FI113024B - Järjestelmä paineprofiilin määrittelemiseksi puristusnipissä - Google Patents

Description

113024 Järjestelmä paineprofiilin määrittelemiseksi puristusni-pissä

Keksinnön ala 5 Tämä keksintö koskee telaa, jota käytetään paperi koneen tai vastaavan puristusnippiosassa, kuten telaa, jossa on anturit paineen tai lämpötilan määrittämiseksi telan koko pituudelta.

Keksinnön tausta 10 Paperinvalmistuksessa vaaditaan monia vaiheita perälaatikon massalietteen muuttamiseksi paperiksi. Ensimmäinen vaihe on kerrostaa perälaatikon massaliete paperikoneen viiralle tai kudokselle. Kerrostamisen jälkeen massalietteeseen sisältyvä nollavesi virtaa kudoksen 15 rakojen kautta jättäen veden ja kuitujen seoksen jäljelle. Kudos tukee tällöin seosta ja johtaa sen useiden veden-poistovaiheiden kautta siten, että jäljelle jää vain kuitu-raina tai -matto.

Eräs vedenpoiston vaihe tapahtuu paperinvalmistus-20 prosessin nippipuristinosassa. Nippipuristinosassa kaksi tai useampi yhteensopiva tela puristaa kuiturainaa, kun se :* kulkee kudoksella telojen välistä. Telat kohdistaessaan suuren voiman kudokseen saavat viiralla kulkevan rainan litistymään, jolloin siitä tulee kostea kuitumatto. Sitten . 25 kostea matto johdetaan useiden tyhjö- ja vedenpoistovaihei- den kautta.

:11 Rainaan kohdistuvan paineen määrä nippipuristusvai- heessa on tärkeä, jotta saavutetaan tasaiset arkkiomi-, naisuudet. Nippipaineen muutokset voivat vaikuttaa arkin 30 kosteussisältöön ja arkin ominaisuuksiin. Liiallinen paine voi aiheuttaa kuitujen murskaantumista ja reikiä tuloksena saatavaan paperituotteeseen. Tavanomaiset menetelmät tämän ;·· ongelman ratkaisemiseksi ovat epäonnistuneet, ja koska ,tällainen ongelma säilyy nippipuristusvaiheessa, se usein ';· ; 35 johtaa huonolaatuiseen paperiin, jonka pintaominaisuudet i i i '· ovat epätasaiset.

2 113024

Telan taipuminen, mikä yleensä aiheutuu painumasta tai nipin kuormituksesta, on ollut epätasaisen paineen jakauman syynä. Tällaisen taipumisen kompensoimiseksi on kehitetty teloja, jotka tarkkailevat ja muuttavat telan 5 kuperuutta. Tällaisissa teloissa on tavallisesti kelluva vaippa, joka ympäröi kiinteää ydintä. Kelluvan vaipan alapuolella on painesäätimet, jotka detektoivat paine-eroja ja lisäävät painetta kelluvassa vaipassa, jos tarpeen.

Erästä tällaista telaa kuvataan US-patentissa no 10 4 509 237. Tässä telassa on asema-antureita telan vaipan epätasaisen sijoittumisen määrittämiseksi. Antureista tulevat signaalit aktivoivat telan vaipan alla olevat tuki-tai paine-elementit, jotka tasapainottavat mahdollisen epätasaisuuden, mikä voi aiheutua painevaihteluista. Paine-15 elementit käsittävät tavanomaisia hydrostaattisia tuki-laakereita, joihin syöttö tapahtuu paineistetun öljyn syöttölinjan kautta. Vastaava tela julkaistaan US- patentissa 4 729 153. Tässä säädettävässä poikkeutustelassa on lisäksi antureita telan pinnan lämpötilan säätämiseksi 20 kapeassa nauhassa telan pinnalla. Muut säädettävät poikkeutustelat, kuten US-patentissa nro 4 233 Oli kuvatut , telat, luottavat telamateriaalin lämpölaajenemisominaisuuk- ’ siin sopivan telan taipumisen aikaansaamiseksi. Tällaiset • taipumista kompensoivat telat ovat tehokkaita kuperuuden *; 25 muuttamisessa. Näin tällaiset telat voivat toimia tehokkaasti, kun kuormitus on 100 - 500 naulaa/tuuma, kun » t taas telat, joilla ei ole tällaista kykyä, voivat toimia » · oikein vain yhdellä määrätyllä kuormituksella.

