FI107836B - Menetelmä rainan lämpötilan ja kosteuden mittaamiseksi - Google Patents

Description

5 107836

Menetelmä rainan lämpötilan ja kosteuden mittaamiseksi Förfarande för att mätä temperaturen och fukthalten hos en bana

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty menetelmä rainan lämpötilan ja kosteuden mittaamiseksi.

Paperikoneissa ja vastaavissa, joissa valmistetaan jatkuvaa materiaalirainaa, on tarpeellista 10 prosessin eri osissa mitata materiaalirainan lämpötilaa j a kosteutta.

Tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa rainan lämpötila ja kosteus määritetään yleensä rainan poikkisuunnan yli traversoivan mittapään avulla. Tällaisessa ratkaisussa mittaus tapahtuu eriaikaisesti rainan leveyden yli ja yksi traversointijakso kestää tyypillisesti 20-40 15 sekuntia.

Hakijan FI-patentissa 80522 on esitetty eräs menetelmä ja laitteisto rainan kireyden mittaamiseksi. Liikkuvan rainan kireys mitataan asettamalla rainan lähelle rainan kulkusuunnassa kaarevan pinnan omaava mittauslista, jossa on listan reikiin sijoitettuja pai-20 neenmittausantureita. Liikkuvan rainan ja kaarevan pinnan väliin muodostuu ilmapatja, jossa ilmapaine on verrannollinen rainan kireyteen. Rainan kireys mitataan epäsuorasti mittaamalla tämän ilmapatjan painetta. Menetelmässä mitataan vertailupaineen ja ilma- m *.!;* patjan paineen välistä paine-eroa. Vertailupaineena voidaan käyttää laitteistoa ympäröivän ··» :: ilman painetta tai vertailupaine voidaan tuottaa erillisellä laitteella.

: *·· 25

Keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan soveltaa em. hakijan FI-patentissa 80522 ··· • · · ' ·* esitettyä laitteistoa rainan lämpötilan ja kosteuden mittauksessa.

• · · • · · ... Keksinnön mukaisen menetelmän pääasialliset tunnuspiirteet on esitetty patenttivaatimuk- • · · « · · 30 sen 1 tunnusmerkkiosassa.

• · · • · · • · · · · ’·*.* Keksintö perustuu siihen, että rainan kosteus ja lämpötila mitataan epäsuorasti rainan ja • · *·;·* rainan kulkusuunnassa ainakin osittain kaarevan pinnan väliin muodostuvasta ilmapatjasta useassa rainan poikkisuunnassa välimatkan päässä toisistaan olevassa mittauspisteessä • · 2 107836 yhtäaikaisesti. Kosteuden suhteen menetelmässä mitataan ensisijaisesti suhteellista kosteutta. Paikallisen kosteuden arvon mittauspisteessä määrää ensisijaisesti paperin kosteus. Ilmiö perustuu siihen, että kosteus pyrkii jakautumaan tasaisesti ympäröivään ilmaan. Nopeasti liikkuva raina aiheuttaa mittauspisteissä voimakkaan ilmapyörteen, jolloin 5 anturin edessä olevan pienen ilmatilan suhteellinen kosteus muuttuu hyvin nopeasti mittauspisteen yli liikkuvan rainan kosteuteen verrannollisesti.

Keksinnön mukainen menetelmä rainan lämpötilan ja kosteuden mittaamiseksi on yksinkertainen,. luotettava ja tarkka ja sitä voidaan käyttää missä tahansa paperikoneen osassa, 10 kuten esim. puristinosan, kuivatusosan, päällystyslaitteen ja kalanterin yhteydessä. Mittaus voidaan toteuttaa ennen kyseistä osaa/laitetta ja/tai kyseisen osan/laitteen jälkeen ja/tai kyseisen osan/laitteen sisällä.

Kunkin anturin lämpötila- ja kosteusmittausviestit johdetaan paperikoneen valvontajär-15 jestelmään, jossa on tietokoneohjelma kosteus- ja lämpötilaprofiilien laskentaa ja seurantaa varten. Kosteus- ja lämpötilaprofiileja voidaan sitten käyttää prosessin eri osien säätöön.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen 20 kuvioissa esitettyihin keksinnön sovellusesimerkkeihin, joihin keksintöä ei ole tarkoitus • · · · . ···. yksinomaan rajoittaa.

