FI75052B - Straolningsbaserat granskningssystem foer en materialframstaellningsanordning samt metod som anvaender bestraolningsmaetare. - Google Patents

Description

75052 Säteilyyn perustuva materiaalivalmistuslaitteen tarkastusjärjestelmä sekä menetelmä säteilymittaria käyttäen.

Keksinnön kohteena on laite ja menetelmä, joissa käytetään beta-sädemittaria säätämään esim. paperia olevan jatkuvan materiaalirainan valmistusta, ja varsinkin keksinnön tarkoituksena on tällaisen järjestelmän täydentäminen säteily-5 valvontajärjestelmällä, joka jatkuvasti valvoo koko rainaa ja vertaa tällöin kehittyvää signaalia beta-sädemittarin kehittämään signaaliin valmistettavan materiaalirainan muodostumisen säätämiseksi.

Paperin valmistuksessa veteen suspendoitujen kuitujen muodos-10 tama lietemassa levitetään lieriö- tai tasoviiralle. Tämä viira kannattaa rainaa, jolloin vesi valuu viiran läpi. Massa levitetään viiralle virtauslevittimen avulla, joka muuttaa massavirran ohueksi laakavirraksi, jolla on tasainen nopeus koneen koko leveydeltä. Viiralla täten muotoutunut raina 15 saatetaan menemään puristinosan läpi, joka poistaa enemmän vettä rainasta, minkä jälkeen raina joutuu kuivaus-osaan, jossa loput vedestä poistetaan.

Paperin valmistus tapahtuu edellä selitetyssä laitteessa tai muissa vastaavissa laitteissa, jotka liitetään suuriin papc-20 rikoneisiin, jotka toimivat jatkuvasti ja tuottavat tonneittain paperituotteita. Vaikka paperin valmistus näissä koneissa on tietokone-ohjattu, on tämä valmistus yhä luonteeltaan empiirinen. Näin ollen on tarvetta paremmista menetelmistä paperitehtaan valmistaman paperin tasaisen 25 laadun valvomiseksi.

Eräs laadun valvonnassa käytetty mitta on muodostuneen paperituotteen neliömassa. Eräs keino neliömassan määräämiseksi on käyttää beta-sädemittaria, jossa on mittauspää, joka on ripustettu kannatuskiskon varaan ja sijoitettu siten, että 30 jatkuva paperiraina menee beta-sädemittarissa olevan raon läpi. Tässä beta-sädemittarissa on beta-säteilylähde, joka kohdistaa säteilyn rainan läpi ilmaisimeen, jossa on ionoin-tikammio rainan läpi menneiden beta-säteiden ilmaisemiseksi. Mitä suurempi paperituotteen paino on, sitä harvemmat beta-35 säteet saavuttavat ilmaisimen, kun taas painon pienetessä saadaan ilmaistuksi useampia beta-säteitä. Ilmaistuja 2 75052 signaaleja verrataan automaattisesti vertaussignaaliin, joka on ennalta asetettu vastaamaan haluttua painoa. Näiden molempien signaalien ero mitataan, jolloin poikkeamat halutun painon yläpuolelle ja alapuolelle osoittavat liian 5 raskasta tai kevyttä rainaa. Automaattinen säätö voidaan tällöin aikaansaada kytkemällä vertailun tuloksena saatu signaali massaventtiiliin, virtausraon tai muiden virtausta levittävien laitteiden oleviin säätimiin siten, että saadaan säädetyksi paperimassan jakautuminen viiralle.

10 Tämän ratkaisun eräs ongelma on kuitenkin, että beta-säde-mittari mittaa ainoastaan jatkuvan rainan erään näytealu-een, joten mahdolliset vertailut pätevät ainoastaan tälle erikoiselle näytteelle. Eräissä paperinvalmistusmenetel-missä käytetään tästä syystä pyyhkäisevää beta-sädemitta-15 ria. Tämän ratkaisun ongelmana on kuitenkin, että mittari liikkuu hitaasti eikä peitä jatkuvan rainan koko leveyttä. Siinäkin tapauksessa, että mittari pyyhkäisee yli rainan koko leveyden, toimii mittarin ilmaisimessa oleva ionointi-kammio niin hitaasti, että ei voida mitata neliömassan 20 vaihteluja rainan sekä pituus, että poikittaissuunnassa.