, Vaikka aiempi tekniikka on kohdistunut telan 30 taipumisen mittauksen problematiikkaan, aiempi tekniikka ei käsitellyt kuormituksen mittausmenetelmiä telan pinnalla, ;·'! kun tela on toiminnassa. Kuormitus on voima, jonka tela ·;**· kohdistaa puristusnipissä kuiturainaan. Kuten edellä , \ todettiin usein paine jakautuu epätasaisesti. Esimerkiksi, ·;* j 35 jos telan kuormitus on asetettu tasolle (200 naulaa/tuuma) , » » · * » · 3 113024 se voi todellisuudessa olla reunoilla (300 naulaa/ tuuma) ja (100 naulaa/tuuma) keskellä.

Tavanomaiset menetelmät tällaisten paine-eroavuuksien määrittämiseksi vaativat telan pysäyttämistä ja pitkän 5 hiilipaperi-, foili- tai paineherkän kalvokappaleen sijoittamisen nippiin. Tämä menettelytapa tunnetaan nimellä "nip impression". Vaikka tämä menettelytapa on käyttökelpoinen, sitä ei voida käyttää nippipuristimen ollessa toiminnassa. Lisäksi tällaiset menetelmät eivät ole toistamiseen 10 käytettävissä, koska ne mittaavat vain yhden tapahtuman, kuten korkeimman paineen tai kosketusleveyden. Lisäksi, jotta tällaiset lukemat olisivat käyttökelpoisia, niitä täytyy toistaa ja laskea niistä keskiarvo, menetelmä, joka johtaa lisääntyneeseen seisonta-aikaan paperin purkamiseksi 15 ja uudelleenlataamiseksi. Lopuksi lämpötilaa ja muita siihen liittyviä muutoksia, jotka voivat vaikuttaa nippi-paineen tasaisuuteen, ei voida ottaa huomioon.

US-patentissa no 4 898 012 kuvatussa telassa on yritetty ratkaista tämä ongelma sisällyttämällä telaan 20 antureita puristusnipin mittaprofiilin määrittämiseksi. Kuitenkin tähän telaan liittyy luonnostaan lukuisia ongelmia. Tämän telan konstruktio vaatii kiinteän keskipalkin ja sellaisenaan se ei sovi kaiken tyyppisiin teloihin, vaan vain teloihin, joissa on kelluva telavaippa, kuten . 25 säädettävissä poikkeutusteloissa. Sen vuoksi lähestymista paa ei voida soveltaa jo olemassaoleviin ei-säädettäviin poikkeutusteloihin. Tekniikka vaatisi huomattavaa kalib- i · rointia, koska mittaukset perustuvat kelluvan vaipan sisäpuolisen halkaisijan taipumiseen eikä todelliseen nipin 3 0 kuormitukseen.

« ·

Tavanomaiset aiemman tekniikan telaj är j estelmät ’:·· ovat epäonnistuneet mittaamaan painevaihteluita telan koko ...k pituudelta telan pyöriessä puristusnipissä. Tämä keksintö mittaa tällaisia vaihteluita ja antaa koneenkäyttäjälle *;· | 35 hetkellisen tiedon tällaisista paineen vaihteluista, *· *! jolloin käyttäjän on mahdollista määrittää rainaan kohdis- 4 113024 tuvat paineen epäsäännöllisyydet, ja hän voi aloittaa korjaavat toimenpiteet viipymättä.

Keksinnön yhteenveto Tämän keksinnön tavoite on varmistaa tasainen arkin 5 laatu ja ominaisuudet koneen koko leveydeltä.

Tämän keksinnön toinen tavoite on mitata paine eri telan kohdista.

Tämän keksinnön toinen tavoite on näyttää telan dynaaminen paineprofiili.

10 Tämän keksinnön vielä eräs tavoite on määrittää paine tietyssä telan kohdassa.

Tämän keksinnön vielä eräs tavoite on kääntää mitatut painearvot kuperuuden korjaustiedoiksi.

Tämän keksinnön vielä eräs tavoite on aloittaa 15 korjaavat toimenpiteet kuormituspaineen tasoittamiseksi.

Tämän keksinnön vielä eräs tavoite on luoda menetelmä paineprofiilin määrittämiseksi telan koko pituudelta.

