BRPI0904633A2 - sistema para determinar a fonte de vibraÇço de um conjunto de rolo pinÇado, e, mÉtodo para avaliar vibraÇço em um rolo industrial - Google Patents

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BRPI0904633A2
BRPI0904633A2 BRPI0904633-0A BRPI0904633A BRPI0904633A2 BR PI0904633 A2 BRPI0904633 A2 BR PI0904633A2 BR PI0904633 A BRPI0904633 A BR PI0904633A BR PI0904633 A2 BRPI0904633 A2 BR PI0904633A2
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Abstract

SISTEMA PARA DETERMINAR A FONTE DE VIBRAÇçO DE UM CONJUNTO DE ROLO PINÇADO, E, METODO PARA AVALIAR VIBRAÇçO EM UM ROLO INDUSTRIAL. Um sistema para determinar a fonte de vibração de um conjunto de rolo pinçado inclui: um primeiro rolo substancialmente cilíndrico; uma estrutura conjugada posicionada em relação ao primeiro rolo para formar um espaço entre rolos entre eles; uma pluralidade de unidades de sensor anular de condição de espaço entre rolos montadas sobre o primeiro rolo, cada uma das unidades de sensor anular de condição de espaço entre rolos sendo posicionada em diferentes localizações axiais ao longo do primeiro rolo e configurada para prover sinais de condição de espaço entre rolos a partir do espaço entre rolos, os sinais indicando uma condição de espaço entre rolos em múltiplas localizações circunferenciais; e um processador associado às unidades de sensor que recebe sinais a partir das unidades de sensor. O processador é configurado para converter os sinais a partir das unidades de sensor em leituras de condição de espaço entre rolos para as múltiplas localizações circunferenciais em cada localização axial. Esse sistema pode detectar irregularidades em um rolo ou a estrutura conjugada que pode causar vibração indesejada.

Description

"SISTEMA PARA DETERMINAR A FONTE DE VIBRAÇÃO DE UMCONJUNTO DE ROLO PINÇADO, E, MÉTODO PARA AVALIARVIBRAÇÃO EM UM ROLO INDUSTRIAL"
Pedido correlato
Este pedido reivindica prioridade a partir do pedido de patenteprovisório US 61/114.604, depositado em 14 de novembro de 2008 eintitulado "System and Method for Detecting and Measuring Vibration in anIndustrial RolP', a revelação do qual é incorporada aqui em sua inteireza.
Campo da invenção
A presente invenção refere-se, geralmente, a rolos industriaise, mais particularmente, a rolos industriais com capacidade de medição devibração.
Fundamentos da invenção
Vibrações são comumente experimentadas nos componentesde máquina giratórios. Em muitos casos, essas vibrações podem conduzir airregularidades de produto durante a fabricação, desgaste e falha prematurosdos componentes de máquina, e ambientes intoleráveis. No nível de projeto,os componentes são freqüentemente dimensionados de modo que suasfreqüências naturais fiquem bem acima das freqüências esperadas para asfontes de vibração. Para reduzir adicionalmente ou impedir vibraçõessignificativas, o balanceamento dos componentes individuais é,freqüentemente, realizado. Muito freqüentemente, essas medidas preventivassão insuficientes na redução dos níveis de vibração para níveis toleráveis.Outras técnicas devem ser aplicadas posteriormente. Em algumas medidascorretivas, são adicionados amortecedores aos componentes. Com maquináriogiratório, as velocidades operacionais, freqüentemente, são ajustadas parareduzir determinadas freqüências de vibrações. Em muitos casos, essasmedidas são insuficientes no controle de vibração, assim, técnicas mais ativassão exigidas.Rolos de máquina de papel têm desafios específicos comvibrações. Os rolos giram a determinadas velocidades rotacionais, queproduzirão um nível de vibração na mesma freqüência para qualquer nível dedesequilíbrio. Rolos pinçados têm desafios adicionais, como segue:
1) As vibrações podem ocorrer em freqüências relativas amúltiplos comuns de diâmetros de rolo ou comprimento de feltro. Porexemplo, se um rolo tiver três quintos do diâmetro do seu rolo conjugado,poderia haver 15 localizações sobre o rolo maior em que o mesmo ponto dorolo menor toca. O rolo maior poderia, então, vibrar a freqüências 15 vezesaquela de sua freqüência rotacional. Costuras de feltro dos feltros de pressãofreqüentemente empregados em máquinas de papel foram culpadas porinduzir esses tipos de vibrações e desgaste. Esse efeito, às vezes, é chamadode obstrução.
