BRPI1014976A2 - dispositivo para determinar o teor de água em um objeto de medição - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO PARA DETERMINAR O TEOR DE ÁGUA EM UM OBJETO DE MEDIÇÃO.
Dispositivo para determinar o teor de água em um objeto de medição (1) com pelo menos uma fonte de radiação de medição (2) e pelo menos uma fonte de radiação de referência (4) que são direcionadas para uma superfície do objeto de medição (10), e pelo menos um detector (3), para medir a intensidade da radiação refletida de volta pela superfície do objeto de medição, sendo que durante o uso a pelo menos uma fonte de radiação de medição (2), a pelo menos uma fonte de radiação de referência (4) e o pelo menos um detector (3) estão dispostos diretamente opostos à superfície do objeto de medição (10), e sendo que é previsto um dispositivo para a solicitação de pressão com ar ou gás com o qual na área do caminho dos raios, respectivamente entre a pelo menos uma fonte de radiação de medição (2) e a superfície do objeto de medição (10), entre a pelo menos uma fonte de radiação de referência (4) e a superfície do objeto de medição (10) e entre a superfície do objeto de medição (10) e o pelo menos um detector (3) pode ser gerada uma atmosfera de ar ou de gás com circulação forçada.
Description
Relatório descritivo da patente de invenção para: “DISPOSITIVO PARA DETERMINAR O TEOR DE ÁGUA EM UM OBJETO DE MEDIÇÃO”.
A presente invenção refere-se a um dispositivo para determinar o teor de água de —umobjetode medição, com pelo menos uma fonte de radiação de medição e pelo menos uma fonte de radiação de referência, dirigidas para a superfície do objeto de medição, e pelo menos um elemento de detector para a medição da intensidade da radiação refletida de volta pela superfície do objeto de medição.
A determinação do teor de água sem contato pode acontecer para quaisquer objetos de medição, em especial, porém não exclusivamente, na produção de papel é necessária tal determinação do teor de água.
A presente invenção refere-se especialmente aos dispositivos para a determinação sem contato do teor de água na mistura de material de água e substâncias fibrosas usada na produção de papel da qual é formado o papel por meio da extração —contínuada água.
A determinação do teor de água também pode ser aplicada no aproveitamento de fibras velhas ou no contexto do processo da prensagem de lama de resíduos de águas servidas, onde é monitorado o teor de água de uma tira de fibras disposta em peneiras de secagem.
De acordo com o documento DE 31 49 869 Al já se tornou conhecido um dispositivo para a medição da umidade de uma tira de papel, onde dois diodos de luminescência emitem uma sequência de pulsos alternada de pulsos de luz infravermelha com diversos comprimentos de ondas, e é medida a intensidade da radiação refletida. O comprimento de onda de um dos dois pulsos de luz corresponde à —linhade absorção no espectro de absorção de luz infravermelha de água, ao passo que o comprimento de ondas do outro pulso de luz se distingue claramente daquela do comprimento de ondas de absorção, servindo como sinal de referência. Com as relações mantidas constantes uma em relação à outra das intensidades de raio de medição e de referência, as intensidades de radiação refletidas de ambos os comprimentos de ondas são medidos, e disso é determinado o teor de água. A focalização dos raios e a reflexão dos raios que são necessários para a medição causam um dispêndio de construção e de aparelhos relativamente grande. Durante a operação ocorre com relativa rapidez uma contaminação das partes integrantes do dispositivo presente no caminho do raio de medição e de referência ou do raio refletido.
Nas áreas das máquinas de produção de papel, onde a tira de papel apresenta um teor de água muito alto, as condições ambientais lá reinantes até agora não permitiram — nenhuma medição que funcione, uma vez que altas temperaturas, gotículas de líquidos presentes no ar e outras partículas em suspensão causam em dispositivos de medição convencionais um deslocamento imediato da óptica de medição ou de outras partes da óptica, tornando impossível uma operação durante um período mais longo.
Em outros dispositivos conhecidos, os raios de medição e de referência ou a radiação refletida são conduzidos através de componentes de óptica de fibras de ou para um dispositivo de medição. Também nesse caso, a desvantagem é o dispêndio relativamente alto de aparelhos que traz uma probabilidade de falhas elevada e possibilitada somente uma sensibilidade de medição limitada.
Por essa razão a presente invenção tem a tarefa de indicar um dispositivo do gênero inicialmente mencionado que possibilita a determinação do teor de água com meios técnicos simples e com alta precisão de medição e com baixa necessidade de serviço e manutenção.
Uma outra tarefa da presente invenção é a realização da determinação do teor de água sem contato também em casos de altos teores de água do objeto de medição e em umambiente de medição pesado sem prejuízo da precisão de medição e da segurança de medição.
De acordo com a presente invenção, isso se consegue pelo fato de que a pelo menos uma fonte de radiação de medição, a pelo menos uma fonte de radiação de referência e o pelo menos um elemento de detector estão dispostos diretamente na — superfície do objeto de medição de modo oposto, e que é previsto um dispositivo para a solicitação à pressão com ar ou gás com o qual na área da saída dos raios, respectivamente entre a pelo menos uma fonte de radiação de medição e a superfície do objeto de medição, entre a pelo menos uma fonte de radiação de referência e a superfície do objeto de medição e entre a superfície do objeto de medição e o pelo —menos um elemento de detector pode ser gerada uma atmosfera de ar ou gás com circulação forçada.
Em virtude da atmosfera de ar ou gás com circulação forçada cvita-se que impurezas, umidade, germes ou semelhantes precipitem-se nas fontes de radiação e no elemento de detector que se encontram no caminho dos raios, prejudicando com o tempo a capacidade de funcionamento dos mesmos.