Keksinnön nämä ja muut tavoitteet saavutetaan jär-20 jestelmän avulla, joka mittaa dynaamisen paineen jakauman telojen välisessä nippipuristuksessa. Järjestelmä käsittää telan, joka pyöriessään koskettaa ainakin yhtä toista telaa ainakin yhdessä puristusnipissä, ja siinä on yksi tai : ; useampi anturi nippipaineen mittaamiseksi useista kohdista 25 telan pituutta, jonka jälkeen antureiden antamat mittaukset lähetetään tietokoneeseen ja näytön numeerisen ja graafisen paine-esityksen antamiseksi yhdestä tai useammasta kohdasta telaa. Valinnaisesti säätöjärjestelmä voi käsittää järjestelmän painejakauman määrittämiseksi telalta ja korjaavien 30 toimenpiteiden aloittamisen. Tämän keksinnön järjestelmä voi lisäksi mitata haluttaessa lämpötilavaihteluita, koska * r ·i lämpötila-antureita voidaan käyttää tunnistustelassa tai ;··· tietokoneella laadittu korjaussuunnitelma voi koskea , anturilukemia sekä lämpötilaa että painetta varten.

’;* · 35 Seuraava tarkastelu kohdistuu ensisijassa kuitenkin » i i » # « > · 5 113024 järjestelmän kykyyn mitata telaan kohdistuvia painevaihte-luita.

Keksinnön mukaiselle järjestelmälle on tunnusomaista se mitä on sanottu itsenäisessä patentti-5 vaatimuksessa 1. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten 2-4 kohde.

Keksinnön mukaiselle järjestelmälle on tunnusomaista se mitä on sanottu itsenäisessä patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epä-10 itsenäisten patenttivaatimusten 2-4 kohde.

Piirustusten lyhyt kuvaus

Kuvio 1 on kuva tämän keksinnön järjestelmästä.

Kuvio 2A esittää tämän keksinnön telan erästä edullista suoritusmuotoa, jossa anturit sijoitetaan telaan 15 tasaisin välein.

Kuvio 2B esittää tämän keksinnön telan erästä vaihtoehtoista suoritusmuotoa, jossa anturit sijoitetaan ryhminä telan keskellä ja telan päihin.

Kuvio 2C esittää tämän keksinnön telan erästä 20 vaihtoehtoista suoritusmuotoa, jossa kaksi riviä antureita sijoitetaan samaan aksiaaliseen kohtaan, mutta eri kohdalle telan kehää.

’ Kuvio 2D esittää sivukuvaa tämän keksinnön telan : eräästä vaihtoehtoisesta suoritusmuodosta, jossa useita 25 antureita sijoitetaan samalle aksiaaliselle kohdalle, mutta eri kohdalle telan kehää, kun muodostetaan useampi kuin yksi puristusnippi.

Kuvio 2E esittää tämän keksinnön telan erästä .. . vaihtoehtoista suoritusmuotoa, jossa anturit levitetään 30 hajalleen eri kohdille kehää ja eri aksiaalisille kohdille.

;·’ Kuvio 3A esittää telan pinnalle asennettuja antureita.

;·· Kuvio 3B esittää telan vaipan alle asennettuja . antureita.

| 35 Kuvio 4A esittää tämän keksinnön telan erästä * a ’ · suoritusmuotoa, jossa käytetään kuituoptisia antureita.

6 113024

Kuvio 4B esittää tämän keksinnön telan erästä vaihtoehtoista suoritusmuotoa, jossa käytetään kuituoptisia antureita.

Kuvio 5A esittää graafisesti painetta, joka on 5 mitattu kuvioiden 2A, 2C ja 2E teloilta ilmaistuna telan kohdan ja mitatun paineen suhteena.

Kuvio 5B esittää graafisesti painetta, joka on mitattu kuvion 2B telalta ilmaistuna telan kohdan ja mitatun paineen suhteena.

10 Kuvio 6A esittää graafisesti painetta, joka on mitattu kuvioiden 2A ja 2B telojen eri kohdista ilmaistuna anturin kulma-asemana.

Kuvio 6B esittää graafisesti painetta, joka on mitattu kuvion 2C telalta ilmaistuna anturin kulma-asemana.

15 Kuvio 6C esittää graafisesti painetta, joka on mitattu kuvion 2D telalta ilmaistuna anturien kulma- asemina .

Kuvio 6D esittää graafisesti painetta, joka on mitattu kuvion 2E telalta ilmaistuna anturien kulma- 20 asemina.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus ; Kuvio 1 esittää kuvaa tämän keksinnön järjestel- mästä. Tela 2, johon on sijoitettu paine-antureita 4, : muodostaa toisen telan 6 kanssa puristusnipin. Viira 8, : 25 joka kuljettaa kuituainerainaa 10, kulkee näiden kahden telan 2 ja 6 välistä, jolloin raina puristuu niiden välistä kulkiessaan.