• · » • · • ·

• M

Kuviossa 1 on esitetty kaavallisesti tunnettu rainan kireydenmittauksessa käytettävä :' · *; mittausj ärj estelmä, j ota voidaan käyttää hyväksi keksinnön mukaisessa menetelmässä.

·*:*. 25 • · «

Kuviossa 2 on esitetty kaavallisesti eräs keksinnön mukaisen menetelmän toteuttava mittausjärjestely.

• · » • · «

Kuviossa 1 esitetty järjestelmä käsittää mittauspalkin 11, mittausanturit 13, ohjausväylän 30 16, mittaustiedon siirtoväylän 17, automaattisen tietojenkäsittelylaitteiston 20 ja kalib- • m rointijärjestelmän 30, 31, 32, 33. Laitteistoon kuuluu lisäksi muuntimet 14, 18, 34 ja « » ., „ j mittaustiedon siirtoon tarvittava multiplekseri 15.

107836 n

Kun raina kulkee koko rainan leveyden yli ulottuvan mittauspalkin 11 yli, rainan mukanaan kuljettama ilma puristuu mittauspalkin 11 ja rainan väliin ja muodostaa näin rainaa kannattavan ilmatyynyn mittauspalkin 11 ja rainan väliin. Rainan ja mittauspalkin 11 välisen ilmatyynyn paine vastaa tasapainotilassa rainan kireysvoiman synnyttämää tela-5 painetta. Ilmatyynyn paikallinen paine, ja sitä kautta rainan kireysprofiili, mitataan mittauspalkin 11 yläpinnan läpi porattuihin kireysmittausaukkoihin 12 yhteydessä olevilla herkillä paine-eroantureilla 13.

Mittausanturit 13 ovat integroituun puolijohderakenteeseen perustuvia komponentteja, 10 jotka mittaavat ilmatyynyn paikallista painetta verrattuna vertailupainetilassa 31 olevaan tunnettuun paineeseen. Tunnettuna paineena voidaan vertailupainetilaan 31 johtaa laitteistoa ympäröivän ilman paineita venttiilin 32 kautta, jolloin ATK-yksikkö 20 ohjaa venttiilin 32 auki. Tunnettuna paineena voidaan vertailupainetilaan 31 myös johtaa esim. injektorilla tai mäntälaitteistolla 30 tuotettua vertailupainetta, jolloin ATK-yksikkö 20 15 ohjaa venttiilin 32 kiinni. Vertailupainetta voidaan mitata vertailupainetilaan 31 kytketyllä tarkkuusanturilla 33, jonka mittausviesti johdetaan muuntimen 34 kautta ATK-yksikköön 20. Kuhunkin kireysmittauspisteeseen 12 liittyy mittauspalkin 11 yhteyteen rakennettava elektroniikkakokonaisuus 13, 14, 15, joka kuviossa 1 on ympäröity matalalla suorakaiteella.

20 • · · ·

Paine-eroantureista 13 saatava jännitteen muodossa oleva mittausviesti syötetään jännite- • · :·. virta muuntimen 14 kautta multiplekseriin 15, jota ohjataan ATK-yksiköllä 20 digitaalisen • · · ohjausväylän 16 välityksellä. ATK-yksikkö 20 ohjaa kulloinkin yhden paine-eroanturin 13 • · mittausviestin signaaliväylälle 17, josta se johdetaan A/D-muuntimen 18 kautta ATK-25 yksikköön 20.

Kalibrointitilanteessa ATK-yksikkö 20 sulkee venttiilin 32, jonka jälkeen vertailupaineti-laan 31 johdetaan esim. injektorilla tai mäntälaitteistolla 30 tuotettua vertailupainetta. Vertailupainetilan 31 painetta mitataan tällöin myös erillisellä tarkkuusanturilla 33. jonka r · · 1 • · .···. 30 mittausviesti syötetään muuntimen 34 kautta ATK-yksikköön 20.

• · · • · · ATK-yksikkö 20 ohjaa mittausjärjestelmän toimintaa, suorittaa paine-eroantureiden 13 107836 4 automaattisen kalibroinnin, lukee mittaustiedot, käsittelee ne ja tuottaa kireysprofiilitiedon järjestelmän käyttäjälle sopivassa muodossa.

