CN104040072A - 制造和/或加工材料幅的机器的具有传感器的辊子以及制造和/或加工材料幅的机器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加工材料幅的机器，特别是造纸机、纸板机或薄纸机的辊子(1)，该辊子具有圆柱形辊子芯(2)以及布置在辊子芯的位于径向靠外部的圆周侧面上的辊子覆盖物，其中，辊子覆盖物具有功能层(3)和径向上位于辊子芯(2)与功能层(3)之间的连接结构(4)，并且功能层(3)的位于径向靠外部的圆周侧面具有能与材料幅或张紧件接触的接触面(5)，并且其中，在辊子覆盖物中嵌入有多个压力敏感和/或温度敏感的传感器(6)。本发明特征在于，传感器布置在连接结构(4)中或者布置在连接结构(4)与功能层(3)之间的边界面上。

Description

制造和/或加工材料幅的机器的具有传感器的辊子以及制造和/或加工材料幅的机器

技术领域

本发明涉及一种应用在加工材料幅的机器中的具有多个传感器的辊子。此外，本发明还涉及一种加工材料幅的机器，该机器配备有传感器。加工材料幅的机器特别是指造纸机、纸板机或薄纸机。

背景技术

在制造纸幅、纸板幅或薄纸幅时，在成形步骤中纤维悬浮物被施加到成形筛上并且被去水。在成形之后，在挤压和干燥步骤中进行进一步的去水。在挤压步骤中，纤维材料幅例如引导通过挤压间隙列，挤压间隙通过两个配合作用的辊子(也就是辊子和配对辊子)形成。在纤维材料幅穿行间隙期间而产生的特别是在机器横向方向上的压力特征有如下的基本影响：使得已生产的纤维材料可以在其整个宽度上以相同的特性制造。此外，去水的效果很大程度上依赖于在机器横向方向上的均匀的压力特征。因此，例如在间隙中不均匀的压力分布的情况下，纤维材料幅在机器横向方向上具有不均匀的湿度特征。因此，造纸商着重监控在持续运行期间挤压间隙中的压力特征。

例如像在US5,562,027中描述的那样，为了监控在持续运行期间间隙中的压力特征可以使用传感器。在此，传感器布置在辊子覆盖物中，以防周围环境因素的直接影响。在现有技术中建议了不同类型的传感器，例如压电传感器或光纤传感器。

这种具有传感器的辊子在实际应用中已证实，嵌入到辊子覆盖物中的传感器在机器运行时经常在短时间内由于高机械负荷特别是压力负荷而失效。此外，传感器经常在辊子维修时受损，其中，辊子覆盖物的功能层的一部分或全部都被车削掉并更新。由于这个原因，传感器通常布置在辊子芯与辊子覆盖物之间的边界面上。但是，这种解决方案的缺点是，由于传感器非常深地嵌入到辊子覆盖物中作用在辊子表面上的压力仅能非精确且微弱地测量。此外，在过去，传感器安装在辊子覆盖物的功能层中。特别是对于具有由聚氨酯构成的功能层的辊子覆盖物，这种传感器被视为异物，其会导致功能层中的裂纹形成和分层。

发明内容

本发明的任务在于提供一种具有传感器的辊子，其在运行中具有较高的长时间稳定性，其中，传感器在辊子维修时不会受损并且输送可靠的测量信号。此外，本发明的任务在于提供一种利用带有传感器的辊子来制造和/或加工纤维材料幅的机器。

通过用于制造和/或加工材料幅的机器(特别是造纸机、纸板机或薄纸机)的辊子来解决本任务，该辊子具有圆柱形辊子芯以及布置在辊子芯的圆周侧面上的辊子覆盖物。在此，辊子覆盖物通过功能层以及将辊子芯与功能层连接的连接结构形成，该连接结构包括一个或多个连接层。此外，根据本发明的辊子包括多个压力敏感和/或温度敏感的传感器，它们嵌入到辊子覆盖物中。根据本发明的辊子的特征在于，传感器嵌入在至少一个连接层中或者布置在至少一个连接层之一的径向靠外的圆周侧面上。

通过根据本发明的解决方案，传感器布置在辊子覆盖物中的如下位置上，在该位置上传感器在辊子维修时通常不会受损，因为在辊子维修时通常不会在功能层的整个厚度上剥除辊子覆盖物。此外，通过根据本发明的解决方案，因为传感器足够深地嵌入到辊子覆盖物中，所以在运行时传感器受损的危险明显降低了。由于传感器不是布置在辊子芯的圆周侧面上而是布置在辊子覆盖物内部而提供了足够高的传感器信号灵敏度。由于传感器不是布置在功能层中而是布置在连接结构中或布置在连接结构与功能层之间的边界面上而还有效地降低了功能层中的裂纹形成或分层的趋势。