Sähköisesti anturit 4 kytketään elektroniikkaan 24, . jonka avulla muutetaan anturin antaman tiedon painearvoksi.

30 Telalle asennettu multiplekseri 12, joka liitetään tietokoneeseen 18, kiertää jaksollisesti antureiden 4 ‘’: kautta, jotta mitatusta paineesta saadaan antosignaalit.

• Multiplekseri 12 on myös liitetty kaksisuuntaiseen lähetti meen 14, joka voi käsittää kaukomittauslähettimen, liuku-' 35 renkaita tai pyörivän muuntajan. Lähetin 14 siirtää • ' multiplekseristä 12 tulevat signaalit signaalien käsittely- 7 113024 laitteeseen 16, joka vuorostaan toimittaa käsitellyt signaalit, jotka edustavat mitattua painetta, tietokoneeseen 18. Edullista kaukomittauslaitetta valmistaa Microstrain of Burlington, Vermont-yhtiö. Tässä kauko-5 mittauslähettimessä on 1-kanavainen FM-siltalähetin, joka voidaan kytkeä päälle tai pois kauko-ohjauksella tehon säästämiseksi. Tällainen ominaisuus on tärkeä teloissa, joissa ei ole kuperuuden säätöä, jolloin kokoaikaista painejakauman tunnistusta ei haluta. Vaihtoehtoista 10 lähetintä valmistaa Physical Measurement Devices of Melbourne, Florida-yhtiö. Malli PAM-15 sisältää 15 kanavaa yhtä radiolinkkiä kohti.

Tietokoneessa 18 on mikroprosessori multipleksoi-tuja kanavatuloksia varten ennalta määrättyinä tai 15 pyydettyinä aikoina. Pyydetyt lähetykset suorittaa koneenkäyttäjä tietokoneen näppäimistön avulla. On monia eri tapoja määrätä, mikä kanava lähetetään, esimerkiksi kaksisuuntainen kaukomittausjärjestelmä tai kaksikanavainen liukurengas voisi ohjata multiplekseriä. Vaihtoehtoisesti 20 voitaisiin käyttää laukaisinta multipleksoinnin aloittamiseksi ennalta määrätyllä viiveellä, joka asetetaan ..I tietokoneen 18 avulla. Toinen vaihtoehto on, että ’ multiplekseri lähettää ylihypätyn kanavan tai signaalin : nykyisen tilan osoittamiseksi. Vaihtoehtoisesti yhdellä 25 multiplekserin kanavalla voisi olla sormenjälki, kuten maadoitettu tai avoin signaali. Lisäksi voitaisiin käyttää kertautuvaa jaksoa siten, että aloituspiste voitaisiin havaita helposti, esimerkiksi signaalipurske. Jos käytetään optisia kuituantureita, kuten Bragg-hilaa sisäisiä Fabry-I 30 Perot1n antureita, ulkopuolisia Fabry-Perot'n antureita tai in-line kuituetalonantureita, ulostulon valosignaalit voidaan multipleksoida samalla optisella kuidulla. Näin • saatu ulostulo tuottaa lukuisia erillisiä vaihesiirtymiä . eri taajuuksilla antureiden lukumäärää vastaavasti.

V ! 35 Kun tietokone 18 on vastaanottanut antureista ‘'· tulevat signaalit ja laskenut painearvon, näyttö 20 voi 8 113024 esittää paineen numeerisesti, graafisesti tai muulla halutulla tavalla käyttäjän tarpeista riippuen. Koneen poikkisuuntaiset paineprofiilit sekä nippiprofiilit voidaan esittää. Tietokone 18 voi lisäksi muuntaa painemittaukset 5 nipin leveyksille sekä tiedot kuperuuden korjaamiseksi.

Valinnainen säätöjärjestelmä 22 voidaan liittää tietokoneeseen 18 ja signaalien käsittelylaitteeseen 16. Säätöjärjestelmä 22 korjaa mahdollisesti tunnistetut paineen epäsäännöllisyydet lisäämällä tai vähentämällä 10 telan kohdistamaa voimaa. Säätöjärjestelmässä 22 on sisäinen mikroprosessori 26, joka vastaanottaa käyttäjän syöttötiedot vastauksena mitatun paineen tulkinnalle tai joka vastaanottaa suoraan painelukemat signaalin käsittelylaitteesta. Mikroprosessori 26 aloittaa korjaavat 15 toimenpiteet vastaanotettuaan nämä signaalit säätöjen tekemiseksi telojen 2 ja 6 väliin kohdistuville voimille tai vyöhykepaineille tai kuperuusasetuksille, kun järjestelmää käytetään osana säädettyä kuperuuden takaisinkytkentä j ärj estelmää.