2) Outras fontes de desgaste podem aumentar os níveis devibração. Se o espaço entre rolos for considerado como uma mola rígida, e oscorpos de rolo como massas, esse sistema de mola-massa, tipicamente,vibrará em sua freqüência natural. Se um rolo vibrar a uma freqüência 15vezes maior que sua freqüência rotacional, quinze regiões desgastadas ouobstruídas podem ser geradas.
3) Uma folha de papel que esteja se deslocando dentro doespaço entre rolos pode, ela mesma, ter irregularidades, como variações dedensidade, rigidez ou espessura cíclicas. À medida em que essa folha passaatravés do espaço entre rolos, as pressões de espaço entre rolos terão umavariação cíclica e podem resultar vibrações. Essa fonte é freqüentementerelatada em pilhas de calandra.
4) O rolo poderia ter vibrações de curvatura de cilindro.
5) Os revestimentos sobre os rolos podem ser excêntricos aonúcleo ou com o munhão, o que causa vibrações na mesma freqüência que arotação de rolo. Mesmo quando esse rolo é dinamicamente equilibrado, avariação de espessura de cobertura de rolo causa uma variação cíclica napressão de espaço entre rolos. Por exemplo, se a cobertura for mais espessa azero grau e mais fina a 180 graus, os rolos defletirão mais a zero grau do quea 180 graus. Uma vibração resultará na adição à variação de pressão vista pelafolha de papel.
Reações comuns a níveis de vibração excessivos incluem oajuste da velocidade operacional, recuperação da superfície dos rolos emudança do material de cobertura de rolo. Mudanças ná velocidadeoperacional são, tipicamente, indesejáveis, visto que as outras seções damáquina de papel são otimizadas para uma velocidade diferente; além disso,velocidades mais baixas reduzem a produtividade e velocidades mais altaspodem reduzir a qualidade. A recuperação da superfície dos rolosreesmerilhando a finalização e os diâmetros finais, usualmente, envolvecustos de paralisação e de recuperação de superfície substanciais. Coberturasde rolo tendo propriedades de amortecimento aumentadas também foramdesenvolvidas para diminuir os níveis de vibrações; entretanto; mudar paraum material de cobertura diferente envolve tempo de paralisação significativopara substituir os rolos, e tempo e custos financeiros significativos parasubstituir a cobertura.
As técnicas de monitoramento presentes, usualmente,envolvem a colocação de sensores de vibração nas molduras de mancai epróximo às extremidades dos rolos. Esses sensores podem detectar os efeitosprincipais das vibrações, mas não podem sempre identificar a fonte. Pode serdesejável prover um sistema de detecção de vibração que possa gerar mais emelhor informação sobre as vibrações do rolo.
Sumário da invenção
Como um primeiro aspecto, os modos de realização dapresente invenção são direcionados para um sistema para determinar a fonteda vibração de um conjunto de rolo pinçado. O sistema compreende: umprimeiro rolo substancialmente cilíndrico; uma estrutura conjugadaposicionada em relação ao primeiro rolo para formar um espaço entre rolosentre eles; uma pluralidade de unidades de sensor anular de condição deespaço entre rolos montadas sobre o primeiro rolo, cada uma das unidades desensor anular de condição de espaço entre rolos sendo posicionada emdiferentes localizações axiais ao longo do primeiro rolo e configurada paraprover sinais de condição de espaço entre rolos a partir do espaço entre rolos,os sinais indicando uma condição de espaço entre rolos em múltiplaslocalizações circunferenciais; e um processador associado às unidades desensor que recebe sinais a partir das unidades de sensor. O processador éconfigurado para converter os sinais a partir das unidades de sensor emleituras de condição de espaço entre rolos para as múltiplas localizaçõescircunferenciais em cada localização axial. Em alguns modos de realização, asunidades de sensor de condição de espaço entre rolos são sensores de pressão.
Esse sistema pode detectar irregularidades em um rolo ou a estruturaconjugada que pode causar vibração indesejada.