当在本发明的范围内应用术语“径向”或“辊子的径向方向”时，应理解为辊子径向延展的方向。

当在本发明的范围内应用术语“轴向”或“辊子的轴向方向”时，应理解为平行于辊子纵轴线延伸的所有直线。

在本发明的范围内术语“层”应理解为辊子覆盖物的空心圆柱形的材料区段，其壁厚(也称为厚度)至少为1.0mm并且由一种或多种材料组成，其中，材料区段的材料组合沿着其径向和轴向的延展是均匀的。此外，在本发明的范围内术语“层”应理解为辊子覆盖物的空心圆柱形的材料区段，其由多种材料构成，其组合(像例如在材料组合中的各个材料的重量组分那样)沿着区段的径向延展连续变化。

在本发明的范围内术语“功能层”应理解为如下的层，其位于径向靠外的圆周侧面具有能与材料幅或张紧件接触的接触面，并且其在辊子运行期间至少局部地磨损。

本发明有利的设计方案和改进方案在从属权利要求中给出。

如果连接结构仅包括一个连接层，那么传感器要么可以嵌入该连接层中，要么可以布置在该连接层的径向靠外的圆周侧面上。如果连接结构包括多个连接层，那么传感器可以嵌入在连接结构的其中一个连接层中，或者布置在其中一个连接层的径向靠外的圆周侧面上。在此，相关的连接层的径向靠外的圆周侧面应理解为该空心圆柱体形的连接层的位于径向靠外部的圆周侧面。

本发明的优选设计方案规定，在其中嵌入有传感器的或在其径向靠外的圆周侧面上布置有传感器的连接层相比于功能层具有更大的硬度和/或更大的E模量。在这种情况下，连接层形成了传感器的稳定的支撑件，传感器能够在其上机械稳定地支撑，而不会承受过高的弯曲力(因为功能层比嵌入有传感器的连接层更软和/或更有弹性，所以作用在功能层的径向靠外圆周侧面上的压力冲量可以通过功能层传导并激励传感器发射信号)。

依赖于具体使用目的和/或根据本发明的辊子的功能层实施方案，连接结构可以包括唯一的连接层或多个连接层，多个连接层(在辊子的径向方向上观察)彼此相叠地布置。

例如可以考虑，每个连接层相比于功能层都具有更大的硬度和/或更大的E模量。

此外，如果连接结构具有多个连接层，那么可以考虑，径向最内侧的连接层相较于其余连接层具有更大的硬度和/或更大的E模量。此外，在多个连接层的情况下可以考虑，连接层的硬度和/或E模量从径向最内侧的连接层到径向最外侧的连接层逐层地升高。

优选可以考虑的是，径向最内侧的连接层由硬橡胶形成或包括硬橡胶作为基本组成部分。该连接层可以例如具有在76-86肖氏硬度D范围内的硬度。

备选地可以考虑，径向最内侧的连接层由纤维复合材料形成或包括纤维复合材料作为基本组成部分。在此，纤维复合材料通过以多个层绕辊子芯的圆周侧面缠绕的嵌入到树脂中的纤维形成。在此，纤维可以例如是带状纺织面料的形式，特别是作为编织带(Gewebeband)或梭织带(Gelegeband)。也可以考虑，纤维可以是所谓的纤维粗纱(Faserroving)的纤维束的形式。此外，纤维可以是玻璃纤维和/或碳纤维，或者包括玻璃纤维和/或碳纤维作为基本组成部分。这种连接层可以例如具有在88-92肖氏硬度D范围内的硬度。

根据本发明可行的设计方案可以考虑，位于径向最内侧的连接层与功能层之间的其它连接层由硬橡胶或橡胶形成，或者包括硬橡胶或橡胶作为基本组成部分，并且所述其它连接层具有如下的硬度和/或E模量，即，其在径向最内侧连接层的硬度和/或E模量与功能层的硬度和/或E模量之间。

也可以考虑的是，传感器嵌入在该其它连接层中或布置在该其它连接层的径向靠外的圆周侧面上。

如果在上下文中提到层包括材料或材料组合作为基本组成部分，那么这表示，该材料或材料组合在层中占有70重量百分比(Gew-％)或更多，优选80Gew-％或更多，特别优选90Gew-％或更多。那么，该层还可以包含其它材料或材料组合(例如构造为颗粒状和/或纤维状的填料)。

如果功能层例如由聚氨酯构成或具有聚氨酯作为基本组成部分，那么可以考虑，连接结构包括至少一个连接层，其由纤维复合材料形成或包括纤维复合材料作为基本组成部分，其中，具有纤维复合材料或者由纤维复合材料构成的连接层可以例如像上文所描述的那样地实施。可以考虑，在功能层由聚氨酯构成或具有聚氨酯作为基本组成部分的情况下，连接结构仅具有一个连接层，并且该连接层由纤维复合材料形成或包括纤维复合材料作为基本组成部分。

