FI69331C - Foerfarande i sidlaengesstyrningen av vaevnaderna i en pappersmaskin - Google Patents

Description

69331

Menetelmä paperikoneen kudosten sivuttaisohjauksessa Förfarande i sidlängesstyrningen av vävnaderna i en pappersmaskin

Keksinnön kohteena on menetelmä paperikoneen kudosten kuten viirojen ja huopien sivuttaisessa ohjauksessa, jossa menetelmässä ohjattavan kudoksen reunan tuntumaan on sijoitettu anturilaite, josta anturilaitteesta kohdistetaan ohjattavan kudoksen reunan alueelle värähtelyjä, joiden 5 perusteella kudoksen reunan sivuttaisasema havaitaan.

Paperikoneen kudosten, kuten viirojen ja huopien sivuttainen ohjaus on tarpeen, jotta kudos ei ajautuisi pois telojen päältä ja tuhoutuisi. Ohjaaminen edellyttää kudoksen aseman tunnustelua koneen poikkisuunnassa, 10 minkä perusteella saadulla ohjaussignaalilla säädetään kudosta ohjaavan telan aksiaallsuuntaa.

Ennestään tunnetusti viiran ja muiden kudosten ohjaaminen perustuu yleisimmin mekaaniseen tunnustelijaan, eräänlaiseen nivelöityyn "lusikkaan", 15 joka hankaa kudoksen reunaa. Lusikka ohjaa pneumaattista venttiiliä, joka puolestaan säätää kalvon painetta varsinaisessa ohjaimessa.

Epäkohtana tässä tunnetussa ratkaisussa on se, että itse lusikka kuluu käytössä ja saattaa myös rikkoutua ja aiheuttaa samalla kudoksen reunan 20 kulumisen. Yleensä seurauksena on kumuloituva ongelma. Kulunut kudoksen reuna aiheuttaa kiihtyvyysvoimia lusikkaan, mikä puolestaan lisää lusikan aiheuttamaa rasitusta kudokseen täten lisäten sen reunan kulumista. Aina silloin tällöin on syynä kudoksen ennenaikaiseen vaihtoon reunan kuluminen.

25

Eräänä esimerkkinä edellä selostetusta mekaanisesta tunnustelijasta viittaamme US-patenttiin 2 635 475.

Ennestään tunnetaan myös sellaisia kyseisiä tunnustelulaitteita, joiden 30 tuntoelin.perustuu ilma- tai vesisuihkun tai -suihkujen käyttöön. Näissä tunnustelijoissa kudoksen reuna katkaisee suihkun, mikä havaitaan tunto-elimellä ja näin saadaan aikaan ohjausimpulssi. Tältä osin viittaamme esimerkkeinä US- patentteihin 3 908 880 ja 4 235 358. Epäkohtana näissä 2 69331 laitteissa on varsin kömpelö mekaaninen rakenne ja laitteiden alttius suihkun tukkeutumiselle. Lisäksi näistä tuntoelimistä saatava säätösig-naali on on-off-tyyppiä, mikä rajoittaa kudoksen sivuttaisohjauksen tarkkuutta ja/tai nopeutta.

5

Ennestään tunnetaan myös erilaisia sähköismekaanisia tuntolaitteitä, joiden osalta viittaamme US-patenttiin 4 054 251. Epäkohtana näissä laitteissa on monimutkainen ja häiriöille altis rakenne, etenkin mekanismit.

10 Lisäksi on tunnettua käyttää infrapuna-säteilyä ja näkyvää valoa, myös lasersädettä kyseisissä tuntoelimissä. Epäkohtana näissä laitteissa on se että säteilijä ja/tai sädettä valvova "silmä" saattavat sokeutua erilaisista epäpuhtauksista kuten massasta, paperipalasista tms. Lisäksi "silmä" on herkkä virhelähteille, kuten valolle, esim. auringonsäteily1-15 le tai hitsauskaarelle tms.