De acordo com o ensinamento da presente invenção, a geração de uma sobrepressão de efeito local impede que contaminação ou precipitação prejudiquem o caminho dos raios necessário para a —medição, deslocando aberturas ou passagens ou aberturas de entrada ou saída de fontes de radiação ou elementos de detector ou cobrindo os com uma camada.
Isto dispensa a limpeza do dispositivo de acordo com a presente invenção que de outro modo já seria necessária depois de um curto tempo, e as fontes de radiação e o elemento de detector também podem ser operados sem a interligação de auxílios ópticos tais como lentes, espelhos, fibras ópticas, filtros ou vidros de proteção.
Isto é possível até mesmo em ambientes muito úmidos e/ou empoeirados sem prejuízos do resultado de medição.
Devido à atmosfera de ar ou gás com circulação forçada, o dispositivo de acordo com a presente invenção também pode ser posicionado diretamente na proximidade mais perto da superfície do objeto de medição a ser determinada, sem que haja o risco de uma poluição rápida do dispositivo.
Em ambientes com risco de explosões, o dispositivo de acordo com a presente invenção pode ser usado sem o auxilio de fibras ópticas por meio do uso de gases inertes apropriados, até mesmo diretamente na zona de risco.
A simplificação assim obtida da construção do dispositivo de acordo com a presente invenção apresenta uma alta resistência a falhas e uma alta sensibilidade e precisão de medição.
Uma construção robusta com dimensões pequenas do dispositivo de acordo com a presente invenção pode ser obtida quando a pelo menos uma fonte de radiação de medição e a pelo menos uma fonte de radiação de referência forem formadas respectivamente por um diodo de luminescência.
Também é possível, por exemplo, com aajudade um filtro, substituir a fonte de radiação de medição e a fonte de radiação de referência por uma única fonte de radiação, isso, porém, requer providências construtivas adicionais que poderiam ser prejudiciais para a confiabilidade do dispositivo de acordo com a presente invenção.
A fim de minimizar o número das aberturas de medição, em um aperfeiçoamento da presente invenção, a pelo menos uma fonte de radiação de medição e a pelo menos uma fonte de radiação, de referência, podem ser integradas em uma caixa para LEDs conjunta.
Para esta finalidade podem ser usados os LEDs múltiplos comercialmente disponíveis nos quais existem várias passagens pn com diferentes comprimentos de ondas de emissão.
No caso de uso desses LEDs múltiplos também pode ser obtido um aumento da intensidade de radiação.
Uma vez que a fonte de radiação de medição e a fonte de radiação de referência da superfície do objeto de medição estão dispostas diretamente opostas, a radiação refletida pela superfície do objeto de medição chega ao elemento de detector sem auxílios especiais.
Em um modo especialmente preferido os raios emitidos pela fonte de radiação de medição e pela fonte de radiação de referência não são colimados, fazendo com que na orientação da fonte de radiação de medição e da fonte de radiação de referência e do elemento de detector desvios menores do alinhamento ideal não exercem nenhum efeito digno de menção sobre o resultado da medição.
Uma outra forma de execução da presente invenção pode consistir em que o objeto de medição é um material em forma de tira que pode ser movido diante da fonte de radiação de medição, da fonte de radiação de referência e do elemento de detector a uma distância constante.
Isto se refere especialmente às condições de medição na produção de papel, onde a superfície do objeto de medição contendo água é movida ao longo do dispositivo de acordo com a presente invenção com uma velocidade alta e a medição do teor de água acontece durante o movimento do objeto de medição.
A fim de proteger todos os componentes do dispositivo de acordo com a presente invenção contra contaminação ou outras influencias externas, por exemplo, mecânicas, pode ser previsto, de acordo com um exemplo de execução da presente invenção, que a fonte de radiação de medição, a fonte de radiação de referência e o elemento de detector estão dispostos em uma caixa, onde em uma parede da caixa estão dispostas interrupções ou passagens correspondentes, e através das quais saem os raios emitidos pela fonte de radiação de medição e pela fonte de radiação de referência e ondeentraoraio refletido pela superfície do objeto de medição.
A radiação gerada pela fonte de radiação de medição e fonte de radiação de referência pode incidir então, através das interrupções ou passagens correspondentes e preferencialmente sem mais desvio ou focalização, diretamente na superfície do objeto de medição.
A radiação refletida pela superfície também chega através de passagens apropriadas ou através de uma passagem na caixa até a superfície de entrada do elemento de detector onde acontece uma transformação para sinais elétricos.
Tanto por motivos da segurança de medição como também por motivos da fabricação mais simples tornou-se evidente como sendo vantajoso, posicionar a fonte de radiação de medição, a fonte de radiação de referência e o elemento de detector na caixa muito pertos um do outro, fazendo com que os caminhos percorridos dos raios emitidos e refletidos podem ser mantidos curtos e as interferências, pequenas.
Mais, também pode haver apenas duas interrupções ou passagens, sendo que a pelomenos uma fonte de radiação de medição e a pelo menos uma fonte de radiação de referência são integradas em uma caixa para LEDs conjunta, para a qual somente é prevista uma das interrupções ou passagens.
Uma outra execução da presente invenção, portanto, pode ser que as passagens na parede da caixa são furos de passagem em um elemento de fixação embutido na parede, em cujas extremidades situadas dentro da caixa estão dispostos a fonte de radiação de medição, a fonte de radiação de referência e o elemento de detector, e cujas extremidades opostas são dirigidas para a superfície do objeto de medição durante a operação.
Os raios emitidos pela fonte de radiação de medição e fonte de radiação de referência podem então sair através dos respectivos furos de passagem e o raio refletido pode novamente entrar pelos furos de passagem previstos para tal.
Nisso, os eixos centrais dos furos de passagem podem estar dispostos de modo alinhado em um plano.
