ITMI942466A1 - Sistema e relativa apparecchiatura per la taratura di un sensore per la misurazione dell'umidita' di materiali in fogli nastri o film - Google Patents
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Abstract
La presente invenzione riguarda un sistema per la taratura di un sensore (14) per la misurazione dell'umidità di materiali in fogli nastri o film caratterizzato dal fatto che si determina la curva di taratura su un sensore remoto (9), costruttivamente identico al sensore in linea (14), tenuto in una camera 6 a temperatura ed umidità controllata in modo da evitare l'uso di contenitori a chiusura ermetica per proteggere il campione (2) da variazioni di umidità dovute alle differenze di temperatura e umidità fra l'ambiente esterno ed il campione, e dal fatto che la curva di taratura ottenuta su detto sensore remoto (9) viene poi applicata al sensore in linea (14).
Description
SISTEMA E RELATIVA APPARECCHIATURA PER LA TARATURA DI UH SENSORE PER LA MISURAZIONE DELL'UMIDITÀ' DI MATERIALI IN FOGLI, NASTRI O FILM
La presente invenzione propone un sistema ed i relativi dispositivi per la taratura di sensori per la misurazione del contenuto di acqua di materiali in fogli, nastri o film.
Essa trova impiego, ad esempio, negli impianti per la produzione della carta, dove si presenta la necessità di tenere sotto controllo il contenuto di acqua della carta prodotta.
L'uso di sensori di umidità sugli impianti per la produzione della carta è noto.
Il funzionamento di detti misuratori di umidità è generalmente basato sulla valutazione, mediante opportuni sensori, dell'assorbimento di radiazione elettromagnetica, nel campo dell'infrarosso o delle microonde, da parte del materiale sotto misura.
E' noto che i sensori di radiazioni infrarosse e di microonde presentano una funzione di trasferimento non lineare, per cui prima dell'effettivo utilizzo si rende necessaria una operazione di taratura degli stessi.
E' anche noto che la misurazione di umidità eseguita mediante sensori ad infrarossi o a microonde può essere sensibilmente influenzata dalla disposizione geometrica delle fibre di cellulosa.
E' inoltre noto che la misurazione di umidità eseguita mediante sensori ad infrarossi può essere sensibilmente influenzata dal tipo e dalla quantità di additivi impiegati nella preparazione della pasta di cellulosa.
La necessità di verificare la precisione della taratura del sensore di umidità si presenta quindi non solo ogni qual volta si inizia la produzione di una nuova qualità di carta, ma anche durante lo svolgimento della produzione stessa, per evitare che cambiamenti apparentemente insignificanti nelle caratteristiche della carta causino errori intollerabili nella misurazione dell'umidità del nastro di carta prodotto, provocando un deterioramento nella qualità del prodotto finito.
L'operazione di taratura consiste, in sostanza, nel misurare l'umidità di un numero prefissato di campioni, ad umidità differente, della carta da produrre, prima con uno strumento campione e poi con il sensore da tarare e quindi nel correggere la risposta del sensore facendola coincidere con la risposta dello strumento campione.
Tipicamente lo strumento campione impiegato per determinare il contenuto di acqua dei campioni adoperati per la taratura è una bilancia di precisione, ed il contenuto di acqua è calcolato come differenza fra il peso del campione umido ed il peso del campione secco.
L'accuratezza della curva di taratura sarà naturalmente tanto maggiore quanto maggiore sarà il numero di campioni impiegati.
Attualmente l'operazione di taratura del sensore di umidità viene svolta manualmente, poiché una eventuale meccanizzazione del procedimento risulterebbe essere complessa e costosa.
Si consideri infatti che un eventuale manipolatore dovrebbe essere in grado di:
- porre e prelevare il campione nel piatto di una bilancia di precisione;
- immettere ed estrarre il campione da un contenitore, trasparente alle radiazioni infrarosse o alle microonde, a tenuta ermetica, per evitare che il contenuto di acqua del campione vari a causa della differenza fra l'umidità e la temperatura dell'atmosfera circostante e l'umidità e la temperatura del campione.