Esillä olevan keksinnön päätarkoituksena on aikaansaada sellainen kyseinen paperikoneen kudoksen tunnustelulaite, jolla tunnustelu voidaan tehdä luotettavasti sekä kudosta että tuntoelintä vaurioittamatta.

20

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on myös saada aikaan sellainen kyseinen tunnustelulaite jossa voidaan välttää, ainakin useimmat, ennestään tunnettujen laitteiden edellä kosketellut epäkohdat.

25 Tarkoituksena on sellaisen tunnustelulaitteen aikaansaaminen, joka on sijoitettavissa likaantumiselta ja roiskeelta suojattuun kohtaan ja joka on lisäksi tunteeton useimmille ympäristön häiriöille, kuten valolle, tärinälle, kulumiselle, lämpötilan vaihteluille, kosteudelle ja vedelle.

30 Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että menetelmässä ohjattavan kudoksen reuna-alueelle kohdistetaan ultraäänivärähtelyjen keila ja että kudoksen reuna-alueelta heijastunut värähtelykeila ja/tai reunan ohittanut värähtelykeila otetaan vastaan ja muodostetaan täten signaali, 35 jota käytetään kyseisen kudoksen slvuttalsohjauksessa.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla ohel- 3 69331 sen piirustuksen kuvioissa kaaviollisesti esitettyihin keksinnön eräisiin sovellutusesimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole raj oitettu.

5 Kuvio 1 esittää kaaviollisesti, osittain lohkokaaviona keksinnön mukaisen laitteen toimintaperiaatetta sekä sen sovitusta paperikoneen kudoksen sivuttaisasemaa säätävän suljetun säätöjärjestelmän tuntoelimeksi.

Kuvio 2 esittää sellaista keksinnön tuntoelintä, jossa ultraäänikide 10 toimii tunnusteltavan kudoksen yhdellä puolella sekä lähettimenä että vastaanottimena.

Kuvio 3 esittää sellaista keksinnön sovellutusesimerkkiä, jossa käytetään lähetintä ja vastaanotinta, jotka sijaitsevat vastakkain kudoksen 15 molemmin puolin.

Kuvio 4 esittää sellaista keksinnön sovellutusta, jossa käytetään lähetin-vastaanotlnparla, joka on sijoitettu tunnusteltavan kudoksen yhdelle puolelle.

20

Kuvio 5 havainnollistaa keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetun ultra-äänikeilan ja tunnusteltavan kudoksen reuna-alueen yhteistoimintaa.

Kuvion 1 mukaisesti ohjataan paperikoneen kudoksen W, esimerkiksi viiran 25 tai huovan sivuttalsta asemaa ohjaustelan 10 ja keksinnön mukaisen tunto-elimen 20 avulla. Ohjaustela 10 on laakeroitu kannattimiin, joista toinen voi olla pääasiallisesti kiinteä ja toinen on liitetty varteen 11, joka on nivelakselilla 12 kiinnitetty runkorakenteisiin 13. Varsi 11 tai vastaava runko-osa on yhdistetty toimimoottoriin 14 esim. paineilmalla 30 toimivaan kalvomoottoriin, hydraulisylinteriin, kierukkavaihdemoottoriin tai muuhun vastaavaan toimimoottoriin.

Kuvion 1 mukaisesti moottorin 14 kalvo 15 tai vastaava sylinterin mäntä on sinänsä tunnetusti molemmin puolin jousikuormitteinen. Moottori 14 on 35 nivelakselilla yhdistetty runko-osiin 13. Kalvoon liitetty varsi 16 on yhdistetty nivelellä varteen 11 kääntämään ohjaustelan 10 toista päätä nuolen A suunnassa ja täten säätämään kudoksen W sivuttalsta asemaa 4 69331 määrätyissä rajoissa. Moottorille tuodaan paineilmaa johdolla 17, ja kuristimien 18 avulla on asetettavissa ne peruspaineet, jotka johdoilla 19 tuodaan kalvon 15 vastakkaisille puolille.