Uma variação possível da presente invenção pode ser que os eixos centrais dos furos de passagem sejam alinhados paralelamente.
Uma vez que a fonte de radiação de medição e a fonte de radiação de referência estão dispostas na proximidade imediata do elemento de detector, apesar do alinhamento paralelo dos raios, uma intensidade suficiente da radiação refletida chega até o elemento de detector.
A fim de aumentar a intensidade da radiação refletida que chega até o elemento de detector emitida pela fonte de radiação de medição e fonte de radiação de referência pode ser vantajoso, de acordo com uma outra forma de execução da presente invenção, que os cixos ópticos da fonte de radiação de medição e da fonte de radiação de referência sejam de tal modo inclinados que os raios dirigidos para o superfície do objeto de medição incidam no ponto da superfície do objeto de medição que ao longo de —umalinhanormal da superfície fica exatamente oposto ao elemento de detector.
Nisso, o eixo central do furo de passagem para o elemento de detector pode ser orientado normalmente em relação à superfície do objeto de medição, e os eixos centrais dos furos de passagem para a fonte de radiação de medição e a fonte de radiação de referência podem formar um ângulo com o eixo central do furo de passagem para o elemento de detector.
Ficou evidente que é vantajoso que as interrupções ou passagens através das quais a radiação sai da caixa ou entra novamente, sejam executadas de tal modo que a —solicitição à pressão com ar ou gás contra impurezas vindas de fora aconteça diretamente na área das interrupções ou passagens.
De acordo com um outro exemplo de execução da presente invenção, os furos de passagem do elemento de fixação podem respectivamente apresentar pelo menos uma entrada lateral para a solicitação à pressão com ar ou gás. Dessa forma, um fluxo de fluido de lavagem de fluxo contínuo durante a operação impede a entrada de impurezas ou de umidade, criando ao mesmo tempo a possibilidade de uma refrigeração ou de um aquecimento das fontes de radiação de medição e de referência e do elemento de detector.
Uma realização simples da entrada lateral pode ser criada pelo fato de que sejam furos cegos que de preferência, se estendem a um ângulo reto em relação ao eixo central dos furos de passagem.
Em uma outra realização da presente invenção, a caixa pode ser à prova da gás e apresentar uma entrada à prova de pressão para a conexão a uma linha de ar comprimido ou gás comprimido. A sobrepressão que desse modo é gerada por meio da solicitação à pressão no interior da caixa impede, por um lado, a entrada de impurezas na caixa, e adicionalmente gera um fluxo de ar ou gás para fora do interior da caixa através das interrupções ou passagens que são previstas para a saída da radiação de medição e de referência e para a entrada da radiação refletida pela superfície do objeto de medição, fazendo com que aconteça uma limpeza constante das fontes de radiação de medição e radiação de referência do elemento de detector, contando que seja usado ar puro ou um gás puro.
Uma outra variação de presente invenção pode consistir em que a pelo menos uma fonte de radiação de medição e a pelo menos uma fonte de radiação de referência estejam dispostas em um círculo imaginário em torno do pelo menos um elemento de — detector, fazendo com que seja obtida uma disposição favorável de várias fontes de radiação, onde a medição pode ser executada com a intensidade de várias fontes de radiação.
A solicitação à pressão não precisa acontecer dentro da caixa onde estão alojadas as fontes de radiação, e sim, também pode muito bem acontecer fora da mesma. Uma outra forma de execução da presente invenção prevê, portanto, que no lado externo da caixa na área das interrupções ou passagens seja prevista uma cobertura —queas cobre, que é unida ao lado externo da caixa à prova de pressão, que junto com a parede externa da caixa forma um espaço oco e que apresenta aberturas que são alinhadas com as interrupções ou passagens, sendo que a cobertura apresenta uma entrada à prova de pressão para ser conectada ao dispositivo de solicitação à pressão com ar ou gás . A cobertura cobre a fonte de radiação de medição, a fonte de radiação de referência e o elemento de detector dispostos nas interrupções ou passagens, e ao mesmo tempo fornece as aberturas para a luz que as atravessa em ambas as direções. Durante a operação, o ar ou o gás sob pressão é pressionado através da cobertura e as aberturas na cobertura para fora, gerando nisso a atmosfera de ar ou gás com circulação forçada necessário para manter livre o caminho dos raios da fonte de radiação de medição e de referência e do elemento de detector.
As fontes de radiação e o elemento de detector podem ser protegidos contra poluição por meio de um elemento permeável à radiação intercalado.
De acordo com um outro exemplo de execução da presente invenção, isto pode ser implementado pelo fato de que no caminho dos raios da pelo menos uma fonte de radiação de medição e/ou da pelo menos uma fonte de radiação de referência e/ou do pelo menos um elemento de detector é disposta respectivamente uma placa de proteção permeável à radiação.
A fim de reduzir influências de luz estranha, a placa de proteção permeável à radiação pode ser uma placa de filtração que é permeável à radiação somente em uma faixa espectral definida.
Uma lavagem com ar ou gás pode proteger a placa de proteção contra depósitos ou gotículas presentes na atmosfera ambiente prevendo uma ou várias entradas de gás ou ar unidas ao dispositivo de solicitação à pressão que estão respectivamente dispostas no lado oposto da placa de proteção da pelo menos uma fonte de radiação de medição, —dapelomenos uma fonte de radiação de referência e do elemento de detector.
De acordo com uma outra realização da presente invenção, pelo menos uma abertura de parede pode ser prevista em uma parede de caixa conectada a um pedaço de tubo que se projeta para fora, onde está disposta a pelo menos uma fonte de radiação de medição e/ou a pelo menos uma fonte de radiação de referência e/ou o pelo menos um elemento de detector, e que a pelo menos uma abertura da parede está em ligação com o dispositivo de solicitação à pressão com ar ou gás, de modo que ar ou gás flui através da pelo menos uma abertura de parede e o pedaço de tubo para fora, nisso lavando a pelo menos uma fonte de radiação de medição e/ou a pelo menos uma fonte de radiação de referência e/ou o pelo menos um elemento de detector.
