[发明专利]用于工业辊的压合部宽度检测方法和系统

说明书

相关申请

本申请要求来自在2011年6月2日提交的美国临时专利申请61/492,417的利益和优先权，该临时专利申请的公开由此全部包括在里。

技术领域

本发明总体上涉及工业辊，并且更具体地说，涉及用于造纸的各辊。

背景技术

在典型造纸过程中，将纤维质纤维的水浆或悬浮液（称作纸“原料”）进给到编织金属丝和/或合成材料的环形带的上部行程的顶部上，该编织金属丝和/或合成材料在两个或更多个辊之间行进。常常称作“成形织物”的带在其上部行程的上表面上提供造纸表面，该造纸表面作为过滤器操作，以将纸原料的纤维质纤维与水介质分离，由此形成湿润纸幅。水介质由重力或位于织物的上部行程的下表面（即，“机器侧”）上的真空通过成形织物的网孔排出，这些网孔称作排放孔。

在离开成形段之后，纸幅转移到造纸机的按压段，在该按压段处它通过一个或多个压机（常常是辊式压机）的压合部（nip），该一个或多个压机用另一种织物覆盖，该另一种织物典型地称作“压毡”。来自压机的压力从纸幅移除另外的水分；水分移除常常通过压毡的“棉胎”层的存在而增强。纸然后为了进一步的水分移除转移到干燥器段。在干燥之后，纸准备好第二处理和包装。

圆柱形辊典型地被用在造纸机的不同段中，如压机段。这样的辊在所需环境中驻留和操作，在这些所需环境中，它们可暴露于高动态负载和温度以及侵蚀性或腐蚀性化学试剂。作为例子，在典型造纸厂中，辊不仅用来在处理站之间运输纤维幅，而且也在压机段和砑光辊的情况下用来将薄片网状结构（web sheet）本身处理成纸。

典型地，因为驻留在造纸机内的不同位置中的辊需要执行不同功能，认为在造纸中使用的辊按照定位在造纸机内的方式而建造。因为造纸辊可具有多种不同的性能要求，并且因为更换整个金属辊可能十分昂贵，所以多种造纸辊包括聚合物覆盖护套，该聚合物覆盖护套包围典型金属芯部的圆周表面。通过改变覆盖护套中采用的材料，覆盖护套设计者可按照造纸用途要求而提供具有不同性能特性的辊。而且，修理、重新磨削或更换金属辊上的覆盖护套可显著地比更换整个金属辊便宜。用于覆盖护套的示例性聚合物材料包括天然橡胶和合成橡胶，所述合成橡胶例如为氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯（SBR）、腈橡胶、氯磺化聚乙烯（“CSPE”-在商标名下由DuPont也是已知的）、EDPM（给予由乙烯-丙烯二烯单体形成的乙烯-丙烯三元共聚物的名称）、聚氨酯、热固性复合物以及热塑性复合物。

在多种情况下，辊覆盖护套将包括至少两个不同的层：基础层，它覆盖在芯部上面，并且提供对芯部的粘合；和顶部材料层，它覆盖在基础层上并粘合到基础层上，并且用作辊的外表面（一些辊也将包括一个或多个中间“结合”层，该一个或多个中间“结合”层由基础层和顶部材料层夹持）。用于这些材料的层典型地选择成为覆盖护套提供用于操作的规定的一系列物理性能。这些性能可包括所需的强度、弹性模量以及对升高温度、水以及苛性化学制品的耐受性，以便承受造纸环境。另外，覆盖护套典型地设计成具有预定的表面硬度，该预定的表面硬度对于覆盖护套要完成的过程是适当的，并且覆盖护套典型地需要纸张从覆盖护套“释放”，而不损坏纸张。而且，为了是经济的，覆盖护套应该是耐磨和耐水的。

因为纸幅通过造纸机输送，所以理解由纸幅经历的压力分布是重要的。压力的变化可影响从纸幅排出的水量，这可影响最终纸张水分含量、厚度以及其它性能。用辊施加的压力的数值因此可影响用造纸机生产的纸的质量。

当两个工业辊咬合在一起时（如在造纸中使用的那些辊），存在有辊之间的接触面积和与这样的接触相关联的应力。接触面积是由压合部宽度和加载的辊的表面长度限定的大致矩形面积。知晓接触应力和压合部宽度对于造纸工是有益的。因而，可能希望的是，提供一种用来确定在造纸或其它工业辊中的压合部宽度的技术，特别是如果这样一种技术容许压合部宽度被测量，而不中断造纸过程。

发明内容

作为第一方面，本发明实施例的目的在于一种确定压合部的宽度的方法，该压合部由工业辊和配对结构形成。该方法包括如下步骤：提供工业辊，该工业辊具有圆柱形芯部和围绕芯部的聚合物覆盖护套，工业辊还包括安装到辊上的多个压力传感器；将工业辊定位成与配对结构相接触，以形成压合部；将工业辊转动；在控制器处从所述多个压力传感器接收压力信号；以及在控制器中，利用来自压力传感器的压力信号，确定在与压力传感器相关联的辊上的各位置处的压合部的宽度。