CN1318144C - 测量精磨机内的应力的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用来测量精磨机中的应力的方法，该精磨机具有精磨盘，这些精磨盘之间形成用于精磨布置在精磨盘上的若干杆(3)之间的材料的一精磨间隙。测量在构成精磨盘的一部分的测量表面(2)上方进行，所述测量表面包括一个以上的杆(3)的至少诸部分，并弹性地布置在精磨盘的表面内。此外，对垂直于测量表面方向的力进行测量。本发明还涉及一实施所述方法的装置。

Description

测量精磨机内的应力的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用来测量精磨机内的应力的方法和测量装置，该精磨机具有精磨盘，所述精磨盘之间形成一用于对精磨材料进行精磨的精磨间隙。

背景技术

这样的精磨机用于精磨含纤维的材料。精磨机一般包括呈圆盘形式的精磨部件，诸圆盘相对于彼此可转动，精磨材料在它们之间通过，从供应精磨材料的精磨部件的内周缘通过形成在精磨部件之间的一精磨间隙到达精磨部件的外周缘。精磨盘之一通常静止，而另一精磨盘转动。精磨盘通常包括设置有杆的扇形。内扇形具有一较粗糙的型式，而外扇形具有一较精细的型式，以便实现精磨材料的精细研磨。

为了在精磨含纤维材料时获得高质量的精磨材料，必须通过不断地将各种精磨参数调整到最佳数值来纠正操作状态下由于各种原因经常发生的干扰。这可以这样来实现，例如，改变水的供应以产生较大或较小的冷却效果，改变精磨材料的流量或调整精磨部件之间的距离，或这些措施的组合。为了能进行必要的调整和纠正，需要精确地确定传输到精磨材料的能量，以及传输到精磨部件的表面上的能量分布。

为了确定传输到精磨材料的能量/功率，已知必须设法测量发生在精磨区域内的剪力。所谓的剪力发生在两个表面彼此相对运动、而且两个表面之间存在有粘滞液体之时。当精磨的木片混合有水时，这样的剪力还会产生在精磨机内。可以想象，木片在精磨盘之间既剪切又滚动，同时还在木片和杆之间发生碰撞。剪力取决于诸如使圆盘合在一起的力以及摩擦系数。作用在表面上的法向力也随半径变化。

通过WO00/78458，可以了解到用于测量这样的精磨机内的应力的方法和测量装置，该装置包括一力传感器，该传感器测量构成精磨盘的一部分的测量表面上的应力，其中，所述测量表面包括一个以上的杆的至少诸部分，并弹性地布置在精磨盘的表面内。然而，业已发现这样的测量装置对于温度的波动非常敏感，这种温度波动在所讨论的应用中是习以为常的，因此，它经常给出不准确的力值，这种力值不能用来控制诸如精磨的过程。此外，获得的一个值仅是沿一个方向的剪力。还可通过PCT申请SE02/01501了解用来测量这种精磨机内的应力的方法和测量装置。这里提出一方案，解决温度波动敏感性的问题以及沿两个方向测量剪力。

然而，这些出版物都没提出对影响精磨扇形的其它力的缺点的解决方案，例如，没有考虑所述法向力。

发明内容

本发明的目的主要是解决上述的诸多问题，因此提供一种方法和一测量装置，其能提供比现有装置更完整和准确的结果，且提供有关实际精磨过程的更多的信息。

根据本发明的方法，因此，测量在构成精磨圆盘的一部分的一测量表面上进行，所述测量表面包括一个以上的杆的至少多个部分，并弹性地布置在精磨圆盘的表面内，其特征在于，测量垂直于测量表面方向的力，其中，借助于结合测量表面布置的至少两个力传感器对垂直于测量表面方向的力进行测量。根据本发明的测量装置包括用来对测量表面上的应力进行测量的部件，这些部件又包括用来对垂直于测量表面方向的力进行测量的装置。

通过不仅测量平行于精磨圆盘的力(如为已知的)，而且测量垂直于精磨圆盘的力，可以获得有关精磨过程如何作用的更完整的信息。一精磨材料的纤维垫形成在精磨圆盘之间，借助于本发明可以获得有关压力如何从纤维垫施加和纤维垫如何受压的指示。这提高了实现全部精磨过程的最优控制的可能性。

