PT91706B

PT91706B - Processo e aparelho para medir a tensao de uma folha continua

Info

Publication number: PT91706B
Application number: PT91706A
Authority: PT
Inventors: Esko Rantala
Original assignee: Valmet Paper Machinery Inc
Priority date: 1988-09-14
Filing date: 1989-09-13
Publication date: 1995-08-09
Also published as: ATE99416T1; DE68911862D1; FI80522B; CA1321893C; EP0367901A2; EP0367901A3; EP0367901B1; DE68911862T2; JP2644047B2; FI884236A0; FI80522C; ES2048240T3; PT91706A; JPH02114141A; US5052233A

Description

A presente invenção refere-se também a um aparelho para a realização do referido processo.

Quando uma folha contínua, por exemplo uma folha contínua de papel, é transportada de um rolo para outro, as velocidades de rotação e, por consequência, os binários de rotação dos accionamentos dos rolos têm de ser controlados numa relação apropriada uns com os outros, visto que o diâmetro do rolo conduzido está relacionado linearmente com a velocidade tangencial na periferia do rolo. A fim de tornar possível enrolar a folha contínua no rolo de modo que a tensão na folha contínua seja mantida apropriadamente em toda a espessura do rolo e poder desenrolar a folha contínua de um rolo para outro de modo que a folha contínua não fique frouxa nem excessivamente esticada, com as consequentes roturas, é necessário medir a tensão na folha contínua durante a operação de enro 1amento/desenro 1amento e ajustar as velocidades de rotação dos rolos de acordo com a tensão medida. 0 aparelho de medição da tensão também indica rapidamente as roturas da folha

contínua.

Os processos convencionais usados para medir a tensão de tolhas contínuas são os seguintes:

A medição da tensão da folha contínua pode ser realizada utilizando o processo ilustrado na figura 15, no qual se sopra ar comprimido contra a folha contínua, com pressão constante, e a folha contínua é transportada sobre a sonda de medição. A sonda f · de medição está provida de um furo no qual a pressão induzida é proporcional à tensão da folha contínua, podendo assim obter-se informação sobre a tensão da folha contínua a partir desta pressão. Este processo é pouco preciso e exige que a sonda de medição seja colocada num local tal, dentro da máquina, que permita que a folha contínua seja transportada segundo um ângulo substancialmente agudo sobre a sonda de medição, para permitir que se forme uma contrapressão de medição suficiente. Este tipo de deflexão aguda no sentido do transporte da folha contínua impõe uma tensão mecânica à folha contínua e aumenta a sua tendência para a rotura.

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Além disso, a tensão na folha contínua pode ser medida exercendo pressão contra esta última numa direcção transversal à sua direcção da máquina, por exemplo por meio de um rolete que desliza livremente, como se ilustra na fig. 1b. Devido ao facto de, deste modo, ser aplicada à folha contínua uma componente de força relacionada com a tensão na folha contínua e com a variação forçada na direcção da folha contínua, pode medir-se a tensão na folha contínua colocando um extensímetro num local apropriado, por exemplo a meio do vão da viga de suporte do rolete de medição ou, em alternativa, na extremidade do rolete. Se se definirem as compo3

nentes da tensão mecânica da estrutura de suporte do rolete com elevada precisão para diferentes condições de tensão mecânica, o resultado obtido é preciso; noutros aspectos o sistema sofre inerentemente dos mesmos inconvenientes que o primeiro processo descrito.

A patente de invenção Fí 62 419 descreve um processo de medição baseado na velocidade de propagação de uma onda plana, como se ilustra na fig. 1c. De acordo com este processo, excita-se uma perturbação na folha contínua, neste caso uma onda acústica gerada por meio de um altifalante, medindo-se o tempo de propagação da onda por meio de um microfone. A velocidade de propagação da perturbação está relacionada com a tensão da folha contínua, e permite assim a determinação da tensão na folha contínua quando se mantiverem constantes os outros factores, tais como a gramagem, a temperatura e o módulo de Young. Devido ao processo acústico usado, a interferência do ruído no edifício industrial e outras perturbações existentes provocarão um erro na medição.

As patentes de invenção US 2 755 032 e 3 057 574 descrevem aparelhos mecânicos operados por ar comprimido para a medição e o controlo da tensão na folha contínua. De acordo com estes processos, a folha contínua é apertada por duas almofadas, sendo a folha contínua deflectida e sendo aplicada às almofadas uma força proporcional à tensão na folha contínua. Os sistemas mecânicos de medição da tensão na folha contínua aplicam uma carga pesada na folha contínua e, por conseguinte, não são apropriados para as modernas máquinas de processamento das folhas contínuas de elevada velocidade. Na fig. 1d está ilustrada uma forma de realização de um tal aparelho.

objecto da presente invenção consiste em proporcionar um processo e um aparelho totalmente novos para a medição da tensão numa folha contínua.