Lisäksi on käytännössä beta-sädemittarin avulla saavutettavissa oleva minimi-täpläkoko suhteellisen suuri, toisin sanoen suuruusluokkaa 3,2 mm, kun taas noin 0,25 mm kokoiset ja tätä pienemmät täplät voidaan käytännössä saavut-25 taa optisella pyyhkäisylaitteella niin, että voidaan mitata rainan sekä muotoutuminen että sen neliömassa. Muotoutuminen kuvaa kuiturakennetta ja on suorassa suhteessa paperin painatuskykyyn, pinnoituskykyyn sekä sen repäisylujuu-teen ja ulkonäköön.

30 Keksinnön tarkoituksena on näin ollen aikaansaada uusi ja entistä parempi menetelmä ja laite, jonka avulla voidaan entistä täsmällisemmin määrittää jatkuvana rainana valmistettujen tuotteiden neliömassa ja valvoa tätä painoa.

Keksinnön erään havainnollistavan suoritusmuodon mukaan 35 saadaan menetelmä ja laite kuitutuotteiden valmistuksen valvomiseksi käyttämällä beta-sädemittaria yhdessä sätei- tl 3 75052 lyyn perustuvan valvontajärjestelmän kanssa. Keksintöä sovellettaessa käytetään laitteita jatkuvan materiaali-rainan valmistamiseksi. Beta-sädemittaria käytetään tämän jatkuvan rainan neliömassan mittaamiseksi ja rainan pai-5 noon perustuvan ensimmäisen signaalin kehittämiseksi.

Tätä beta-sädemittarin kehittämää ensimmäistä signaalia verrataan ennalta määrättyyn, haluttua painoa vastaamaan asetettuun vertaussignaaliin erotussignaalin kehittämiseksi. Sen jälkeen, kun beta-sädemittari on mitannut rainan 10 painon, valvotaan tätä rainaa säteilyvalvontajärjestelmäl-lä, joka kohdistaa säteilylähteen rainan poikitse ja ilmaisee tästä rainasta lähtevän säteilyn toisen signaalin kehittämiseksi, joka myös perustuu paperirainan ominaisuuksiin. Beta-sädemittarin kehittämä erotussignaalin ja säteily-15 valvontajärjestelmän kehittämä toinen signaali verrataan ohjaussignaalin kehittämiseksi, jota voidaan käyttää jatkuvan rainan muodostavan massan jakelun säätämiseksi joko käsin tai automaattisesti.

Kiinteää tai hitaasti liikkuvaa beta-sädemittaria täydenne-20 tään edullisesti nopeasti toimivalla säteilyvalvontajärjes-telmällä, joka nopeasti ja jatkuvasti valvoo rainaa tämän koko alueelta ja antaa paljon tarkemman painonvalvonnan ja näin ollen muodostuvan tuotteen ominaisuuksien tarkemman valvonnan.

25 Kuvio 1 näyttää kaaviollisena toiminnallisena lohkokaaviona erästä paperikonetta, jossa keksintöä on sovellettu.

Kuvio 2 esittää sivulta katsottuna virtausaukon säädintä, jota voidaan käyttää kuvion 1 näyttämässä virtauksen levitys järjestelmässä paperirainan muodostumisen säätämiseksi.

30 Kuvio 3 esittää kuvion 1 näyttämän komparaattorin 42 kehittämän sähkösignaalin aallonmuotoa, jonka avulla voidaan havainnollistaa järjestelmän säätömenetelmää.

Kuvio 4 esittää säteilyvalvontajärjestelmän erästä tyyppiä, jota voidaan käyttää kuvion 1 näyttämässä paperikoneessa.

* 75052

Kuvio 5 esittää säteilynvalvontajärjestelmän erästä toista tyyppiä, jota voidaan käyttää kuvion 1 näyttämässä paperikoneessa.