Como um segundo aspecto, os modos de realização dapresente invenção são direcionados para um método de avaliar vibração emum rolo industrial, compreendendo as etapas de: prover um rolo que incluauma pluralidade de unidades de sensor anular de condição de espaço entrerolos montadas sobre o mesmo, cada uma das unidades de sensor anular decondição de espaço entre rolos sendo posicionada em diferentes localizaçõesaxiais ao longo do rolo e configurada para prover sinais de condição deespaço entre rolos a partir de um espaço entre rolos formado pelo rolo e poruma estrutura conjugada, girar o rolo; medir uma condição de espaço entrerolos em múltiplas localizações circunferenciais sobre cada unidade desensor; e determinar a fonte da vibração no rolo com base nas medições decondição de espaço entre rolos.
Descrição resumida dos desenhosA fig. 1 é uma vista frontal esquemática de um rolo com umsistema de detecção de vibração de acordo com os modos de realização dapresente invenção.
A fig. 2 é uma vista em perspectiva do rolo da fig. 1 com parteda cobertura removida para mostrar os sensores do sistema de detecção devibração.
A fig. 3 é uma vista em seção do rolo da fig. 1 tomada aolongo das linhas 3-3 da mesma.
A fig. 4 é uma vista em perspectiva da camada de base externaque é aplicada sobre a camada de base interna e os sensores do rolo da fig. 1.
A fig. 5 é uma vista em perspectiva da camada de material detopo que é aplicada sobre a camada de base externa da fig. 4.
A fig. 6 é um diagrama esquemático da unidade eletrônica dorolo da fig. 1.
A fig. 7 é um gráfico plotando a pressão de espaço entre rolosem função do ângulo de espaço entre rolos para demonstrar como umaprotuberância de superfície de rolo que causa vibração pode ser detectada.
A fig. 8 é um gráfico plotando a pressão de espaço entre rolosem função do ângulo de espaço entre rolos para demonstrar como umacobertura de rolo não concêntrica que causa vibração pode ser detectada.
A fig. 9 é uma vista em perspectiva esquemática de um rolocom um sistema de detecção de vibração para modos de realização adicionaisda presente invenção.
Descrição detalhada dos modos de realização da invenção
A presente invenção será descrita mais particularmente aquicom referência aos desenhos anexos. A invenção não é pensada para ficarlimitada aos modos de realização ilustrados; esses modos de realização sãopensados para revelar totalmente e completamente a invenção àquelesexperientes na técnica. Nos desenhos, números iguais se referem a elementosiguais por toda a descrição. As espessuras e dimensões de algunscomponentes podem ser exageradas pela clareza.
Funções ou construções bem conhecidas podem não serdescritas em detalhe, pela brevidade e/ou clareza.
A não ser que definidos de outro modo, todos os termostécnicos e científicos usados aqui têm o mesmo significado comumenteentendido por alguém experiente na técnica à qual esta invenção pertence, aterminologia usada nesta descrição da invenção é somente para o fim dedescrição de modos de realização particulares e não é pretendida para limitara invenção. Como usadas na descrição da invenção e nas reivindicaçõesanexas, as formas no singular "um", "uma", "o" e "a" são pretendidas paraincluir, igualmente, as formas no plural, a não ser que o contexto indiqueclaramente de outro modo. Como usado aqui, o termo "e/ou" inclui qualqueruma, e, todas as combinações de um ou mais dos itens listados associados.Onde usados, os termos "anexado", "conectado", "interconectado","contatando", "acoplado", "montado", "sobrejacente" e o equivalente podemsignificar anexação ou contato, tanto direto quanto indireto, entre elementos, anão ser que declarado de outro modo.
Com referência agora aos desenhos, é mostrado um rolo,desenhado de modo grosseiro em 20, nas figs. 1-3. O rolo 20 é tipicamenteposicionado adjacente a uma estrutura conjugada, como um rolo conjugadoou sapata de uma prensa de sapata, para formar um espaço entre rolos atravésda qual uma rede pode passar.
O rolo 20 inclui um invólucro cilíndrico oco ou núcleo 22 (verfig. 3) e uma cobertura 24 (tipicamente formada de um ou mais materiaispoliméricos) que circundam o núcleo 22. O núcleo 22 é formado, tipicamente,de um material metálico resistente a corrosão, como aço ou ferro fundido. Onúcleo 22 pode ser sólido ou oco, e, se oco, pode incluir dispositivos quepodem variar a pressão ou o perfil de rolo.A cobertura 24 pode tomar qualquer forma e pode ser formadade qualquer material polimérico e/ou elastomérico reconhecido por aquelesexperientes na técnica como adequados para o uso com um rolo. Exemplos demateriais incluem borracha natural, borrachas sintéticas, como neoprene,estireno-butadieno (SBR), borracha de nitrila, polietileno clorossulfonado("CSPE" - também conhecido sob a marca registrada HYPALON), EPDM (onome dado a um terpolímero de etileno-propileno formado de etileno-propileno dieno monômero), epóxi e poliuretano. A cobertura 24 tambémpode incluir materiais de reforço e enchimento, aditivos, e o equivalente.
Exemplos de materiais adicionais são examinados nas patentes US 6.328.681,de Stephens, US 6.375.602, de Jones, e US 6.981.935, de Gustafson, asrevelações de cada uma das quais são incorporadas aqui em suas inteirezas.
Em muitos exemplos, a cobertura 24 compreenderá múltiplascamadas. As figs. 4 e 5 ilustram a aplicação de uma camada de base interna42a, de uma camada de base externa 42b e de uma camada de material detopo 70; a fig. 3 mostra essas camadas em seção transversal. Camadasadicionais, como uma camada "fixação" entre as camadas de base externa ede material de topo 42b, 70 e uma camada adesiva entre o invólucro 22 e acamada de base interna 42a, também podem ser incluídas.
A construção da cobertura 24 pode ser realizada de qualquermaneira conhecida por aqueles experientes na técnica que seja adequada paraa aplicação de uma cobertura de rolo. Exemplos de métodos são examinadosna publicação de patente US 2005/0261115, cuja revelação é incorporada aquiem sua inteireza.
Com referência agora às figs. 1 e 2, um sistema desensoreamento de vibração 26 para sensorear vibração no rolo 20 inclui umapluralidade de sensores de condição de espaço entre rolos 30, cada um dosquais é embutido na cobertura 24. Como usado aqui, um sensor que é"embutido" na cobertura significa que o sensor é contido inteiramente dentroda cobertura, e que um sensor que é "embutido" em uma camada particular doconjunto de camadas da cobertura significa que o sensor é inteiramentecontido dentro da camada ou conjunto de camadas. O sistema desensoreamento de vibração 26 também inclui um processador 32 e, no modode realização ilustrado, os sensores 30 são conectados via condutores elétricos(não mostrados) a uma unidade eletrônica 31 que é montada a umaextremidade do rolo 20. A unidade eletrônica 31 é incluída para converter ossinais produzidos pelos sensores 30 em dados facilmente processados; emalguns modos de realização, cada um dos sensores 30 inclui um transceptorque pode transmitir os sinais de modo sem fio à unidade eletrônica 31 ou paraum receptor remoto para processamento (ver, por exemplo, a patente US7.392.715). A unidade eletrônica 31 transmite os sinais (tipicamente, de modosem fio) para o processador 32 para processamento e exibição subsequentes.
Ainda com referência à fig. 2, é mostrado aqui o arranjo dossensores 30 do sistema de sensoreamento 26. No modo de realizaçãoilustrado, o sistema 26 inclui sete sensores de condição de espaço entre rolos30 espaçados geralmente equidistantes uns dos outros ao longo docomprimento do rolo 20, embora, tipicamente, mais sensores 30 possam serincluídos em diferentes localizações axiais para prover dados adicionais. Cadasensor 30 é anular e, substancialmente, circunda o rolo 20 em uma localizaçãoaxial. Para o caso de um sensor contínuo 30 que, virtualmente, se enrole 360graus ao redor de um rolo, o perfil de pressão pode ser medido completamenteao redor da circunferência do rolo 20. Alternativamente, e como mostrado nafig. 9, cada sensor contínuo 30 pode ser substituído por um anel anular desensores 30' discretos, espaçados de modo relativamente próximo.
Os sensores 30' medem uma condição de espaço entre rolos(tipicamente, a pressão) tanto diretamente quanto indiretamente. Qualquersensor que possa medir pressão ou outra condição de espaço entre rolos podeser usado. Por exemplo, o sensor 30 pode medir diretamente pressão,deslocamento, proximidade, esforço, carga elétrica, voltagem, resistência,atenuação, capacitância ou indutância, e essa medição pode ser relacionada àpressão de espaço entre rolos e/ou à largura do espaço entre rolos. Sensorestípicos incluem sensores piezoelétricos, sensores piezocerâmicos, sensores deresistor sensível a força (FSR), sensores resistivos, sensores compósitos detunelamento quântico (QTC), sensores piezoresistivos, sensores capacitivos,sensores indutivos, sensores de fibras óticas, e sensores de película de EMFi.Esses tipos de sensores são examinados abaixo.