A presente invenção baseia-se na aplicação de uma superfície curva, que tem uma fiada de furos alinhados, perpendicularmente à direcção da folha contínua na máquina, próxima da superfície da folha contínua em movimento. A almofada de ar formada pelo ar transportado com a folha contínua induz uma pressão nos furos, permitindo determinar a tensão na folha contínua a partir da pressão nos furos.

Mais especificamente, o processo segundo a presente invenção é caracterizado como se descreve na parte de caracterização da reivindicação 1.

Além disso, o aparelha segundo a presente invenção é caracterizado como se descreve na parte de caracterização da reivindicação 4 .

A presente invenção proporciona benefícios importantes.

processo para medir a tensão numa folha contínua segundo a presente invenção não aplica uma carga à folha contínua nem exige uma deflexão aguda da folha contínua. A direcção da folha contínua na máquina será deflectida de apenas aproximadamente 10° a 15° na barra calibradora. 0 processo de medição é preciso e, devido à sua construção estanque, insensível à conspurcação ou ao entupimento. Além disso, as fontes de perturbação existentes numa instalação industrial, tais como o ruído e as vibrações, não influenciam o resultado da medição. Devido ao facto de a tensão da folha contínua ser medida em vários pontos na secção transversal da folha contínua, pode determinar-se o perfil das tensões.

Descreve-se a seguir com mais pormenor a presente invenção com referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam:

As fig. 1a a 1d, como atrás se descreveu, aplicações baseadas nas técnicas convencionais;

A fig. 2, uma vista esquemática de um aparelho apto para a realização do processo segundo a presente invenção;

As fig. 3a e 3b, processos de montagem diferentes da barra calibradora;

A fig. A, um esquema que indica a localização óptima da barra calibradora em relação à folha contínua.

De acordo com a fig. 2, o sistema de medição segundo a presente invenção compreende uma barra calibradora (1), transdutores de medição (2), um canal de transmissão do sinal medido (A,5), um sistema de processamento automático de dados (6) e um sistema de calibração (7,8,9). Além disso, o aparelho compreende conversores de sinais (10),(11) e (12) e um dispositivo de comunicações (13) necessário para a transmissão dos sinais medidos.

A barra calibradora (1) é uma barra fabricada de um material resistente ao desgaste que se estende a toda a largura da folha contínua (IA) . A folha contínua (1A) é transportada sobre a barra calibradora (1) suportada pela almofada de ar formada pelo ar trans portado com a folha contínua (1A) e comprimido entre a barra (1) e a folha contínua (1A). Formar-se-á uma almofada de ar com capacidade de suporte suficiente em todas as condições, excepto em condições extremas. 0 raio de curvatura da superfície da barra (1) pode ser de, por exemplo, 1 m. A fim de aumentar a pressão exercida na folha contínua pela almofada de ar, o raio de curvatura pode diminuir em certa medida, possivelmente para 20 cm, com a diminuição resultante da altura de flutuação da folha contínua a partir da barra.

Numa condição de equilíbrio de forças, a pressão induzida pela almofada de ar entre a folha contínua (14) e a barra (1) será directamente proporcional à pressão aplicada ao rolo pela tensão da folha contínua (14). A pressão reinante localmente em diferentes pontos da almofada de ar, e portanto o perfil da tensão, pode ser medida através dos furos (3) abertos transversalmente na barra (1), estando fixado em cada furo um transdutor independente (2). A fim de proteger o transdutor (2) da poeira, coloca-se uma folha elástica de protecção, susceptível de transmitir a pressão, no furo, antes do transdutor.

Os transdutores de medição (2) usados são sensores sensíveis à pressão diferencial (por exemplo na gama de 0 a 25 mbar) que detectam a pressão local da almofada de ar em relação a uma pressão de referência aplicada no interior da barra (1).

Os transdutores de medição (2) são componentes do estado sólido integrados, aos quais estão ligados os dispositivos electrónicos (12,13) necessários para a transferência da informação. Assim, cada ponto de medição (3) está associado com um bloco de circuitos electrónicos (2,12,13), montados integrados na barra (1) e indicados na fig. 2 com uma cercadura rectangular oblonga. 0 conversor tensão-corrente (12) converte o sinal de tensão normalmente disponível no transdutor de pressão diferencial (2) num sinal de corrente para uma transmissão sem perturbações. Um mu 11iρ1exador (13), integrado no conversor (12) ou de construção separada, aplica o sinal de corrente ao canal (5) de transmissão do sinal de medida, sob o controlo do sistema computador (6).

