SE519780C2 - Förfarande och anordning för mätning av kraftpåkänningar hos raffinörer med en av malskivor avgränsad malspalt - Google Patents

Description

25 30 519 780 2 där nämnda mätyta omfattar åtminstone delar av fler än en bom och är eftergivligt anordnad i malskivans yta. Det har emellertid visat sig att denna mätanordning är mycket känslig för temperaturvariationer, vilka är vanliga ide aktuella användning- arna, och därför ger den ofta felaktiga värden för påkänningen som inte är an- vändbara för att exempelvis styra malprocessen.

Syftet med föreliggande uppfinning är i första hand att lösa ovan nämnda problem och således att tillhandahålla ett förfarande och en mätanordning som ger ett säkrare resultat än tidigare kända anordningar.

Syftet uppnås genom ett förfarande såsom definieras i patentkravet 1 och med de där angivna särdragen, liksom med en mätanordning såsom definieras i patentkravet 3.

I enlighet med förfarandet enligt föreliggande uppfinning sker mätningen genom att mätytan är fjädrande upplagrad i en riktning parallell med malskivans yta och är rörlig i nämnda riktning, vid en kraftpåkänning, i förhållande till två fast infästa kraftsensorer med vilka mätytan är förbunden och vilka är anordnade så att de ger motriktade utslag när mätytan påverkas av nämnda kraftpåkänning, samt att nämnda kraftpâkänning beräknas på basis av skillnaden mellan de, vid varje tillfälle, hos respektive kraftsensor uppmätta utslagen. Genom att använda två kraftsensorer erhålls den viktiga fördelen att det blir möjligt att få fram ett värde för kraftpåkänningen som inte påverkas av de temperaturvariationer som förekom- mer. Detta sker genom att som värde på kraftpåkänningen används skillnaden mellan de, vid varje tillfälle, hos respektive kraftsensor uppmätta utslagen. Detta värde kan sedan användas för att beräkna storleken och fördelningen av den på malgodset överförda effekten och dessa beräkningar kan sedan användas för att styra malprocessen.

Genom användning av två sensorer, på det sätt som anges enligt förelig- gande uppfinning, erhålls även den fördelen att eventuella mätfel halveras.

Enligt en föredragen utföringsform av en mätanordning enligt föreliggande uppfinning, kännetecknas den av att den innefattar organ som mäter kraftpåkän- ningen i form av två kraftsensorer, vilka är anordnade så att de ger motriktade ut- slag när mätytan påverkas av nämnda kraftpåkänning, varigenom nämnda kraft- påkänning kan beräknas på basis av skillnaden mellan de, vid varje tillfälle, hos respektive kraftsensor uppmätta utslagen, samt av att den innefattar en kropp som 15 20 30 « - t . i .

, « K . _ . 519 780 3 förbinder nämnda sensorer med mätytan. Fördelarna med att använda två kraft- sensorer har beskrivits ovan och har stor betydelse i detta sammanhang.

Enligt ett fördelaktigt utförande är kraftsensorerna symmetriskt anordnade, dvs symmetriskt i förhållande till en centrumaxel hos mätytan som är vinkelrät mot mätytan.

Sensorerna, vilka företrädesvis är piezoelektriska kraftsensorer (även kal- lade givare), uppbyggda av kvartskristall (s k quartz- eller kvartssensorer), bidrar vidare till att det blir möjligt att få en mycket styv mätanordning. De föredragna sensorerna klarar upp till 200°C och är dessutom linjära upp till denna temperatur.

Ytterligare fördelar och kännetecken framgår av de underordnade patent- kraven.

Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas med hänvisning till de utföringsexempel som illustreras i bifogade schematiska ritningar, på vilka: Figur 1 visar en perspektivvy av ett malsegment ingående i en malski- va, vilket är försett med mätanordningar enligt föreliggande uppfinning, Figur 2 visar en principskiss av en mätanordning i enlighet med förelig- gande uppfinning, Figur 3a och 3b illustrerar de kraftsamband som är tillämpliga för uppfinningen, och Figur 4 visar en vy, i genomskärning, av en mätanordning i enlighet med föreliggande uppfinning.