Desse modo o fluxo de ar ou gás é conduzido para fora da caixa, nisso passando pela fonte de radiação disposta no pedaço de tubo ou o elemento de detector disposto nele.
As fontes de radiação e o elemento de detector também podem estar dispostos de tal modo que o fluxo de lavagem não é conduzido ao longo de todo o comprimento de uma seção transversal tubular, e sim, desemboca lateralmente em um pedaço de tubo.
Uma outra forma de execução da presente invenção pode consistir em que a pelo menos uma fonte de radiação de medição e/ou a pelo menos uma fonte de radiação de referência e/ou o pelo menos um elemento de detector estão dispostos em uma passagem tubular a uma distância de uma abertura que vai para fora da passagem, e que a passagem tubular está em ligação com o dispositivo de solicitação à pressão com ar ou gás, de modo que ar ou gás flui na área do caminho dos raios da pelo menos uma fonte de radiação de medição e/ou da pelo menos um a fonte de radiação de referência e/ou do — pelomenos um elemento de detector.
A fim de impedir que pelo menos uma parede das partículas em suspensão no ar se choquem diretamente com o dispositivo de acordo com a presente invenção, de acordo com uma outra forma de execução da presente invenção, pode ser prevista uma chicana que cobre de tal maneira a área das fontes de radiação e do elemento de detector que partículas vindas de uma determinada direção são impedidas de se chocaram na área do caminho dos raios, fato este que evita uma diminuição da intensidade de radiação por causa de depósitos de partículas no dispositivo de acordo com a presente invenção.
Um efeito especialmente bom pode ser alcançado quando o plano da chicana vai em cessência paralelamente ao caminho dos raios da pelo menos uma fonte de radiação de medição e/ou da pelo menos uma fonte de radiação de referência e/ou do pelo menos um elemento de elemento de detector.
Além disso, pode ser previsto que a pelo menos uma fonte de radiação de medição e a pelo menos uma fonte de radiação de referência e o pelo menos um elemento de detector estão dispostos em uma caixa que com um dos lados é disposta na chicana.
Desse modo, o alinhamento da caixa pode acontecer através da disposição na — chicana que ao mesmo tempo oferece proteção contra uma parte das partículas que vão locomovendo-se em direção ao dispositivo de acordo com a presente invenção.
Uma outra tarefa da presente invenção mostra a detecção de uma ruptura em uma tira de papel durante a produção, a fim de evitar tempos de parada e danificações na instalação.
Com as altas velocidades de transporte e diferentes qualidades e propriedades do papel isto é um problema que não pode ser negligenciado.
Portanto, a presente invenção refere-se também ao uso de um dispositivo de acordo com a presente invenção para detectar rupturas do papel na produção de papel.
A falta de uma determinada intensidade do sinal de radiação refletido pode ser avisada como uma ruptura da tira de papel que vai passando.
A seguir, a presente invenção é explicada detalhadamente com a ajuda dos exemplos de execução mostrados nos desenhos conforme os quais: A figura 1 mostra uma vista lateral de uma forma de execução do dispositivo de acordo com a presente invenção.
A figura 2 mostra um corte AA através da forma de execução de acordo com a figural.
A figura 3 mostra um corte através de uma outra forma de execução do dispositivo de acordo com a presente invenção.
A figura 4 mostra um corte AA através de um elemento de fixação do dispositivo mostrado na figura 3. A figura 5 mostra uma vista frontal do elemento de fixação mostrado na figura 4. A figura 6 mostra um corte BB através do elemento de fixação mostrado na figura 4. A figura 7 mostra uma vista lateral parcial esquematizada de uma outra forma de execução do dispositivo de acordo com a presente invenção.
A figura 8 mostra um corte BB parcial através do dispositivo de acordo com a figura 9. A figura 9 mostra uma vista lateral parcial de uma outra forma de execução do dispositivo de acordo com a presente invenção.
A figura 10 mostra um corte parcial CC através do dispositivo de acordo com a figura 9.
A figura 11 mostra uma vista lateral de uma outra forma de execução do dispositivo de acordo com a presente invenção.
A figura 12 mostra um corte AA através da forma de execução de acordo com a figura 11.
A figura 13 mostra um corte BB através de um detalhe da forma de execução de acordo com a figura 11.
A figura 14 mostra um detalhe da figura 12.
A figura 15 mostra um corte através de um detalhe de uma outra forma de execução do dispositivo de acordo com a presente invenção.
A figura 16 mostra um corte através de um detalhe de uma outra forma de execução do dispositivo de acordo com a presente invenção.
A figura 17 mostra uma vista diagonal de uma disposição de fixação de uma forma de execução da presente invenção.
A figura | e a figura 2 mostram um dispositivo para determinar o teor de água de um objeto de medição 1 que é alojado em uma caixa 15 em forma de box de duas partes. Os dispositivos de sinalização e de controle não são mostrados no interesse de uma melhor visibilidade. Através de uma conexão de cabo 90 é realizado o — abastecimento com energia elétrica e a transmissão de sinais e/ou de dados para uma unidade central não mostrada.
Em uma passagem de uma parede 18 na metade inferior da caixa 15, um elemento de fixação 31 é embutido à prova de gás e pressão que é fixado com parafusos
39. No elemento de fixação 31 estão dispostas uma fonte de radiação de medição 2 e uma fonte de radiação de referência 4 de tal modo que são dirigidas para uma superfície do objeto de medição 10 do objeto de medição 1. Além disso, o elemento de fixação 31 fixa um elemento de detector 3 para a medição da intensidade da radiação refletida de volta pela superfície do objeto de medição.