Quindi l'operazione di taratura dei sensori di umidità pur essendo concettualmente semplice richiede tempi di esecuzione notevolmente lunghi, tipicamente non meno di tre o quattro ore.
Questo fatto risulta essere particolarmente svantaggioso quando si desidera verificare la precisione della curva di taratura mentre l'impianto per la produzione della carta è in funzione.
Difatti non è pensabile di poter fermare temporaneamente l'impianto per eseguire la taratura del sensore di umidità.
D'altro canto i lunghi tempi necessari per eseguire la taratura di un sensore di umidità possono provocare la produzione di grosse quantità di materiale di qualità insoddisfacente.
Compito precipuo del presente trovato è quello di realizzare un sistema di taratura per sensori di umidità di materiali in fogli, nastri o film che elimini la necessità di adoperare un contenitore ermetico in cui depositare i campioni di taratura. Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un sistema di taratura per sensori di umidità di materiali in fogli, nastri o film che elimini la necessità di porre e prelevare i campioni di taratura dal piatto di una bilancia.
Ancora uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un sistema di taratura per sensori di umidità di materiali in fogli, nastri, o film, che consenta di eseguire l'operazione di taratura in modo veloce e soddisfacente.
Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un sistema di taratura per sensori di umidità di materiali in fogli, nastri, o film, che si presti ad essere automatizzato in maniera semplice ed economica.
Un altro importante scopo del presente trovato è quello di proporre un sistema di taratura per sensori di umidità di materiali in fogli, nastri o film in cui la realizzazione della curva di taratura avvenga in maniera automatica.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, vengono ottenuti da un sistema per la taratura di sensori di umidità per materiali in fogli, nastri o film e da un relativo dispositivo conforme con la parte caratterizzante delle rivendicazioni allegate.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di sistema e del relativo dispositivo per la taratura di un sensore ad infrarossi o a microonde destinato alla misurazione dell'umidità di materiali sotto forma di nastri, fogli o film e di relativi dispositivi illustrati a titolo indicativo e non limitativo nei disegni allegati in cui:
la figura 1 è una illustrazione schematica del sistema proposto secondo una forma di realizzazione principale;
la figura 2 è una illustrazione schematica di un particolare del sistema proposto secondo una forma di realizzazione alternativa.
Con riferimento alla figura 1, i numeri 14 e 16 indicano un misuratore di umidità di una linea di produzione ed il numero 15 indica un foglio di carta su cui bisogna effettuare la misurazione del contenuto d'acqua.
Il misuratore di umidità comprende un trasmettitore di microonde o infrarossi 16 ed un relativo sensore 14 del quale deve essere eseguita la taratura.
Prima importante caratteristica dell'invenzione proposta è che il procedimento di realizzazione della curva di taratura non viene eseguito sul sensore 14, posto sulla linea di produzione, ma bensì su un secondo sensore 9, costruttivamente identico al primo ma sistemato in una posizione remota.
La curva di taratura, così come ottenuta lavorando su detto sensore remoto 9, viene poi trasmessa da una prima unità di calcolo 18 tramite una linea di comunicazione 12 ad una seconda unità di calcolo 19 che controlla il sensore 14 sulla linea di produzione. La caratteristica di eseguire la taratura su un sensore remoto consente di disporre in maniera semplice ed economica il sistema di taratura dentro una camera 6 a temperatura ed umidità controllate, eliminando così la necessità di sistemare i campioni di carta dentro contenitori a chiusura ermetica come avveniva nella tecnica nota.
Più dettagliatamente il dispositivo di taratura secondo il trovato comprende un campione di carta 2, sotto forma di nastro, movimentato da appositi mezzi di trascinamento lungo un circuito chiuso su cui si trova un misuratore di umidità costituito da un trasmettitore 10 e da un sensore 9, e da mezzi 3, atti a determinare il peso del campione 2.
