SE444861B - Beroringsfri banspenningsmetare - Google Patents

Description

V - -z-w-fl- 10 15 20 25 30 35 8404531-9 traverseringsbart mäthuvud för samordning med andra mätdon för mätning av tjocklek, fuktighetshalt och andra variabler av intresse för processkontroll och kvalitetskontroll.

Helst skall också mätningen ge ett linjärt eller nära lin- järt resultat.

Till belysning av detta syfte må anföras att jag under mitt arbete med tjockleksmätare för rörliga pappersbanor experi- mentellt upptäckt att en pappersbanas tjocklek, åtminstone mätt beröringsfritt eller med lågt yttryck, på ett förvånan- de sätt ändras, då banspänningen ändras. I förstone skulle man väl tänka sig att en ökad spänning skulle medföra att papperet blev tunnare, på grund av tvärkontraktion. Vad man experimentellt observerar är emellertid något betydligt mera komplicerat, vilket dessutom är beroende av vilken typ av tjockleksmätare som används. Om en berörinqsfrí mätare av den konstruktion som framgår av SE utläggnings- skrift nr, 434 997 ' använ?Éï9så medför en sträckning till att börja med, för ett tidn ngspapper, att den mätta tjock- leken först ökar med 3 - 4/pm (kraften 0 - 0,2 N/m), sedan ökar långsammare med ytterligare någon Pm (kraften 0,2 - - 1,0 N/m) och först därefter avtar med ökad spänning. Utan att vara säker därpå, förmodar jag att denna effekt beror på att papperets "lugg" reser sig, när det blir spänt. För att kunna erhålla ett riktigt värde på papperstjockleken är det sålunda nödvändigt att känna spänningen för att göra en vederbörlig korrektion. Tidningspapper kan ha normaltjock- leken 80lpm, och man önskar kunna hålla kontroll på det inom någon enstakalpm eller bättre. Det må för övrigt noteras att berörande tjockleksmätare uppvisar ännu större beroende av banspänningen än den närvarande, beröringsfria.

En mätning av banspänningen, korrelerad med andra mätningar, är önskvärd vid löpande tillverkningskontroll, för att styra en pappersmaskin. I sista hand sker dylik styrning vanligen genom att en vals i maskinen värmes mer eller mindre på olika delar av sin längd, för att uppnå en jämn tjocklek. Jämn tjocklek är ett krav från tryckerierna. Data beträffande 10 15 20 25 30 35 3104531-9 banspänningen är också viktiga, när det gäller papperets upprullning på rullar, och anledning finnes att misstänka att felaktigheter i banspänningen i rullarna ger upphov till många fall av oförutsedda banbrott vid t.ex. tidnings- tryckning. En med hänsyn till banspänningen välrullad pap- persrulle blir vidare mindre lätt orund.

Ovanstående syften och fördelar uppnås enligt uppfinningen genom en beröringsfri banspänningsmätare, som företer de i nedanstående patentkrav 1 angivna kännetecknen.

Det är lämpligt om mätaren är så beskaffad, att den är tryckgasstyrt teleskoperande, så att den återdrages vid bortfall av tryckgas. Detta uppnås vid en utföringsform enligt krav 2. En~föredragen utföringsform härvidlag är angiven i krav 3, varigenom en utteleskopering bara blir möjlig, om trycket överstiger ett visst minimitryck. En ytterligare förbättring härvidlag, jämte en förbättrad verkan vid mätningen, uppnås vid ett utförande enligt krav 4 eller 5. Bredden av trycköppningen bör vara liten i förhållande till banans bredd och helst ej överstiga en tjugondedel av denna, och det är lämpligt att låta endast de läppar som avgränsar denna och mätöppningen vara vända mot banan.

Uppfinningen skall nu beskrivas utifrân ett utförings- exempel, som âskådliggöres i ritningen.

Fig. visar en sidovy av en banspänningsmätare. 1 Fig. 2 visar samma banspänningsmätare i genomskärning.

Fig. 3 visar en stationär provuppställning. 4 Fig. visar ett försöksresultat från provuppställningen i fig. 3.