De acordo com a presente invenção, durante o processo de medição, a fonte de radiação de medição 2, a fonte de radiação de referência 4 e o elemento de detector 3 estão dispostos diretamente oposto à superfície do objeto de medição 10. Além disso, é previsto um dispositivo de solicitação à pressão com ar ou gás não mostrado, que na área do caminho dos raios respectivamente entre a superfície de saída da fonte de radiação de medição 2 e a superfície do objeto de medição 10, entre a fonte de radiação de referência 4 e a superfície do objeto de medição 10 e entre a superfície do objeto de medição 10 e a superfície de entrada do elemento de detector 3 gera uma atmosfera de ar ou gás com circulação forçada (setas 55) que impede o deslocamento ou a —danificação da fonte de radiação de medição 2, da fonte de radiação de referência 4 e do elemento de detector 3 por impurezas, umidade ou semelhantes.
Preferencialmente a fonte de radiação de medição 2 e a fonte de radiação de referência 4 são respectivamente formadas por um diodo de luminescência, e os raios emitidos pela fonte de radiação de medição 2 e pela fonte de radiação de referência 4 não são colimados. Os comprimentos de ondas emitidos pela fonte de radiação de medição 2 e pela fonte de radiação de referência 4 encontram-se em uma faixa de cerca de 1000 nm até 2000 nm. De preferência, o comprimento de ondas da fonte de radiação de medição 2 fica na faixa de 1450 nm ou 1940 nm, onde a radiação pode ser bem absorvida pela água, e o comprimento de ondas da fonte de radiação de referência 4 encontra-se em um valor claramente diferente da linha de absorção de infravermelho de água de, por exemplo, 1300 nm. O elemento de detector 3 mede a intensidade da radiação eletromagnética refletida pela superfície do objeto de medição 10. Da relação das intensidades no comprimento de ondas de referência e no comprimento das ondas de medição, sob a utilização de passagens de calibração, é calculado o teor de água do objeto de medição a ser determinado. A fonte de radiação de medição 2 e a fonte de radiação de referência 4 emitem sua radiação de modo contínuo ou em pulsos que podem ser respectivamente processados. Os pulsos de radiação apresentam a vantagem da menor influência por interferências por outras fontes de radiação.
O elemento de detector 3 é um fotodiodo ou um fototransistor, mas também pode serum outro elemento equivalente.
O objeto de medição 1 no exemplo de execução mostrado na figura 2 é um material em forma de tira, por exemplo, uma tira de papel que é movimentada na frente da fonte de radiação de medição 2, da fonte de radiação de referência 4 e do elemento de detector 3 a uma distância constante.
No elemento de fixação 31 são feitos furos de passagem 41, 42,43 paralelos que atravessam a parede 18 em cujas extremidades situadas dentro da caixa 15 estão dispostas a fonte de radiação de medição 2, o elemento de detector 3 e a fonte de radiação de referência 4 que com seus eixos ópticos estendem-se ao longo dos eixos centrais 21, 22, 23 e cujas extremidades opostas, durante o uso, são orientadas para a superfície do objeto de medição 10. Para um alojamento apropriado da fonte de radiação de medição 2, do elemento de detector 3 e da fonte de radiação de referência 4 são previstos furos de assento 81, 82, 83 correspondentes na extremidade interna dos furos de passagem 41, 42, 43 como são mostrados detalhadamente para o exemplo de execução de acordo com a figura 3 na figura 4. Como se torna evidente da figura 2, os raios emitidos pela fonte de radiação de medição 2 e pela fonte de radiação de referência 4 ao longo dos eixos centrais 21, 22 que saem através dos furos de passagem 41, 43 são paralelos, tanto entre si como também com o raio refletido da superfície do objeto de medição 10 ao longo do eixo central 23 que entra pelo furo de passagem 42 e é recebido pelo elemento de detector 3. De acordo com a figura 1, os eixos centrais 21, 22, 23 dos furos de passagem 41, 42, 43 estão dispostos alinhadamente em um plano.
Porém, o tipo de disposição e o número das fontes da radiação de medição, fontes de radiação de referência e dos elementos de detector, de maneira nenhuma é limitado no escopo da presente invenção.
O comprimento dos furos de passagem 41, 42, 43 é de preferencialmente cerca de três vezes o diâmetro interno, fazendo com que possa der obtida uma boa proteção contra fontes de luz difusa.
A fixação da fonte de radiação de medição e de referência 2, 4 e do elemento de detector 3 também pode ser implementada de outro modo, sendo que poderia ser prevista uma única passagem para todos os três elementos.
No exemplo de execução de acordo com as figura 3 até 6, a fonte de radiação de medição 2, a fonte de radiação de referência 4 e o elemento de detector 3 são orientadas de tal modo que os raios que ao longo dos eixos centrais 21, 22 incidem sobre a — superfície do objeto de medição 10 encontram-se mais ou menos em um ponto que se encontra exatamente no caminho de uma linha normal com o elemento de detector 3 e, portanto, naquele ponto, de onde o raio refletido de volta verticalmente da superfície do objeto de medição 10 ao longo do eixo central 23 entra no elemento de detector 3. A fim de conseguir isto, o eixo central do furo de passagem 42 para o elemento — de detector 3 é normalmente orientado à superfície do objeto de medição 10 e os eixos centrais 21, 22 dos furos de passagem 41, 43 para a fonte de radiação de medição 2 e a fonte de radiação de referência 4 formam um ângulo a de 7º com o eixo central 23 do furo de passagem 42 para o elemento de detector 3.
