JP7057789B2 - サクションロールのシールストリップモニターおよび潤滑水制御システム - Google Patents
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Description
本出願は、その開示全体が本明細書に組み入れられる、2017年5月1日出願の米国仮特許出願第62/492,486号の優先権および利益を主張するものである。
記載されるシステムの機能により、ストリップの温度、ストリップの摩耗を測定する方法、および電子的なマルチマイクロプロセッサベースの測定・制御システムを用いて詰まった潤滑シャワーノズルをパージする方法を提供することができる。また、ストリップの動き(シェルから近いまたは遠い)、ならびにパイロットベアリングの温度および振動を判断するための任意選択の機能を提供することもできる。こうした各モジュールは、それぞれがプログラムされたファームウェアの制御下にあるマイクロプロセッサを含むことができる。
・監視されるシールストリップおよびゾーン
・監視される各ゾーンの温度および摩耗の状態
・制御弁の開口に基づく水流量の名目上の割合
・存在する場合には、自動弁パージシステムの状態
・パイロットベアリングの振動および温度の状態
・シール位置センサによって与えられる、シールストリップ封止用の面ストリップの内側シェル面に対する相対位置
・任意の警告レベルまたはシステムの不具合(温度/摩耗、弁の不具合など)
の項目の少なくともいくつかをグラフィック表示するコンピュータ(本明細書に記載されるホストPC102など)を含む。
ホストPCおよび相互接続:
図5を参照すると、システムのホストPC102は、独立したデータバス105(当技術分野では、RS-422および/またはRS-485ネットワークと記載される)に接続可能なカスタムハードウェアと共に、ユーザのネットワークへの接続を可能にするハードウェアを備えた、従来型または産業グレードのパーソナルコンピュータを含む。この専用のRS-422または485ネットワークは、サクションロールハウジング上の固定のサクションボックス20の上またはその近くに装着された管理端部コントローラ106(以下で説明する)に接続するために用いられる。ホストPC102から管理端部コントローラ106への接続には、専用の有線または無線リンク105を用いることができる。
やはり図5を参照すると、管理端部コントローラ106(主制御モジュール、またはMCMとしても知られる)は、
・専用のRS-422/485または無線リンク105を介してホストPC102にインターフェースする。このリンクは、システム100の相互接続されたすべてのモジュールへのコマンドおよびデータのための経路を提供する。
・独立した専用のRS-485リンク105で、サクションボックスの真空ゾーン30の内部に装着された様々なゾーンモジュール(以下で説明する)とやり取りするデータトラフィックへの伝達およびデータトラフィックの制御を行う。
・すべてのゾーンモジュールに対してDC電力用のパススルー接続を提供する。
・主要な潤滑水入口を駆動するアナログ制御(0~100%の流量)信号を提供し、フィードバック制御信号によって弁の位置を監視する。
・サクションロールの外部の温度を測定および通知する。
という複数の機能を有することができる。
図5に戻ると、システム100が使用可能な複数のタイプのゾーンモジュールが存在する。いくつかは、任意選択でユーザの要件に応じて適合させることができる。典型的なシステム100は、任意選択で32のゾーン温度・摩耗モジュール130(シールストリップごとに8つ、サクションロールごとに4つのストリップ)、4つのストリップ位置センサモジュール140(ストリップごとに1つ)、および1つのパイロットベアリング温度・振動ゾーンモジュール150(ロールごとに1つ)を含むことができる。
ゾーン温度・摩耗モジュール
ゾーン温度・摩耗モジュール130(ZTM:Zone Temperature and Wear Module)は、最も基本的なモジュールである。このモジュール130は、
・単一のシールストリップ温度モジュールからこのモジュールに接続された、4つのデジタル温度集積回路からの温度を評価する(ここで使用されるセンサのさらに詳しい説明は、以下の段落に記載する)