Figur 1 visar således en del av en malskiva i form av ett malsegment 1, vil- ket är försett med mönster innefattande ett antal bommar 3, sträckande sig huvud- sakligen i radiell riktning. I denna figur är även mätanordningar 5, i enlighet med föreliggande uppfinning, schematiskt utritade. Dessa mätanordningar har företrä- desvis en cirkulär mätyta, exempelvis med en diameter av storleksordningen 30 mm, men mätytan kan även ha annan geometrisk utformning. Mätanordningarna är företrädesvis anordnade på olika radiella avstånd från malskivans centrum, och segment på olika avstånd från centrum har företrädesvis också mätanordningar.

Dessutom kan mätanordningarna med fördel vara förskjutna periferiellt i förhållan- de till varandra, allt för att bättre kunna bestämma effektfördelningen i raffinören och därmed bättre kunna kontrollera malprocessen. När en mätanordning påver- kas av en kraft som är parallell med malskivans/segmentets yta så kommer mät- 20 25 30 . . , . . , . ~ . . . f 519 7soš*ëï?áP§~- 4 anordningens kraftsensorer var och en att generera en signal som är proportionell mot lasten.

Mätanordningen enligt uppfinningen fungerar enligt den princip som visas i figur 2. Vi ser här ett skivsegment 1 från sidan, vilket är utrustat med bommar 3. Vi ser också här en mätanordning 5, vilken för enkelhetens skull här illustrerats så- som innefattande endast en kraftsensor 10, och en mätyta 7 i form av en del av skivsegmentets yta och vilken är försedd med ett antal bommar 6, eller åtminstone delar därav. När malskivan utsätts för en skjuvlast F så kommer mätanordningen 5 (sensorn) att ta upp en last Fm som ges av följande uttryck: |1 Fm = F '_ (1) |2 där lg är avståndet mellan den plats där sensorn 10 i mätanordningen är infäst och en led 8 hos anordningen, och där l1 är avståndet mellan mätanordningens mätyta 7 och leden 8. Denna formel gäller under förutsättning att leden 8 inte tar upp nå- got moment samt att det inte blir alltför ojämn tryckfördelning hos den mätyta 7 som utsätts för skjuvkraften. Leden 8 består i princip av en plåt som är så pass tunn att den ger ett försumbart bidrag till den totala styvheten hos mätanordningen samtidigt som den kan ta de laster som den utsätts för. Tjockleken hos plåten kan samtidigt vara ganska stor på grund av att sensorns styvhet är relativt stor, vilket ger små utböjningar hos plåten. Ledens 8 dimensioner skall således vara anpas- sad till att klara den vertikala last som uppstår samtidigt som den endast tar upp en försumbar del av de sidlaster som skruven och sensorn skall ta upp. Se för öv- rigt detaljbeskrivningen i anslutningen till figur 4.

Modellen i figurerna 3a och 3b beskriver hur hög respektive låg styvhet påverkar mätanordningens funktion genom den styvhet som sensor, fästskruv (fästorgan medelst vilket respektive sensor är fixerad i förhållande till mätytan och kroppen, se fig. 4) och led har. Den kraft och det moment som upptas av sen- sorn/fästskruven respektive leden styrs av sambanden Fsenso, = kg ' ö och M = kg ' Ao, där M är momentet i leden. kg är här styvheten hos fjädern 15, det vill säga sensorn 10 tillsammans med fästskruven 20, och styvheten kg är styvheten hos upplagringspunkten/leden 8. Sambanden visartydligt att om F = konstant och kg ökar så kommer ö att minska och så även M eftersom momentet är direkt propor- 15 20 30 - - » ~ , v . a - » . . 519 780 5 tionellt mot utböjningen ö för små vinklar. l det aktuella fallet är kg stor, vilket ger att ekvationen (1) gäller.

Det skall påpekas att med relativt hög styvhet hos sensorn/fästskruven avses i det aktuella fallet en hög styvhet i förhållande till den last som sen- sorn/skruven skall ta upp. Lasten kan variera kraftigt över malzonen, exempelvis från av storleksordningen 20N till av storleksordningen 15ON. Vid ett uppskattat medelvärde på ca 4ON erhålls i det aktuella fallet förskjutningar av mätytan som kan mätas i storleksordningen hundradels millimeter. Dessa små förskjutningar underlättar, så som nämnts tidigare, bl a tätningen av anordningen mot den omgi- vande miljön. Beträffande kroppen 17 så kan denna betraktas som helt styv i rikt- ningen vinkelrätt mot mätytan.