Kireysmittausaukkoihin 12 liittyvät painetta mittaavat anturit 13 voivat sijaita suoraan 5 kireysmittausaukoissa 12 tai kireysmittausaukoista 12 voi johtaa yhde antureihin, jolloin anturit voidaan sijoittaa vapaammin välimatkan päähän kireysmittausaukoista 12.

Kuviossa 2 näkyy eräs keksinnön mukaisen menetelmän toteuttava mittausjärjestely. Mittauspalkkiin 11 on paineenmittausaukkojen 12 lisäksi muodostettu lämpötilan- ja 10 kosteudenmittausaukkoja 40, joihin on sovitettu integroitu lämpötilaa ja kosteutta mittaava anturi 41. Anturi 41 on asennettu siten aukkoon 40, että anturin 41 pää jää välimatkan päähän mittauspalkin 11 ulkopinnasta 11a, jolloin anturin 41 eteen jää syvennys 42. Nopeasti liikkuva raina W aiheuttaa mittauspisteissä voimakkaan ilmapyörteen, jonka seurauksena anturin 41 edessä syvennyksessä 42 olevan pienen ilmatilan suhteellinen 15 kosteus muuttuu hyvin nopeasti mittauspisteen yli liikkuvan rainan W kosteuteen verrannollisesti. Mittausjärjestelyyn liittyy lisäksi ilmapuhalluskanava 43, jonka välityksellä voidaan puhaltaa ilmaa anturin 41 edessä olevaan syvennykseen 42. Puhaltamalla ilmaa ilmapuhalluskanavasta 43 voidaan anturin edessä oleva syvennys 42 puhdistaa. Ilmapu-halluskanavaa 43 voidaan käyttää myös kosteusanturin 41 nollakalibrointiin. Tällöin > : 20 mittauspalkki siirretään välimatkan päähän radasta ja puhalletaan ilmapuhalluskanavasta « • · · · .···, 43 ns. instrumentti ilmaa, eli kuivaa ilmaa kosteusanturin 41 edessä olevaan ilmatilaan 42.

• · • · • »· Lämpötilaa ja kosteutta mittaavat integroidut anturit 41 voidaan sijoittaa omiin mittaus- aukkoihin 40 tai ne voidaan myös sijoittaa samoihin aukkoihin 12 kuin painemittausantu- ;1·1; 25 rit 13. Voidaan ajatella, että painetta mittaavat anturit 13 on sijoitettu yhteen riviin mitta- uspalkissa 11 ja että lämpötilaa sekä kosteutta mittaavat anturit 41 on sijoitettu toiseen :T: vierekkäiseen riviin mittauspalkissa 11. Voidaan myös ajatella, että painetta mittaavat • · · anturit 13 ja lämpötilaa sekä kosteutta mittaavat anturit 41 sijaitsevat yhdessä rivissä vuorotellen mittauspalkissa 11. Lämpötilan ja kosteuden mittaukseen voidaan luonnolli- • · . 1 1 1. 30 sesti käyttää myös erillisiä antureita.

• · · • · ·

Mittauspalkissa 11 olevat lämpötilaa ja kosteutta mittaavat anturit 41 on eristettävä mitta- 107836 5 uspalkista 11 ja toisistaan siten, että mittauspalkin lämpötila ei pääse vaikuttamaan mittaustulokseen. Voidaan myös ajatella, että anturit 41 sijaitsevat mittauspalkin 11 kaarevan pinnan alapuolella erillään toisistaan siten, että ilma johdetaan kuhunkin anturiin 41 letkulla tai muulla vastaavalla yhteellä kustakin mittauspalkin 11 aukosta 40. Kunkin 5 anturin 41 tulee mitata vain rainan W mukanaan kuljettaman kyseisen anturin 41 alueelle tulevan paikallisen ilmakerroksen lämpötilaa ja kosteutta. Mittauspisteiden etäisyys toisistaan rainan poikkisuunnassa voi olla esim. alueella noin 20-200 mm.