Conforme é mostrado na figura 4 e na figura 5, os furos de passagem 41, 42, 43 do elemento de fixação 31º apresentam respectivamente pelo menos uma entrada lateral 71,72, 73 para a solicitação à pressão com ar ou gás formados por furos cegos que, de preferência, se estendem em um ângulo reto com o eixo central dos furos de passagem 41,42,43. Estas entradas laterais não são mostradas detalhadamente no exemplo de execução de acordo com a figura | e 2, mas também existem lá.
A solicitação à pressão com ar ou gás acontece já que a caixa 15 é feita à prova de gás e apresenta uma entrada 91 à prova de pressão para a conexão a uma linha de ar comprimido ou gás comprimido que é o dispositivo de solicitação à pressão com ar ou gás. Quando for alimentado ar comprimido, surge no interior da caixa 15 uma sobrepressão em relação ao ambiente que tem como consequência uma saída do ar ou do gás do interior da caixa 15 através das aberturas necessárias para a passagem dos raios e para a formação do caminho dos raios, e isso precisamente através das entradas laterais 71, 72, 73, e dos três furos de passagem 41, 42, 43 para o meio ambiente. O ar ouo gás que chega para fora desse modo preferencialmente apresenta uma pureza grande, fazendo com que os furos de passagem 41, 42, 43 possam ser mantidos livres de sujeiras ou umidade devido ao fluxo de lavagem constante. Através da regulação da temperatura do ar que entra ou de um gás, pode ser obtida uma refrigeração ou um aquecimento quando é necessário dissipar calor ou evitar condensação ou geração de germes.
Em ambientes com risco de explosão, um gás inerte pode ser usado como gás de lavagem, por exemplo, nitrogênio ou dióxido de carbono.
A figura 7 mostra um outro exemplo de execução onde no lugar de uma disposição linear duas fontes de radiação de medição 2 e duas fontes de radiação de referência 4 estão dispostas em um círculo imaginário ao redor do elemento de detector
3. Esta disposição pode ser variada de qualquer maneira visando o número e a sequência das fontes de radiação de medição 2 e das fontes de radiação de referência 4 e permite um aumento da radiação que age sobre o objeto de medição 1.
A fim de minimizar o número das interrupções ou passagens na caixa 15, a fonte —deradiação de medição 2 e a fonte de radiação de referência 4 podem ser integradas em uma caixa para LED comum. Nisso são muito apropriados LEDs duplos ou LEDs triplos que apresentam uma caixa para LED com um número correspondente de passagens pn com diferentes comprimentos de ondas. Um LED triplo pode ser, por exemplo, um LED com os comprimentos de onda 1300 nm, 1450 nm e 1500 nm em uma caixa para LEDs comum. Por essa razão é possível, por exemplo, realizar o dispositivo de acordo com a presente invenção com apenas duas passagens na caixa 15 para a fonte de radiação de —medição2,a fonte de radiação de referência 4 e o elemento de detector 3. Com apenas duas passagens também uma quantidade pequena de ar ou gás será necessária para a solicitação à pressão. Com o LED múltiplo é possível um aumento da intensidade emitida mantendo-se o mesmo número de passagens, pois, por exemplo, no caso de três passagens, duas delas podem ser equipadas com LEDs múltiplos e uma com um elemento de detector, de modo que os dois LEDs múltiplos, por um lado, podem respectivamente emitir ao mesmo tempo a radiação de medição e por outro lado, respectivamente ao mesmo tempo a radiação de referência, fazendo com que possa ser obtida uma duplicação da intensidade emitida em comparação com o arranjo com LEDs simples.
No exemplo de execução de acordo com as figuras 8, 9 e 10, uma cobertura 80 é prevista no lado externo da caixa 15 na área das passagens para a fonte de radiação de medição e a fonte de radiação de referência 2, 4, e o elemento de detector 3 que cobre os mesmos, que é unida ao lado externo da caixa 15 de modo à prova de gás e de pressão.
Nisso, junto com a parede externa da caixa a cobertura 80 forma um espaço oco e apresenta as abertura 86, 87, 88 que são alinhadas com as passagens onde a fonte de radiação de medição 2, a fonte de radiação de referência 4 e a fonte de radiação de referência 4 são inseridas de tal modo que seus eixos centrais 21, 22 e 23 ou os eixos ópticos são alinhados com as aberturas 86, 87, 88 e que a radiação que sai ou que é refletida de volta pode passar através dessas aberturas 86, 87, 88 na cobertura 80. As aberturas 86, 87, 88, na forma de execução mostrada, apresentam uma seção transversal em forma de círculo, mas podem ter qualquer outra forma. Elas podem ser substituídas, por exemplo, também por uma única fenda com o tamanho correspondente.
A fonte de radiação de medição 2, a fonte de radiação de referência 4 são previstas como LEDs e o elemento de detector 3, como fotodiodo que no lado de — conexão estão dispostos em uma placa de circuito impresso 97 no interior da caixa.
No lado, a cobertura 80 apresenta uma entrada 91º à prova de pressão para ser conectada ao dispositivo de solicitação à pressão com ar ou gás. Durante a operação, o ar ou gás que sai das aberturas 86, 87, 88 mantém a fonte de radiação de medição e a fonte de radiação de referência 2, 4 e o elemento de detector 3 livre de depósitos ou contaminações em virtude da sobrepressão gerada na cobertura 80.
As figuras 11, 12, 13 e 14 mostram um exemplo de execução onde no caminho dos raios da fonte de radiação de medição 2 e da fonte de radiação de referência 4 e do elemento de detector 3 é respectivamente disposta uma placa de proteção 85, 96, 87 permeável à radiação, por exemplo, de vidro de quartzo, a fim de obter uma proteção contra influências mecânicas vindas de fora, mas ao mesmo tempo garantir uma passagem desimpedida da radiação de medição e de referência emitida e da radiação refletida de volta que entra no elemento de detector. Na figura 12 é mostrada uma placa 120 para unidades de controle não mostradas.