Pig. 5 visar tjocklekens variation med banspänningen för två exempel på olika papper.

Fig. 6 illustrerar verkan av en korrektion av en pappers- profil, som sker utan hänsynstagande till banspänningen. 10 15 20 25 30 35 40 8404531-9 - _ 4 I fig. 1 visas en schematisk sidovy av en banspännings- mätare enligt uppfinningen. I en hållare 3 sitter ett mät- huvud, som är huvudsakligen cylindriskt, med en diameter om 30 mm. Ett intag för tryckluft är visat vid 4 och ett rör S är anslutbart till en tryckmätare. Dylika är kända av många slag. Vid utföringsexemplet har använts en låg- tryckstransducer betecknad Mod. 261 från Setra Systems, 45 Nagok Park, Acton, Mass., USA. Som tydligare framgår av fig. 2, är mäthuvudet tudelat i en fast del 1 och en rör- lig del 2, vilka är teleskoperande. Den fasta överdelen är ihålig, med ett smalare hål 14 och ett bredare hål 16 och ett lock 18, genom vilket tryckluftsröret 4 är draget.

Den rörliga delen består av ett munstycksparti, fäst på en stjälk 15, som passar i hålet 14, och vid vars andra ände sitter en kolv 13, som passar i det bredare hålet 16.

En tryckfjäder 12 är anordnad så att den tenderar att dra in stjälken 15 till det i fig. 2 visade läget. En luftkanal 11 är dragen genom stjälken fram till munstycksdelen och är avslutad åt ena hållet i en i kolvens översida anordnad tät- ring 17, som i det visade läget tätar mot lockets 18 insida, runt luftinloppshålet 4.

Man inser att kolven 13 ej påverkas av tillförd tryckluft i det visade läget, förrän ett så stort tryck uppnåtts, att tätringen 17 friats från locket 18, under motverkan av fjä- dern 12.

Kanalen 11 mynnar via en grov sinterbricka 19 ut i det utåt öppna utrymmet 8. Sinterbrickan hjälper till att hålla uppe trycket i kanalen 11, så att tillräckligt tryck uppnås genom tryckluftstillförseln, för att kolven 13 skall erhålla tryck över hela sin överyta, varefter kolven utpressar den rörliga delen 2 till ett icke visat bruksläge.

När banspänningsmätaren utnyttjas för mätning, bringas en bana till platsen för anliqgning och antar i användning ett avstånd av ungefär 1 mm, emot underdelen av den rörliga delen 2 och bil- dar en vägg till utrymmet 8. Detta är omgivet av ett ringformigt :rum 7 med en likaså ringformig mätspalt 9, utåt begränsad av en läpp 10. lår nu utrymmet 8 blir trycksatt med ett tryck om 10 15 20 25 '_ 30 4.35 8404531-9 0,5 - 1 bar, kommer den eftergivliga banan att avlägsna sig mer eller mindre, beroende av banspänningen. Det tryck som uppmätes i den via ledningen S till mätspalten 9 kopplade tryckmätaren kommer att variera med banspänningen. Däremot är mätresultatet inte särskilt känsligt för trycket för den tillförda luften, varför redan högst primitiva tryckregleringsmedel är tillräcküga.

Att man kan förvänta sig ett dylikt beroende är visserligen möjligt att på förhand förutsäga, på grund av relativt ele- mentära förhållanden. Det är emellertid något som för en fackman kan förefalla överraskande, att denna verkan visar sig vara LnÜärb,eller nästan linjärt, beroende av banspän- ningen, vilket gör uppfinningen mycket lämpad för angivna mätändamål.

Detta har kunnat fastställas experimentellt. Vid ett experi- ment upphängdes ett papper (typ tidningspapper) med 2 m längd och 440 mm bredd vertikalt mellan två stöd 31 och 32 och belastades med en behållare, som kunde fyllas med vatten.

Vid ofylld behållare motsvarade spänningen 220 grams be- lastning. En banspänningsmätare anbringades emot pappers- ytan. Geometrin framgår av fig. 3, med måtten i mm. Med denna uppställning erhölls resultat enligt fig. 4, där på X-axeln utsatts värden i procent av fullt utslag för den använda tryckmätaren. En så gott som linjär kurva erhölls.