Figur 4 visar en föredragen utföringsform av en mätanordning, i enlighet med föreliggande uppfinning. Mätanordningen 5 innefattar en mätyta 7 försedd med bommar 6, eller delar av bommar, vilken mätyta utgör en del av ett skivseg- ment, på det sätt som illustreras ifigur 1. Såsom framgår även av figur 1, har mät- anordningen företrädesvis en cirkulär mätyta.

Mätytan 7 anligger direkt mot en kropp 17, företrädesvis av stål, som sträcker sig inuti anordningen. Mätytan är företrädesvis skruvad fast i kroppen 17.

En bit under mätytan är kroppen 17 försedd med ett tvärgående urtag i vilket två kraftsensorer 10, 11 är anordnade, företrädesvis kvartssensorer. Sensorerna 10, 11 är fixerade i förhållande till kroppen 17 med hjälp av fästskruvar 20, vilka är anordnade så att de klämmer fast respektive sensor mot kroppen 17, på var sin diametralt motsatt sida om denna, vilket ytterligare kommer att beskrivas nedan.

Fästskruvarna och eventuella mellanliggande element är företrädesvis utformade så att en jämt fördelad last erhålls på respektive sensor, och företrädesvis med en viss förspänning. Enligt denna utföringsform är sensorerna symmetriskt anordnade i förhållande till en centrumlinje som sträcker sig genom mätytan 7 och genom kroppen 17. Härigenom kommer sensorerna att ge motriktade utslag när de på- verkas av en kraft. När tryckkraften på mätytan ökar så kommer således lasten att öka på den ena sensorn samtidigt som den kommer att avta på den andra sen- sorn. Naturligtvis vore det möjligt att anordna sensorerna på andra sätt i förhållan- de till varandra och ändå ordna så att deras respektive utslag blir motriktade. Även andra fästanordningarför sensorerna 10, 11 är naturligtvis möjliga. 15 20 30 « v « | . > 519 780 6 Kroppen 17 har företrädesvis ett cirkulärt tvärsnitt. Längre ner under sen- sorerna antar kroppen 17 en avsmalnande, tillplattad form inom ett område, vilket motsvarar leden 8, nämnd tidigare, och som beskrivs i anslutning till figurerna 2, 3a och 3b.

Den last Fm som mätanordningen, genom sensorerna 10, 11, kommer att ta upp, när den utsätts för en skjuvkraft F, beräknas i detta fall som: S2- S1 F¿,= ---- "k (2) 2 där S1 är den skjuvkraft som den första sensorn 10 indikerar, S2 är den skjuvkraft som den andra sensorn 11 indikerar och k är en skalfaktor baserad på tidigare gjorda kalibreringar.

Det innebär att den skjuvlast F som påverkar malskivan kan beräknas till: Iz S2- S1 F=- '----'k (3) h 2 Det är detta samband som används för att beräkna storleken och fördel- ningen av den på malgodset överförda effekten och vilka beräkningar sedermera används för att styra malprocessen.

Sensorerna 10, 11 och kroppen 17 är anordnade i ett skyddande hus 22.

Detta hus har en öppning upptill, angränsande mot omgivande malsegment, vilken tillsluts av mätytan 7, en tätning 12 som omger mätytan samt av en hylsa 13 i vil- ken tätningen år anordnad. Tätningen 12 är av ett särskilt lämpligt, något eftergiv- ligt material, exempelvis gummi, så att den kan tillåta de små rörelser som skjuv- krafterna ger upphov till hos mätytan, och ändå åstadkomma en god tätning som förhindrar att ånga och massa tränger in i anordningen. Tätningen har företrädes- vis även en dämpande verkan avseende bl a de vibrationer som uppkommer vid drift. Hylsan 13 är främst till för att underlätta tillslutandet av mätanordningen ge- nom att mätytan och tätningen först monteras i hylsan, vilken därefter enkelt införs delvis i huset 22. Naturligtvis är det tänkbart att utesluta hylsan.