・オプションとして、各ゾーン専用の水弁を制御することができる
・摩耗を3段階で示すことができる(以下で説明する)
・その測定データを管理端部コントローラ106に伝達し、管理端部コントローラ106からコマンドを受け取る
・管理端部コントローラ106からDC電力を受け取り、電力を次のモジュールへ送る
という機能を含むことができる。
ストリップ位置センサモジュール140は、シールストリップ34が内部に保持される固定ホルダ32を基準としてシールストリップ34の物理的な動きを測定することによって、シールストリップ34の物理的な動きをインチまたはmmの分数として測定する任意選択のモジュールである。この位置は通常、一端には圧力が与えられ、遠端はキャップで封止された「ロードチューブ(load tube)」142(シールストリップ34の下に全長にわたって延びるホース)の中に含まれる圧力量によって制御される(図3参照)。ロードチューブ142内の圧力によってロードチューブ142が膨張し(バルーン内の空気によく似ている)、シールストリップ34がシェル12の内面に向かって持ち上がる。この効果と、これまでに言及したサクションボックス20からのシステム真空および潤滑水の層流の助けにより、シールストリップ34の縁部とシェル12の内部との間にシールが形成される。サクションボックス20を通してシェル12を真空に引きすぎると、シールストリップのシェルに対するシールに影響を及ぼす。過剰な真空、ならびに不適切な潤滑シャワーの水流は、シールの耐用年数に大きい影響を及ぼし、早期摩耗または完全なシール不良を引き起こす可能性がある。位置センサモジュール140は、ストリップの動きに対してタブを保持するために使用することができる。他のモジュールと同様に、測定データは、RS-485データバス104上の管理端部コントローラ106に伝達される。
再び図5を参照すると、パイロットベアリング温度・振動センサモジュール150は、外部センサを用いて相対的なベアリングの温度を、外部の圧力またはMEMSベースの加速度計を用いて振動を測定するデジタル温度測定集積回路を使用する。こうした測定からのデータは、要求があり次第、管理端部コントローラ106に送信される。
次に図16~図18を参照すると、シールストリップセンサ134は、4つのデジタル温度センサ134a、134b、134c、134dを含み、そのうちの3つ(134a~134c)は、隆起付/フレキシブルKapton(登録商標)(ポリイミドフィルム)PCB138のフレキシブル端部に装着され、エポキシシェル139の内部に封入されている。
主要部対ゾーンの水制御
システムが温度データを収集するため、サクションロールへの主要な水入口点において、または個々のゾーン弁を用いて潤滑シャワーへの水の流れを制御することにより、シールストリップの動作パラメータに基づくそのデータに従って作動することが容易である。システムの一実施形態では、システムのコストを節約するためにゾーンの水制御弁が省かれ、1つの主弁を用いてロール全体への水の流れを制御する。バスに接続されたすべてのゾーン温度モジュールによって収集されたデータに従って作動する管理端部コントローラ106は、1~10ボルトの範囲のアナログ信号(0~100%の弁の開口に対応する)を弁に送る。弁は、水流の相対的指標である、弁の現在位置を示す1~10ボルトのフィードバック信号(やはり、1V=0%、10ボルト=100%)を与える。
自動パージシステムを有するシステムに使用されるシャワーノズルは、ダイアフラム、および圧力が10psi以下に低下する度にノズルを清浄化するワイヤを用いた内部機構を有する。これを前述のシステム100に実装するには、主弁を定期的(たとえば、1時間に1回、10秒間)に閉じるか、または忠実なゾーンの水制御の場合には、ゾーンモジュールが弁を制御するようにする。このパージ処理は、ホストPC102によって、管理端部コントローラ106にコマンドを送信するようにプログラムすることが可能である。管理端部コントローラ106は、主弁を閉じ、次いで開いてパージサイクルを実行するか、またはゾーンモジュール制御の場合には、各ゾーンに順々にパージ機能を実行するように命令する。ゾーンパージを一度にすべてではなく順々に行う(すなわち、一度に1つのゾーンの弁サイクルを行う)ことによって、システム電源での急な電力サージを低減することができる。