Keksinnön kohteena on mikä tahansa menetelmä tai laite 5 kuitumateriaalien, kuten paperin, tekstiilien, muovikelmu-jen, jne., muotoilemiseksi jatkuviksi rainoiksi, jossa käytetään beta-sädemittaria tuotteen neliömassan mittaamiseksi.

Keksintö selitetään ja kuvataan paperin yhteydessä, koska paperi on keksinnön eräs tärkeä sovellutus. Näin ollen 10 selitetään havainnollisuuden vuoksi eräs paperikone ja paperinvalmistusmenetelmä, mutta keksintöä voidaan soveltaa myös muuntyyppisiin koneisiin ja menetelmiin.

Kuvion 1 mukaan käytetään paperikonetta, joka yleisesti on merkitty numerolla 10. Paperikoneessa on virtausta levit-15 tävä järjestelmä eli virtauslevitin 12, johon syötetään veteen suspendoituneen kuitulietteen muodostamaa paperimassaa. Virtauslevitin 12 toimii välineenä tähän levitti-meen putken kautta syötetyn paperimassan muuttamiseksi ohueksi tasovirraksi, jolla on vakionopeus paperikoneen 10 20 koko leveydeltä. Virtauslevittimeen sisältyy tavallisesti painelaatikkoelementti, joka edelleen tasoittaa tulevan paperimassavirran nopeusvaihteluja ja on suunniteltu säätämään massan pyörteisyyttä, ennen kuin massa joutuu muotoilu-vaiheeseen .

25 Virtauslevitin 12 syöttää paperimassaa liikkuvalle viiralle 18, joka on suunniteltu säätämään massassa olevan veden valumista viiran läpi. Jatkuva paperiraina 14 muodostetaan täten esim. Tasoviirakoneen 16 viiralle 18. Tasoviira-koneen viira kannattaa vaakasuorassa asennossa sarjaa vals-3 0 se ja ja muita suotautuksen säätölaitteita suotautuksen aikana.

Tasoviirakoneita 16 on useita eri muotoja, ja niissä voi myös olla päällysviirat, joita ei ole kuvattu. Keksintö ei myöskään rajoitu tasoviirakoneen käyttöön, vaan sitä voidaan yhtä hyvin soveltaa muuntyyppisiin viiran kannatus-35 järjestelmiin, esim. lieriökoneeseen, jossa massa syötetään

II

5 75052 lieriömäisen rummun ulkosivulle kaukalosta.

Jatkuva raina 14 kulkee tasoviirakoneesta 16 pusertimen 20 läpi, jossa osa lietteen vedestä poistetaan viiran läpi ja loput vedestä poistetaan kuivausosassa 22. Suurimman 5 vesimäärän tultua poistetuksi raina 14 saatetaan menemään beta-sädemittarin 24 läpi, jonka ilmaisin 28 on sijoitettu rainan toiselle puolelle 14 ja beta-säteilylähde 26 on sijoitettu rainan toiselle puolelle ilmaisimen 28 kohdalle. Beta-sädemittari 24 mittaa jatkuvan paperirainan 14 neliömassan.

1 o Beta-sädemittari 24 on yleensä ripustettu kannatuskiskosta (ei näytetty) ja on sijoitettu siten, että raina 14 siirtyy laitteessa olevan raon läpi beta-säteilylähteen 26 ja ilmaisimen 28 välistä. Rainan 14 painon lisääntyessä harvemmat säteet saavuttavat ilmaisimen, kun taas painon pienetessä useam-15 mat säteet tulevat ilmaistuiksi, jolloin kehittyy ilmaisimen suurempi lähtösignaali. Ilmaisimen 28 lähtö on yhdistetty komparaattoriin 36, johon myös on kytketty vertailujännitelähde 38. Näin ollen beta-säteilylähteen 26 ilmaistut säteet syötetään ilmaisimesta 28 komparaattoriin 36, jossa ne auto-20 maattisesti verrataan vertailujännitelähteeseen, joka on ennalta asetettu vastaamaan paperirainan 14 haluttua painoa. Vertaussignaali 38 ja ilmaisinsignaali 28 kehittävät komparaattorin 36 lähtöön erotussignaalin, joka osoittaa, onko kysymys liian raskaasta tai liian kevyestä rainasta.