根据该方法的测量，其特征较佳地在于，对垂直于测量表面的力进行测量包括测量由组合压力施加的法向力，该组合压力由存在于测量表面上的蒸汽压力和由精磨材料施加的纤维压力组成。根据一变型，由于要对存在于测量表面的蒸汽压力作出补偿，对垂直于测量表面方向的力进行测量包括测量仅由精磨材料的纤维压力施加的法向力。

通过对测量表面处的蒸汽的温度进行测量可实现对于蒸汽压力的补偿，根据该温度计算测量表面处的蒸汽压力，蒸汽压力因而获得补偿，从而测得仅由精磨材料的纤维压力施加的法向力。或者，对所述法向力进行测量，以实现对于蒸汽压力的补偿，上述过程借助于布置成与测量表面相连的力传感器和允许从两个方向，即，精磨机内的测量表面处以及从相对的方向，影响所述传感器的蒸汽压力来实施，获得对于蒸汽压力的补偿，从而测得仅由精磨材料上的纤维压力施加的法向力。

根据优选的实施例，装置的特征在于，测量表面沿垂直于测量表面的方向可移动，其中，所述对垂直于测量表面方向的力进行测量的装置包括通过一本体连接到测量表面的至少两个力传感器。这些传感器较佳地布置成：当测量表面受应力影响时，力传感器给出反向的读数或偏差。由此，获得这样的优点：任何温度波动的发生不会影响结果。使用成对的反向传感器还提供任何的测量误差对于每个方向来说都被减半的优点。

根据特别有利的实施例，力传感器包括应变片。使用应变片的特别的优点在于，实际的测量装置将会相当小和低，因此，允许其直接地装配在精磨扇形内。

其它的优点和特征在独立的权利要求书中揭示。

附图说明

现将参照示于示意的附图中的实施例来描述本发明，在诸附图中：

图1示出一包括在精磨圆盘内的精磨扇形的立体图，该扇形设置有根据本发明的测量装置，

图2示出根据本发明的一测量装置的第一实施例的示意的截面图，

图3示出根据本发明的一测量装置的第二实施例的示意的截面图，

图4示出用于法向力和剪力的组合测量装置的截面图，

图5示出用于法向力和剪力。带有蒸汽补偿的组合测量装置的截面图，以及

图6示出图4和5中装置的细节的示意的截面图。

具体实施方式

图1由此示出呈一精磨扇形1形式的精磨盘的一部分，其设置的型式包括多个基本上沿径向方向延伸的杆3。根据本发明的测量装置4也示意地画在该图中。这些测量装置较佳地具有一圆形的测量表面2，其直径在诸如30mm的量级上，但测量表面可变化地具有被认为合适的任何其它的几何形状。测量装置较佳地布置在离精磨盘的中心不同的径向距离处，在离中心不同的距离处的扇形较佳地也具有测量装置。该测量装置还可有利地沿周向彼此相对地移动，以使它们能更好地确定精磨机内的功率分布，因此更好地控制精磨过程。当一测量装置受力影响时，各个力传感器将产生一正比于载荷的信号。

图2中的根据第一实施例的示意的测量装置4包括一测量表面2，该测量表面设置有杆6，或杆的诸部分，如图1所示，该测量表面构成精磨扇形的一部分。如从图1中清楚地可见，测量装置较佳地具有一圆形的测量表面。测量装置和测量表面可移动地布置在精磨扇形1中，至少沿垂直于测量表面的方向被弹性地支承。它们还可移动地沿基本上平行于测量表面的方向布置。这可通过各种方式(这里未示出，但可借助于瑞士专利申请No.0201023-9的实例以供参考)得以实现。

测量表面2直接抵靠在装置内延伸的一上部的第一本体5。该上部的第一本体5连接测量表面2和呈力传感器或变换器33、34形式、用于测量垂直作用在测量表面2上的力，即，法向力F_N的部件。法向力是在精磨机内的测量表面处的蒸汽压力，即，由测量表面上的蒸汽施加的压力F_St和由精磨材料形成的纤维垫施加在测量表面(和精磨扇形)上的压力F_Fib的合力。力传感器33和34分别沿法向方向成对地布置且彼此相对，以使成对的力传感器在受到力的影响时给出反向读数。因此，当表面2上的法向力增加时，传感器之一上的载荷也将增加，同时，成对的传感器中的另一个传感器上的载荷将减小。因此，根据成对的相应力传感器在任意时刻测得的读数或偏差之间的差来计算应力。这对于诸如可影响读数的任何的温度波动均能获得补偿。当然，传感器也可相对于彼此不同地布置，而仍具有其对应的反向的读数。