In particolare i mezzi di trascinamento comprendono una pluralità di ruote folli 21, che definiscono il percorso eseguito dal campione 2, ed una ruota motrice 20, premente contro il campione 2 e disposta dalla parte opposta di una delle ruote folli 21.
E' inoltre previsto un dispositivo tenditore 23 per mantenere il campione di carta 2 in tensione.
Sono inoltre presenti mezzi 5, quali un forno elettrico e/o a microonde, per seccare, quando necessario, il campione 2.
Il forno 5 è separato dal misuratore di umidità 4 e dai mezzi 3, atti a pesare il campione 2, da una parete 25 provvista di feritoie 26 attraverso cui scorre il nastro del campione 2.
Una seconda caratteristica dell'invenzione secondo il trovato è quella di determinare il peso del campione con un sensore di grammatura 7, 8 costituito da una sorgente di radiazioni β 7 e da un rilevatore a camera di ionizzazione 8.
In questo modo la pesatura può essere eseguita semplicemente facendo scorrere il campione 2 nello spazio compreso tra la sorgente 7 ed il rilevatore 8. Il funzionamento del sistema è il seguente:
un campione 2 del nastro di carta in produzione viene messo in movimento dalla ruota motrice 20.
La costruzione della curva di taratura inizia partendo da un valore di umidità prossimo allo zero.
A tale scopo l'umidità della camera 6 viene portata al valore minimo possibile e, contemporaneamente, viene messo in funzione il forno 5 dentro cui viene fatto circolare il campione 2 per ottenere la seccatura dello stesso.
Una volta che il campione 2 è stato seccato e che l'umidità interna della camera 6 ha raggiunto il valore più basso possibile viene spento il forno 5, ed il sensore di grammatura esegue una misurazione su tutta la larghezza del campione calcolando quindi il valore medio della grammatura e, quindi, il valore medio del peso del campione 2.
Il valore del peso a secco viene quindi memorizzato dall'unità di calcolo 18 per essere utilizzato in seguito come valore di riferimento per calcolare il contenuto di acqua del campione 2 umidificato.
Contemporaneamente alla misurazione della grammatura del campione 2 secco, il sensore ad infrarossi, o microonde, 9 misura l'umidità media del campione 2, infine viene effettuata la correzione del valore misurato dal sensore 9 assegnandogli il valore nullo. Così viene definito il primo punto della curva di taratura.
Si prosegue quindi comandando un aumento monotòno di umidità all'interno della camera 6, fino a raggiungere un numero prefissato di valori di umidità desiderati. Al raggiungimento di ciascuno dei valori di umidità prefissati l'umidità all'interno della camera 6 rimane costante per il tempo necessario per misurare il peso medio del campione umido 2, per calcolare il contenuto di acqua, per misurare l'umidità con il sensore 9 e per effettuare la correzione sul valore misurato dal sensore 9, prendendo come riferimento il valore calcolato con il sensore 7, in modo da definire il punto corrispondete della curva di taratura.
Una volta che la curva di taratura è stata completata essa viene trasmessa, dall'unità di calcolo 18, attraverso la linea di comunicazione 12, all'unità di calcolo 19 che controlla il sensore in linea 14.
Il dispositivo così realizzato permette quindi di eseguire una taratura veloce ed affidabile del sensore di umidità 14 senza implicare costi o difficoltà tecniche eccessive.
La figura 2 illustra un particolare del sistema proposto in cui il campione di carta 2 anziché essere un nastro movimentato su un circuito chiuso è un disco 2 ruotante attorno al proprio asse 28.
Il misuratore di grammatura 7, 8 ed il misuratore di umidità 4 rilevano i valori medi di una porzione di corona circolare di detto disco 2.
