FI89836C - Anordning samt foerfarande foer att bestaemma haollfastheten av en duk som loepa mellan tvao valsar - Google Patents

Description

! 8 9 ?: 3 5

Laite sekä menetelmä kahden telan välillä kulkevan rainan lujuuden määrittämiseksi Tämän keksinnön kohteena on laite ensimmäisen ja toisen telan välillä kulkevan rainan lujuuden määrittämiseksi käsittäen rainan alustan liikkuvan rainan toisella puolella, deflektorin liikkuvan rainan vastakkaisella puolella rainan taivuttamiseksi alustaan nähden sekä anturin rainan taivutukseen tarvittavan kuormituksen mittaamiseksi.

Arkkimateriaalin, kuten paperin, valmistuksessa on usein tärkeää tietää arkin lujuus. Esim. paperin lujuus voidaan mitata eri tavoin, mm. puhkaisu-, veto- ja läpäisylujuudet. Normaalisti nämä lujuusparametrit määrätään erilaisten tuhoavien kokeiden avulla laboratoriossa. Kuitenkin paperin lujuuden ajantasamäärääminen paperin valmistuksen aikana voi auttaa tuottamaan paperia, joka voi täyttää erityiset luj uusvaatimukset.

US-patentti 4 291 577 opettaa järjestelmän paperin lujuuden mittaamiseksi sitä valmistettaessa. Patentti käsittää ult-raääniaaltojen nopeuden mittaamisen liikkuvan paperirainan läpi. Nopeuteen perustuen määrätään paperin lujuus.

Patentissa esitetään laite, jossa on kaksi toisistaan erilleen asetettua pyörää, jotka pyörivät pitkin liikkuvaa pa-perirainaa. Ensimmäinen pyörä sisältää anturin suorakulmaisen nappulan muodossa, joka on kiinnitetty pyörän kehälle siten, että pyörän pyöriessä nappula jaksoittain koskettaa paperia. Pyörän jokaisella pyörähdyksellä anturin koskettaessa paperia se saa sähköisen signaalin signaali-generaattorista ja antaa mekaanisen signaalin paperiin. Toinen pyörä sisältää vastaanottavan anturin, joka on olennaisesti samanlainen kuin lähettävä anturi ja joka myös on kiinnitetty pyörän kehälle ja käyttää pienen osan pyörän kehästä. Vastaanottava anturi koskettaa paperia kerran kullakin pyörän pyörähdyksellä ja vastaanottaa signaalin lä- 8 9 G 3 β 2 hettimestä poimimalla ultraäänisignaalin paperista muuttaen sen sähköiseksi signaaliksi. Järjestelmä sisältää myös asennon ilmaisimen ensimmäisen pyörän pyörähdysasennon seuraamiseksi ja ultraäänipulssin laukaisemiseksi lähettimel-tä, kun pyörä on edeltä määrätyssä asennossa. Vastaanottavan pyörän pyöriminen on koordinoitu lähettävän pyörän kanssa niin, että vastaanottava anturi on kosketuksessa paperin kanssa oikeaan aikaan vastaanottaakseen lähetetyn signaalin. Signaali vastaanottavasta anturista lähetetään mittaus- ja talletuslaitteeseen, joka mittaa ultraääniaal-tojen nopeuden.

Patentissa kuvatulla järjestelmällä on lukuisia haittoja. Koska lähettävä anturi ja vastaanottava anturi kumpikin koskettavat paperia vain pienellä osalla pyörien kokonais-pyörähdyksestä, pyörien pyöriminen tulee huolellisesti synkronoida ja pulssien lähettäminen täytyy huolellisesti ajoittaa, niin että lähetin vastaanottaa pulssin, kun se on kosketuksessa paperin kanssa. Lisäksi koska lähetin ja vastaanotin ovat kosketuksessa paperin kanssa pienellä osalla pyörien kokonaispyörähdyksestä, olennainen osa paperista ei ole nopeusmittauksen kohteena.

Keksinnön tarkoituksena on muodostaa parannettu laite telojen välillä liikkuvan rainan lujuuden määrittämiseksi, joka laite on tämän selityksen alussa määriteltyä tyyppiä ja jolle keksinnön mukaan on tunnusomaista se, että rainan alusta rajaa pääasiassa ympyränmuotoisen alueen, jolla rai-na on vailla tukea, että deflektori käsittää joutopyörän rainan taivuttamiseksi alustan rajaaman alueen sisällä, että anturi käsittää kuormituskennon rainan taivutetun osuuden pyörään kohdistaman kuormituksen mittaamiseksi ja mainitun kuormituksen osoittavan ulostulosignaalin aikaansaamiseksi ja että laite käsittää kuormituskennon ulostulosignaaliin reagoivan laskentavälineen rainan lujuuden määrittämiseksi mitatun kuormituksen perusteella.