このモジュールは、マイクロプロセッサ、RS-485データバスレシーバ/ドライバ、およびアナログ信号調節回路を含む。これは、パイロットベアリング装着部からのアナログの振動データと共に、ベアリング温度を通知する。このデータはデータバス通信を専用に使用することが必要になる可能性があるため、振動の読み取りが行われている間、他のモジュールすべてが一時停止されることがある。
Claims (11)
- 内部ルーメンおよび複数の貫通孔を有する円筒形シェルと、
前記シェルの前記ルーメン内に位置決めされたサクションボックスと、
前記サクションボックスと動作可能に接続されたサクション源と、
前記サクションボックスに取り付けられ、前記サクションボックスと前記シェルの間にシールを形成するのを助けるように構成された少なくとも1つのシールストリップと、
前記シールストリップに、3つの異なる水準のセンサ摩耗を示すように、センサ端部から3つの異なる間隔をおいて埋め込まれて取り付けられた第1、第2および第3のセンサと、
前記第1、第2および第3のセンサに加え、前記サクションボックス内部の環境温度を測定し、基準温度として使用される第4のセンサと、
前記センサと動作可能に接続されたコントローラと、
を含むサクションロールであって、前記センサは、前記コントローラへ信号を伝えるように構成され、前記信号は前記コントローラで処理され、前記シールストリップについて、温度、摩耗、振動、および圧力のうちの少なくとも1つに関するデータを提供する、サクションロール。 - 前記第1、第2および第3のセンサは、その一端における長期の摩耗によって前記センサが作動しなくなり、それにより前記シールストリップが所定量だけ摩耗したことを示すように構成および配置される、請求項1に記載のサクションロール。
- 前記第1、第2および第3のセンサはプリント回路基板に装着される、請求項2に記載のサクションロール。
- 前記プリント回路基板はフレキシブルプリント回路基板である、請求項3に記載のサクションロール。
- 前記第1および第3のセンサは、前記プリント回路基板の一方の側に装着され、前記第2のセンサは、前記プリント回路基板の反対側に装着される、請求項3に記載のサクションロール。
- 前記サクションロールの振動に関するデータを提供するように構成された第5のセンサをさらに含む、請求項1に記載のサクションロール。
- 前記シールストリップに関する位置データを提供するように構成された第5のセンサをさらに含む、請求項1に記載のサクションロール。
- 前記シールストリップを潤滑するように位置決めされた潤滑シャワーをさらに含む、請求項1に記載のサクションロール。
- 前記コントローラは、前記センサによって取得されたデータに基づき、前記潤滑シャワーからの水の放出を調節するように構成される、請求項8に記載のサクションロール。
- 前記コントローラは、前記センサによって取得されたデータに基づき、前記潤滑シャワーを作動させて前記潤滑シャワー自体をパージするように構成される、請求項8に記載のサクションロール。
- 内部ルーメンおよび複数の貫通孔を有する円筒形シェルと、
前記シェルの前記ルーメン内に位置決めされたサクションボックスと、
前記サクションボックスと動作可能に接続されたサクション源と、
前記サクションボックスに取り付けられ、前記サクションボックスと前記シェルの間にシールを形成するのを助けるように構成された少なくとも1つのシールストリップと、
フレキシブル回路基板に装着され、前記シールストリップに取り付けられた第1、第2、および第3のセンサであって、二つのセンサがフレキシブル回路基板の上側に位置し、一つのセンサが、下側に位置するように装着されたセンサと、
前記センサと動作可能に接続されたコントローラと、
を含むサクションロールであって、前記センサは、前記コントローラへ信号を伝えるように構成され、前記信号は前記コントローラで処理され、前記シールストリップについて、温度、摩耗、振動、および圧力のうちの少なくとも1つに関するデータを提供する、サクションロール。
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