5 Kuvion 1 mukaisesti kudoksen W reunan R asemaa tunnustellaan keksinnön mukaisesti ultraäänianturilla 20, jonka säteilykeilaa on merkitty U:lla. Anturista 20 tai vastaavasta anturiyksiköstä saadaan sähköinen, joko analoginen tai digitaalinen sähkösignaali a, joka sisältää informaation kudoksen W reunan R asemasta kiinteän anturin 20 suhteen. Signaali a johde-10 taan yksikköön 21, joka on esim. mikroprosessori, ohjelmoitava logiikka tms. Yksikkö 21 kuvaa myös laitteita joista anturin 20 ultraäänikide saa sähköisen herätteensä. Yksiköstä 21 saadaan säätösignaali, joka johdetaan yksikköön 22, joka kuvaa toimilaitetta, jolla toteutetulla mekaanisella liikkeellä ohjataan sinänsä tunnettua venttiiliä 23, joka säätää 15 johtojen 19 kautta kalvon 15 vastakkaisille puolille johdettavien paineiden erotusta. Täten säätyy kalvon 15 asema, joka varsien 11 ja 16 välityksellä ohjaa telan 10 toista päätä. Telan 10 aksiaallsuunta puolestaan sinänsä tunnetusti vaikuttaa kudoksen W sivuttaisasemaan.

20 Näin on aikaansaatu suljettu säätöjärjestelmä, jossa käytetään keksinnön mukaista anturia 20, jonka toimintaperiaatteita ja erilaisia toteutusvaihtoehtoja selostetaan seuraavassa tarkemmin kuvioihin 2-5 viittaamalla.

Kuvion 2 mukaisesti anturi 20 käsittää ultraäänikiteen, joka toimii sekä 25 lähettimenä että vastaanottimena. Anturi 20 lähettää ultraäänipulsseja ilmaan ja osa näiden pulssien tehosta heijastuu kudoksesta W takaisin.

Kuviossa 2 on heijastunutta ultraäänen osuutta merkitty Utilla ja heijas- tumatonta, kudoksen W reunan R ohittavaa ultraäänikeilan osuutta U :11a.

o

Ultraäänikide 20 ottaa sinänsä tunnetusti vastaan heijastuneen keilan 30 (kaiun) U^, jonka perusteella se antaa sähköslgnaalin a, jonka jännite

on verrannollinen kaiun U, voimakkuuteen siten että kudoksen W reunan R

k siirtyessä kuviossa 2 vasemmalle, mainittu signaali a kaljun voimistuessa suurenee. Kuviossa 2 anturin aktiivisen sivun ja kudoksen W etäisyyttä on merkitty h:11a, joka on soplvimmin alueeella n. 20-50 mm.

Kuvion 3 mukaisesti on kudoksen W reunan R tuntumaan sovitettu mekaaniseen runkorakenteeseen 26 kiinnitetty lähetin- vastaanotinpari 24, 25.

35 69331

Jatkuvaa ultraääntä lähettävä pietsosähköinen kideanturl 24 on sijoitettu kudoksen W reuna-alueen yläpuolelle ja vastaanottimena toimiva toinen pietsosähköinen kideanturi 25 on sijoitettu symmetrisesti kudoksen W alapuolelle siten, että lähettimestä vastaanottimeen kulkeva ultraääni-5 keila osuu olennaisesti kohtisuoraan kudoksen W pintaan sen reunan R alueella. Kudoksen W liikkuessa tasonsa suunnassa poikittain se varjostaa anturien 24, 25 välistä ultraäänikeilaa kudoksen W asemasta riippuvassa määrin. Kuviossa 3 on kudoksen W reuna-alueen johdosta varjostunutta ultraäänikeilan osuutta merkitty U^lla ja lähettimestä 24 vastaanotti-10 meen 25 pääsevää keilaa U :llä. Lähettimeen 24 tulevaa herätesignaalia on merkitty b:llä ja vastaanottimesta 25 saatavaa signaalia, jota käytetään edellä selostetulla tavalla, on merkitty a:11a.