25 Ennestään tunnetuissa järjestelmissä voidaan komparaattorin lähtöä käyttää korjaamaan paperirainan painoa syöttämällä komparaattorin 36 erotussignaali säätimeen, jota jollain tavoin käytetään ohjaamaan virtauslevitintä, joka syöttää paperimassaa. Tämä koskee kuitenkin ainoastaan rainan yhtä 30 kohtaa, ja jos raina sattumalta on poikkeuksellisen paksu mitatussa kohdassa, mutta ohuempi muissa kohdissa ja siis epätasainen, saadaan väärä korjaus. Vaikka beta-sädemittari saatettaisiin pyyhkäisemään yli koko rainan, on sen liike liian hidas, joten ainoastaan saadaan virtauslevitti-35 men 12 syöttämän virtausmäärän karkea säätö.

Keksinnön mukaan käytetään beta-sädemittarin 24 täydentämi- 6 75052 seksi valovalvontajärjestelmää 30 (jossa voidaan käyttää selektiivisesti infrapunaisia tai ultravioletteja valoaaltoja). Valovalvontajärjestelmässä 30 on valon lähde 32, jonka säteily kohdistetaan jatkuvan rainan 14 poikitse.

5 Vastaanotin 34 on sijoitettu valon lähteen 32 kohdalle vastaanottamaan valonlähteestä 32 lähtevän ja rainan läpi menevän säteilyn. Vastaanottimen 34 kehittämä signaali antaa osoituksen rainan transmissio- eli läpäisykyvystä, joka myös riippuu rainan peruspainosta. Vastaanottimen 10 34 ilmaisema lähtö vahvistetaan vahvistimessa 40 ja syöte tään komparaattoriin 42 yhdessä komparaattorin 36 lähdössä olevan beta-sädemittarin 24 antaman erotussignaalin kanssa. Kuvio 3 havainnollistaa komparaattorin 42 lähtöä aallon-muotona 50, joka osoittaa paperirainan 14 epätasaista 15 paksuutta aallonmuodon 50 niissä kohdissa, jotka ulkonevat vertailutasosta 52, joka kuvaa jatkuvan rainan 14 haluttua paksuutta ja neliömassaa. Komparaattorin 42 aallonmuoto 50 syötetään säätimeen 44, joka säätää virtauslevittimen 12 lähtövirtausta rainan koko leveydeltä niin, että saadaan 20 muodostumaan laadultaan tasaisempi paperituote. Painon automaattinen korjaus voidaan aikaansaada liittämällä säädin 44 massaventtiiliin, virtausaukkojen säätimiin, konsistenssin säätimiin, jne, jotka säätävät paperimassan tasaista jakautumista paperikoneeseen 16.

25 Kuvio 1 havainnollistaa transmissio- eli läpäisytyyppiä olevan valvontajärjestelmän käyttöä. Koska kuitenkin rainan suurentunut tiheys tulisi eräiden materiaalien kohdalla suurentamaan heijastumista rainasta, voidaan eräissä tapauksissa käyttää heijastustyyppistä järjestelmää, jolloin 30 vastaanotin voidaan sijoittaa rainan 14 yläpuolelle vastaanottamaan sen heijastuneen säteilyn, joka lähtee rainasta valon lähteen 32 pyyhkäisyn vaikutuksesta. Rainaksi muodostettavan materiaalin tyypistä ja kulloinkin esiintyvästä sovellutuksesta riippuu, käytetäänkö heijastus- tai läpäisy-35 tyyppistä valovalvontajärjestelmää.

Kuvio 2 näyttää aukkosäätimen 48 käyttöä, kun paperimassa syötetään putkesta 46 lukuisiin aukkoihin 49, joita säädin 11 7 75052 44- säätää. Säädin 44 säätää siis näiden aukkojen kokoa signaalin 50 perusteella. Koska signaali 50 voidaan jakaa eri kaistoiksi, joihin jokaiseen kuuluu aukko 49, voidaan rainan koko leveyttä valvoa.

5 Käytettävän valvonnan tyyppi riippuu kulloinkin käytetyn virtauslevittimen tyypistä ja tämän levittimen eri rakenteista, jotka tasaisesti jakavat paperimassan viiralle 18 paperia valmistettaessa.