如果功能层例如由橡胶形成或包括橡胶作为基本组成部分，那么可以考虑，连接结构包括两个或更多连接层并且连接层中的至少两个由橡胶和/或硬橡胶形成或者包含橡胶和/或硬橡胶作为基本组成部分。在此，特别是可以考虑，两个之前所提到的连接层具有不同的硬度。

可以考虑传感器布置在连接结构中的多种可能情况，其中，传感器的布置可以依赖于根据本发明的辊子的使用目的和/或辊子覆盖物的构建。

可以考虑，传感器嵌入在径向最外侧的连接层中或布置在径向最外侧的连接层的径向靠外的圆周侧面上。在这种情况下，传感器以相对靠近功能层的方式布置，因此即使最小的压力冲量也可以被探知。这种实施方式的其它优点在于如下情况，即，在传感器是温度传感器的情况下可以测量辊子覆盖物在连接结构与功能层的边界面区域中的或相邻于该边界面的温度，由此能够有效防止辊子覆盖物由于过热而失效，因为辊子覆盖物的失效通常由于在连接结构到功能层的过渡区域中的过热而出现。

此外可以考虑，传感器嵌入在径向最内侧的连接层中或布置在径向最内侧的连接层的径向靠外的圆周侧面上。如果辊子覆盖物包括多个连接层，那么在这种情况下，传感器以相对远离功能层的方式布置，因此这种布置例如适合于如下应用，其中，出现了高的压力冲量或者由相对软的层来构建辊子覆盖物的情况。

此外可以考虑，传感器嵌入在位于径向最内侧与径向最外侧连接层之间的连接层中或布置在位于径向最内侧与径向最外侧连接层之间的连接层的径向靠外的圆周侧面上。

显然也可行的是，不是所有的传感器都布置在相同的径向位置上，而是存在于上述位置的组合中。

在其中嵌入有传感器的或在其径向靠外的圆周侧面上布置有传感器的连接层可以由硬橡胶或橡胶形成或者包括硬橡胶或橡胶作为基本组成部分。具体来说，在此例如可以考虑，传感器嵌入在径向最内侧的连接层中或布置在径向最内侧的连接层的径向靠外圆周侧面上，并且径向最内侧的连接层由硬橡胶或橡胶形成或者包括硬橡胶或橡胶作为基本组成部分。

在其中嵌入有传感器的或在其径向靠外圆周侧面上布置有传感器的连接层也可以由纤维复合材料构成或者包括纤维复合材料作为基本组成部分。在此例如可以考虑，传感器嵌入在径向最内侧的连接层中或布置在径向最内侧的连接层的径向靠外圆周侧面上，并且径向最内侧的连接层由纤维复合材料构成或者包括纤维复合材料作为基本组成部分。

为了提高尤其是光纤传感器优选是光纤布拉格光栅(Faser-Bragg-Gitter)的响应特性，特别有利的是传感器支撑在限定的基底上。如果传感器例如布置在两个层之间，那么传感器支撑在两个层中下面那个层的径向靠外圆周侧面上。在这种情况下，例如出于制造技术的原因而有意义的是，下面那个层的径向靠外圆周侧面的布置有传感器的位置相对于该圆周侧面的其它区段并没有加深。如果根据本发明的辊子例如是吸辊，那么各连接层的圆周侧面可以包含呈通孔或盲孔形式的凹部，传感器不应布置在这些凹部中。应当布置或支撑传感器的位置不应该相对于圆周侧面的其余区段加深。

如果传感器例如嵌入在连接层中，那么可以考虑，构建由两个区段组成的连接层。在这种情况下可以考虑，首先如下地形成第一区段，即，其径向靠外表面形成圆柱形圆周侧面，该圆柱形圆周侧面(除了由于在吸辊情况下由吸孔或凹孔造成的可能的凹部之外)不具有凹部，并且在形成连接层的第二区段且在此覆盖第一区段和传感器之前在该圆柱形的圆周侧面上放置传感器。

用于将传感器嵌入到由纤维复合材料形成的连接层中的具体设计方案例如规定了：首先形成在辊子的径向方向上观察位于内部的第一区段，并且之后形成径向上位于内部的第一区段外部的第二区段，其中，第一区段由第一数量的缠绕纤维的层形成，并且其表面被光滑地打磨，将传感器布置在第一区段的打磨光滑的表面上，并且接着形成第二区段，方法为，第二数量的纤维层缠绕由第一区段的表面和传感器构成的设施，其中，第二数量小于第一数量。在此优选的是，第二区段由缠绕的且嵌入到树脂材料中的纤维的最多10个、特别是最多5个层形成。