3 39836

Keksinnön kohteena on myös menetelmä ensimmäisen ja toisen telan välillä kulkevan rainan lujuuden määrittämiseksi, jossa menetelmässä liikkuvaa rainaa, jolla on määrätty leveys, taivutetaan rainan toisella puolella olevan alustan suhteen rainan vastakkaisella puolella olevan deflektorin avulla ja rainan taivuttamiseen tarvittava kuormitus mitataan. Menetelmälle on tunnusomaista se, että rainaa taivutetaan paikallisesti pääasiassa ympyränmuotoisella alueella ainakin yhdessä kohdassa rainan leveydellä tietty matka, että mainittuun paikalliseen, tietynpituiseen, ainakin yhdessä kohdassa tapahtuvaan taivutukseen tarvittava kuormitus mitataan ja että rainan lujuus mainitussa ainakin yhdessä kohdassa määritetään mitatun kuormituksen perusteella .

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, jotka annetaan esimerkkinä.

Kuvio 1 on erään suoritusmuodon kaavakuva.

Kuvio 2 on osakuva tästä suoritusmuodosta.

Kuvio 3 on yläkuva kuviossa 2 esitetystä osasta.

Keksinnön ymmärtämisen avuksi paperinvalmistusrnenetelmää kuvataan lyhyesti viitaten kuvioon 1. Yksityiskohtaisempi kuvaus on annettu US-patentissa 3 757 122. Viitaten kuvioon I raakasulppu syötetään paperikoneelle 2 sulppuventtiilin 3 kautta. Nollavesi keräyssäiliöstä 4 lasketaan pitkin johtoa 4a, sekoitetaan raakasulpun kanssa ja syötetään vir-tausventtiilin 5 ja keskipakoispumpun 6 läpi perälaatikkoon 7. Sulpun ja nollaveden seos suihkuaa perälaatikosta 7 huu-liaukon 8 läpi viiran 9 päälle ja sen suuntaisena. Vesi kulkee viiran 9 läpi ja kerätään säiliöön 4. Kuitenkin suurin osa kuiduista jää jäljelle muodostaen märän paperirai-nan 10. Lähdettyään viiralta 9 raina 10 kulkee puristimen II läpi, joka muodostuu useista teloista 12 ja joka poistaa paljon vettä rainasta 10. Sen jälkeen paperiraina kulkee kuivausosaan 14, joka muodostuu useista sylintereistä 15, 89836 4 joiden läpi syötetään höyryä höyrynsäätöventtiilistä 16.

Höyry kuumentaa sylinterit ja vastaavasti höyrystää paljon vettä paperirainassa niin, että paperilla, joka poistuu kuivausosasta 14, on haluttu kosteuspitoisuus. Paperi kulkee kuivausosasta 14 kalanteriin 17. Kalanteri 17 sisältää useita kalanteriteloja 18, 20, 22, 24, 26 ja 28. Alin tela 28 on suurempi kuin muut telat, ja sitä käytetään moottorilla 30, joka toimii johdosta 32 tulevalla sähkövirralla. Sähkövirta syötetään johdosta 32 moottoriin 30 ampeerimit-tarin 34 kautta, joka mittaa johdon 32 läpi kulkevan virran. Kierroslukumittari 35 on kytketty moottoriin 30 moottorin nopeuden mittaamiseksi.

Jätettyään kalanteritelat 26 ja 28 raina kulkee pyyh-käisijän 36 läpi ja se kierretään rullalle 40. Rullaa 40 pyörittää rullaussylinteri 42, jota vuorostaan pyöritetään moottorilla 44. Moottori 44 saa sähkövirran johdosta 46 ampeerimittarin 48 kautta. Pyyhkäisijä 36 on tavanomainen, eikä sitä sen vuoksi selosteta yksityiskohtaisesti tässä. Pääasiassa pyyhkäisijä 36 sisältää kaksi päätä, joista toinen on asetettu paperirainan yläpuolelle ja toinen alapuolelle. Pyyhkäisijä 36 sisältää myös käyttöjärjestelmän aikaansaamaan pyyhkäisijöiden edestakaisen liikkeen poikki liikkuvan paperirainan. Pyyhkäisijän muut yksityiskohdat käyvät ilmi US-patentista 3 621 259.