在所示的实例中，力传感器33和34分别设计成围绕测量装置的中心轴线对中的头部。例如，板形的压电晶体传感器，以及设置有应变片的板。然而，其它类型的传感器当然也是可以的。也可采用除板形之外的其它结构。在应变片的情形中，多个应变片原则上可直接地布置在上部的第一本体5上，围绕中心轴线均匀地分布。也可参见图4和图5，图中示出了如何随应变片变化的变型示例。

还应提及的是，实际上，上部的第一本体5必须自然地适合于诸板，以便放入就位。这可通过以下方式来实现，首先划分上部的第一本体5，然后，在板已经装配好之后，利用某种类型的组装工具进行组装。

上述测量装置的内部零件、上部的第一本体5和传感器33、34布置在一传感器的保护外壳20内。该外壳在顶部具有一开口，该开口靠近精磨扇形的外围，并通过所述测量表面2与精磨材料隔离。在所考虑的第一实施例中，外壳还朝向精磨机的定子或扇形保持件(如果使用的话)通过一盖11与底部隔离。

示意地示于图3中的第二实施例示出如何将一测量装置设计成对蒸汽压力F_St进行补偿。在此结构中，因而仅测量实际纤维垫的压力F_Fib。这里我们有一与图2中的测量装置相当的一测量装置，其中，内部零件包括上部的第一本体5，而力传感器33、34布置在传感器外壳20内。然而，与图3中的实施例相反，将传感器外壳与定子或扇形保持件隔离的盖已被略去，这样，通过布置在传感器外壳20的侧壁和包围精磨扇形1的外围之间的一敞开的通道13使测量表面2的上侧和包围精磨扇形1的外围的上侧之间存在连接。来自测量表面处区域的蒸汽可通过该通道运送，以使存在于测量表面处的蒸汽压力也会影响到测量装置的那些沿与法向压力相对的方向，即，从下面的方向的垂直压力进行测量、且具有与测量表面相同的面积的部分。作用在测量表面上的蒸汽力和从下面作用的蒸汽压力由此可彼此抵消，并且可获得实际纤维压力的测量。影响测量表面2的法向力的测量值因而通过现存的蒸汽压力而减小，藉此直接表示纤维压力。

最后，本发明的一第三实施例是可行的。即，可以为图2所示的根据第一实施例的装置配备补偿蒸汽压力的部件。这可通过结合测量表面安装至少一个温度传感器以测量蒸汽的温度来实现。了解蒸汽的温度即可计算蒸汽的压力F_St。由实际的纤维垫计算压力，然后可藉由计算到的蒸汽压力F_St减小法向力F_N而得到F_Fib。

图4和5示出说明用于测量实际应用中的法向力的装置如何可与测量剪力F_S，即，平行于测量表面2的平面的力组合的实例。图6示出图4和5中的装置中的一部件的示意的截面图，其呈上部的第一和下部的第二本体的薄壁管形部分和其上布置应变片的形式。

如上所述，图4和图5中的测量装置4包括一测量表面2，该测量表面设置有杆6，或杆的诸部分，该测量表面构成如图1所示的精磨扇形的一部分。测量装置较佳地具有一圆形的测量表面。测量装置和测量表面沿所有方向可移动地布置在精磨扇形1内。

测量表面2直接地接触在装置内延伸的一上部的第一本体5。在其下侧，该上部的第一本体的形状为一薄壁管15。材料选择为略有弹性。因此，通过薄壁管形部分的横截面可类似于一弹簧。应变片布置在薄壁管部分的外面上，它们形成一第一组力传感器12。实际上，正是薄壁的略带有弹性的管部分连同应变片形成力传感器，但为了简化起见，在本说明书中采用的术语“力传感器”主要是指应变片或等价的部件。应变片较佳地沿轴向布置，且当薄壁管经受一载荷时它略微地变形，以使其影响应变片。这些应变片又连接到某种合适的应变片电桥上，电桥产生对应的信号。用拉力对薄壁管部分15进行预加压，以使它在经受载荷时不会有纵向失稳的风险。