Sensores piezoelétricos produzem uma carga ou uma voltagem que é proporcional à pressão dinâmica. Sensores piezoelétricos adequadospodem ser obtidos na forma de um cabo a partir da Measurements Specialties,Inc. (Valley Forge, Pensilvânia). A película de PVDF Kynar™ pode ser usadacomo um sensor piezoelétrico e também pode ser obtida a partir daMeasurements Specialties, Inc.
Materiais piezocerâmicos podem ser usados a temperaturasmais altas que as películas de PDVF. O material PSI-5A4E tem umatemperatura de 350°C Curie. Em muitos modos de realização, esses sensorespoderiam ser arranjados em um arranjo discreto, como mostrado na fig. 9.Exemplos de sensores estão disponíveis a partir da Piezo Systems, Inc.,Cambridge, Massachusetts.
Sensores de FSR têm uma resistência que é quaseinversamente proporcional à pressão. Sensores de FSR podem ser obtidos apartir da Interlink Electronics, Inc. (Camarillo, Califórnia) ou a partir daTekscan, Inc. (South Boston, Massachusetts).
Sensores resistivos incluem todos os sensores cuja resistênciaé afetada pelas condições de espaço entre rolos. Medidores de esforço muitocurtos podem ser orientados radialmente e medir o esforço radial, que estáestreitamente relacionado à pressão radial. Medidores de esforço podem serusados para medir os esforços circunferenciais no espaço entre rolos. Oesforço axial pode ser próximo a zero afastando-se das extremidades dosrolos, mas poderia ser não-zero se embalados para desacoplar condições deesforço próximo de planares. Esses esforços estão relacionados ao nível depressão, assim, os medidores de esforço, geralmente, são considerados ummétodo de medição indireto. Medidores de esforço adequados podem serobtidos a partir do Vishay Measurements Group (www.vishaymg.com). Ummaterial de QTC é aquele cuja resistência diminui à medida que a pressãoaumenta. Pílulas de QTC podem ser obtidas a partir da Peratech Ltd.,Durham, Reino Unido.
Sensores piezoresistivos também exibem um acoplamentoentre resistência e o estresse ou esforço aplicado. Esses sensores poderiam serorientados radialmente para medir a pressão radial. Um exemplo de sensorpiezoresistivo é o HSPPAR, disponível a partir da Alps Electric Co., Ltd.,Campbell, Califórnia.
Sensores capacitivos medem a pressão medindo a mudança nacapacitância entre duas placas ou dois objetos. Sensores de pressãocapacitivos podem ser obtidos a partir da Loadstar Sensors Inc., Sunnyvale,Califórnia.
Sensores indutivos são comumente usados para medições dedeslocamento, que poderiam ser consideradas uma medição indireta. Umexemplo de sensor indutivo é o sensor 2402, disponível a partir da Micro-Epsilon, Raleigh, Carolina do Norte.
Sensores de fibra ótica têm um número de configuraçõesdisponíveis. Uma fibra de microcurvatura pode ser enrolada ao redor dacircunferência do rolo. Esse sensor é sensível ao esforço radial. A mudança naforça/intensidade da luz indica a pressão ou esforço aplicado ao sensor. Umexemplo de dispositivo é mostrado na patente US 6.429.421. Um sensor EFPI(interferométrico de Fabry-Perot extrínseco) é um sensor de ponto e atuacomo um medidor de deslocamento altamente sensível. Diversos sensoresEFPI discretos seriam usados neste caso. Sensores de grade de Fiber Braggtêm uma grade gravada dentro da fibra que atua para mudar o comprimentode onda da luz que passa através do sensor. Em uma aplicação típica dentrode uma cobertura de rolo, a mudança indicaria o nível de esforçocircunferencial no material de cobertura. Fibras de núcleo de modo múltiplo eelíptico (e-core) experimentarão mudanças de freqüência e mudanças deintensidade à medida que a fibra é comprimida.
Películas de EMFi respondem à pressão como um capacitorativo. Elas podem ser adequadas para aplicações de baixa temperatura e debaixa pressão. O material de sensor pode ser obtido a partir da Emfit Ltd.,Vaajakoski, Finlândia.
Para muitas aplicações, a compensação de temperatura podeaperfeiçoar a precisão das leituras de sensor. A compensação de temperaturapode ser construída dentro de alguns dos tipos de sensores. Sensores demedição de temperatura separados seriam usados por outros sensores.Sensores de temperatura comuns incluem termopares, RTDs, termistores.Exemplos de técnicas de compensação de temperatura são examinados napublicação de patente US 2005/0278135, cuja revelação é incorporada aquiem sua inteireza.
Como examinado acima, os sensores são anulares e podem serconfigurados tanto como substancialmente contínuos (como com os sensores30) quanto discretos (como com os sensores 30'). Um anel substancialmentecontínuo pode ter um vão entre as posições de início e de parada, pelo fato deque ele abarca somente uma grande parte da circunferência, 355 graus, porexemplo. Esse vão pode ser usado para ajudar a localizar a posição de umaleitura com a posição angular. Alternativamente, um codificador ou gatilhoseparado pode ser usado para manter as leituras em sincronia com a posiçãoabsoluta. Para puras medições de vibrações, pode não ser necessária qualquersincronização. Um vão também pode ajudar os sensores piezoelétricos aremover a componente de CC do sinal.
Os sensores discretos 30' mostrados na fig. 9 podem serusados onde for conveniente em termos de disponibilidade ou fabricação desensor. Por exemplo, sensores piezoelétricos cerâmicos podem não estarprontamente disponíveis em anéis pré-fabricados, assim, uma seqüência dossensores 30' pode ser usada, em vez disso. Os sensores 30' podem serconectados em paralelo.
Embora os sensores 30, 30' sejam ilustrados como ficandolocalizados embaixo da superfície do rolo 20 embutida na camada de base 42,em outros modos de realização, os sensores podem ficar localizados nasuperfície externa de rolo ou embaixo da superfície em outras profundidades,como sobre o topo do núcleo de metal, sobre a base, ou sobre as camadasintermediárias.
Com referência agora à fig. 6, a unidade eletrônica 31 podeincluir um módulo de condicionamento de sinal 52. Sensores diferentesexigem diferentes sistemas de condicionamento de sinal. Por exemplo,sensores de resistência, freqüentemente, têm circuitos de ponte deWheatstone. Outros circuitos baseados em resistência usam uma fonte devoltagem ou corrente de precisão e medem a voltagem sobre um elemento deresistência conhecido. Sensores piezoelétricos, tipicamente, usamamplificadores de carga. Sensores capacitivos medem freqüências ressonantesou usam uma capacitância para o conversor de voltagem. Sensores de fibraótica medem a força de sinal ótico ou mudança de freqüência. Desse modo, omódulo de condicionamento de sinal 52 converte a saída de sensor para umaforma que pode ser lida por um sistema de aquisição de dados 54 (abaixo) oupor um sistema de registro de dados.
A unidade eletrônica 31 também pode incluir um módulo deaquisição de dados 54. O módulo de aquisição de dados 54 converte o sinal desensor em uma medição digital. Em muitos casos, o sistema usa umavoltagem análoga para o conversor de número digital (A/D).
Um controlador 56 aciona os sensores 30, os módulos decondicionamento de sinal e de aquisição de dados 52, 54 e quaisquer outroseletrônicos, e se comunica sem fio com o processador 32. O controladorembutido 56 pode desligar as seções do sistema às vezes para conservarenergia. O controlador embutido 56 também pode multiplexar entre os muitossensores 30 disponíveis.
As medições de sensor são comunicadas pela unidadeeletrônica 31 ao processador 32 em uma localização remota a partir do rolo20. O processador 32 converte os sinais de pressão em leituras de pressão paraas múltiplas localizações circunferenciais para cada sensor localizadoaxialmente. Em muitos casos, esse local fora do rolo fica em uma sala decontrole de operador. O sinal, tipicamente, é transferido usando comunicaçãode RF. Um exemplo de transceptor de RF está disponível a partir da RFMonolithics, Inc., Dallas, Texas.