Viitaten kuvioihin 2 ja 3 niissä esitetään osa ylemmästä mittauspäästä 50 ja osa alemmasta mittauspäästä 52. Molemmat päät 50 ja 52 on kytketty pyyhkäisijään 36 siten, että niitä voidaan siirtää edestakaisin liikkuvan paperirainan poikki. Tukiosa 54 on kytketty ylempään mittauspäähän 50 nivelellä 55. Tukiosassa 54 on kaksi kulmalevyä 56 kiinnitettyinä sen alapäähän, ja U-muotoinen kannatin 58 on kytketty kulmalevyihin 56 nivelellä 57. Siten voidaan nähdä, että U-muotoinen kannatin 58 voi pyöriä vaakasuoraan nivelen 55 ympäri ja pystysuoraan nivelen 57 ympäri.

li 5 89836

Pyörä 60 on kiinnitetty U-muotoiseen kannattimeen 58 akselilla 62, jota kannatetaan laakereilla, joita ei ole esitetty. Siten pyörä 60 on vapaa pyörimään, kuten on esitetty nuolella, ja myös liikkumaan ylöspäin ja alaspäin, kun kannatin 58 pyörii nivelen 57 ympäri.

Tukiosa 54 sisältää hammastuksen 66 U-muotoisen kannattimen 58 yläosan vieressä. Kuormitusanturi 70 on tavanomainen laite kuormitusanturiin kohdistuvan puristavan voiman mittaamiseksi ja puristavaa voimaa vastaavan signaalin muodostamiseksi. Siten voidaan nähdä, että kuormitusanturi 70 mittaa pyörään 60 kohdistuvan, ylöspäin suuntautuvan voiman. Kuormitusanturi 70 on kytketty johtoon 71 signaalien lähettämiseksi laskentajärjestelmään 72, joka on kiinnitetty ylempään mittauspäähän 50.

Kierroslukumittari 74 on kytketty kannattimeen 58 ja akseliin 62 mittaamaan pyörän pyörimisen nopeutta ja muodostamaan siitä vastaavan signaalin. Signaalit kierroslukumitta-rilta 74 siirretään laskentajärjestelmään 72 johdolla 76.

Tuki 80 on kytketty alempaan mittauspäähän 52 rainan 10 alapuolella, ja rainan tukiosa 82 on kytketty tukeen 80. Rainan tukiosa 82 on muodoltaan olennaisesti toroidinen, ja sillä on sileä, pyöristetty yläpinta.

Toiminnassa pyörä 60 on kiinnitetty paperirainan yläpuolelle, ja rainan tukiosa 82 on kiinnitetty suoraan rainan alapuolelle, ja paperirainan vastakkaiselle puolelle. Pyörä 60 ja rainan tukiosa 82 on sijoitettu niin, että raina 10 on kosketuksessa tukiosan 82 yläpinnan kanssa ja pyörä 60 työntää paperia tukiosan 82 keskellä alaspäin edeltä määrätyn matkan, joka käytännössä voi olla n. 0,2-0,5 cm, ja edullisesti n. 0,4 cm, tukiosan 82 yläreunan alapuolella, kun tukiosa 82 on läpimitaltaan n. 12,5 cm. Siten lisäykset ja vähennykset rainan 10 jännityksessä ja kimmomoduulissa (so. rasituksen ja jännityksen suhteessa paperissa) muodostavat vaihtelevia voimia kuormitusanturille 70. Suuremmasta 6 8 9 0 36 rainan jännityksestä tai suuremmasta kimmomoduulista on tuloksena suurempi voima kohdistuneena kuormitusanturiin 70. Myös pyörä 60 saa pyörimisliikkeen, kun raina 10 liikkuu. Laskin 72 vastaanottaa signaaleja kuormitusanturista 70, jotka vastaavat jännitystä ja kimmomoduulia paperissa, ja signaaleja kierroslukumittarista 74, jotka vastaavat paperin nopeutta. Laskentajärjestelmä 72 käyttää hyväksi tietoja paperirainan lujuuden määräämiseksi, kuten selitetään yksityiskohtaisemmin seuraavassa.