此外，连接结构可以包括至少一个具有小于1mm的厚度的粘结涂层，其中，粘结涂层特别是包括嵌入有切短纤维的树脂，例如环氧树脂。这种粘结涂层例如可以通过涂装形成，并且例如具有在100μm至800μm范围内的厚度。树脂例如可以是多级固化的树脂，尤其是环氧树脂，其在不同的高温下逐渐硬化。这种粘结涂层例如可以布置在辊子芯与径向最内侧的连接层之间，和/或布置在径向最外侧的连接层与功能层之间，和/或布置在两个连接层之间。如果针对粘结涂层应用多级固化的树脂并且该粘接涂层布置在两个层之间(要么是在两个连接层之间，要么是在连接层与功能层之间)，那么可以选择如下的多级固化的树脂，其在一个层的聚合物的固化温度下部分硬化，并且在另一层的聚合物的固化温度下完全硬化。

功能层可以包括聚氨酯、橡胶或纤维复合物作为基本组成部分，或由上述材料中的一种形成。

功能层可以具有在6mm-15mm范围内的厚度。此外，连接结构可以具有在1mm-10mm范围内的厚度。此外，连接结构的每个连接层可以具有在1mm-10mm范围内的厚度。

针对功能层、连接结构和传感器布置的组合的可能的但并非最终的方案可以根据下列表格获知(注意：连接层从辊子芯起始至功能层依次的顺序相应于其从最小数字起始的编号，没有涉及可能出现的粘结涂层)。

本发明特别优选的设计方案规定，在辊子的径向方向观察传感器以如下高度布置在连接结构内，即，其相应于连接结构厚度的50％或更多，尤其是80％或更多。

在此，术语高度和厚度按如下理解。连接结构具有径向靠内(指向辊子芯的)圆周侧面以及径向靠外(指向功能层的)圆周侧面。连接结构的厚度通过径向靠外圆周侧面到径向靠内圆周侧面的径向间距来确定。高度应该总是从径向靠内圆周侧面出发来观察的，也就是说，50％或更高的高度应表示为如下意思：传感器布置在两个圆周侧面之间的中部或者相较于径向靠内圆周侧面更靠近径向靠外圆周侧面地布置。80％或更高的高度应表示为如下意思：参照两个圆周侧面之间的间距，传感器距离径向靠内圆周侧面80％并且距离径向靠外圆周侧面20％。

研究指出，传感器布置在连接结构中的上述位置的说明特别是在应用光纤传感器时呈现出在传感器的良好的信号灵敏度与针对机械损害的低灵敏度之间的最优平衡。有些光纤传感器例如光纤布拉格光栅传感器是拉伸传感器，其在压力作用下被拉伸或压缩，并且输送与拉伸量或压缩量成比例的信号，该信号可以通过调整转变成压力信号。在这种光纤传感器以相应于连接结构厚度的50％或更多的高度布置于连接结构中的情况下，实现了特别良好的信号灵敏度且对于玻璃纤维传感器的干扰有高的不灵敏度。

此外本发明的优选设计方案规定：在其中嵌入有传感器的连接层在辊子的径向方向上观察具有厚度，并且传感器在径向方向上以如下高度布置在连接层中，该高度相应于连接层厚度的60％或更多。

优选至少若干、尤其是全部传感器都是光纤传感器。在这种情况下特别有利的是，至少设置有一个光波导体，其包括光纤传感器。在这种情况下，光纤传感器可以要么布置在一个光波导体上，要么分散地布置在多个光波导体上。

光纤传感器特别是光纤布拉格光栅。光纤布拉格光栅可以例如以如下方式制造：将布拉格光栅(Bragg-Gitter)通过刻入的方法置入到光波导体中。

在此优选的是，光纤传感器沿着各自的光波导体彼此相间隔地布置。在光纤传感器是光纤布拉格光栅的情况下意味着，光波导体具有相应地包含光纤布拉格光栅的区段(下文称为具有光纤布拉格光栅的区段)，其与没有光纤布拉格光栅的区段(下文称为不具有光纤布拉格光栅的区段)相交替，也就是说，在两个具有光纤布拉格光栅的区段之间相应地布置有不具有光纤布拉格光栅的区段，并且反之亦然。

优选的是，至少一个光波导体具有最大750μm的直径，特别优选的是最大500μm，十分特别优选的是最大300μm。这种具有光纤传感器的光波导体的特征在于具有特别小的尺寸。由此实现了传感器也能使用在所谓的吸辊中，也就是具有从功能层的外圆周侧面穿过整个辊子覆盖物延伸到辊子芯内部的吸孔的辊子。此外，由于其小的尺寸，这种光波导体不会造成在连接结构中的异物，所述异物能例如由于裂纹形成或类似情况而导致辊子覆盖物的失效。如果嵌入有光纤传感器的连接层例如由嵌入在树脂中的光纤、特别是玻璃纤维构成，那么光纤传感器(其是带有玻璃纤维的光波导体的组成部分或由玻璃纤维构成的光波导体的组成部分)此外具有如下优点，因为一个或多个光波导体由与连接层(一个或多个光波导体嵌入在该连接层中)的纤维材料相同的材料构成，所以一个或多个带有传感器的光波导体不造成辊子覆盖物中的异物。