Kuvion 4 näyttämällä tavalla käytetään valovalvontajärjes-10 telmässä edullisesti laserpyyhkäisylaitetta, jossa laserin 52 lasersäde pyörivän rummun 54 välityksellä pyyhkäisee rainan 14 poikitse. Tämä rumpu 54 vastaa kuvion 1 näyttämää valon lähdettä 32. Kuvion 1 näyttämää vastaanotinta 34 vastaa kuviossa 4 valonkokoojatanko 56 ja sopiva ilmaisin, 15 esim. tämän tangon toisessa päässä oleva valonvahvistusput-ki 58, joka ilmaisee rainan 14 läpäisemän lasersäteilyn.

Vaihtoehtoisesti voi kuvion 5 näyttämällä tavalla valoval-vontajärjestelmässä olla joukko kiinteitä valonlähteitä 60, jotka on sovitettu välin päähän toisistaan pitkin rainan 20 14 yläpuolta, ja joukko yhteistoimivia valonilmaisimia 62, jotka on sijoitettu välin päähän toisistaan pitkin rainan 14 alapuolta. Valon lähteiden 60 asemesta voidaan myös käyttää yhtä ainoata lähdettä, joka peittää rainan koko leveyden. Yksi ainoa valon lähde voidaan saattaa pyyhkäise-mään rainan yläpuolen poikitse, jolloin ilmaisuun käytetään kiinteitä valokennoja 62. Valon lähde voi myös toimia selektiivisesti infrapuna- ja ultraviolettialueilla siten, että voidaan valvoa erityyppisiä rainoja. Kuten edellä mainittiin, voi valovalvontajärjestelmä myös toimia heijastusperiaatteen 30 mukaan.

Täydentämällä beta-sädemittari valovalvontajärjestelmällä voidaan käyttää hyödyksi molempien järjestelmien etuja rainan muodostumisprosessin tehokkaaksi valvomiseksi. Beta-sädemittarin tarkkuutta määrätyllä alueella on täydentämässä valovalvontalähde, joka peittää rainan koko alueen. Koska β 75052 raina m liikkuu, tulee valovalvontajärjestelmä toistuvasti ja nopeasti pyyhkäisemään pitkin tätä rainaa, mitä ei voida sinänsä aikaansaada beta-sädemittarilla, joka ei kykene peittämään rainan koko aluetta. Tätä mittaria ei 5 ainakaan voida saattaa pyyhkäisemään riittävän nopeasti tai kehittämään tarvittavan avaruusresoluution.

Vaikka kuvatussa järjestelmässä sovelletaan muotoiluprosessin automaattista korjausta käyttämällä suljetussa silmukassa toimivaa valvontajärjestelmää, voidaan kehitettyjä 10 signaaleja ilmeisesti osoittaa ja käyttää muilla tavoin, esim. käsisäätöä, valmistuneen tuotteen laadun arvostelua varten,jne.

Koska ammattimiehet voivat ryhtyä lukuisiin vaihteluihin ja muutoksiin keksinnön sovittamiseksi määrättyihin käyttö-15 tarpeisiin ja -ympäristöihin, ei keksintö rajoitu tässä esimerkkeinä kuvattuihin suoritusmuotoihin, vaan keksinnön piiriin kuuluvat kaikki oheisten patenttivaatimusten puitteisiin lankeavat tällaiset vaihtelut ja muutokset.

Il

Claims (6)