Kun päät 50 ja 52 pyyhkäisevät rainan poikki, tukiosa 54 ja pyörä 60 niveltyvät hieman nivelen 55 ympäri niin, että pyörä 60 pyörii pehmeästi rainalla.

Laskentajärjestelmä 72 vastaanottaa signaaleja ampeerimit-tarilta 34, joka mittaa kalanteritelaa 28 käyttävän moottorin 30 kuormitusta. Moottorin 30 kuormitus edustaa keskimääräistä jännitystä paperirainalla telojen 15 ja ensimmäisen kalanteritelan 18 välillä. Laskentajärjestelmä 72 vastaanottaa myös signaaleja ampeerimittarilta 48, jotka osoittavat kuormitusta moottorilla 44, joka vuorostaan edustaa jännitystä rainalla 10 kalanteritelan 28 ja rul-laussylinterin 42 välillä. Laskentajärjestelmä 72 vastaanottaa myös signaaleja kierroslukumittarilta 35, joka mittaa moottorin 30 nopeutta, joka edustaa paperirainan 10 nopeutta sen kulkiessa telan 28 yli.

Laskentajärjestelmä 72 käyttää hyväksi edellä mainittuja parametrejä paperin lujuuden määräämiseksi seuraavan kaavan mukaan: I L - T 1 s = c ------------ +k

l (V2-VD/V1 J

jossa: S = lujuus C ja K = vakioita l! 7 89836 L = kuormitus paperin määrätyssä kohdassa anturin 70 kuormituksen mittaamana, kun järjestelmä pyyhkäisee paperirai-nan poikki T = paperirainan keskimääräinen jännitys telan 15 ja telan 18 välillä V2 = rainan nopeus mitattuna kierroslukumittarilla 74 VI = rainan nopeus määrättynä kierroslukumittarilla 35.

Muutamissa tapauksissa on nyt huomattu, että lujuuden laskemista voidaan yksinkertaistaa. Erityisesti jos halutaan tietää rainan suhteellinen lujuus rainan yhdessä kohdassa suhteessa lujuuteen toisessa kohdassa tietämättä lujuuden absoluuttista arvoa, ei ole välttämätöntä mitata keskimääräistä jännitystä T tai nopeuksia VI tai V2. Paremminkin ainoa välttämätön parametri on kuormitus L mitattuna kuor-mitusanturilla 70. Nyt on huomattu, että paperin suhteellinen lujuus voidaan määrätä yksinkertaisesti paperin suhteellisesta kuormituksesta L mitattuna meidän järjestelmällämme rainan eri kohdissa seuraavan kaavan mukaisesti: 51 KL1 52 L2 jossa: SI ja S2 ovat lujuuksia kahdessa kohdassa LI ja L2 ovat kuormituksia kahdessa samassa kohdassa K on vakio.

Muutamissa tapauksissa on huomattu, että parempia tuloksia voidaan saada määräämällä lujuus perustuen sekä kuormitukseen L että nopeuteen V2 seuraavan kaavan mukaisesti:

S = LV2 A + B

jossa: S = lujuus L = kuormitus V2 = nopeus A ja B = vakioita s 89836

Muutamissa tapauksissa on nyt huomattu, että parempia tuloksia voidaan määrätä käyttämällä rainan tiheyttä, p, samoin kuin kuormitusta L ja nopeutta V2. Tässä tapauksessa sopiva kaava on: S = plN2 A2 + B2 jossa: parametrit ovat samat kuin edellä ja A2 ja B2 ovat vakioita.

Tiheys p tässä tapauksessa voidaan määrätä käyttäen tavanomaiseen tapaan mitattuja neliömetripainon ja paksuuden parametrejä, jolloin tiheys on yhtä kuin neliömetripaino jaettuna paksuudella.

li

Claims (12)