申请人的研究指出，当一个或多个光波导体在光纤布拉格光栅区域中以如下方式取向时，即，所述光波导体分别与辊子的周向方向夹成最大45°，优选为最大30°，特别优选为最大10°的角，用于压力测量的构造为光纤布拉格光栅的传感器的灵敏度被提高。

优选的是，同一光波导体的至少若干、优选所有不带有光纤布拉格光栅的区段弯曲地分布。特别优选的是每个不带有光纤布拉格光栅的区段分别仅沿一个方向弯曲。此外，根据本发明的其它特别优选设计方案规定，同一光波导体的相邻的不带有光纤布拉格光栅的区段分别在对置的方向上弯曲地分布。

优选的是，若干、特别是所有构造为光纤布拉格光栅的传感器具有彼此不同的布拉格波长。

结合这种关系而可以考虑的是，同一光波导体的所有光纤布拉格光栅具有彼此不同的布拉格波长。如果多个光波导体设置有光纤布拉格光栅，那么可以是，同一光波导体的光纤布拉格光栅分别具有彼此不同的布拉格波长，而不同的光波导体包括具有相同布拉格波长的光纤布拉格光栅。也就是说，存在具有相同布拉格波长的不同光波导体的光纤布拉格光栅。但也可以考虑的是，对于分别具有多个光纤布拉格光栅的多个光波导体来说，所有光波导体的所有光纤布拉格光栅具有彼此不同的布拉格波长，也就是说，不存在两个具有相同布拉格波长的光纤布拉格光栅。

结合这种关系可以考虑的是，同一光波导体的光纤布拉格光栅分别具有以0.1nm-100nm、特别是0.5nm-50nm、尤其优选是1nm-15nm彼此错开的布拉格波长，其中，相邻光纤布拉格光栅的布拉格波长差值优选相应为相同大小。因此例如可以考虑，光波导体的光纤布拉格光栅中的一个具有Xnm的布拉格波长，沿该光波导体的纵向方向布置在该光纤布拉格光栅前方的光纤布拉格光栅具有Xnm减去0.5nm-30nm的布拉格波长，并且沿该光波导体的纵向方向布置在先前提及的光纤布拉格光栅后方的光纤布拉格光栅具有Xnm加上0.5nm-30nm的布拉格波长，其中，布拉格波长的差值彼此优选相应是相同的。

通过应用具有不同布拉格波长的光纤布拉格光栅使得能以特别简单的方式实现根据本发明的辊子的运行，因为不同的传感器能够通过宽频的光信号(例如在红外线波长范围内)被激励，并且随后传感器发回反射信号，该反射信号用于以该波长来表征的每一个传感器，由此，各传感器信号以简单的类型和方式配属给每个传感器并且因此配属给发生压力作用和/或温度作用的相应部位。

本发明的其它优选设计方案规定，设置有多个传感器，尤其是光纤传感器，在辊子的周向方向上观察，它们依次地布置。通过这种布置可以例如测量在辊子间隙中沿机器方向的压力特征和/或温度特征。

此外可以考虑，辊子包括多个传感器，尤其是光纤传感器，它们在辊子的轴向方向上依次地布置。此外可以考虑，传感器布置在辊子的于辊子运行期间能使用的长度的至少80％上，尤其是布置在辊子的于辊子运行期间能使用的长度的至少90％上。

结合这种关系尤其可以考虑的是，在辊子的轴向方向上依次布置的传感器沿着在辊子的轴向方向上延伸的直线布置。通过这种传感器布置可以例如测量在辊子间隙中沿机器横向方向的压力特征和/或温度特征。

也可以考虑的是，在辊子的周向方向上观察，在辊子轴向的方向上依次布置的传感器不是布置在相同的位置上，而是布置在如下区域中，该区域在辊子的周向方向上具有最大20cm、优选最大10cm的宽度。多个在辊子的轴向方向上依次布置的传感器(其要么沿着直线布置要么布置在上述的区域中)应被连续地标记为传感器列。

优选的是，至少一个传感器列的传感器在辊子的轴向方向上布置于在辊子运行期间能使用的长度的至少80％上，尤其是至少90％上。

此外特别是可以考虑，每个传感器列都布置在光波导体上。

也可以考虑，辊子具有多个彼此平行分布的传感器列，其中，在辊子的周向方向上观察，各个传感器列彼此错开地布置。在此，传感器列中的传感器分别沿着直线或在上述区域内部依次地布置，其中，直线或区域彼此平行地延伸。该实施方式也可以看作不依赖于在权利要求1中要求保护的发明构思的独立发明构思。结合这种关系可以考虑的是，例如各个传感器列在辊子的周向方向上观察以90°或180°彼此错开地布置。