Mas, as placas de proteção 85, 86, 87 permeáveis a radiação também podem ser executadas como placas de filtração que somente são permeáveis à radiação em uma faixa espectral determinada, a fim de reduzir o efeito de luz secundária.
A figura 13 mostra detalhadamente um canal de gás ou ar 77 que em uma das suas extremidades está conectado ao dispositivo de solicitação à pressão, e na sua outra extremidade forma uma entrada de gás ou ar 78, que é disposto no lado oposto à fonte de radiação de referência 4 da placa de proteção 87, e que no lado desemboca no furo de passagem que vai para fora, que na sua extremidade no lado interno da caixa aloja a fonte de radiação de referência 4. Do mesmo modo são previstas outras entradas para gásouarnão mostradas para a fonte de radiação de medição 2 e o elemento de detector
3. Portanto, a lavagem com gás ou ar ocorre no lado afastado das fontes de radiação 2, 4 ou do elemento de detector 3 das placas de proteção 85, 86, 87.
A figura 15 mostra um detalhe de um outro exemplo de execução onde é prevista uma abertura de parede 190 em uma parede da caixa 110 que está em ligação comum pedaço de tubo 130 que se projeta para fora.
No interior do pedaço de tubo 130 é disposta a fonte de radiação de medição 2 que é fixada por um disco de fixação 180 com furos 170. A abertura de parede 190 está em ligação com o dispositivo para a solicitação à pressão, por exemplo, por meio de um espaço oco da caixa não mostrado, de modo que ar ou gás flui para fora através da — abertura de parede 190, o pedaço de tubo 130 e os furos 170 (indicado por setas), nisso banhando a fonte de radiação de medição 2. Analogamente, esta disposição pode ser usada para a fonte de radiação de referência e o elemento de detector.
Um outro exemplo de execução da presente invenção é mostrado detalhadamente na figura 16, onde a fonte de radiação de medição 2 está disposta em uma passagem 160 tubular a uma distância de uma abertura 161 que conduz para fora da passagem 160. A passagem 160 tubular está ligada ao dispositivo de solicitação à — pressão com ar ou gás através de entradas laterais 72, de modo que ar ou gás flui para o caminho de radiação da fonte de radiação de medição 2. No lugar da fonte de radiação de medição 2 pode estar disposta a fonte de radiação de referência ou o elemento de detector.
A figura 17 mostra uma disposição de um dispositivo de acordo com a presente invenção alojado em uma caixa 210 na área de uma instalação para a produção de papel, para a qual a tira de papel em produção é indicada por meio de uma linha traçada 285 e que se movimenta na direção da seta 280. Para a proteção contra o efeito direto de partículas em suspensão 295 que ocorrem na produção, tais como gotinhas ou pequenas partículas de papel que se movimentam na direção das setas 290, é prevista uma chicana 200 que cobre um lado da caixa que é mantida em posição por meio de hastes 220 transversalmente à direção de difusão das partículas em suspensão 295.
O plano da chicana 200 vai em essência paralelamente ao caminho da radiação dos raios 21, 22, 23 que saem da fonte de radiação de medição e de referência e entram no elemento de detector, alojadas na caixa 210. A caixa 210 é disposta com um dos lados na chicana 200.
O dispositivo de acordo com a presente invenção também pode ser usado para detectar rupturas de papel na produção de papel, sendo que a absorção repentinamente ausente da radiação emitida pela fonte de radiação de medição e incide na tira de papel é detectada pelo elemento de detector.
Claims (25)
1. Dispositivo para determinar o teor de água em um objeto de medição (1) com pelo menos uma fonte de radiação de medição (2) e pelo menos uma fonte de radiação — de referência (4) que são direcionadas para uma superfície do objeto de medição (10), e pelo menos um detector (3) para medir a intensidade da radiação refletida de volta pela superfície do objeto de medição, caracterizado pelo fato de que durante o uso a pelo menos uma fonte de radiação de medição (2), a pelo menos uma fonte de radiação de referência (4) e o pelo menos um detector (3) estão dispostos de modo diretamente oposto à superfície do objeto de medição (10), e que é previsto um dispositivo para a solicitação de pressão com ar ou gás, e com o qual pode ser gerada uma atmosfera de ar ou de gás com circulação forçada na área do caminho dos raios, respectivamente entre a pelo menos uma fonte de radiação de medição (2) e a superfície do objeto de medição (10), entre a pelo menos uma fonte de radiação de referência (4) e a superfície do objeto de medição (10) e entre a superfície do objeto de medição (10) e o pelo menos um detector (3).
2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma fonte de radiação de medição (2) e a pelo menos uma fonte de radiação de referência (4) são respectivamente um diodo de luminescência.
3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma fonte de radiação de medição (2) e a pelo menos uma fonte de radiação de referência (4) são integradas em uma caixa de LED comum.
4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que os raios emitidos pela pelo menos uma fonte de radiação de medição (2) e pela — pelomenos uma fonte de radiação de referência (4) não são colimados.
5. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 1 até 4, caracterizado pelo fato de que o objeto de medição (1) é um material em forma de tiras que pode ser movido passando a uma distância constante pela fonte de radiação de medição (2), pela fonte de radiação de referência (4) e pelo detector (3).
6. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 1 até 5, caracterizado pelo fato de que a fonte de radiação de medição (2), a fonte de radiação de referência (4) e o detector (3) estão dispostos em uma caixa (15) para a qual as respectivas passagens ou aberturas, através das quais os raios (21, 22) emitidos pela fonte de radiação de medição
(2) e pela fonte de radiação de referência (4) saem e onde entra o raio (23) refletido pela superfície do objeto de medição (10) são feitas em uma parede (18) da caixa (15).