Anche qui il forno 5 è preferibilmente schermato da pareti 25 atte a limitare gli effetti del riscaldamento sui misuratori 7, 8 e 9, 10 e l'intero dispositivo è collocato in una camera 6 a temperatura ed umidità controllata.
Il trovato così concepito è comunque suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.
In pratica i materiali impiegati nonché le dimensioni potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.
Claims (12)
- RIVENDICAZIONI 1) Sistema per la taratura di un sensore (14) per la misurazione dell'umidità di materiali in fogli, nastri o film caratterizzato dal fatto che si determina la curva di taratura su un sensore remoto (9), costruttivamente identico al sensore in linea (14), tenuto in una camera 6 a temperatura ed umidità controllata in modo da evitare l'uso di contenitori a chiusura ermetica per proteggere il campione (2) da variazioni di umidità dovute alle differenze di temperatura e umidità fra l'ambiente esterno ed il campione, e dal fatto che la curva di taratura ottenuta su detto sensore remoto (9) viene poi applicata al sensore in linea (14).
- 2) Sistema, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la curva di taratura determinata sul sensore remoto (9) viene trasmessa, da mezzi di calcolo (18), tramite una linea di comunicazione (12) a mezzi di calcolo (19) che controllano il sensore di umidità in linea (14).
- 3) Sistema, secondo la rivendicazione 1 o 2 caratterizzato dal fatto che la pesatura del campione (2) viene effettuata da un dispositivo a raggi β (3) in modo da eseguire la pesatura più velocemente.
- 4) Sistema, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il campione (2) passa tra il trasmettitore (7) ed il ricevitore (8) di raggi β e tra il trasmettitore (9) ed il ricevitore (10) del misuratore di umidità (9).
- 5) Sistema, secondo la rivendicazione 1, 2, 3 o 4, caratterizzato dal fatto che detto sensore di umidità (9, 14) è un sensore ad infrarossi.
- 6) Sistema, secondo la rivendicazione 1, 2, 3 o 4, caratterizzato dal fatto che detto sensore di umidità (9, 14) è un sensore a microonde.
- 7) Dispositivo per la taratura di un sensore (14) per la misurazione dell'umidità di materiali in fogli, nastri o film (15) caratterizzato dal fatto di prevedere: - una camera 6 a temperatura ed umidità controllata; - un misuratore di umidità remoto (9, 10) interno a detta camera (6) costruttivamente identico al misuratore in linea (14, 16) da tarare; - un misuratore di grammatura a raggi β (7, 8) interno a detta camera (6); - un forno di asciugatura (5) interno a detta camera (6); - un campione di carta (2) posto internamente a detta camera (6); - pareti isolanti (25), per limitare l'influenza del forno (5) sui misuratori (7, 8) e (9, 10), provviste di feritoie (26) per permettere il passaggio del nastro di carta 2; - mezzi di trascinamento in grado di movimentare il campione di carta (2) lungo un percorso chiuso che passa fra detto misuratore di umidità remoto (4), da detto misuratore di grammatura (3) e da detto forno di asciugatura (5); - mezzi di memorizzazione e di calcolo (18) per costruire la curva di taratura del sensore di umidità remoto (9); - mezzi (12) per trasferire la curva di taratura all'unità di calcolo (19) del sensore di umidità in linea (14).
- 8) Dispositivo, secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto campione 2 è un nastro.
- 9) Dispositivo, secondo le rivendicazioni 7 e 8, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di trascinamento 1 comprendono: - almeno una ruota motrice (20); - almeno una ruota folle (21); - almeno un tenditore (23).
- 10) Dispositivo, secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto campione 2 è un disco ruotante intorno al proprio asse.
- 11) Sistema, secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che detto materiale in fogli, nastri o film è carta.
- 12) Dispositivo, secondo una delle rivendicazioni da 7 a 10, caratterizzato dal fatto che detto materiale in fogli, nastri o film è carta.
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| EP0716303A3 (en) | 1997-03-26 |
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