Man inser att, då anordningen fungerar medelst strömmande gas, kraftförhållandena ej är helt enkla. Att det före- ligger ett statiskt tryck i utrymmet 8 (fig. 2) inses, vilket naturligtvis vill trycka papperet utåt från mät- huvudet. Samtidigt kommer emellertid luften att strömma sidlänges i den mellan huvudet och pappersbanan bildade spalten, skapande ett undertryck enligt Bernoullis lag, vilket är ägnat att dra papperet mot huvudet. Det tryck som mätes pâverkas av detta undertryck. Att resultatet av dessa olika verkningar skulle medföra ett i banspän- ningen linjärt eller nästan linjärt mätresultat är ägnat att förvåna, liksom också att mätresultatet så föga beror av det tillförda trycket inom vida gränser. 10 15 20 25 30 "35 8404531-9, Försök har även gjorts på rörliga banor, med papper spolat mellan två rullar. Det visar sig här, såvitt kunnat påvisas, att mätresultatet icke pâverkas av banhastigheten. Vid en dylik uppställning bildar banan mitt för huvudet en föga utpräglad "dal", ett par dm lång i dragriktningen, med en bredd föga överstigande huvudets bredd.

För att belysa det särskilda problem inom pappersindustrin, varpå uppfinningen utgör en lösning, och som veterligen ej tidigare observerats, hänvisas till fig. 5, som visar änd- ringen i tjocklek ilym för papper som funktion av banspän- ningen. Kurvorna 51 och 52 visar försöksresultat för tid- ningspapper från två olika, svenska pappersbruk. Skillnaden är inte slumpmässig, utan pappersbrukens papper visar kon- sistent var sin kurvform. Man ser att en snabb tjockleks- ökning vid fortsatt spänningsökning avlöses av en lång- sammare, för att slutligen ersättas av en tjockleksminskning för banspänningar överstigande ca 1 N/m. Det är tydligt att ingen tjockleksmätning med hög noggrannhet är möjlig på pappersbanor som är spända, om man inte tar hänsyn till banspänningens inverkan.

I fig. 6 belyses inverkan av en genom bristande kompensation för banspänningen felbehäftad tjockleksmätning. Fig. 6 visar efter X-axeln bredden av en pappersbana, vilken frân början antas vara jämntjock, alltså utan avvikelse från ett önskat normalvärde för tjockleken. Detta visas med linjen 61.

Emellertid föreligger en variation i banspänningen över banans bredd, utritad med streckade kurvan 62, som är ganska representativ, i det att kanterna ofta har lâg ban- spänning. Om man nu mäter tjockleken, så kommer man att mäta fel, och närmare bestämt finna papperet vara tjockare på mitten av banan. När man nu korrigerar detta förmodade fel, tills man i tjockleksmätaren finner jämn tjocklek, så kommer man i själva verket att erhålla en tjockleks- kurva med en avvikelse såsom den streckprickade kurvan 63.

Till utveckling av precisionssynpunkten må följande meddelas. 10 15 20 8404531-9 0 Ett normalt tidningspapper har en tjocklek av ungefär 80 m. Tjockleksvariationer på 10 fm gör papperet helt sekunda, och en normal tillverkningstolerans är för när- m. Tjockleksvariationerna är av betydelse för varande 2 )1 både tryckkvalitet och risk för banbrott. En god tjock- leksmätning med hög precision under drift skulle vara av stor fördel, för att göra papperets torrvikt jämn över bredden. För närvarande är man i stället hänvisad till att korrigera genom att torka papperet olika mycket på olika ställen utefter bredden, för att på så sätt ned- bringa tjockleksvariationen under kalendreringen av det redan formade papperet. Den olikstora fukthalten i de färdiga pappersrullarna är ekonomiskt oförmânlig för pappersbruket, som med en bättre styrning, endast möjlig genom bättre tjockleksmätning, skulle kunna nedbringa råvaruåtgângen per ton papper utan kvalitetsförlust.