20 Kuvio 2A esittää tämän keksinnön telan 2 edullista suoritusmuotoa, jossa anturit 4 sijoitetaan tasaisesti . telalle 2. Huomioi, että anturit 4 sijoitetaan tasaisesti telan koko pituudelle. Tällainen jako on tavallisen : käytännön mukainen kuperuuden kor j ausmittauksissa. Vaikka 25 anturit 4 esitetään sijoitettuina lineaarisesti telan 2 pinnalle, se ei ole oleellista, koska anturit voivat olla myös epätasaisesti hajoitettuina tai muodostaa spiraalimaisen muodostelman telan ympäri. Huomio, että tätä keksintöä ei ole rajattu tässä esillä oleviin anturien konfiguraa-! 30 tioihin, koska anturit voidaan sijoittaa telalle yhtä hyvin muulla tavalla. Lisäksi anturit voidaan sijoittaa kuviossa > 2B esitetyllä tavalla. Jos tällainen muoto on toivottava, ‘ “· haluaa käyttäjä painottaa paineen mittausta tietyillä telan alueilla. Esimerkiksi usein telan kohdistama voima on > · 1 | 3 5 suurempi telan päissä kuin telan keskellä. Tämän seikan • valossa, anturit voidaan edullisesti sijoittaa telan 2 9 113024 keskiosan 7 kuin myös telan 2 päihin 9 ryhmiksi, kuten kuviossa 2B esitetään. Lisäksi anturit voidaan sijoittaa samalle aksiaaliselle kohdalle telaa, mutta eri kehän kohdille telaa, kuten kuviossa 2C esitetään. Käyttämällä 5 tämän muotoista telaa tämän keksinnön järjestelmässä, vain yksi kehälle sijoitetuista antureista on nipissä annettuna hetkenä. Kun tunnetaan, että useat anturit ovat herkkiä vaikutuksille, mittaukset usein heijastavat muutoksia lämpötilassa ja muita vaikutuksia. Tätä ongelmaa lievite-10 tään, jos käytetään kahta kehälle sijoitettua anturia eri kohdissa, kuten kuviossa 2C esitetään, antureiden ulostulot voidaan muotoilla siltapiiriksi siten, että ulkoiset olosuhteet voidaan poistaa siten, että anturit voisivat mitata nippipaineen vaikutusta nipin sisä- ja ulkopuolella. 15 Poisto voitaisiin suorittaa myös digitaalisesti. Lisäksi yhden anturin järjestelmässä, anturisignaali nipin ulkopuolella voidaan vähentää nipin sisäpuolen signaalista.

Anturien konfiguraatiot toimivat myös, kun käytetään useita nippejä. Kukin anturi kulkisi kunkin nipin 20 kautta yhden kierroksen aikana, kuten kuviosta 2D nähdään. Useita antureita voitaisiin käyttää useiden nippien · muodoissa yhtä hyvin. Anturit sijoitetaan niin, että vain '* yksi nippipaine luetaan yhdellä kertaa. Jos halutaan useita ‘ samanaikaisia lukemia, anturit tulisi sijoittaa kulmittain 25 niin, että ne vastaavat eri nippien kulmia. Kompensointimi-tat voisivat olla sivulla.

Vastaavasti, kuten kuviosta 2D nähdään, anturit 4 voidaan sijoittaa telalle 30° päähän toisistaan. Tällainen tela 2, johon anturit 4 on sijoitettu, on hyödyllinen, kun ‘ ,! 30 tela 2 sijoitetaan muiden telojen 6, 16 kanssa kahden ; puristusnipin muodostamiseksi, koska useita painelukemia * ί voidaan saada samanaikaisesti eri kulmittaisista kohdista.

! Tästä on puhetta lisää kuvion 6C yhteydessä.