一带有球顶的杆10在管部分内延伸，该杆形成上述附连元件。这些附连元件借助于装置的各种零件得到固定，并还彼此连接测量装置内的各种零件并连接测量表面2。所述上部的第一本体5支承在球顶上，因此，球顶起到用于上部的第一本体5的支点的作用，并形成所述第一支点8。该实施例包括四个传感器，它们相对于延伸通过测量表面2和通过杆10的中心线对称地布置。传感器12较佳地以间隔90°的间距布置(也可参见图6)。它们彼此相对地成对布置，这样，当受到力的影响时，成对的传感器将给出反向的读数。所述成对的传感器还可以彼此垂直地布置，以便沿X方向和Y方向，即，沿平行于测量表面2的平面进行测量。这允许在平行于测量表面的平面内沿所有方向测量力，力的幅值和方向被确定为相应的成对力传感器的读数的合成。

一下部的第二本体7布置在上部的第一本体5的下面，并在其管形部分15的外面。该下部的第二本体也具有一薄壁管形部分17，其布置在上部的第一本体5的管形部分15和杆10的外面并与它们同心，并且以对应的方式(即，如一弹簧)起作用。应变片也布置在第二薄壁管形部分17的外面上。所述应变片形成一第二组力传感器22，并较佳地沿轴向布置。它们数量上为四个传感器，并相对于延伸通过测量表面2和通过杆10的中心线对称地布置。在其它方面，它们与上部的第一本体5的传感器12相同的方式布置并以相同的方式发挥功能，即，它们成对地布置，并沿X方向和Y方向测量力(也参见图7)。然而，在所示的实施例中，用于下部的第二本体7的支点9由布置在下部的第二本体7下面并连接到杆10的一弹性板或片18的中心点形成，以使杆延伸通过板的中心。

借助于附加的力传感器32来测量示于图4中的装置内的法向力，为此目的，形成应变片，所述应变片布置在管形部分15或17中的一个或另一个，较佳地沿轴向布置在已经存在的传感器之间(如图6中示意地所示)。为了获得一相当准确的测量结果，应使用至少三个力传感器来测量法向力，并且这些力传感器应均匀地分布。然而，如图6所示，最好使用四个传感器，有可能则更多。

如上所述，图4中的测量装置的内部零件布置在一传感器的保护外壳20内。外壳顶部设置有一开口，该开口靠近精磨扇形的外围，并通过所述测量表面2和一在测量表面和传感器外壳的侧壁之间的弹性密封件16与精磨材料隔离。外壳还朝向精磨机的定子或扇形保持件(如果使用的话)通过一盖11与底部隔离。

图5示出一等价于图4的变型，其中，也可对存在于测量表面处的蒸汽压力进行补偿，该蒸汽压力构成作用在测量表面上的法向压力的一部分，它可用根据第一实施例的测量装置来测量。这里，内部零件也位于传感器保护外壳20内。然而，与图4中的实施例相反，将传感器外壳与定子或扇形保持器隔离的盖子设计成：通过布置在传感器外壳20的侧壁和包围精磨扇形1的外围之间的一敞开的通道13，使测量表面的上侧和包围精磨扇形的外围的上侧之间存在连接。其目的在于，在计算影响测量表面2的法向力时，应当可以实现对存在的蒸汽压力进行补偿。为此目的，存在的蒸汽压力也会影响沿与法向压力相对的方向，即，从下面的方向测量垂直压力的测量装置的部分。因此，盖11可制成两个部分，一外部23设置有槽，而一内部的可动部24具有一介于其和定子/扇形保持件之间的间隙。杆10也可形成为使一间隙存在于其和定子/扇形保持件之间。因此，蒸汽可穿过形成在定子/扇形保持件上方的所述间隙25，并影响内部零件24、杆10和在零件17上的力传感器32，或已经提及的、并可形成所述用来测量垂直力的部件的可能的其它部件。作用在测量表面上的蒸汽压力和从下面作用的蒸汽压力由此可彼此抵消，并且可获得实际的纤维压力的测量值。