此外可以考虑，辊子具有偶数个在周向方向上彼此错开布置的传感器列。

如果辊子具有多个彼此平行的传感器列，那么例如可以考虑的是，不是所有传感器列都同时运行。在这种情况下可以考虑，当传感器列中的一个发生故障或不再无干扰地工作时，传感器列中的至少另一个才运行。通过这种实施方式保证了：在一个传感器列发生故障且在通常情况下机器必须停机并更换辊子时，根据本发明的辊子仍可以在造纸机中继续工作。该实施方式也可以看作不依赖于在权利要求1中要求保护的发明构思的独立发明构思。

在此优选的是，在至少两个沿周向方向彼此错开地布置的传感器列中，一个传感器列的传感器相对于另一个传感器列的传感器在辊子的轴向方向上观察彼此错开地布置，也就是说，一个传感器列的至少一个传感器在辊子的轴向方向观察布置在另一个传感器列的两个传感器之间。例如在这种关系中，在一个传感器列的依次相继的传感器之间相应地布置有另一个传感器列的传感器。由此，可以在沿机器横向方向测量压力特征和/或温度特征时使局部分辨率加倍。

辊子可以构造为吸辊，并且因此包括吸孔和可选的附加盲孔。布置在一个或多个光波导体上的光纤传感器由于其500μm或更小的(优选是250μm或更小的)小直径而特别良好地适合于吸辊，所述光纤传感器可以以简单的方式引导到抽吸开口之间。

根据本发明的另一独立观点，提出一种用于制造和/或加工材料幅，特别是例如像纸幅、纸板幅或薄纸幅的纤维材料幅的机器，该机器具有由第一和第二辊子形成的辊子间隙，材料幅能引导穿过该辊子间隙，其中，两个辊子中的至少一个是根据权利要求1-15中任一项所述的具有传感器的辊子。

优选的是，机器包括与传感器关联的评估单元，通过该评估单元由传感器在机器连续运行期间(也就是在线期间)产生的信号可以被评估且进一步处理。

评估单元可以包括控制和/或调节单元，借助其可以控制和/或调节机器的运行状态。优选的是，由传感器产生的信号在此借助无线的关联方式(例如以蓝牙或WLAN为基础的技术)传输给评估单元。为此优选的是，设置有在带有传感器的辊子中的但是却布置在辊子覆盖物外部的发送单元，以及布置在带有传感器的辊子外部的且与发送单元无线关联的接收单元。在此，发送单元接收传感器的信号并把它们无线传输给接收单元，该接收单元又接收该信号并传输给评估单元。由于把发送单元布置在辊子覆盖物外部而使得评估单元与高机械负荷(其在机器运行时出现在辊子覆盖物中)完全分离。由此，显著提高了系统的可靠性。结合这种关系可以考虑的是，发送单元例如布置在其中一个辊子侧盖的区域中或布置在辊子芯内部。在此，两个示例性的变化方案中的第一个是特别有利的，因为对于任意类型的装配工作、维护工作和/或修理工作来说发送单元以该方式都是特别便于触及的。此外有利的是，通过电的和/或光学的线缆连接把传感器与发送单元连接在一起，其中，在此可以在传感器与发送单元之间接入光学和/或电构件，在由传感器产生的信号被转送到发送单元之前，该信号在所述构件中被进一步处理。

布置在具有传感器的辊子外部的接收单元可以例如处于机器的控制室中，或者也可以例如移动地布置在滑架上。

为了防止包括了传感器的辊子由于反复工作或局部过载(例如异物、比如像纸团通过辊子间隙穿过时)而在辊子覆盖物内部局部过热以至受损，控制和/或调节单元优选以如下方式构造，它们保证在辊子覆盖物中的温度不超过限定的临界温度值。在这种解决方案中，传感器中的至少一个是温度传感器，借助该温度传感器测量代表辊子覆盖物中的温度的信号。与温度传感器关联的控制和/或调节单元在此以如下方式设计，它们依赖于所测量的温度值以如下方式发出至少一个影响机器运行状态的控制信号，通过改变机器运行状态来反作用于辊子覆盖物温度上升超过限定的临界温度值。温度值例如可以是在辊子覆盖物中的温度本身，也例如可以是在辊子覆盖物中的温度的时间上的变化。控制和/或调节单元为了影响机器的运行状态可以例如以一个或多个与该机器关联的、影响机器运行状态的执行器和/或马达以及类似物来进行作用。因此可以通过一个或多个执行器或者机器的生产速度和/或辊子间隙中的压力特征和/或辊子间隙的两个辊子彼此间的位置进行控制和/或调节。至少一个温度传感器可以持续地(也就是说以任意确定的时间间隔，像例如每5-20秒)发出温度信号给控制和/或调节单元。响应于各个温度信号地可以由控制和/或调节单元发出至少一个控制信号，以便使得运行状态持续地匹配温度信号。对此替选地也可以考虑，当临界温度值被超出时，由控制和/或调节单元仅发出一个控制信号。