7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que são feitas somente duas aberturas ou passagens e que a pelo menos uma fonte de radiação de medição (2) e a pelo menos uma fonte de radiação de referência (4) são integradas em uma caixa de LED conjunta para a qual é prevista apenas uma das aberturas ou passagens.
8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que as aberturas na parede (18) da caixa (15) são feitas por meio de furos de passagens (41, 42,43) em um elemento de fixação (31, 31º”) embutido na parede (18), em cujas extremidades que se encontram dentro da caixa (15) estão dispostas a fonte de radiação de medição (2), a fonte de radiação de referência (4) e o detector (3), e cujas extremidades opostas são dirigidas para a superfície do objeto de medição (10) durante o uso.
9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os eixos centrais dos furos de passagem (41, 42, 43) estão dispostos de modo alinhado em um plano.
10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que os eixos centrais dos furos de passagem (41, 42, 43) são orientados paralelamente.
11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que o eixo central do furo de passagem (42) para o detector (3) é orientado normalmente em relação à superfície do objeto de medição (10), e que os eixos centrais dos furos de passagem (41, 43) para a fonte de radiação de medição (2) e a fonte de radiação de referência (3) abrangem respectivamente um ângulo a com o eixo central do furo de passagem (42) para o detector (3).
12. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 6 até 11, caracterizado pelo fato de que os furos de passagem (41, 42, 43) do elemento de fixação (31, 31”) apresentam pelo menos uma entrada (71, 72, 73) lateral ligada ao dispositivo para fins da solicitação de pressão, através da qual o ar ou gás em circulação forçada pode entrar nos furos de passagem (41, 42, 43).
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13. Dispositivo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que as entradas laterais (71, 72, 73) são formadas por furos cegos que preferencialmente formam um ângulo reto com o eixo central dos furos de passagem (41, 42, 43).
14. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 1 até 7, caracterizado — pelo fato de que a pelo menos uma fonte de radiação de medição (2) e a pelo menos uma fonte de radiação de referência (4) estão dispostas em um círculo imaginário em torno do pelo menos um detector (3).
15. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 6 até 14, caracterizado pelo fato de que a caixa (15) é feita à prova de gás e apresenta uma entrada à prova de pressão (91) para a conexão ao dispositivo para a solicitação de pressão com ar ou gás.
16. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 6 até 14, caracterizado pelo fato de que no lado externo da caixa (15) na área das aberturas ou passagens é prevista uma cobertura (80) que cobre as mesmas, que é ligada ao lado externo da caixa (15) de modo à prova de pressão, que junto com a parede externa da caixa forma um espaço oco apresentando as aberturas (81, 82, 83) que são alinhadas com as aberturas ou passagens, sendo que a cobertura apresenta uma entrada (91º) à prova de pressão para a conexão ao dispositivo para a solicitação com ar ou gás.
17. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que no caminho dos raios da pelo menos uma fonte de radiação de medição (2) e/ou da pelo —menos uma fonte de radiação de referência (4) e/ou do pelo menos um detector (3) é disposta cada vez uma placa protetora (85, 86, 87) permeável à radiação.
18. Dispositivo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a placa protetora permeável à radiação é uma placa de filtração que somente é permeável à radiação em um faixa espectral definida.
19. Dispositivo de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracterizado pelo fato de que são previstas uma ou várias entradas para gás ou ar (78) conectadas ao dispositivo para a solicitação com pressão que são dispostas respectivamente no lado oposto da placa protetora (85, 86, 87) à pelo menos uma fonte de radiação de medição (2), à pelo menos uma fonte de radiação de referência (4) e ao detector (3).
20. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é prevista pelo menos uma abertura de parede (190) em uma parede da caixa (110) que está em conexão com um pedaço de tubo (130) que se projeta para fora, onde a pelo menos uma fonte de radiação de medição (2) e/ou a pelo menos uma fonte de radiação
- 4/4 de referência (4) e/ou o pelo menos detector (3) é ou são dispostos, e que a pelo menos uma abertura de parede (190) está em conexão com o dispositivo para a solicitação de pressão com ar ou gás, de modo que ar ou gás flui através da pelo menos uma abertura na parede (190) e através do pedaço de tubo (130) para fora, banhando assim a pelo menos uma fonte de radiação de medição (2) e/ou a pelo menos uma fonte de radiação de referência (4) e/ou o pelo menos um detector (3).
21. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma fonte de radiação de medição (2) e/ou a pelo menos uma fonte de radiação de referência (4) e/ou o pelo menos um detector (3) estão dispostos em uma passagem (160) em forma de tubo, a uma distância de uma abertura (161) que conduz para fora da passagem (160), e que a passagem (160) em forma de tubo está em ligação com o dispositivo para a solicitação de pressão com ar ou gás, de modo que ar ou gás flui na área do caminho da radiação da pelo menos uma fonte de radiação de medição (2) e/ou da pelo menos uma fonte de radiação de referência e/ou do pelo menos um detector.
22. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que é prevista uma chicana (200).
23. Dispositivo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o plano da chicana (200) em essência vai paralelamente ao caminho dos raios da pelo menos uma fonte de radiação de medição (2) e/ou da pelo menos uma fonte de radiação de referência e/ou do pelo menos um detector.
24. Dispositivo de acordo com a reivindicação 22 ou 23, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma fonte de radiação de medição e a pelo menos uma fonte de radiação de referência e o pelo menos um detector estão dispostos em uma caixa (210) que com um lado é disposto na chicana (200).
25. Uso de um dispositivo de acordo com uma das reivindicações anteriores 1 até 24 para a detecção de rupturas de papel na produção de papel.
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