在所有的实施例中，还提供设备来处理由各种传感器发出的信号，这样，可获得精磨过程所针对的控制。这样的设备可由市场上购得，并可由本技术领域内的技术人员容易地进行改装。

还应提及的是，最好能够使用除应变片之外的其它类型的力传感器与薄壁的弹性管相结合。

不应认为本发明局限于所示的实施例，但在附后的权利要求书的范围内，本技术领域内的技术人员可以多种方式进行修改和改变。

Claims (14)

1.一种用来测量精磨机中的应力的方法，所述精磨机具有精磨盘，所述精磨盘之间形成用于精磨布置在精磨盘上的若干杆(3)之间的材料的一精磨间隙，测量在构成精磨盘的一部分的一测量表面(2)上方进行，所述测量表面包括一个以上的杆(3)的至少多个部分，并弹性地布置在精磨盘的表面内，其特征在于，对垂直于测量表面方向的力进行测量，其中，借助于结合测量表面(2)布置的至少两个力传感器(32；33、34)对所述垂直于测量表面方向的力进行测量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对垂直于测量表面的力进行测量包括测量由一组合压力施加的法向力，该组合压力由存在于测量表面上的蒸汽压力和由精磨材料施加的纤维压力组成。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由于要对存在于测量表面的蒸汽压力作出补偿，对垂直于测量表面方向的力进行测量包括测量仅由精磨材料的纤维压力施加的法向力。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，测量蒸汽在测量表面处的温度，根据该温度计算测量表面处的蒸汽压力，藉此获得对于蒸汽压力的补偿，从而测得仅由精磨材料的纤维压力施加的法向力。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，允许蒸汽压力从两个方向，即，精磨机内的测量表面处以及从相对的方向影响所述传感器，由此获得对于蒸汽压力的补偿，从而测得仅由精磨材料的纤维压力施加的法向力。

6.一种用来测量精磨机中的应力的测量装置，该精磨机具有精磨盘，所述精磨盘之间形成用于精磨布置在精磨盘上的若干杆(3)之间的材料的精磨间隙，该测量装置包括构成精磨盘的一部分的、用来在一测量表面(2)上方测量应力的部件，所述测量表面包括一个以上的杆(3)的至少多个部分，并弹性地布置在精磨盘的表面内，其特征在于，所述用来在一测量表面上方测量应力的部件包括对垂直于测量表面方向的力进行测量的装置(32；33、34)，测量表面沿垂直于测量表面的方向可移动，其中，所述对垂直于测量表面方向的力进行测量的装置包括通过一上部的第一本体(5)连接到测量表面的至少两个力传感器(32；33、34)。

7.如权利要求6所述的测量装置，其特征在于，力传感器(32；33、34)布置成：当测量表面受应力影响时可给出反向的读数。

8.如权利要求6或7所述的测量装置，其特征在于，所述对垂直于测量表面方向的力进行测量的装置对由组合压力施加的法向力进行测量，该组合压力由存在于测量表面处的蒸汽压力和由精磨材料施加的纤维压力组成。

9.如权利要求6或7所述的测量装置，其特征在于，由于测量装置还包括一用来补偿存在于测量表面处的蒸汽压力的装置，所述对垂直于测量表面方向的力进行测量的装置对仅由精磨材料施加的纤维压力组成的法向力进行测量。

10.如权利要求9所述的测量装置，其特征在于，用来补偿蒸汽压力的装置包括用来对测量表面处的蒸汽的温度进行测量的装置，因而根据该温度可计算测量表面处的蒸汽压力，藉此获得对蒸汽压力的补偿，从而测得仅由精磨材料的纤维压力施加的法向力。

11.如权利要求9所述的测量装置，其特征在于，它包括一用于蒸汽压力的平衡连接(13)，以使所述对垂直于测量表面方向的力进行测量的装置(32；33、34)从两个相反的方向，即，精磨机内的测量表面处以及从相对的方向受到蒸汽压力的影响，从而获得对于蒸汽压力的补偿，而测得的法向力仅涉及纤维压力。

12.如权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述对垂直于测量表面方向的力进行测量的装置包括至少两个板形的力传感器。

13.如权利要求12所述的测量装置，其特征在于，所述力传感器包括应变片。

14.如权利要求12所述的测量装置，其特征在于，所述力传感器包括压电晶体传感器。

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