[发明专利]具有用于操作参数的传感器的触发系统的工业轧辊

说明书

相关申请

本申请要求来自2013年4月19日提交的美国临时专利申请No.61/813767的权益和优先权，其公开据此全部结合到本文中。

技术领域

本发明一般涉及工业轧辊(roll)，以及更具体来说涉及用于造纸的轧辊。

背景技术

在典型造纸过程中，将纤维素纤维(称为纸“原料”)的水浆或悬浮液馈送到在两个或更多轧辊之间行进的铁丝网和/或合成材料的环带的上面的道之上。常常称作“形成结构”的带在其上面的道的上表面提供造纸表面，其作为过滤器操作以将纸原料的纤维素纤维与水介质分离，由此形成湿纸幅。水介质通过位于结构的上面的道的下表面(即，“机器侧”)的重力或真空经过称作排水孔的形成结构的网孔排出。

在离开形成部分之后，将纸幅传递到造纸机的压机部分，其中它经过覆盖有通常称作“压毡”的另一个结构的一个或多个压机(常常是滚压机)的辊隙。来自压机的压力从纸幅去除附加水分；水分去除常常通过压毡的“毛毡”层的存在来增强。纸然后传递到干燥器部分以便进一步进行水分去除。在干燥之后，纸准备好进行二次加工和包装。

圆柱轧辊通常用于造纸机的不同部分，例如压机部分。这类轧辊驻留并且工作在苛刻环境中，其中它们能够遭受高动态负荷和温度以及侵蚀或腐蚀化学剂。作为示例，在典型造纸厂中，轧辊不仅用于在加工站之间传输纤维纸幅片，而且在压机部分和砑光机轧辊的情况下还用于将纸幅片本身加工为纸。

造纸中使用的轧辊通常在考虑造纸机内的位置的情况下构成，因为要求驻留在造纸机内的不同位置中的轧辊执行不同功能。因为造纸轧辊能够具有许多不同性能需求，并且因为更换整个金属轧辊可以是相当昂贵的，所以许多造纸轧辊包括聚合物盖，其包围通常金属的核心的圆周表面。通过改变盖中采用的材料，盖设计人员能够按照造纸应用需求为轧辊提供不同性能特性。另外，维修、再研磨或更换金属轧辊上的盖的费用可以比更换整个金属轧辊要低许多。用于盖的示范聚合材料包括天然橡胶、合成橡胶，例如氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯(SBR)、腈橡胶、氯磺化聚乙烯(“CSPE”——又已知为来自DuPont的商标名HYPALON)、EDPM(给予由乙烯丙烯二烯单体所形成的乙烯丙烯三元共聚物的名称)、聚亚安酯、热固合成物和热塑合成物。

在许多情况下，轧辊盖将包括至少两个不同层：基底层，覆盖于核心，并且提供对其的接合；以及顶原料层，覆盖于并且接合到基底层，并且用于轧辊的外表面(一些轧辊还将包括被基底层和顶原料层夹着的中间“接头”层)。这些材料的层通常选择成为盖提供用于操作的物理性质的规定集合。这些能够包括必要强度、弹性模数以及对高温、水和粗糙化学品的抵抗性以耐受造纸环境。另外，盖通常设计成具有适合于它们将执行的加工的预定表面硬度，并且它们通常要求纸片从盖“释放”而没有对纸片的损坏。另外，为了节约，盖应当是耐磨的。

当纸幅经过造纸机来传送时，了解纸幅所遭遇的压力分布图可以是很重要的。压力的变化能够影响从纸幅所排出的水量，其能够影响最终纸片水分含量、厚度和其他性质。关于轧辊所施加的压力的幅度因此能够影响用造纸机所生产的纸的质量。

轧辊的其他性质也能够是重要的。例如，轧辊盖在机器横向所遭遇的应力和张力能够提供与盖的耐用性和尺寸稳定性有关的信息。另外，轧辊的温度分布图能够帮助识别盖的潜在问题区域。

已知的是将压力和/或温度传感器包含在工业轧辊的盖中。例如，授予Moschel等人的美国专利No.5699729描述一种具有螺旋布置的引线（lead）的轧辊，其包括嵌入轧辊的聚合盖中的多个压力传感器。传感器螺旋地布置，以便在沿轧辊长度的不同轴向位置提供压力读数。通常，传感器通过信号携带构件来连接，其将传感器信号传送给处理器，处理器处理信号并且提供压力和位置信息。

发明内容

作为第一方面，本发明的实施例指向一种确定工业轧辊的旋转位置的方法。该方法包括下列步骤：

(a)提供具有纵轴的旋转工业轧辊，该工业轧辊在其一端上安装了加速计；

(b)检测加速计中生成的重力矢量；

(c)将在步骤(b)所检测的重力矢量的幅度和方向与预定预触发重力矢量进行比较；

(d)如果在(b)所检测的重力矢量的绝对值没有达到预触发重力矢量的绝对值，则重复步骤(b)和(c)；否则，进行到步骤(e)；

(e)检测加速计中生成的重力矢量；