此外，辊子间隙可以是用于给纤维材料幅去水的挤压部分的部件，或者是用于将糊状或液体介质涂敷到纤维材料幅上的涂敷机的部件，或者是用于使纤维材料幅平滑的砑光机的部件。

该实施方式也可以看作不依赖于在权利要求1中要求保护的发明构思的独立发明构思。

附图说明

结合示出了本发明可能的实施方式的附图进一步阐述本发明。其中：

图1以沿辊子的径向方向的剖面图示出了根据本发明的具有传感器的辊子；

图2以沿辊子的轴向方向的截面图示出了图1的辊子；

图3示出以配对辊子形成辊子间隙造型的图1、图2或图4所示的辊子；

图4以沿辊子的径向方向的剖面图示出根据本发明的具有传感器的辊子的另一实施例。

具体实施方式

在图1中所示的辊子1具有圆柱形辊子芯2，辊子芯的侧面由包括了功能层3以及连接结构4的辊子涂装部环绕。

如由图1和图2的视图可知，连接结构4径向上布置在辊子芯2与功能层3之间且布置在辊子芯上，并且在当前情况下仅包括一个连接层17。此外，功能层3的沿辊子径向方向RX观察位于外部的侧面具有能与材料幅或张紧件接触的接触面5。在辊子覆盖物中嵌入有多个压力敏感和/或温度敏感的传感器6，它们布置在连接层17中，其中，这些传感器构造成光纤布拉格光栅传感器6形式的光纤传感器6。如由图1和图2的视图可知，沿辊子的周向方向观察，传感器布置在多个、当前为3个分别以90°彼此间隔的位置上，其中，在周向位置上相应地布置有传感器列7，其传感器6在沿着辊子轴向方向AX延伸的直线上依次且彼此间隔地布置。当前，每个传感器列7都通过由玻璃纤维构成的光波导体8形成，在该光波导体中置入有传感器6。

沿辊子的径向方向RX观察，连接层17具有厚度D，其中，传感器6在径向方向RX上以高度H布置在连接层4中，其相应于连接层17的厚度D的80％。因为形成连接结构4的连接层17当前具有5mm的厚度，所以传感器6以4mm的高度布置在辊子芯2的侧面上。此外，功能层具有12mm的厚度。

连接层17在当前实施例中由多个螺旋形缠绕的且以环氧树脂浸渍的玻璃纤维层组成并且具有90肖氏硬度D。功能层在当前实施例中由聚氨酯构成并且具有90肖氏硬度A。因此，连接层17的硬度大于功能层3的硬度。

此外，传感器辊子1包括信号处理单元9，其在辊子覆盖物外部布置在侧向界定辊子芯2的辊子盖10的区域中并且是传感器辊子1的一部分。信号处理单元9包括未示出的供电单元、多路复用器(Mutiplexer)和发送单元11。

借助发送单元11可以把传感器6的信号无线地(通过双向箭头示出)传递给布置在辊子1外部的接收单元12，接收单元是包括控制和/或调节单元13的评估单元14的一部分，并且与控制和/或调节单元13关联。通过控制和/或调节单元13可以控制和调节造纸机的运行状态，传感器辊子1属于造纸机并且在造纸机内部传感器辊子1与配对辊子15形成辊子间隙16。

在图4中示出的辊子1’具有圆柱形辊子芯2’，辊子芯的圆周侧面由包括了功能层3’以及连接结构4’的辊子涂层环绕。

如由图4的视图可知，连接结构4’径向上布置在辊子芯2’与功能层3’之间且布置在辊子芯2’上并且在当前情况下包括：布置在辊子芯2’上的第一连接层17，其由具有硬度在76-78肖氏硬度D范围内的硬橡胶构成；以及第二连接层18，其由具有5-10P&J硬度的橡胶构成，该第二连接层径向上处于第一连接层17与功能层3’之间。此外，功能层3’的沿辊子径向方向RX观察位于外部的圆周侧面具有能与材料幅或张紧件接触的接触面5’。在辊子覆盖物中嵌入多个压力敏感和/或温度敏感的传感器6’，它们布置在第二连接层18中，其中，这些传感器构造成光纤布拉格光栅传感器6’形式的光纤传感器6’。如由图4的视图可知，沿辊子的周向方向观察，传感器布置在多个、当前为2个分别以180°彼此间隔的位置上，其中，在周向位置上相应地布置有传感器列7，其传感器6沿着辊子的轴向方向AX依次且彼此间隔地布置，其中，沿辊子1’的周向方向观察，传感器6’布置在沿周向方向具有最大5cm宽度的区域中。当前，每个传感器列7’都通过由玻璃纤维构成的光波导体8’形成，在该光波导体中置入有传感器6’。在当前实施例中，功能层3’由橡胶组成并具有30P&J的硬度。因此，连接层17、18的硬度大于功能层3’的硬度。

Claims (16)