9 75052

1. Menetelmä liikkuvaksi rainaksi muotoiltujen paperituotteiden valmistuksen säätämiseksi käyttämällä beta-sädemittaria yhdessä valovalvontajärjestelmän kanssa liikkuvan paperirainan valvomiseksi, jossa paperimassaa syötetään (12) jatkuvan materiaalirainan (14) muodostamiseksi, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää vaiheet että otetaan näytteet (26, 28) täten muodostetun jatkuvan rainan (14) neliömassasta saattamalla raina (14) menemään beta-sädemittarin (24) läpi, joka kehittää ensimmäisen signaalin, joka perustuu beta-säde-mittarin (24) mittauskohdassa mittaaman rainan painoon, verrataan (36) beta-sädemittarin (24) ensimmäistä signaalia ennalta määrättyyn vertaussignaaliin (38), joka on asetettu vastaamaan haluttua painoa, erotussignaalin kehittämiseksi, ja samalla jatkuvasti valvotaan koko rainaa (14) valovalvontajärjestelmällä (30), joka kohdistaa valonlähteen (32) säteilyn koko rainan (14) poikki ja tunnistaa (34) rainasta lähtevän valon, toisen signaalin (40) kehittämiseksi, joka perustuu rainan valonläpäisy- tai -heijas-tusominaisuuksiin, sekä verrataan (42) keskenään erotussignaalia (36) ja toista signaalia (40) ja kehitetään niistä säätösignaali (42), ja säädetään (44) jatkuvan rainan (14) muodostavan massan syöttöä (12) käyttämällä tätä säätösignaalia (42) jatkuvan rainan (14) neliö-massan säätämiseksi.

2. Sellaisten tuotteiden valmistuksen yhteydessä käytettävä laitteisto, jotka tuotteet valmistetaan levittämällä tai suulakepurista-malla massaa jatkuvaksi liikkuvaksi rainaksi (14), tunnettu siitä, että laitteistossa on sekä beta-sädemittari (24), välineet rainan (14) saattamiseksi ohittamaan beta-sädemittarin (24) ensimmäisen signaalin kehittämiseksi, joka edustaa rainan (14) painoa mitatulla alueella, välineet vertaus-signaalin (38) asettamiseksi rainan (14) haluttua painoa varten, välineet mainitun ensimmäisen signaalin vertaamiseksi vertaussignaaliin (38) erotussignaalin (36) kehittämiseksi, että lisäksi valoa säteilevä lähde (32), jonka säteily ulottuu rainan (14) levey- ίο 7 5 0 5 2 den yli sopivasti kohdistamisvälineiden kautta, tunnistinvälineet (34), jotka on sijoitettu rainaan (14) nähden siten, että ne vastaanottavat säteilyn, joka lähtee rainasta (14) siihen kohdistetun säteilevän lähteen (32) seurauksena toisen signaalin kehittämiseksi, sekä välineet (42) tämän toisen signaalin vertaamiseksi erotussig-naaliin (36) säätösignaalin (50) kehittämiseksi ja välineet (44) tämän säätösignaalin (50) käyttämiseksi säätämään mainitun jatkuvan rainan (14) massaa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laitteisto tunnettu siitä, että vertaussignaali (38) on ennalta määrätty edustamaan rainan (14) painoa, ja että siinä on välineet valolähteen (32) saattamiseksi jatkuvasti rainan (14) koko leveyden poikki.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laitteisto, joka on sovitettu käytettäväksi paperituotteiden valmistuksen yhteydessä, jotka tuotteet valmistetaan veteen suspendoitujen kuitujen muodostamasta paperimassasta, joka levitetään ja muotoillaan jatkuvaksi paperi-rainaksi (14) viiramaiselle tuelle, tunnettu siitä, että valon lähde (32) on sovitettuna paperi-rainan (14) leveyden poikki, ja että valontunnistinivälineet (34) on sijoitettu paperirainaan (14) nähden siten, että ne vastaanottavat rainasta (14) lähtevän säteilyn rainaan (14) kohdistetun valonlähteen (32) tuloksena, toisen signaalin kehittämiseksi, joka signaali perustuu rainan (14) valoa heijastaviin tai läpäiseviin ominaisuuksiin rainan (14) leveyden poikki.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 2...4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että tunnistinvälineet (34) on sijoitettu rainan (14) alle säteilevän lähteen (32) kohdalle tunnistamaan rainan (14) läpäisseen säteilyn.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 2...4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että tunnistinvälineet (34) on sijoitettu materiaalirainan (14) yläpuolelle vastaanottamaan säteilyn, joka on heijastunut rainaan (14) kohdistetusta lähteestä (32) rainasta (14) säteilevän heijastuneen valon tunnistamiseksi. n 11 75052