1. Laite ensimmäisen (28) ja toisen (42) telan välillä kulkevan rainan (10) lujuuden määrittämiseksi, käsittäen rainan alustan (82) liikkuvan rainan toisella puolella, deflektorin (60) liikkuvan rainan vastakkaisella puolella rainan taivuttamiseksi alustaan nähden sekä anturin (70) rainan taivutukseen tarvittavan kuormituksen mittaamiseksi, tunnettu siitä, että rainan alusta (82) rajaa pääasiassa ympyränmuotoisen alueen, jolla raina on vailla tukea, että deflektori käsittää joutopyörän (60) rainan taivuttamiseksi alustan rajaaman alueen sisällä, että anturi käsittää kuor-mituskennon (70) rainan taivutetun osuuden pyörään (60) kohdistaman kuormituksen mittaamiseksi ja mainitun kuormituksen osoittavan ulostulosignaalin aikaansaamiseksi ja että laite käsittää kuormituskennon ulostulosignaaliin reagoivan laskentavälineen (72) rainan lujuuden määrittämiseksi mitatun kuormituksen perusteella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää välineen (74) liikkuvan rainan nopeuden mittaamiseksi tukemattoman alueen rajojen sisällä ja mainitun nopeuden osoittavan ulostulosignaalin tuottamiseksi ja että laskentaväline (72) reagoi myös nopeuden mittausvälineen ulostulosignaaliin.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää (1) toisen välineen (35) liikkuvan rainan nopeuden mittaamiseksi, joka mittaa rainan nopeuden tukemattoman alueen rajojen ulkopuolella ensimmäisen ja toisen telan (28, 42) välillä ja muodostaa ulostulosignaalin, että laitteessa on (2) väline (34, 48) liikkuvan rainan jännityksen mittaamiseksi ensimmäisen ja toisen telan välillä ja ulostulosignaalin muodostamiseksi ja että laskentaväline (72) reagoi myös toisen nopeuden mittausvälineen (35) ja jännityksen mittausvälineen (34, 48) ulostulosignaaleihin.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää välineen liikkuvan rainan tiheyden mittaa- 10 8 5 8 36 miseksi ja ulostulosignaalin muodostamiseksi ja että las-kentaväline (72) reagoi myös tiheyden mittausvälineen ulostulosignaaliin.

5. Menetelmä ensimmäisen (28) ja toisen (42) telan välillä kulkevan rainan (10) lujuuden määrittämiseksi, jossa menetelmässä liikkuvaa rainaa, jolla on määrätty leveys, taivutetaan rainan toisella puolella olevan alustan (82) suhteen rainan vastakkaisella puolella olevan deflektorin (60) avulla ja rainan taivuttamiseen tarvittava kuormitus mitataan, tunnettu siitä, että rainaa taivutetaan paikallisesti pääasiassa ympyränmuotoisella alueella ainakin yhdessä kohdassa rainan leveydellä tietty matka, että mainittuun paikalliseen, tietynpituiseen, ainakin yhdessä kohdassa tapahtuvaan taivutukseen tarvittava kuormitus mitataan ja että rainan lujuus mainitussa ainakin yhdessä kohdassa määritetään mitatun kuormituksen perusteella.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rainan nopeus mainitussa ainakin yhdessä kohdassa mitataan ja että rainan lujuus määritetään sekä mitatun kuormituksen että mitatun nopeuden perusteella.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lujuus määritetään seuraavan yhtälön mukaan: S = L(V2)(A) + B jossa: S on lujuus mainitussa ainakin yhdessä kohdassa; L on mainitussa ainakin yhdessä kohdassa mitattu kuormitus; V2 on mainitussa ainakin yhdessä kohdassa mitattu nopeus; ja A ja B ovat vakioita.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liikkuvan rainan jännitys mitataan ensimmäisen ja toisen telan välillä, että rainan nopeus mitataan koh- f 89836 11 dassa, joka on etäällä rainan taivutuskohdasta ja että rai-nan lujuus määritetään myös mainitun mitatun jännityksen ja viimeksi mainitun mitatun nopeuden perusteella.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lujuus määritetään seuraavan yhtälön mukaan: 8. cl —^_I + K 11 (V2 -VI) / (VI) jossa: S on rainan lujuus mainitussa ainakin yhdessä kohdassa; L on mainitussa ainakin yhdessä kohdassa mitattu kuormitus; T on mitattu jännitys; VI on taivutuskohdasta etäällä olevassa kohdassa mitattu nopeus; V2 on rainan mainitussa ainakin yhdessä kohdassa mitattu nopeus; j a C ja K ovat vakioita.

9 89836

10. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liikkuvan rainan tiheys mitataan ja rainan lujuus määritetään myös mainitun mitatun tiheyden perusteella.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lujuus määritetään seuraavan yhtälön mukaan: S = (p) (L) (V2) (A) + B jossa: S on rainan lujuus mainitussa ainakin yhdessä kohdassa; P on rainan tiheys; L on mainitussa ainakin yhdessä kohdassa mitattu kuormitus; V2 on rainan mainitussa ainakin yhdessä kohdassa mitattu nopeus; ja A ja B ovat vakioita.

12 8 9 8 36