專利名稱：測量材料層厚度的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量材料層厚度的裝置。特別是，本發明涉及一測量造紙機器中纖維素紙漿厚度的裝置。
背景技術：
眾所周知，在造紙機器中，由約3%纖維和礦物添加劑、約97%的水所組成的纖維素紙漿層沿著紙生產線供應。該生產線依次經過一纖維素紙漿形成和排水部分、一生產一張紙的擠壓部分和紙張烘干部分。經過纖維素紙漿形成和排水部之生產線的第一部分定義出一排水道路，纖維素紙漿沿此排水道路供應且由環旋轉之織物、通常稱為“成型織物”、所支撐。多個葉片(通常稱為“箔”)和多個抽氣單元在成型織物下面，并在接觸同一織物背面，相互間隔一定距離而排列。該等葉片和抽氣單元很容易去除包含在纖維素紙漿間的水，并且其向前移動時經過成型織物。特別是，該等葉片去除由機械去除從成型織物所排出的水，而該等抽氣單元通過真空的運用而消除水。高效的形成和排水部分減少在形成和排水部分的下游實行之擠壓和烘干操作的費用。便攜式裝置是可商業用的，其通過通常地測量纖維素紙漿層的厚度或在纖維素紙漿中含水量監管形成和排水部分的效率。這種裝置一般包括一測量桿，其上安裝一讀取頭并設置有一傳感器，其手動設置以接觸在一抽氣單元和另一抽氣單元間的織物的下表面，以測量設置于成型織物上纖維素紙漿層的厚度。這種裝置采用不同類型的傳感器，例如利用GBS (伽馬背散射)技術的傳感器以測量他們所接觸材料的一致性。這種技術是準確的，但需要在讀取頭內部的放射源，其使費用昂貴并由于放射性的缺點而沒有實際用處。其它的傳感器利用超聲波，即使他們不如前種類型昂貴，但由于準確性差的特點而很難使用，特別是在造紙機器的環境中。已知有利用微波傳感器的便攜裝置，其通過測量材料的頻率響應而評估包含于材料中的水量。由于需要最小化熱膨脹或收縮的影響，這種感應器配有一由非常昂貴的金屬基合金材料制成的共振腔。在這樣的傳感器中，實際上，熱膨脹或收縮導致在共振頻率的偏移，而因此影響響應以及傳感器的測量精度。此外，由這類傳感器輸出的微波場具有很差限定的形狀和在材料層內有限的穿透能力。因此，這種傳感器不能使用于很厚的材料層。最后，這種微波傳感器的共振腔具有最小的尺寸，其不允許傳感器整合在形成和排水部分的葉片內。

發明內容
本發明的目的是為提供一種用于測量含水材料層厚度的裝置，特別是用于造紙的纖維素紙漿紙層厚度，其不具有上述缺點，同時生產非常簡單且廉價。按照這樣的目的，本發明涉及一種如權利要求1所述之用于測量材料層厚度的裝置。本發明的額外目的是提供一造紙機器，其包括測量材料層厚度的裝置，意在監測在機器的形成和排水部分中的排水階段。依據進一步的目的，本發明涉及如權利要求7所述的造紙機器。


本發明的附加特征和優勢從以下實施例的非限制描述參考附圖的圖形而清楚了解，其中圖1顯示本發明的測量材料層裝置的簡化框圖；圖2顯示圖1裝置的細節；圖3顯示造紙機器的形成和排水部分；圖4顯示圖1中裝置的一實施例的透視示意圖，為了清楚起見的理由去除某些部件；以及圖5顯示圖1中裝置的另一實施例的立體示意圖，為了清楚起見的理由去除某些部件。
具體實施例方式在圖1，參考標號1代表本發明的測量一材料層厚度的裝置。該裝置包括一讀取頭頭2和一控制單元3，其由例如通過一個連接電纜4而連接在一起。該讀取頭2包括一微波傳感器6、一溫度傳感器7和一模數A/D轉換器8，并且能夠設置于基本上與材料層接觸(如圖2所示)以測量其厚度。特別是，微波傳感器6包括一發微波射器和一微波接收器(已知，為了簡化附圖中的原因而未顯示)，以分別發送信號到材料層之上，以量測對傳輸信號的響應。特別是，微波傳感器6包括一槽式諧振電路(未標示)以基本上在中心圍繞著共振頻率頻率的響應曲線為特征，有一最小幅度值與其對應。微波傳感器6是一平面式傳感器，在此平面式傳感器表示一感應器，其包括一由電磁耦合連接到平面傳輸線的槽式諧振電路。優選的，諧振電路是通過不規則形或擬不規則形的幾何圖形實現。特別是，傳感器通常是平面的，并具有基本上橢圓形主動發射區域，此發射區域發射用以發射明確界定形狀的電磁場，垂直于電磁場的傳感器的組件如圖2所示。在微波傳感器6附近材料的存在以共振頻率偏移從而最小幅度變化的方式改變諧振電路的頻率響應曲線，在某種程度上依照材料的物理性質而定。諧振電路的諧振頻率變化基本上涉及所分析材料的介電常數。因此，對于具體的介電常數，共振頻率變化涉及材料的厚度及其它直接或間接涉及介電常數的物理化學性質。再次參考圖1，溫度傳感器7為已知的類型，且能夠直接或間接的測量材料層的溫度值。A/D轉換器8連接到微波傳感器6和溫度傳感器7，并將來自此等傳感器的模擬信號轉換成供應到控制單元3的數字信號。據發明的一優選方面，A/D轉換器8安排在微波傳感器6的附近。控制單元3包含一控制面板10、一存儲單元13和一處理單元14。控制面板10通常設置有一顯示器(為了簡化說明的理由而不顯示于附圖中)，以顯現涉及電流測量和統計的數據和涉及前述測量隨著時間的推移的趨勢。除微波傳感器6和/或溫度傳感器7的校準數據外，存儲單元13易于存儲涉及由讀取頭2所進行測量的數據。該處理單元14易于處理來自微波傳感器6、來自溫度傳感器7和來自存儲單元13 的數據，與外界是可接口連接的，例如與其它電子控制系統。在圖3和4中，顯示為裝置1的一優選實施例，適用于紙張制造業領域。特別是，裝置1用于測量由約3%纖維和礦物添加劑、約97%的水所組成的纖維素紙漿層20的厚度。在圖3中，說明造紙機器21的一部分，特別是造紙機器21的形成和排水部分22， 其中排列成型織物24并沿著路徑P的環旋轉。路徑P是通過一基本上沿著直線和水平方向D延伸的上第一部分P1、以及由多個圓筒25間之成型織物24的通道而獲得的下第二部分P2而定義。在成型織物24的外表面(以下簡稱“正面”)上，基本上沿著路徑P的第一部分P1，排列由成型織物24支撐和運輸的纖維素紙漿層20。在成型織物24下，基本上沿著路徑P的第一部分Pl，并且接觸成型織物24的內表面(即“反面”)，排列多個基本上平行的葉片28，易于從纖維素紙漿層20去除由成型織物 24所排出的水溶液層。事實上，在纖維素紙漿層20中的水傾向于通過纖維素紙漿層20的纖維和成型織物24，且在成型織物24的反面產生水溶液層。葉片28分為沿著方向D間隔的組29，例如相互間隔一規律的距離。在每個組29 內，葉片28沿著D方向間隔，例如，相互以一規律的的距離間隔排列。為了簡化的原因，圖4只顯示一組29的兩葉片28。每個葉片28沿著軸線A的基本上長度方向延伸，基本上垂直于方向D，因為成型織物24的長度略大于寬度，基本上是楔形的，其特征在于尖銳邊緣30的存在易于機械地去除從成型織物24反面所排出的水溶液層。每個葉片28在以尖銳邊緣30接觸成型織物24反面之成型織物24下方，排列為垂直于路徑P的第一部分Pl的方向D。特別是，尖銳邊緣30以葉片28的端部分31、優選地基本上平面、裝載，使用上通過接觸成型織物24的反面而協作。部分31設置有根據本發明的裝置的讀取頭2，特別是，讀取頭2整合于葉片28，從而將微波傳感器6，優選地為平面式傳感器、和讀取頭2的溫度傳感器7浮面地排列，且面對成型織物24的反面。在圖4的不限制實施例中，讀取頭2排列于面對成型織物24的反面的部分31的表面上，且由薄層32所覆蓋，優選地為陶瓷物質。整合于各自的葉片28的每個讀取頭2，以部分整合于葉片28中的一連接電纜4而連接到各自的控制單元3。依據未顯示的變化，葉片28的數個讀取頭2或所有讀取頭2連接到控制單元3，控制單元3處理來自不同讀取頭2的數據，并在單一的顯示器上顯現此數據。在圖5中，先前已顯示的同一部分標有相同的參考標號，顯示本發明裝置的不同實施例的裝置Ib，其應用與前面描述完全一致的葉片28。該裝置Ib包括一基本上排列于葉片28的部分31之讀取頭2的陣列35。該陣列35平行于葉片28的軸A延伸，并根據葉片28的長度和測量所要求的精度，基本上等同葉片28的總長度，且可包括不同數量的讀取頭2。在圖5中，純粹舉例來說，陣列35包括彼此相鄰且平行于軸A的三個讀取頭。還在這種情況下，每讀取頭2包含一微波傳感器6和一溫度傳感器7。在未顯示的變化中，該陣列包含一單個的溫度傳感器和數量可變的讀取頭，讀取頭的每一個包括一微波傳感器。同一陣列35的所有讀取頭2以一個或多個連接電纜4而連接至控制單元3。根據一未顯示的變化，幾個葉片28或所有葉片28的陣列35的所有讀取頭2連接至控制單元3，控制單元3處理來自不同讀取頭2的數據，且在單一顯示器上將其顯現。根據未顯示于附圖中之額外的變化，葉片的一部分對于每個葉片設置有包括讀取頭陣列的裝置，而葉片的其余部分，或一些葉片的其余部分，對于每個葉片設置單一讀取頭。根據進一步的實施例，取代整合于造紙機器21中，裝置1是一種便攜式儀器裝置 1 (參照圖1-2如前所述)，在這種情況下，包括一便攜讀取頭2，其以此方式制定尺寸和形狀而以攜帶(以操作者手動或由已知的服務裝置)至機器21所需的測量位置和所測量材料層20的附近，而具體地微波傳感器6和溫度傳感器基本上接觸成型織物24的反面，還在此實施例中，裝置1進一步包括一控制單元3以處理來自讀取頭2的數據并在顯示器上顯現數據。依序地，控制單元3優選為便攜式，例如與讀取頭2 —起裝載于共同的外殼內，或設置于遙控位置中并以已知的方式連接于讀取頭2。在使用時，每個讀取頭2的微波傳感器6測量纖維素紙漿層20的頻率響應，而溫度傳感器7體現纖維素紙漿層20的溫度；涉及纖維素紙漿層20的頻率響應與溫度的數據由處理數據的A/D轉換器根據已知的算法數字化，以為了提供纖維素紙漿層20的厚度和含在纖維素紙漿層20的水量。控制單元3優選地連接到造紙機器21的控制系統(在附圖中未顯示)以傳輸所量測的數據。以這種方式，機器21的控制系統能夠反應形成和排水部分22之排水階段的任何異常。例如，如果任何陣列35的微波傳感器6探測到在其所面對的纖維素紙漿層20的部分中超出水含量，其向機器21的控制系統發出信號，這樣會減少在已確定部分的水量。本發明具有以下優點。首先，在發明的裝置中使用平微波面式傳感器允許達到更均勻的微波場的產生， 與傳統的微波傳感器所能達到的相比具有提高的穿透能力。特別是，根據本發明，裝置的平面式傳感器的電磁場可由其形狀和其特性限定，事實上于槽型諧振電路是以不規則形或擬不規則形的幾何圖形實現。其次，與傳統的微波傳感器相比，由于在微波平面式傳感器中，諧振腔的尺寸減少，并較少受到熱膨脹或收縮的影響，微波平面式傳感器有利于對溫度變化不敏感。
