第一部分的所述第二端，所述第二支路的所述第二端被設(shè)置在第一光敏器件的附近，以使從射流的部分表面上反射回來的第一光束可通過所述第一部分和所述第二支路而射向第一光敏器件;其中所述第二光纖束包括-第二部分，它擁有一個第二終端和一個第二端，所述第二終端是被錨固在所述外殼內(nèi)的，所述第二部分的第二終端被設(shè)置得與所述外殼的所述首面基本上在同一平面上，以使第二光束可相對于所述外殼的所述首面基本上垂直地射出;-第三支路，它擁有一個第一端和一個第二端，所述第三支路的所述第一端把光接通到所述第二部分的所述第二端，所述第三支路的所述第二端被設(shè)置于光源附近，以使第二光束可從光源，向著所述第二部分的所述第二終端，射到所述第三支路的第二端;-第四支路，它擁有一個第一端和一個第二端，所述第四支路的所述第一端把光接通到所述第二部分的所述第二端，所述第四支路的所述第二端被設(shè)置于第二光敏器件的附近，以使從射流的部分表面反射回來的第二光束，通過所述第三部分和所述第四支路而射向第二光敏器件;其中所述第三光纖束包括-第三部分，它擁有一個第三終端和一個第二端，所述第三終端被錨固在所述外殼內(nèi)，所述第三部分的所述第三終端被設(shè)置得與所述外殼的所述首面基本上在同一平面上，以便第三光束可相對于所述外殼的所述首面基本上垂直地射出;-第五支路，它擁有一個第一端和一個第二端，所述第五支路的所述第一端把光接通到所述第三部分的所述第二端，所述第五支路的所述第二端被設(shè)置于光源附近，以使第三光束從光源朝著第三部分的第三終端而射到第五支路的第二端;-第六支路，它擁有一個第一端和一個第二端，所述第六支路的第一端把光接通到所述第三部分的所述第二端，所述第六支路的所述第二端被設(shè)置在第三光敏器件附近，以使從射流的部分表面、通過所述第三部分反射回來的第三光束通過上述第六支路而射向所述第三光敏器件。
10.如權(quán)利要求
1所陳述的射流速度測量裝置，特征在于其中，所述第一和第二光纖束的所述各終端相對于射流流向是橫向延伸的，這就使所述第一和第二光纖束的所述終端相對于射流流向的偏移基本上不會引起由第一和第二光敏器件所產(chǎn)生的各自信號之間的變化。
11.如權(quán)利要求
7中所陳述的射流速度測量裝置，特征在于，其中所述第一和第二光纖束是用于測量較低速射流的速度的，所述第二和第三光纖束是用于測量中速射流而所述第一和第三光纖束是用于測量高速射流的。
12.用于測量射流速度的射流速度測量裝置，其特征在于所述測量裝置測量一次電子信號和二次電子信號之間的時延，該一次電子信號是由于從光源來的第一光束被射流的部分表面所反射的結(jié)果而由第一光敏器件產(chǎn)生的，而二次電子信號是由于從光源來的第二光束被射流的基本相同的表面部分在下游反射的結(jié)果而由第二光敏器件產(chǎn)生的，所述裝置包括以下組成部分-一個外殼，它被設(shè)置于射流附近，所述外殼擁有一個被設(shè)置在基本上與射流的鄰接表面平行的平面中的首面;-第一分路光纖束，它被固定到所述外殼上，所述第一光纖束具有一個被設(shè)置在與所述首面基本上為同一平面上的第一細長終端，以便將從光源來的第一光束射到射流的部分表面上并反回射向第一光敏器件;-第二分路光纖束，它被固定到所述外殼上，所述第二光纖束擁有一個被設(shè)置在與所述首面基本上為同一平面上并在相對于所述第一終端的下游處的第二細長終端，所述第一和第二終端基本上是被橫向(相對于射流流向)地設(shè)置的;當這部分的射流表面已在下游流離第一光束時，所述第二光纖束將光源來的第二光束傳送到射流的基本相同部分表面上，所述第二光纖束將沿所述第二光纖束反射回來的第二光束射向所述第二光敏器件，以及-第一和第二強制通風(fēng)道，它們是由所述外殼限定，用以分別向所述第一和第二終端提供一層細長的漿渣-偏轉(zhuǎn)屏障，以便漿渣偏離所述外殼的首面，從而防止在所述首面上堆積漿渣，以免阻礙第一和第二光束射向和射離射流的傳輸過程。
13.一種測量射流速度的方法，特征在于包括以下步驟-調(diào)整外殼的首面，直到該首面被設(shè)置于基本上與射流鄰接表面平行的平面中為止;以及-對各光纖束的終端附近提供各氣體屏障，以使該氣體屏障流過各終端，以便使?jié){渣偏離各終端，因而使從射流表面反射出的光束不受堆積的漿渣所阻礙。
專利摘要
一射流速度測量裝置，可測量在一次電子信號和二次電子信號之間的時延。該一次電子信號是由第一光敏器件因第一光束被射流的部分表面(S)反射而產(chǎn)生的，而該二次電子信號是由第二光敏器件因第二光束被在下游的基本上相同部分的射流表面所反射而產(chǎn)生的。本裝置包括有一個與射流表面的平面(P2)平行設(shè)置的外殼。第一和第二光纖束把從光源來的光發(fā)射到射流的表面并反射到對應(yīng)的光敏器件。
文檔編號G01P5/00GK87100472SQ87100472
公開日1987年11月25日 申請日期1987年1月23日
發(fā)明者羅杰特·查爾斯·布倫德米爾 申請人:美商貝洛特公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan