纤维幅材机多孔辊中的装置及用于多孔辊的预制传感器片的制作方法

本发明涉及纤维幅材机的多孔辊(perforated roll，穿孔辊)中的一种装置，该装置包括：

-辊壳(roll shell，辊套)，

-穿过辊壳适配的多个孔，

-传感系统，布置在辊壳中，该传感系统包括至少一对引线，一个或多个传感器被连接到上述引线。

本发明还涉及一种用于纤维幅材机的多孔辊的预制传感器片。

背景技术：

在纤维幅材机上执行例如与检修停机相关的多种不同的压区测量是公知的。在这些测量中，为进行测量而布置的临时传感系统被布置在辊的表面上，执行测量，然后移除传感系统。例如，所谓的“E压区测量技术”代表着现有技术。其可用于在静态条件下测量压区的长度上的横截面轮廓，但是这种测量方式并不直接测量压区压力的横截面分布或压力的机器方向分布。此外，一种已知的测量是申请人的iRoll便携式测量，其可用于借助临时安装在辊表面上的传感器来测量压区压力/力的横截面轮廓。

从欧洲专利公开EP 1719836B1中已知此传感系统在例如纤维幅材机的抽吸辊中的布置。该传感系统包括嵌入辊壳中的一对引线，一个或多个传感器被连接到这对引线以确定辊中存在的各种问题。该对引线的引线从布置在辊壳中的通孔之间被取出到辊的端部并从此处进一步到达处理器。在处理器中，分析由传感器产生并由一对引线传输的测量信号以便进行各种测量。传感器被布置在孔的周围，在这种情况下，传感器具有配合于孔的开口。取出位于这些通孔之间的一对引线的引线是较麻烦的，且因此提高了辊的制造成本。而且，当传感器在孔的周围时，当在辊壳中钻设通孔时，传感器可能被损坏。

人们已进行多种尝试来解决关于传感系统的布置的问题，例如在传感系统的位置钻设相对通孔而言的盲孔，辊壳的其余部分则由辊的最终使用者所限定或接受的方式被钻孔。可计算出传感系统相对于辊的轴线的倾斜角，以使盲孔的钻孔排列(drilling pattern，钻孔位)的倾斜度(pitch)保持不变，例如沿钻孔排列的周向每次移位1、2、3…个钻孔排列。在这种情况下，在钻孔阶段钻头从传感系统的一侧到另一侧的移位的次数始终是不变的。这样，目标就是使钻孔作业尽可能容易，以避免作业中的错误并快速执行作业。沿辊的周向首尾相接地排列有如此多的盲孔的钻孔排列，使得传感系统完全配合在盲孔的这些钻孔排列之内。图1示出了处于抽吸辊的传感系统位置处的盲孔的示例图像。辊壳上的栅格化区域是倾斜度为2的盲孔，而未栅格化区域是正常的通孔。然而，这种解决方案的缺点是辊上的通孔的不均匀穿孔，因为在传感系统位置不具有通孔。此外，这里的钻设通孔工作需要在每个钻孔工序中均具有专门的测量措施(例如采用钻头移位的形式)。

技术实现要素：

本发明的目的在于实现纤维幅材机的多孔辊中的一种装置(arrangement，布置)，借助于这种装置，在多孔辊中布置传感系统要比现有技术的方案更为简单和快速。本发明的另一个目的还在于实现一种用于纤维幅材机的多孔辊的预制传感器片，借助于该预制传感器片，可以更简单且快速地在纤维幅材机的多孔辊中布置传感系统。

根据本发明的实施例，提供了一种在纤维幅材机的多孔辊中的装置，该装置包括：辊壳；穿过所述辊壳适配的多个孔；传感系统，布置在辊壳中，该传感系统包括至少一对引线，一个或多个传感器被连接到这些引线。在该装置中，至少一对引线被适配为由并排布置在辊壳中的多个扁平引线组成。

根据本发明的实施例，还提供了一种用于纤维幅材机的多孔辊的预制传感器片，该预制传感器片包括：底部，适配为支撑传感系统，以便将该传感系统安装到所述多孔辊；至少两个平行的扁平引线，布置在底部上，这些扁平引线适配为形成至少一对引线；至少一个传感器，连接到这对引线，其中特定尺寸的传感系统被适配成能从该预制传感器片被切下，该传感系统能够被紧固到形成在多孔辊的辊壳上的安装表面。

在本发明中，传感系统中所包括的至少一对引线被适配为由多个扁平引线组成，这些扁平引线被并排地布置在辊壳中。扁平引线容易被紧固到包括在辊壳中的表面上，因为其结合表面相对较大。扁平引线的另一个优势是在布置传感系统之后当辊被涂覆时其能更可靠地保持紧固。而且，作为相当低的结构，扁平引线不会干扰辊的涂覆。

根据进一步的实施例，扁平引线的宽度可以大于布置在辊壳中并处于扁平引线的位置上的通孔的直径。该尺寸使得在传感系统的布置中具有自由度。据此，无论辊壳上的通孔的位置如何，传感系统中包括的至少一对引线可以比现有技术(的方案)中更自由地延伸。包括在成对引线中的扁平引线甚至可以在通孔的位置处延伸而不会使扁平引线破坏，换言之即不会丢失其信号传输能力。这样就简化了传感系统的布置，也简化了辊的制造，因为这对引线基本上不再对辊壳中的钻孔造成限制。如果扁平引线与待钻的孔重合，则要在该扁平引线上，在所论及的孔的位置处形成一切口。然而，由于扁平引线具有合适尺寸的宽度，该孔不会使扁平引线完全断开，而是使其仍能够在其未受损的部分上向前传输信号。

根据一个实施例，传感器可适配在这些扁平引线之间。在这种情况下，传感器可设置在例如多个孔之间，亦即设置在形成于辊壳上的颈部上并位于多个孔之间。这样，当在辊壳的涂层中钻设通孔时传感器也是安全的。在本发明的说明书中披露了本发明能够实现的其它优点，而在权利要求书中公开了本发明的多个特征。

附图说明

现将参照附图更详细地描述本发明，但本发明不限于下文给出的实施例，在附图中：

图1示出了关于多孔辊中的传感系统的布置的现有技术的一个示例，

图2以从端部斜向审视并局部地切开的方式示出了纤维幅材机的多孔辊的原理的一个示例，

图3示出了当审视辊的穿孔部(perforation)时多孔辊的传感系统的第一实施例，

图4示出了当审视辊的穿孔部时多孔辊的传感系统的第二实施例，

图5示出了当审视辊的穿孔部时多孔辊的传感系统的第三实施例，

图6示出了与辊分开的图3中所示的传感系统，

图7a示出了从上方观看的用于纤维幅材机的多孔辊的预制传感器片的示例，

图7b以横截面图示出了图7a中所示的预制传感器片，以及

图8a-图8e示出了一种分多步将传感系统布置在多孔辊中的方法。

具体实施方式

图2以从端部斜向审视并局部地切开的方式示出了一种纤维幅材机的多孔辊10的原理的示例。多孔辊10例如可以是抽吸辊，该抽吸辊例如用于形成纤维幅材机的压榨部。多孔辊10包括多孔的辊壳19、具有轴承的凸缘轴以及放置在辊壳19内的抽吸箱(未示出)。凸缘轴被紧固到辊壳19的端部，多孔辊10借助轴承而被安装在凸缘轴上。另一方面，多孔辊10的多孔的辊壳19在由凸缘轴支撑的轴承上旋转或能旋转。

多孔辊10的内部是空心的。在作为抽吸辊的情况下，在多孔辊10的内部形成负压。在辊壳19的内部，可具有包括一个或多个室的抽吸箱，该抽吸箱的吸入口通到由密封带限制的辊壳19的内表面。辊壳19具有由多个通孔13构成的穿孔部，多孔辊10内部形成的负压可以通过穿孔部而影响到辊的外部。借助存在于抽吸箱的室内的负压，通过织物的网而在纸幅下面造成真空。通过由通孔形成的穿孔部，所造成的压力差将水从幅材和/或织物中脱除到辊壳19的孔13以及/或者在(幅材)转移的过程中保持幅材。除了压榨部之外，多孔辊10可被用于例如将幅材转移到辊上或者使幅材在不同的结构组之间转移。

图3-图5示出了多孔辊10中的传感系统14的布置的一些实施例。图3示出了当从上方审视辊的穿孔部时多孔辊10的传感系统14的第一实施例，其中不具有涂层(其可被布置在传感系统14上)。一般而言，纤维幅材机的多孔辊中的装置包括辊壳19、适配为穿过辊壳19的孔13和布置在辊壳19中的传感系统14。传感系统14包括至少一对引线16，一个或多个传感器15连接到这些引线。

传感器15用于产生测量信号，该测量信号借助一对引线16被传输到测量装置(未示出)。该测量装置例如可以是已知的现有技术的装置，或者仅是正在开发的装置。该测量装置可包括至少一个处理器单元，其适于分析在传感器15中产生并借助于该对引线16被传输到处理器的测量信号。

适配在辊壳19中的至少一对引线16被适配为由扁平引线17.1、17.2组成。扁平引线17.1、17.2可以是带状的细长引线，其宽度W大于其厚度。扁平引线17.1、17.2的宽度W的一个示例是4-30mm，且更具体地为6-20mm。扁平引线17.1、17.2的厚度例如可处于微米量级。扁平引线17.1、17.2的材料可以是某些导电材料(如铜)。将扁平引线17.1、17.2紧固到包括在辊壳19中的安装表面27是较容易的。而且，它们提供了可靠的紧固，这样就不会干扰辊壳19中可能包括的涂层12在传感系统14上的布置。

用于传输由传感器15产生的测量信号的扁平引线17.1、17.2的宽度W被适配成大于适配在辊壳19中(传感系统14的位置处)的孔13的直径D。换言之，由于合适地设定了扁平引线17.1、17.2的尺寸，引线结构变得很宽，以至孔13可通过这些引线结构被钻孔而不会导致扁平引线17.1、17.2断开。这样，孔13可位于扁平引线17.1、17.2的中间或者扁平引线17.1、17.2的边缘处。如果孔13位于扁平引线17.1、17.2的中间，则扁平引线17.1、17.2的边缘保持完整并从而传输信号。如果孔13位于扁平引线17.1、17.2的边缘处，则扁平引线17.1、17.2的一个边缘继续传输信号。特别是在具有适合的倾斜角时，孔13仅部分地处于扁平引线17.1、17.2的位置处。这使得对于传感系统14和穿孔部在辊壳19中的布置而言都能够具有更大自由度。

图3示出了一个实施例，其中传感系统14为螺旋状并沿循孔13的钻孔排列的主倾斜角。这通常有利于例如压力分布测量。根据该实施例，至少一个扁平引线17.1、17.2具有切口18，且在此情况下扁平引线17.1、17.2在孔13的位置处均具有切口18(图6)。换言之，这种钻孔被适配为切割扁平引线17.1、17.2。切口18在图6中充分可见，该图示出了图3中所示的、与多孔辊10分开的传感系统14。这样，在图3-图5中，这些切口与孔13的形状基本上相符。由于扁平引线17.1、17.2(的构造)使传感系统14可自由地布置在辊壳19上，而孔位/倾斜角并不限制或决定螺旋的形状，所以本发明还能够获得绕多孔辊10的延伸小于一转的传感系统14。这通常是有利的，因为这样使得传感系统14的仅一个位置在某时与压区重合。

根据测量的目的，传感器15可以由例如一些压敏和/或温敏材料构成。传感器15例如可以为EMFi电传感器、PVDF电传感器、压电式传感器、电容式传感器、电阻式传感器、电感式传感器、电涡流传感器或其它相应的传感器。例如通过钎焊连接到该对引线16的传感器15可适配在扁平引线17.1、17.2之间。在这种情况下，该对引线16的平面扁平引线17.1、17.2被设置为并列平行且彼此稍微分开。这样，扁平引线17.1、17.2沿辊壳19的厚度方向彼此相邻地大体处于相同的深度。当传感系统14连接到扁平引线17.1、17.2的边缘29(图7a)时，传感系统14构成低的、亦即扁平的结构。此外，位于这对引线16之间的传感器15确保了扁平引线17.1、17.2也在传感器元件的位置处连续地被紧固到安装表面。

此外，传感器15可适配在孔13之间。在这种情况下，传感器15与孔13分隔开，在此情况下，例如在孔13的钻孔期间该传感器不存在损坏的风险。传感器15的尺寸可被选择为使得这些传感器完全装配在辊壳19的颈部上并位于孔13之间。另一方面，如果传感器15比孔13大，则孔13在传感器15的位置处的钻孔也可被省略。

图4示出了当审视多孔辊10的穿孔部时多孔辊10的传感系统14的第二实施例。这里，传感系统14并不沿循钻孔排列的倾斜角。在这种情况下，这些传感器15的位置可被适配成恰好位于孔13之间。同样，至少一个扁平引线17.1、17.2具有切口18，且在这种情况下两个扁平引线17.1、17.2在孔13的位置处均具有切口18(图6)。

图5示出了当审视多孔辊10的穿孔部时多孔辊10的传感系统14的第三实施例。在图3和图4的实施例中，只有一个测量通道。在图5的实施例中，在一个传感器结构中包括两个测量通道。在这种情况下，传感系统14包括三个扁平引线17.1-17.3，此时这些扁平引线被适配为形成两对引线16.1、16.2。至少两个传感器15、25连接到扁平引线17.1-17.3中的至少一个扁平引线17.2。在这种情况下，传感器15、25位于扁平引线17.2的相对侧。

图7a示出了从上方观看的用于纤维幅材机的多孔辊10的预制传感器片26的示例，图7b通过横截面示出了该示例。在图7a和图7b中，预制传感器片26在传感系统14布置在多孔辊10中之前已被提供。预制传感器片26包括底部(background，后台部)28、至少一对引线16和至少一个传感器15。底部28例如可以是在一侧设有粘性表面的薄膜状细长带，该带适于支撑传感系统14，以便其安装到适配于多孔辊10中的安装表面27。在底部28的相对于粘合表面的相反侧上，可具有至少两个平行的扁平引线17.1、17.2，两者彼此以一定间距并排地布置在底部28上，并适于形成用于传感系统14的至少一对引线16。至少一个传感器15连接到该对引线16。

特定尺寸的传感系统14被适配为能从预制传感器片26切下，该传感系统14可被紧固到形成在多孔辊10的辊壳19上的安装表面27。尤其是在具有倾斜度的传感系统应用中，构成这对引线16的扁平引线17.1、17.2连同连接到其上的传感器15可以预先被紧固到底部28，该底部能被容易地粘接到形成在多孔辊10的辊壳19上的安装表面27。在预制传感器片26相对于底部28的相反侧，可具有设在扁平引线17.1、17.2上的保护膜(未示出)。这样(例如在传感系统的安装过程中)还可以将传感系统14紧凑地保持在一起。

预制传感器片26的效果在于，传感系统14能被制作成基本上可表面安装。在这种情况下，例如多孔辊10的内圆柱部11无需例如针对传感系统14而被机加工以便例如形成盲孔。

图8a-图8e借助辊壳19的截面图，分多步示出了将传感系统14布置在多孔辊10中的一种方法。图8a示出了初始的情形。其中，属于辊壳19的例如金属的内圆柱部11配置有多个通孔13，这些通孔是通过钻孔而被布置在该内圆柱部中的。

在图8b中，属于涂层12的预涂层21被布置在内圆柱部11的外表面20上。预涂层21的外表面此时形成了用于传感系统14的安装表面27。在图8b中，传感系统14被紧固到该安装表面27。在所示出的截面中，传感系统14的两个扁平引线17.1、17.2恰好位于孔13的位置处。

在图8c中，凹部23在孔13的位置处被适配在预涂层21中，以便将绝缘物24布置在扁平引线17.1、17.2与孔13之间(沿径向)。换言之，凹部23是盲孔，其可借助相对于孔13的直径D的大尺寸的钻头来完成。如果孔13的直径D例如为4mm，则可在扁平引线17.1、17.2以及后继的预涂层21中通过使用具有例如5mm尺寸的钻头钻出凹部23。换言之，凹部23形成在布置于圆柱部11中的孔13的位置处，在此位置切割扁平引线17.1、17.2并且还延伸一定距离到达预涂层21。另一方面，扁平引线17.1、17.2当然也可例如依照此钻孔排列预先被穿孔，特别是如果传感系统14完全按照钻孔排列的倾斜度被安装时的情况。在这种穿孔(方式)中还可同时考虑本实施例中阐示的凹部23的布置与待形成于其中的绝缘物24的布置的情况。

图8d示出了凹部23被充填有绝缘物24的情形。绝缘物24例如可以为环氧树脂。

图8e示出了成品(完工的)辊壳19的情形。其中，外涂层22首先被适配在预涂层21和传感系统14之上。外涂层22可形成多孔辊10的最终外表面，该表面与幅材或织物接触。可选的预涂层21和外涂层22一起形成涂层12，该涂层12被布置在辊壳19的内部中空圆柱部11上。涂层12的层21、22例如可以为一些聚合材料，诸如橡胶或聚氨酯。传感系统14被适配为与涂层12关联。最具体而言，根据本实施例，传感系统14可适配在预涂层21与外涂层22之间。另一方面，传感系统14也可设于金属圆柱部11与涂层12之间。

在布置了外涂层22之后，使用与布置在圆柱部11中的孔13的直径D对应的尺寸的钻头，在与布置在圆柱部11中的孔13对应的位置处，穿过与外涂层22和传感系统14的扁平引线17.1、17.2一起布置的绝缘物24而钻开这些孔13。由于在图8c中示出的凹部23、以及因此布置在其中的绝缘物24(图8d中示出)均大于通孔13的直径D，使得一些绝缘物24保留在扁平引线17.1、17.2的切口18中，该切口18被适配在孔13的位置处并位于扁平引线17.1、17.2与通孔13之间。这样，在最终通孔13的钻孔之后，一些环氧树脂作为绝缘物保留在扁平引线17.1、17.2中被钻出的凹部23中(例如，对于4mm的孔13、大约0.5mm的厚度的环氧树脂区域保留在凹部23中)。绝缘物24用于防止当多孔辊10在潮湿环境中使用时，传感系统14的扁平引线17.1、17.2发生短路。

布置在多孔辊10的辊壳19中的孔13的直径D例如可以为3-6mm，更具体地例如为4-5mm。这些孔13彼此之间的距离例如可以为5-10mm。这对引线16的扁平引线17.1、17.2彼此之间的距离例如可以大于1mm。相应地，传感器15的尺寸例如可以为1×1mm。

在上文中，本发明已针对抽吸管进行了描述。同样，多孔辊10也可以是吹送辊或被动辊(例如在卷纸机上)。该装置可与多孔辊10的生产相关联地被布置在该多孔辊中，但是该布置同样也能够被制造为用于设备翻新(例如与多孔辊10的再涂覆关联)。在本发明的背景中，纤维幅材机指的是造纸机、纸板机、卫生纸机和纸浆烘干机等。

但应理解的是，上文的描述和相关的附图仅用于说明本发明。本发明因此不仅限于上文给出的实施例或者(随附的)权利要求书中所限定的实施例，而本发明的某些不同的变型和修改对本领域专业人士而言也将是显而易见的，在由随附的权利要求书所限定的发明构思之内能够做出这些变型和修改。