[发明专利]装有具备可贴合导电板的传感器的工业辊

说明书

技术领域

本发明主要涉及工业辊，并且更具体涉及用于造纸的辊。

背景技术

在通常的造纸工艺中，纤维素纤维的水浆或悬浮液(通称为造纸“原料”)被供给到在两个或多个辊之间行进的钢丝网和/或合成材料环形带的上行侧(upper run)顶面上。通常称作“成形织物”的带在其上行侧的上表面上提供了造纸表面，所述上行侧的上表面用作过滤器以将造纸原料中的纤维素纤维与水介质分离，从而形成湿纸幅。通过重力或者位于织物的上行侧(也就是“机器侧”)的下表面上的真空，将水介质通过成形织物中通称为排水孔的网眼排出。

在离开成形段之后，纸幅被传递到造纸机的压榨段，纸幅在此穿过覆盖有通常称为“压毡”的另一种织物的一台或多台压榨机(常常是辊榨机)的压区。来自压榨机的压力将多余的湿气从纸幅中去除；去除湿气常常通过存在有压毡的“棉毛”层而得以增强。然后纸被传递至干燥段以进一步去除湿气。在干燥之后，纸就准备用于进行二次处理和包装。

圆柱形辊通常用在造纸机的不同段例如压榨段中。这种辊要在苛刻的环境中驻留和操作，其中它们可能会暴露于高动态负荷和高温以及侵蚀性或腐蚀性化学试剂。作为示例，在典型的造纸厂中，辊不仅用于在处理站之间传输纤维质基料片，而且在压榨段和砑光辊的情况下用于将基料片本身加工成纸张。

通常构造用于造纸的辊要牢记在造纸机内的位置，这是由于驻留在造纸机内不同位置的辊需要执行不同的功能。因为造纸辊可能具有很多不同的性能要求，并且因为更换整个金属辊可能会相当昂贵，所以很多造纸辊都包括聚合物覆层，其围绕通常为金属的芯部的圆周表面。通过改变覆层中所采用的材料，覆层设计者就能够根据造纸应用的需求来给辊提供不同的性能特点。而且，与更换整个金属辊相比，修理、重新研磨或更换金属辊上的覆层能够便宜得多。用于覆层的示范性聚合物材料包括天然橡胶、合成橡胶例如氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯(SBR)、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯(“CSPE”-也以来自DuPont的商标名HYPALON?所公知)、EDPM(赋予由乙烯-丙烯二烯单体所形成的乙烯-丙烯三元共聚物的名称)、聚氨酯、热固合成物以及热塑合成物。

在很多情况下，辊覆层可以包括至少两个单独的层：基层，其覆盖芯部并提供与芯部的粘合；以及顶层，其覆盖并粘合至基层并且用作辊的外表面(某些辊还可以包括夹在基层和顶层之间的中间“结合”层)。这些材料的层通常选择为给覆层提供用于操作的预定物理性质组合。这些组合可以包括必需的强度、弹性模量，以及对温度升高、水和苛刻化学条件的抵抗力以承受造纸环境。另外，覆层通常被设计为具有适于其所要执行工序的预定表面硬度，并且它们通常要求纸张从覆层“释放”而不会对纸张造成损伤。而且，为了经济，覆层应当耐刮和耐磨。

在纸幅被传送通过造纸机时，了解纸幅所承受的压力分布可能是非常重要的。压力变化会影响从纸幅排出的水量，这会影响最终纸张的湿气含量、厚度和其它性质。因此，用辊施加的压力大小可能会影响造纸机所生产的纸的质量。

已知在工业辊的覆层中包括有压力和/或温度传感器。例如，授予Moschel等的美国专利5699729中描述了一种具有螺旋形布置的导线的辊，其包括嵌入辊的聚合物覆层内的多个压力传感器。传感器螺旋形布线的目的是为了沿辊的长度在不同的轴向位置处提供压力读数。通常传感器都被连接至两根导线，这两根导线将传感器信号传送至处理器，处理器处理上述信号并提供压力和位置信息。

传感器通常都包括基片（例如压电材料），将电极连接至其顶面和底面。导电材料板被连接至电极并沿相反方向远离基片延伸。导电材料的延伸部分(有时被称为“翅片”)用作导线的连接点。两个翅片基本上位于同一平面内以使传感器能够平放。 一个翅片是通过将连接至底部电极的板直接远离基片延伸而成形。但是，为了形成另一个翅片，连接至顶部电极的板是从电极的顶面悬臂式伸出并且被“向下”弯曲到底部翅片的高度。因此，该板跨越了一段无支撑的距离并且很容易在这一无支撑段或附近遭遇突发故障。在辊暴露于高动态负荷和高温以及侵蚀性或腐蚀性化学试剂时的工作期间更是如此。

发明内容