Genom banspänningsmätningen erhålles vidare en förbättrad möjlighet att styra upprullningen på rullar (diameter 2 m) av tidningspapper till lagom fördelning av banspänningen.

Det råder för övrigt en välgrundad misstanke, att en dålig fördelning sidlänges av banspänningsprofilen är en väsent- lig källa till banbrott i tryckerierna.

Claims (6)

Juwwà___--« i 7 10 15 20 25 30 a 35 8404531-9 . _ 8 Patentkrav

1. Beröringsfri banspänningsmätare för mätning av spänningen hos en mellan tvâ styrningsanordningar under spänning dragen materialbana, och i vilken ingår medel för tillförsel av en trycksatt gas till ett utrymme i densamma, öppet åt ett håll och avsett att begränsas av materialbanans ena, mot utrymmet nära lagda sida, och en tryckmätare avsedd att mäta gastryc- ket vid banan vid sidan av det nämnda utrymmet, k ä n n e - t e c k n a d av att den innefattar en hållare (3) med ett däri fäst mäthuvud (1, 2), i vilket ingår en tryckgasingång (4) och en till denna ansluten gaskanal (11), vilken leder till utrymmet (8), samt ett kring utrymmet (8) anordnat, ring- formigt rum (7) med en ringformig öppning (9), varvid utrymmet (8) och öppningen (9) är avslutade mot ett ändplan i mäthuvu- det, och varvid det ringformiga rummet är anslutet till en tryckavkännare. banspänningsmätare enligt krav 1, k ä n - av att mäthuvudet har två relativt var-

2. Beröringsfri n e t e c k n a d andra teleskopvis rörliga partier, där ett första parti (1) är fäst vid hållaren (3) samt uppbär tryckgasingången (4), under det att det andra partiet (2) uppbär det öppna, för trycksättning avsedda utrymmet (8) samt det ringformiga rummet (7), varvid partierna fungerar som en kolv resp. en cylinder för deras inbördes fjärmande vid tillförsel av den trycksatta gasen, under motverkande av en fjäder (12).

3. Beröringsfri banspänningsmätare enligt krav 2, k ä n - n e t e c k n a d av att det andra partiet (2) vid sin från mäthuvudets nämnda ändplan vända ände har en stjälk (15), genom vilken gaskanalen (11) är dragen, vilken stjälk är avslutad med en kolv (13) med större diameter än stjälken, och det första partiet (1) har en första, långsträckt öpp- ning (14) för upptagning av stjälken och en andra öppning (16) i stjälkens (15) förlängning, avpassad för upptagning av kolven (13), varvid fjädern (12) är en i den andra öpp- ningen mellan kolven (13) och den första öppningen (14) 10 15 20 8404531-9 anordnad tryckfjäder, samt kanalen (11) vid kolvens (13) fjädern (12) motsatta ände är avslutad med en ringformig tätning (17), avpassad för anliggningstätning mot den vid en vägg (18), avgränsande den andra öppningen, mynnande tryckgasingângen (4).

4. Beröringsfri banspänningsmätare, enlfiflïkravïä k älïfl 6 - t e c k n a d av att mellan kanalen (11) och det för trycksättning avsedda rummet (8) finnes en strypbricka (19).

5. Beröringsfri banspänningsmätarc, 6011911 kröV 4/ k ä 11 f! 8 - t e c k n a d av att strypbrickan (19) är en sinterbricka.

6. Beröringsfri banspänningsmätare enligt krav 1, k ä n - n e t e c k n a d av att det trycksättningsbara utrymmets (8) öppning är anordnad att upptaga mindre än en tjugonde- del av bredden av den bana, på vilken mätning är avsedd, av en första läpp (6) mot den ringformiga som i sin tur är avgränsad utåt av en ytter- samt avgränsad öppningen (9), läpp (10), vilka läppar alltså tillsammans avgränsar den ringformiga öppningen (9), varvid den mot banan vända sidan av mäthuvudet (2) endast består av den av dessa båda läppar bildade ytan.