Kuviossa 4 on esitetty sellainen kuvion 3 mukaisen toteutusmuodon variaa-15 tio, jossa lähetin 27 ja vastaanotin 28 on sijoitettu tunnusteltavan kudoksen W tason samalle puolelle. Lähetin 27 lähettää ultraäänikeilan, josta kudoksen W reunan R ulkopuolelle jäävä osuus Uq ei heijastu ja reunan R sisäpuolelle jäävä osuus aiheuttaa heijastuksen vastaanottimeen 28. Lähetin ja vastaanotin 27, 28 sijoitetaan ottaen huomioon säteilyn heijas-20 tuslaki (tulokulma = heijastuskulma).

Kuvio 5 havainnollistaa keksinnön periaatetta. Käytetyn ultraäänen säteilyn keilaa on merkitty ympyrällä A, kudoksen W reunaa Ro:11a ja sen normaaleja vaihteluvälejä R^:llä ja lailla (sivuttainen vaihteluväli = s).

25 Jos käytetään esim. kuvion 2 mukaista toteutusmuotoa, saadaan ristiviivoi- tetulta alueela A kaiku U, ja alueen A suuruuteen verrannollinen mittaus-o k J o signaali. Jos taas käytetään kuvion 3 mukaista toteutusmuotoa, edustaa alue Ao varjostettua keilaa Uq ja alue A^ vastaanotettua keilan osuutta. Kuviot 2 ja 4 vastaavat toisiaan periaatteellisesti.

30

Kuviossa 4 voidaan laite toteuttaa myös niin, että lähetin ja vastaanotin 27, 28 ovat samassa kudoksen U reunan R kohdalla olevassa pystytasossa.

Kuvioissa 3 ja 4 voidaan anturiparit 24, 25 ja 27,28 valaa polymeerimuo-35 villa yhdeksi kappaleeksi 26, johon kappaleeseen voidaan sijoittaa myös mikroprosessorit ja muut tarvittavat komponentit. Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään sopivimmin polyvinyylideenifluoridista tai muusta pietsosähköisestä muovikalvosta valmistettua anturia, jolla saadaan antu rista ilmaan siirtyvän äänisäteen intensiteetti riittävän suureksi, mikä perustuu muovin ja ilman väliseen pieneen akustiseen impedanssiin.

6 69331 5 Käytetyn ultraäänen taajuus on sopivimmin luokkaa n. 0,5 MHz, joka taajuus riittävän tehokkaasti etenee anturista Ilmaan ja takaisin.

Edellä on selostettu sellaista keksinnön toteutusmuotoa, jossa ultra-äänilähetin-vastaanotin-anturi on sijoitettu ohjattavan kudoksen toisen 10 reunan alueelle. Tämän keksinnön piiriin kuuluvat myös sellaiset sovellu-tusmudot, joissa ultraäänianturit sijoitetaan ohjattavan kudoksen molempien vastakkaisten reuna-alueiden tuntumaan. Tällä sovituksella voidaan toteuttaa kudoksen tai paperiradan leveyden tarkka mittaus ja/tai hälytys, jolla voidaan valvoa kudoksen kuten huovan tai viiran rynkkyynty-15 mistä. Paperiradan leveyden tarkalla mittauksella voidaan päästä jopa merkittäviin paperituotannon lisäyksiin. Paperiradan tai kudoksen leveyden ja/tal kireyden mittauslaitteet, jotka toteutetaan kahdella vastakkaisella ultraäänianturilla, voidaan yhdistää paperiradan leveyden valvonta- ja/tal näyttölaitteisiin sekä laitteisiin, jotka säätävät huovan 20 tai viiran poikittaista kireyttä poikittaisen aseman säädön lisäksi.