Kuvio 2E kuvaa tämän keksinnön telan 2 vaihtoeh-! 35 toista suoritusmuotoa, jossa anturit 4 on sijoitettu i * · ' * hajalleen kehälle ja akselin suuntaisesti. Anturit voidaan 10 113024 kytkeä sähköisesti liittimeen 25 ja tilan suhteen ne on sijoitettu niin, että vain yksi anturi joutuu nippiin yhdellä kertaa. Näin yhden kierroksen aikana nippipaine kussakin aksiaalisessa kohdassa voitaisiin mitata 5 yksittäisesti eikä tällöin olisi multiplekserin tarvetta. Tällainen järjestely tuottaisi koneen poikkisuuntaisten kuormitusprofiilien lisäksi nippiprofiilit konesuunnassa kustakin aksiaalisesta kohdasta. Useita hajalleen sijoitettujen ja yhteenliitettyjen antureiden sarjoja 10 voidaan käyttää.

Kuvioissa 2A - 2D esitettyjen anturimuotojen asennus esitetään kuvioissa 3A ja 3B. Anturit 4 voidaan asentaa telan pinnalle 3 kuviossa 3A esitetyllä tavalla. Lisäksi edellyttäen, että telat usein koostuvat useista 15 kerroksista, anturit 4 voidaan upottaa telan vaippaan 5, kuten kuviossa 3B esitetään. Huomioi, että kerrosten lukumäärästä riippuen anturit voidaan upottaa johonkin säteen suuntaiseen asemaan telan lukuisten sisäkerrosten väliin.

20 Anturit 4 kussakin edellä olevassa kuviossa 2A, 2B, 2C voivat olla mm. pietsosähköisiä, pietsoresistiivisiä, » . . venymä- tai kuituoptiikka-antureita. Muita anturimuotoja, jotka ovat ominaisia optisille kuiduille, esitetään jäljempänä kuvion 4A ja 4B yhteydessä. Mitä tulee edellä : 25 kuvattuihin antureihin, telalla 2 oleva elektroniikka 24 anturin ulostulon muuttamiseksi painearvoksi riippuu käytetyn anturin tyypistä. Näin, jos käytetään pietsosähköisiä tai pietsoresistiivisiä antureita, elektroniikka 24 sisältää varauskytkettyjä vahvistimia. Jos käy-‘ 30 tetään venymäantureita, elektroniikka 24 käsittää

Wheatstonen siltoja. Jos käytetään optisia kuituantureita, • elektroniikka 24 käsittää optisen vaihemodulaattorin.

: Kun käytetään pietsosähköistä tai pietsoresistiivi siä antureita, tällaiset anturit konstruoidaan edullisesti t ' \ 35 ohuista kalvoista ja sijoitetaan telan päälle tai sen sisälle siten, että säteittäinen paine mitataan. Usein 11 113024 tällaisten antureiden lämpötilarajoitukset estävät kuvion 2C upotetun sovelluksen käytön. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää antureita, jotka käsittävät venymäantureita, paineen mittaamiseksi telalla. Kun käytetään venymäantu-5 reita, saadaan säteittäinen paine epäsuorasti mitatuksi, jota sitten tulkitaan tietokoneella 18. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää kuituoptisia antureita, koska tällaiset anturit ovat käyttökelpoisia mitattaessa muodonmuutosta johonkin suuntaan. Mitattaessa vanteen muodonmuutosta 10 voidaan käyttää Bragg-hilaa, sisäpuolisia Fabry-Perot'n antureita, ulkopuolisia Fabry-Perot1 n antureita ja in-line kuituetalonantureita. Nämä anturit pystyvät selvittämään lämpötilavaikutuksia, ovat absoluuttisia eivätkä ole johtimiltaan herkkiä. Lisäksi tällaiset anturit voidaan 15 sulkea hermeettisesti kosteusdegradaation torjumiseksi, ja näin niiden käyttöikä pitenee. Lisäksi nämä anturit ovat yleisesti kooltaan pieniä eivätkä sellaisenaan muuta jännityskenttää olennaisesti, koska pieni koko estää suurien vahinkojen alkamiskohtien syntymistä.

20 Muita antureiden muotoja kuvataan kuvioissa 4A ja 4B, näiden kuvioiden antureissa käytetään erityisesti ;1 kuituoptiikkaa. Vaikka kuituoptiset anturit voitaisiin ;1 järjestää useaan orientaatiosuuntaan (so. spiraaleiksi,

: aalloiksi, hajalleen, suoriin linjoihin jne), kuvion 4A

25 edullinen suoritusmuoto esittää optista kuitua asennettuna telan koko pituudelle yhdensuuntaisesti telan akselin kanssa. Tämä muoto tekee mahdolliseksi paineen aikaansaaman t kuidun aksiaalisen deformaation mittauksen. Optisen kuidun . kautta kulkevat valoaallot poikkeutuvat ja heijastuvat, I 30 mikä antaa paineen indikaation tietokoneessa 18 aika-alueen reflektometrian avulla.