1.用于制造和/或加工材料幅的机器，特别是造纸机、纸板机或薄纸机的辊子(1)，所述辊子具有圆柱形辊子芯(2)以及布置在辊子芯的圆周侧面上的辊子覆盖物，其中，辊子覆盖物由功能层(3)以及将所述辊子芯(2)与所述功能层(3)连接起来的连接结构(4)形成，所述连接结构包括一个或多个连接层，并且所述辊子(1)具有多个压力敏感和/或温度敏感的传感器(6)，所述传感器嵌入到所述辊子覆盖物中，其特征在于，所述传感器布置在所述连接结构(4)中或者布置在所述连接结构(4)与所述功能层(3)之间的边界面上。

2.根据权利要求1所述的辊子，其特征在于，至少若干优选所有的所述传感器(6)都是光纤传感器(6)，特别是光纤布拉格光栅(6)。

3.根据权利要求1-2中至少一项所述的辊子，其特征在于，在其中嵌入有所述传感器的或在其径向靠外的圆周侧面上布置有所述传感器的连接层相比于所述功能层具有更大的硬度和/或更大的E模量。

4.根据权利要求1-2中至少一项所述的辊子，其特征在于，所述连接结构包括多个连接层，或者所述连接结构仅包括一个连接层。

5.根据上述权利要求中至少一项所述的辊子，其特征在于，所述连接层中的每一个相比于所述功能层都具有更大的硬度和/或更大的E模量。

6.根据上述权利要求中至少一项所述的辊子，其特征在于，所述传感器在所述连接层之一的径向靠外的圆周侧面上布置在如下位置上，所述位置相对于所述径向靠外的圆周侧面的其它位置不形成凹部。

7.根据上述权利要求中至少一项所述的辊子，其特征在于，所述连接层的硬度和/或E模量从径向最内侧的连接层到径向最外侧的连接层逐层地升高。

8.根据上述权利要求中至少一项所述的辊子，其特征在于，所述传感器嵌入在径向最外侧的连接层中或布置在径向最外侧的连接层的径向靠外的圆周侧面上；或者所述传感器嵌入在径向最内侧的连接层中或布置在径向最内侧的连接层的径向靠外的圆周侧面上；或者所述传感器嵌入在如下连接层中或布置在如下连接层的径向靠外的圆周侧面上，该连接层位于径向最内侧的连接层与径向最外侧的连接层之间。

9.根据上述权利要求中至少一项所述的辊子，其特征在于，所述径向最内侧的连接层由硬橡胶形成，或者包括硬橡胶作为基本组成部分。

10.根据上述权利要求中至少一项所述的辊子，其特征在于，径向最内侧的连接层由纤维复合材料形成，或者包括纤维复合材料作为基本组成部分，其中，纤维复合材料特别是通过以多个层绕所述辊子芯(2)的圆周侧面缠绕的嵌入到树脂中的纤维形成。

11.根据上述权利要求中至少一项所述的辊子，其特征在于，所述功能层(3)包括聚氨酯、橡胶或纤维复合材料作为基本组成部分，或由其形成。

12.根据上述权利要求中至少一项所述的辊子，其特征在于，在辊子的径向方向上观察，所述连接结构(4)具有厚度(D)，并且所述传感器(6)在径向方向上以如下高度(H)布置在所述连接结构(4)内，即，该高度相应于所述连接结构(4)的厚度(D)的50％或更多，尤其是80％或更多。

13.根据上述权利要求2-12中至少一项所述的辊子，其特征在于，设置有至少一个包括了多个光纤传感器的光波导体，并且同一光波导体的光纤传感器以如下方式沿着所述光波导体布置，即，在光波导体的带有光纤传感器的依次相继的区段之间形成有不带有光纤传感器的区段，并且反之亦然。

14.根据上述权利要求2-13中至少一项所述的辊子，其特征在于，光波导体的若干特别是所有的光纤布拉格光栅(6)具有彼此不同的布拉格波长。

15.根据上述权利要求中至少一项所述的辊子，其特征在于，设置有多个分别包括了多个光纤传感器(6)的光波导体(8)，在所述辊子(1)的周向方向上观察，所述光波导体特别是以90°或180°彼此错开地布置。

16.一种用于制造和/或加工材料幅特别是例如像纸幅、纸板幅或薄纸幅的纤维材料幅的机器，该机器具有由第一和第二辊子形成的辊子间隙，材料幅能引导穿过该辊子间隙，其中，两个辊子中的至少一个包括温度传感器和两个辊子中的至少一个特别是根据权利要求1-15中任一项所述的传感器辊子，其特征在于，所述机器具有与至少一个温度传感器关联的控制和/或调节单元，借助控制和/或调节单元能通过控制信号来控制和/或调节机器的运行状态，其中，以如下方式设计所述控制和/或调节单元，使得所述控制和/或调节单元依赖于由至少一个温度传感器发出的温度值地发出至少一个控制信号，通过该控制信号来反作用于辊子覆盖物的温度上升超过限定的临界温度值，其中，所述临界温度值特别是指在辊子覆盖物中的温度和/或在辊子覆盖物中的温度在时间上的变化。