Kaarevan pinnan ja rainan välisen ilmakerroksen paksuus on noin 0,02-0,7 mm ja ilmaker-10 roksessa vallitsee olennaisesti laminaarinen rainan kulkusuuntainen ilmavirtaus, jossa ei juurikaan esiinny poikittaissuuntaista ilmavirtausta.

Rainan kireyden mittauksessa käytetyn mittauspalkin sijaan voidaan käyttää myös telaa, johon lämpötilaa ja kosteutta mittaavat anturit asennetaan. Tällöin tela pysäytetään mitta-15 uksen ajaksi.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetystä.

20 • M· • · · ·

• M

• · • · • · · • · • · · * · · · • · · · • · · • · · ··· * · · • · 1 • · · * ♦ · • · · ' « · « • · · • · » • · • · · * · · · • ·

• •I

• · • · • · · • · » ♦

Claims (6)

107836

1. Menetelmä rainan (W) lämpötilan ja kosteuden mittaamiseksi, jossa raina (W) johdetaan rainan (W) poikkisuunnan yli ulottuvan, välimatkan päähän rainasta (W) sijoitetun, 5 rainan (W) kulkusuunnassa ainakin osittain kaarevan pinnan yli, jolloin liikkuvan rainan (W) ja mainitun kaarevan pinnan väliin muodostuu ilmapatja, tunnettu siitä, että rainan lämpötilaa ja kosteutta mitataan epäsuorasti mittaamalla kyseisen ilmapatjan lämpötilaa ja kosteutta usealla anturilla (41), jotka ovat yhteydessä rainan (W) poikkisuunnassa välimatkan päähän toisistaan kaarevaan pintaan muodostettuun aukkoon (40). 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa kaarevan pinnan omaavalla mittaus-palkilla (11) mitataan rainan (W) ja kaarevan pinnan välisen ilmapatjan painetta usealla paineanturilla (13), jotka liittyvät yhteellä rainan (W) poikkisuunnassa välimatkan päässä toisistaan mittauspalkin (11) kaarevaan pintaan muodostettuun paineenmittausaukkoon 15 (12), tunnettu siitä, että lisäksi mitataan ilmapatjan lämpötilaa ja kosteutta usealla lämpö tila- ja kosteusanturilla (41), jotka liittyvät yhteellä rainan (W) poikkisuunnassa välimatkan päässä toisistaan mittauspalkin (11) kaarevan pintaan muodostettuun lämpötila- ja kosteusmittausaukkoon (40).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa kaarevan pinnan omaavalla mittaus- • · · · .···. palkilla (11) mitataan rainan (W) ja kaarevan pinnan välisen ilmapatjan painetta usealla • · • · · paineanturilla (13), jotka sijaitsevat rainan (W) poikkisuunnassa välimatkan päässä toisis- • taan mittauspalkin (11) kaarevaan pintaan muodostetuissa paineenmittausaukoissa (12), tunnettu siitä, että lisäksi mitataan ilmapatjan lämpötilaa ja kosteutta usealla lämpötila-ja 25 kosteusanturilla (41), jotka sijaitsevat rainan (W) poikkisuunnassa välimatkan päässä toisistaan mittauspalkin (11) kaarevan pintaan muodostetuissa lämpötila- ja kosteusmitta-'•%l : usaukossa (40). • φ · • · · • · · :*;*j 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rainan ja telavaipan • · 30 välisen ilmapatjan lämpötilaa ja kosteutta mitataan usealla anturilla (41), jotka kukin ovat • · · yhteydessä rainan (W) poikkisuunnassa välimatkan päässä toisistaan telavaippaan muo- • · ....: dostettuun aukkoon. • « 107836

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rainan ja telavaipan välisen ilmapatjan lämpötilaa ja kosteutta mitataan usealla anturilla (41), jotka kukin sijaitsevat rainan (W) poikkisuunnassa välimatkan päässä toisistaan telavaippaan muo- 5 dostetuissa aukoissa.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ilmapatjan lämpötilaa ja kosteutta mitataan integroidulla lämpötila- ja kosteusanturilla (41). • 1 « « ···« ·«· • · • · • · · • · • · • · · • 1 • · · • « · • · · ««· • e · • · · * * · · • · · • · · » · ··· • 1 » • · · • a • · · • · · • · ·«« • · • 1 ··· « • · · 107836