*: Kuvio 4B esittää toista optista kuidun sijoitusmuo- ,‘i toa telalla. Tässä kuviossa optinen kuitukaapeli 4 kierretään telan ympärille ja kumikatteet 5 kierretään sen >

I 35 mukana. Kuvio 4C on yksityiskohtaisempi kuva kuvion 4B

i muodosta ja siinä esitetään optisen kuidun mitta-alue, joka 12 113024 on asetettu samaan kulmaan kumivaippojen 5 kanssa. Kulmittainen rasitus voidaan mitata tässä muodossa vastakkaisena säteittäiseen paineeseen nähden, ja rasitusmittaukset myöhemmin konfiguroidaan tietokoneessa 18 koneen poik-5 kisuuntaisten painemuutosten määrittämiseksi.

Kuvio 4D esittää vaihtoehtoista optisten antureiden asennusmallia. Anturit 4 voidaan asentaa imuteloille 29 kohtiin, jotka ovat kaukana vaipan 5 aukoista 28, ja optiset kuidut 4, joissa on mittausalueet 27, voidaan 10 reitittää aukkojen välille.

Kuvio 5A esittää graafisesti painetta, joka mitataan telan pituudelta telan eri kohdissa, ja esitetään x-askelilla y-askelilla esitettyyn paineeseen ja/tai lämpötilaan nähden. Tämä graafinen esitys osoittaa kuvioiden 2A, 15 2C ja 2E teloilta saadun ulostulon, kun painetta mitataan tasaisesti telan koko pituudella. Vastaavasti kuviossa 5B esitetään paine, joka on mitattu telan koko pituudelta, kuitenkin tämä graafinen esitys osoittaa ulostulon, joka on saatu kuvion 2B telalta, kun painetta mitataan telan 20 keskellä ja päissä.

Kuviossa 6A esitetään graafisesti paine, joka on ; mitattu teloilta anturiasentojen ollessa kuvioiden 2A ja 2B

telojen mukaisia. Huomioi, että koska anturit on sijoitettu ,ί lineaarisesti telalle, lukemat saadaan telan kiertymisen : 25 jossain kulmassa, kuten tässä kuviossa esitetyssä 90° kulmassa. Kuvio 6B esittää graafista kuvaa paineesta, joka *. on mitattu samalta aksiaaliselta kohdalta telalta, mutta eri telan kehän kohdalta, kuten kuvion 2C telalla <t esitetään. Näin painelukemat saadaan 90° ja 270° kulmista.

! 30 Kuten kuviosta 6C nähdään, kun kuvion 2D tela, jossa on ’ kaksi anturia 30 asteen kulmassa, sijoitetaan toisiin • teloihin 6, 16 nähden kahden puristusnipin muodostamiseksi, : voidaan saada useita nippipainelukemia instrumentoidun telan yhden kierroksen aikana. Tietenkin voidaan käyttää ! 35 erilaisia erotuskulmia mukaan lukien kulmat, jotka sallivat i ‘ molempien näppien paineen samanaikaisen mittaamisen. Näin 13 113024 puristusnipistä 1 saatavat painelukemat ja puristusnipistä 2 saatavat painelukemat näytetään eri kulmittaisissa kohdissa niin, että käyttäjä voi tarkkailla molempia nippejä samalla kertaa.

5 Kuten kuviosta 6D nähdään, kun kuvion 2E tela, joka on tela, jossa on yksi yhteenliitettyjen hajallaan olevien anturien sarja, asetetaan yhteen toisen telan kanssa puristusnipin muodostamiseksi, useita painelukemia saadaan yhden kierroksen aikana. Näin saadaan kuviossa 6D esitetyt 10 painelukemat. Hajautettujen anturien sijaintikohdat tulisi olla tietokoneen ohjelmistossa ja näin saadaan koneen poikkisuuntaiset paineprofiilit, joista eräs profiili on esitetty kuviossa 5A.