Huset 22 har även en funktion när det gäller fixeringen av sensorerna 10, 11 i förhållande till mätytan 7. Sensorerna fästs således i huset med hjälp av fäst- skruvarna 20. Slutligen är kroppen 17 infäst i huset i den mot mätytan motsatta änden. - sf. .- 519 780 7 Uppfinningen skall ej anses begränsad till det illustrerade utföringsexemp- let, utan kan modifieras och ändras på mångahanda sätt av fackmannen, inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims (10)

20 30 519 780 s PATENTKRAV

1. Förfarande vid mätning av kraftpåkänningar hos raffinörer med malskivor som mellan sig avgränsar en malspalt för raffinering av malgods mellan på malski- vorna anordnande bommar (3), där mätningen sker över en mätyta (7) som utgör en del av en malskiva och nämnda mätyta omfattar åtminstone delar av fler än en bom (3) och är eftergivligt anordnad i malskivans yta, kännetecknad av att mät- ningen sker genom att mätytan är fjädrande upplagrad i en riktning parallell med malskivans yta och är rörlig i nämnda riktning, vid en kraftpåkänning, i förhållande till två fast infästa kraftsensorer (10, 11), med vilka mätytan är förbunden och vilka är anordnade så att de ger motriktade utslag när mätytan påverkas av nämnda kraftpåkänning, samt att nämnda kraftpåkänning beräknas på basis av skillnaden mellan de, vid varje tillfälle, hos respektive kraftsensor uppmätta utslagen.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att storleken och fördelningen av den på malgodset överförda effekten beräknas på basis av skillnaden mellan de, vid varje tillfälle, hos respektive kraftsensor uppmätta utslagen och att dessa be- räkningar sedan används för att styra malprocessen.

3. Mätanordning för mätning av kraftpåkänningar hos raffinörer innefattande malskivor som mellan sig avgränsar en malspalt för raffinering av malgods mellan på malskivorna anordnande bommar (3), vilken mätanordning innefattar organ (10, 11) som mäter kraftpåkänningen över en mätyta (7) som utgör en del av en mal- skiva och där nämnda mätyta omfattar åtminstone delar av fler än en bom (3) och är eftergivligt anordnad i malskivans yta, kännetecknad av att nämnda organ som mäter kraftpåkänningen över mätytan innefattar två kraftsensorer (10, 11), vilka är anordnade så att de ger motriktade utslag när mätytan påverkas av nämnda kraft- påkänning varigenom nämnda kraftpåkänning kan beräknas på basis av skillna- den mellan de, vid varje tillfälle, hos respektive kraftsensor uppmätta utslagen, samt av att den även innefattar en kropp (17) som förbinder nämnda sensorer med mätytan (7). 15 20 25 30 w .U- . .. - . 1 519 780 9

4. Mätanordning enligt krav 3, kännetecknad av att mätytan (7) har en cent- rumaxel (18) som är vinkelrät mot mätytan och att kraftsensorerna (10, 11) är sym- metriskt anordnade i förhållande till nämnda centrumaxel.

5. Mätanordning enligt krav 3 eller 4, kännetecknad av att respektive kraft- sensor (10, 11) anligger mot nämnda kropp (17) samtidigt som den är fixerad i förhållande till nämnda kropp med hjälp av fästorgan (20).

6. Mätanordning enligt krav 5, kännetecknad av att den innefattar organ (12, 17) för fjädrande upplagring av mätytan (7) i en riktning väsentligen parallell med malskivans yta.

7. Mätanordning enligt krav 6, kännetecknad av att mätytan (7) är förbunden med nämnda kropp (17), vidare att nämnda kropp, i den del därav som sträcker sig på den sida av kraftsensorerna (10, 11) som är motsatt mätytan, är utformad med en led (8) där kroppen är svängbari en riktning väsentligen parallell med malskivans yta.

8. Mätanordning enligt något av kraven 3-7, kännetecknad av att nämnda mätyta (7) utgör en del av mätanordningen och att mätytan omges av ett tätnings- organ (12), medelst vilket den är förbunden med omgivande delar av mätanord- ningen och vilket tätningsorgan (12) är av ett något eftergivligt material.

9. Mätanordning enligt krav 8, kännetecknad av att den innefattar ett hus (22), att kraftsensorerna (10, 11) och kroppen (17) är anordnade inuti nämnda hus, att kraftsensorerna är fästa i huset medelst nämnda fästorgan (20) varigenom de hålls fixerade i förhållande till nämnda kropp, att en ände av kroppen, vilken ände befinner sig motsatt den ände som är förbunden med mätytan, är fäst i hu- set, samt att huset tillsluts medelst mätytan (7) och tätningsorganet (12).

10. Mätanordning enligt krav 9, kännetecknad av att tätningsorganet år anord- nat i en hylsa (13), vilken hylsa, med tätningsorgan (12) och mätyta (7), införs i huset (22) för tillslutning av huset.