此外，在微波傳感器和模擬數字轉換器間的幾乎直接耦合允許實現更佳的測量精度。事實上，從傳感器到轉換器傳輸模擬信號的線很短，因此不容易受裝置外的電磁場所造成的特定問題。最后一個方面，結合微波平面式傳感器尺寸的減少(比傳統微波傳感器小約50% )，根據本發明，允許裝置的應用領域擴大。例如，微波平面式傳感器可整合于適于制紙的機器的葉片中，其能夠在通過形成和排水部分時由成型線去除水。因此以此裝置能夠均勻地評估存在于纖維素紙漿懸浮液的水量，從而評估所形成紙張的均勻性。特別是，讀取頭陣列的存在允許橫向“掃描”纖維素紙漿懸浮液，其允許達到有關排水的質量的重要信肩、ο最后，很明顯，對裝置和本文所述的機器的變化和/或修改沒有離開所附權利要求的范圍。
權利要求
1.一種造紙機器(21)，包括一成型織物(24)，沿著一路徑(P)以環旋轉，并易于傳送一纖維素紙漿層(20)；以及多個葉片(28)，每個葉片(28)沿著一軸(A)延伸，并設置有一尖銳邊緣(30)，易于去除由該成型織物(24)所排出的該纖維素紙漿層(20)的一水性層，該機器的特征在于包括至少一用于測量該纖維素紙漿層(20)厚度的裝置(1)，該裝置(1)包括具有一微波傳感器 (6)的多個讀取裝置(2)和連接至該等讀取裝置(2)的多個控制裝置(3)。
2.如權利要求1所述的機器，其特征在于，該微波傳感器(6)是一微波平面式傳感器。
3.如權利要求1或2所述的機器，其特征在于，至少一葉片(28)裝載該裝置(1)的該等讀取裝置(2)。
4.如權利要求3所述的機器，其特征在于，將該等讀取裝置(2)排列于具有該尖銳邊緣(30)的該葉片(28)的一部分(31)，其在使用中通過與該成型織物(24)接觸而協作。
5.如權利要求4所述的機器，其特征在于，該等讀取裝置包括至少一具有一微波傳感器(6)的讀取頭(2)。
6.如權利要求5所述的機器，其特征在于，該讀取頭(2)排列于該葉片(28)的該部分(31)，以此種方式將該微波傳感器(6)浮面地且面對該成型織物(24)而設置。
7.如權利要求6所述的機器，其特征在于，該等讀取裝置包括一讀取頭(2)的陣列 (35)。
8.如權利要求7所述的機器，其特征在于，該陣列(35)的該等讀取頭(2)排列于該葉片(28)的該等部分(31)中且平行于該葉片(28)的軸(A)。
9.如權利要求5至8任一所述的機器，其特征在于，該等控制裝置包括多個控制單元 (3)，每個讀取頭(2)連接于各自的控制單元(3)。
10.如權利要求5至8任一所述的機器，其特征在于，該等控制裝置包括一控制單元 (3)，所有該等讀取頭(2)連接于該控制單元(3)。
11.如權利要求7或8所述的機器，其特征在于，該等控制裝置包括多個控制單元(3)， 一個或多個陣列(35)的該等讀取頭(2)連接于各自的控制單元(3)。
12.如權利要求1至11任一所述的機器，其特征在于，該裝置(l、Ib)的該等控制單元 (3)設計以測量并存儲一纖維素紙漿層(20)的厚度。
全文摘要
一種測量一材料層(20)厚度的裝置(1；1b)設置有讀取裝置(2)和連接到讀取裝置(2)的控制裝置(3)。讀取裝置(2)包括一微波平面式傳感器(6)和一連接于微波傳感器(6)且排列在微波傳感器(6)附近的A/D轉換器(8)。
文檔編號D21F7/06GK102433790SQ2011102892
公開日2012年5月2日 申請日期2008年6月20日 優先權日2007年6月21日
發明者吉歐凡尼·克里斯汀尼 申請人:吉塞貝克里斯丁尼股份有限公司