Keksinnön menetelmää soveltaen on toteutettavissa toimintavarma anturi-laite paperikoneen kudoksen sivuttaisohjsuksessa, joka laite soveltuu käytettäväksi myös nopeakäyntisten paperikoneiden viira-, puristin- ja 25 kuivatueosalla.

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

Claims (11)

69331

1. Menetelmä paperikoneen kudosten kuten viirojen ja huopien sivuttai-sessa ohjauksessa, jossa menetelmässä ohjattavan kudoksen (W) reunan (R) tuntumaan on sijoitettu anturilaite (20;24,25;27,28), josta anturilait-teesta kohdistetaan ohjattavan kudoksen (W) reunan (R) alueelle väräh- 5 telyjä, joiden perusteella kudoksen (W) reunan (R) sivuttaisasema havaitaan, tunnettu siitä, että menetelmässä ohjattavan kudoksen (W) reuna-alueelle kohdistetaan ultraäänivärähtelyjen keila (U) ja että kudoksen reuna-alueelta heijastunut värähtelykeila (U^) ja/tai reunan (R) ohittanut värähtelykeila (UT) otetaan vastaan ja muodostetaan täten signaali 10 (a), jota käytetään kyseisen kudoksen (W) sivuttaisohjauksessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä sama ultraäänikide (20) toimii sekä ultraäänikeilan (U) lähet-timenä että vastaanottimena ottaen vastaan ohjattavan kudoksen (W) reunan 15 (R) alueelta (A ) takaisinheijastuneen ultraäänikaiun (U,). O K

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään ultraäänilähetintä (24) ja ultraäänen vastaanotinta (25), josta saadaan ohjattavan kudoksen (W) sivuttalsasentoa indikoiva 20 ohjaussignaali (a).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ultraäänen lähetin (24) ja vastaanotin (25) on sijoitettu, sopivim-min symmetrisesti, ohjattavan kudoksen (W) reunan tuntumaan (R) sen vas- 25 takkaisille puolille siten, että ultraäänivastaanotin (25) ottaa vastaan pääasiallisesti kudoksen (W) reunan (R) ohittaneen ultraäänen keilan (U^) (kuvio 3).

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 30 ultraäänen lähetin (27) ja vastaanotin (28) on sijoitettu ohjattavan kudoksen (W) samalle puolelle sen reunan (R) tuntumaan niin, että vastaanotin (28) ottaa vastaan pääasiallisesti lähettimen (27) lähettämän ja kudoksen (W) reunan (R) alueelta heijastuneen ultraäänikeilan (U^).

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu 8 69331 siitä, että mainitulla signaalilla (a) ohjataan suljettua säätöjärjestelmää (21,22,23,14), jolla vaikutetaan ohjattavan kudoksen (W) sivuttais-asemaan.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään ultraääniantureina polyvinyylideeni-fluoridi- tai muuta vastaavaa pietsosähköisestä muovikalvosta valmistettua anturia.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytettävän ultraäänen taajuus on luokkaa f - 0,5 MHz.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu 15 siitä, että menetelmässä käytetään joko tietyin välein toistettavia ultraäänipulsseja tai jatkuvaa ultraääntä lähettävää anturia, sopivimmin pietsosähköistä anturia, joka sijoitetaan sopivimmin noin 20-50 mm:n päähän ohjattavan kudoksen tasosta sen toisen reunan (R) tuntumaan.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu s111ä, että ultraäänianturit on sovitettu valvottavan kudoksen ja/tai paperirainan molemmille vastakkaisille reuna-alueille.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 25 että menetelmällä mitataan ja/tai valvotaan kudoksen ja/tai paperirainan poikittaista leveyttä ja/tai kudoksen poikittaista kireyttä ja että tässä tarkoituksessa valvottavan ralnan ja/tai kudoksen molemmille vastakkaisille reunoille sovitetuista ultraääniantureista johdetaan signaalit mittaus-, valvonta- ja/tai säätölaitteille. 9 69331