Seuraavassa tarkastellaan uudelleen kuviota 1, kun 15 tämän keksinnön yleistä toimintaperiaatetta kuvataan. Telat 2 ja 6, jotka muodostavat puristusnipin, puristavat pyöriessään niiden väliin ajettavaa kuituainemattoa 10. Ennalta määrättynä ajankohtana tai koneenkäyttäjän haluamana ajankohtana, tietokone 18 kommunikoi kaksisuuntaisen 20 lähettimen 14 kanssa, joka on yhteydessä multiplekseriin 12. Sitten multiplekseri 12 kiertää eri anturien 4 kautta antaen signaaleja niihin liitetyn elektroniikan 24 avulla, ja nämä signaalit osoittavat anturien 4 mittaaman paineen. Multiplekseri 12 kommunikoi sitten lähettimen 14 kanssa 25 signaalien lähettämiseksi signaalien käsittelyyn 16 ja takaisin tietokoneeseen 18, missä painearvojen määritys sitten tapahtuu. Sitten tietokone 18 antaa numeerisen tai graafisen ulostulon näytölle 20, varoittaen koneenkäyttäjää dynaamisen puristusnipin painejakaumasta. Valinnaisesti % ,! 30 tietokone 18 ja/tai lähetin 14 voi antaa painetta koskevat i signaalit säätöjärjestelmälle 22. Vastauksena näihin » • signaaleihin, säätöjärjestelmä 22 voi sitten aloittaa : korjaustoimenpiteet mahdollisten paineessa havaittujen epäsäännöllisyyksien korjaamiseksi.

i ! 35 Tämän keksinnön järjestelmä antaa koneenkäyttäjälle ‘ kyvyn telan paineprofiilin määrittämiseksi yhdessä tai 14 113024 useammassa nipissä, jotta telan kohdistamat mahdolliset epätasaiset paineet tulevat havaituiksi. Erilaiset graafiset esitykset antavat käyttäjälle mahdollisuuden määrittää välittömästi kohdistettu paine, telan kohta ja 5 mahdollinen epänormaalius. Lisäksi tämän keksinnön järjestelmä huolehtii korjaavista toimenpiteistä, jotka on aloitettava näiden epätasaisesti kohdistuvien voimien korjaamiseksi.

Vaikka tätä keksintöä on kuvattu tässä erityisesti 10 esitettyjen ja edellä mainittujen suoritusmuotojen avulla, alan ammattilaiset ymmärtävät, että erilaisia muotojen ja yksityiskohtien muutoksia voidaan tehdä siihen poikkeamatta tämän keksinnön hengestä tai suoja-alasta. Näin keksintöön sisältyvien elementtien muotojen, kokoonpanojen ja kompo-15 sitioiden muutokset ovat tämän keksinnön suoja-alan piirissä. On lisäksi ymmärrettävä, että tätä keksintöä ei ole missään muotoa tarkoitettu rajoittuvaksi erityisiin tässä kuvattuihin ja/tai piirustuksissa esitettyihin konstruktioihin tai menettelytapoihin, vaan siihen voidaan 20 tehdä muutoksia tai vastaavuuksia patenttivaatimusten puitteissa.

t t • «

Claims (4)

113024 15

1. Järjestelmä (1) paineprofiilin määrittelemiseksi puristusnipissä, joka käsittää: 5 ensimmäisen telan (6), joka on muotoiltu muodosta maan puristusnipin ainakin yhden toisen telan (2) kanssa, joka ensimmäinen tela on tunnettu siitä että useita antureita (4) on sijoitettu hajalleen kehälle ja akselin suuntaisesti mainitun telan ympäri ensim-10 mäiseen telaan (6) kohdistuvan paineen tunnistamiseksi kun ensimmäinen tela pyörivästi puristuu mainittua ainakin yhtä toista (2) telaa vasten, jolloin anturit (4) tuottavat painesignaaleja, jotka vastaavat kunkin anturin (4) tunnistamaa painetta; 15 tietokoneen (18), joka käsittää mikroprosessorin (26) paineen laskemiseksi mainituista painesignaaleista, jotka saadaan ainakin yhdeltä mainitusta antureista (4) ; ja näytön (20), joka on kytketty tietokoneeseen (18) 20 mainittujen painemittausten esittämiseksi visuaalisesti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä pai-neprof iilin määrittelemiseksi, tunnettu siitä, että anturi on kuituoptinen, ja että mainittu ainakin yksi kui- ,· tuoptinen anturi käsittää optisen kuidun asennettuna en- ϊ 25 simmäistä telaa pitkin ja telan (6) akselin kanssa yhden-. suuntaisesti

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestelmä pai neprof iilin määrittelemiseksi, tunnettu siitä, että , mainittu ainakin yksi kuituoptinen anturi käsittää optisen 30 kuidun kiedottuna mainitun telan ympärille. »

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestelmä pai- * neprof iilin määrittelemiseksi, tunnettu siitä, että * mainittu ensimmäinen tela (6) on imutela (29). i 113024 16