Os resultados da medição são transferidos da barra calibradora usando um canal (5) de transmissões de sinais analógicos, capaz de transferir um sinal de corrente, e um canal (4) de controlo digital. 0 sistema computador (6) endereça um transdutor (2) de cada vez, através do canal de controlo (4), enviando o transdutor o seu resultado da medida através do canal de sinais (5) para o sistema computador (6).

canal de transmissão (5) do sinal de medida termina num conversor ana1ógico/digital (10), que converte o sinal analógico de corrente proveniente do transdutor de pressão enderecável (2) no formato digital para utilização do sistema computador (6).

sistema computador (6) controla o funcionamento do sistema de medição, efectua a calibração automática dos transdutores (2), lê os sinais de medição, processa os dados da medição e prepara a informação do perfil das tensões no formato apropriado para o operador do sistema.

sistema de calibração gera, com o auxílio, por exemplo, de um Pipare.lho pneumático de êmbolo (7), uma pressão de referência para ser usada como pressão de referência no aparelho (8) dos trans dutores de pressão. A pressão de referência é mantida constante durante a medição. A pressão de referência é calibrada em relação à pressão ambiente com o auxílio de um transdutor de pressão (9) separado, sendo a informação da calibração fornecida para o sistema

computador (6) por via de um conversor ana1ógico/digita 1 (11).

Durante a calibração, os furos de medição (3) da barra calibradora (1) são ligados directamente ao ar ambiente e o sistema de calibração executa uma alteração sequencial da pressão de referência, tornando possível ao sistema de computador (6) efectuar uma calibração de pressão separada para cada um dos transdutores de pressão (2).

Sem nos afastarmos dos objectivos do processo segundo a presente invenção, podem conceber-se várias alternativas de realização do aparelho para a implementação do processo.

Uma causa possível de perturbação na barra (1) será provocada pelo pó libertado pela folha contínua de papel, que pode entrar nos furos calibradores (3). Um processo simples de minorar este problema consiste em montar a barra calibradora (1) por cima da folha contínua (14), de modo que o pó que entra no furo (3) cairá livremente para fora do furo. Além disso, o furo calibrador (3) pode ser formado de modo tal que se gere uma ligeira turbulência que pode promover ainda mais a separação do pó das paredes dos furos. Em alternativa, os furos (3) podem ser cobertos com uma membrana ou preenchidos com um material poroso.

A barra calibradora (1) pode ser montada de modo a ser fixa ou, em alternativa, móvel, como se mostra nas fig. 3a e 3b.

A forma da secção curva da barra calibradora (1) voltada para a folha contínua (14) não necessita de ser circular. Em vez disso, a superfície pode ser constituída pela combinação de várias superfícies de secção circular com centros de curvatura diferentes, outra superfície com uma forma curva diferente apropriada ou mesmo de modo que o bordo dianteiro da barra (1) seja rectilíneo e inclinado segundo um ângulo apropriado em relação à folha contínua (14), enquanto o bordo traseiro da barra (1) é curvo. A forma da superfície da barra tem de ser desenhada com o cuidado devido, por causa das perturbações na pressão causadas pelo movimento da folha contínua nos bordos dianteiro e traseiro da barra calibradora.

Com o auxílio de uma barra calibradora (1) móvel, pode optimizar-se a geometria da localização da barra (1) para diferentes velocidades e tensões da folha contínua. Na sua localização óptima, a largura da barra (1) que se estende na direcção da máquina da folha contínua (14) tem de ser o menor possível, mas ainda suficientemente grande para atenuar as perturbações de pressão que surgem nos bordos dianteiro e traseiro, para que não atinjam os furos calibradores.

A perturbação da pressão que surge no bordo traseiro da barra, relativamente à folha contínua (14), tipicamente estende-se a uma distância dupla da perturbação gerada no bordo dianteiro. Portanto, a localização óptima da barra (1) relativamente à folha contínua (14) tem, como se ilustra na fig. 4, as distâncias escolhidas de modo que aproximadamente seja 0B=2 x OA , sendo (0) o ponto de calibração, (A) o ponto de encontro da folha contínua com a barra calibradora e (Β) o ponto de saída.

A fim de manter a posição óptima atrás descrita, a barra (1) tem de ser ligeiramente rodada quando está a ser aplicada à folha contínua (14), como se ilustra na fig. 3, com os comprimentos das alavancas de suporte (15) e (16) da barra (1) diferentes.

- 10 A profundidade de impressão da barra (1) no interior da folha contínua em movimento não deve ter qualquer acção nos resultados da medição, permitindo que o ângulo de deflexão da folha contínua seja escolhido livremente de modo a obter uma área de encontro desejada da barra (1) com a folha contínua (14).

A pressão de referência necessária para os transdutores de pressão diferencial (2) pode ser gerada com o auxílio de vários processos diferentes. 0 ar comprimido necessário pode ser obtido por exemplo a partir de uma instalação de ar comprimido existente, cuja pressão de trabalho é então reduzida a um nível apropriado usando redutores ou reguladores de pressão.

processo de transmissão dos sinais de medição usado na forma de realização dada como exemplo da presente invenção pode ser substituído per um sistema de transferência de dados digitais completamente integrado, no qual os transdutores incorporam elementos de transferência de dados integrados. Esta solução dispensa os conversores ana 1ógico/digita 1 separados e o canal de transferência dedicado para a transmissão dos sinais analógicos.

Claims

Reivindicações

1.- Processo para medir a tensão numa folha contínua (14) em movimento, caracterizado por a tensão da folha contínua (14) ser aferida por meio de um processo indirecto, medindo-se a pressão induzida numa almofada de ar formada entre a folha contínua móvel (14) e uma barra calibradora (1), que possui uma superfície exterior pelo menos parcialmente curva e estã colocada na proximidade da folha contínua (14), sendo a pressão na almofada de ar proporcional ã tensão da folha contínua (14).
2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pressão ser medida em vários pontos alinhados aproximadamente linearmente e numa direcção perpendicular ã direcção na máquina da folha contínua (14).
3. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracteri. zado por a pressão induzida ser medida a partir da diferença de pressõesentre uma pressão de referência entre a barra calibradora (1) e a folha e a pressão induzida contínua (14) .
4.- Aparelho para medir a tensão de uma folha contínua em movimento (14), que compreende:- pelo menos um transdutor de pressão (2) para a medição da pressão do ambiente,

- um sistema de processamento automático de dados (6) para o processamento da informação de medição e para o controlo do funcionamento do sistema de medição, e

- um canal de transmissão de sinais (4,5) para a transferência da informação de comando e de medição, caracterizado por compreender:-uma barra calibradora (1), que possui uma superfície curva na direcção na máquina da folha contínua (14) e tem nessa superfície um certo numero de furos (3) , e sendo móvel na proximidade da folha contínua móvel (14) a fim de formar uma almofada de ar entre a folha contínua (14) e a barra (1), e

- transdutores de medição da pressão (2) adaptados nos furos (3) da barra calibradora para a medição da pressão na almofada de ar entre a folha contínua (14) e a barra (1).
5.- Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o sensor de pressão (2) ser um sensor de pressão diferencial .
6. - Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender um aparelho (7) que pode ser usado para produzir uma pressão estável a um nível conhecido para ser usado na comparação desta pressão com a pressão na almofada de ar induzida entre a barra calibradora (1) e a folha contínua (14).
7. - Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a barra calibradora (1) ter vários furos (3) com sensores de pressão diferencial (2) neles introduzidos e localizados na barra (1) de modo a formar uma fiada linear, alinhada perpendieularmente em relação ã direcção na máquina da folha contínua (14) .
8. - Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por os furos na barra calibradora serem tapados com uma membrana elástica ou um material poroso.
9. - Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender alavancas de suporte (15,16) com as quais a barra calibradora (1) pode ser alinhada na proximidade da folha contínua móvel (14).
10.- Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por cada furo (3) estar provido de um transdutor de pressão exclusivo.

Lisboa, 13 de Setembro de 1989 oOficial da Propriedade Industrial

RESUMO

Processo e aparelho para medir a tensão de uma folha contínua

A invenção refere-se a um processo e a um aparelho para medir a tensão de uma folha contínua. A tensão de uma folha contínua em movimento ê medida colocando na proximidade da folha contínua (14) uma barra calibradora (1), que tem a sua superfície exterior curvada na direcção na máquina da folha contínua (14) e suporta sensores (2) de medição da pressão em furos (3) feitos na barra. Forma-se uma almofada de ar entre a folha contínua móvel (14) e a superfície curvada, na qual a pressão é proporcional ã tensão da folha contínua (14). A tensão da folha contínua (14) é medida de maneira indirecta por calibração da pressão na -almofada de ar. O aparelho próprio para a realização do processo tem um dispositivo (7) necessário para a geração de uma pressão de referência, sendo o aparelho de medição da pressão usado para medir a diferença de pressão entre a referida pressão de referência e a pressão na almofada de ar.