Outras técnicas de comunicação estão disponíveis. Porexemplo, a comunicação de rolo poderia ser de sentido único naqueles sinaisque são transmitidos a partir do rolo 20, mas nenhuma comunicação sertransmitida ao rolo 20. Desse modo, o sistema baseado em rolo teria umtransmissor, e o local fora do rolo usaria um receptor.
Em alguns modos de realização, comunicação de IR e anéis dedeslizamento também podem ser usados para comunicar ao, e, a partir do rolo20. Exceto para a configuração de malha examinada abaixo, a maioria doseletrônicos seria montada sobre a cabeça do rolo.
Outro modo de realização para a comunicação é umaconfiguração de malha sem fio, onde cada sensor tem um transceptor próximode seu local, e os muitos sensores formam uma configuração malha para acomunicação. Essa abordagem é robusta pelo fato da que um local fraco podealcançar um local próximo e ter sua informação transmitida por um local semfio mais forte. A robustez também é demonstrada quando um local falha e amalha se reconfigura automaticamente para manter a comunicação entre oslocais restantes. Os produtos de malha sem fio estão disponíveis a partir daCrossbow Technology, Inc., San Jose, Califórnia.
Um arranjo dos sensores de condição de espaço entre rolos,como examinado acima, seria especialmente útil na identificação deproblemas de vibração particulares, como examinado pelos exemplos aseguir.
Em alguns exemplos, um rolo de um par pinçado tem umamancha plana ou protuberância em sua superfície. A medida que as leituras desensor fossem tomadas, o perfil de pressão seria razoavelmente nivelado atéque a região próxima à protuberância passe através do espaço entre rolos,como mostrado na fig. 7. Haveria uma dessas protuberâncias durante cadarevolução para o rolo defectivo, e o rolo conjugado veria uma protuberânciaem um período rotacional que está relacionado às proporções dos diâmetrosdos rolos. Como resultado, a protuberância/mancha plana ofensiva pode seridentificada e corrigida.
Em outros exemplos, uma cobertura pode ser excêntrica a seueixo rotacional. O diâmetro externo poderia ficar fora da roda, ou a espessurade cobertura poderia variar. Depois das leituras de pressão serem feitas, umperfil de pressão variando suavemente seria visto para esse caso, comoilustrado na fig. 8. Como antes, a proporção dos rolos dita o período angularse o rolo conjugado for instrumentado com sensores, ao invés do roloexcêntrico. As regiões com uma camada de cobertura mais espessa atuariamde modo mais suave e teriam pressões de espaço entre rolos mais baixas queas regiões mais finas.
Em qualquer exemplo, a estrutura do rolo 20 pode ser ajustada(por meio de grade ou o equivalente), com base nas medições de pressão, parareduzir a vibração.Os exemplos acima demonstram que a pressão de espaço entrerolos de direção de máquina é medida junto com as vibrações. Acelerômetrosdão saída aos níveis de vibrações em função da freqüência e não podemdistinguir entre os dois casos mostrados nas figs. 7 e 8. Desse modo, o sistemade sensoreamento proposto pode prover mais precisão de identificação para afonte dos problemas. O sistema também pode medir a magnitude do efeitodireto das vibrações sobre o produto de papel. Isto é, embora um acelerômetropossa detectar que vibrações significativas estão presentes, o sistema demedição proposto produz uma medição do efeito direto dessas vibraçõessobre a pressão de espaço entre rolos vista pela folha. Essa abordagem diretapode medir problemas operacionais antes que a cobertura se desgaste ou antesdo desenvolvimento de dano ou de vibrações excessivas.
O texto anterior é ilustrativo da presente invenção e não deveser entendido como limitador da mesma. Embora exemplos de modos derealização desta invenção tenham sido descritos, aqueles experientes natécnica apreciarão prontamente que muitas modificações são possíveis nosexemplos de modos de realização sem se afastar materialmente dosensinamentos e vantagens originais desta invenção. Consequentemente, todasessas modificações são pensadas para serem incluídas no escopo destainvenção como definida nas reivindicações. Esta invenção é definida pelasreivindicações a seguir, com os equivalentes das reivindicações incluídos nasmesmas.

Claims (17)

1. Sistema para determinar a fonte de vibração de um conjuntode rolo pinçado, caracterizado pelo fato de compreender:um primeiro rolo substancialmente cilíndrico;uma estrutura conjugada posicionada em relação ao primeirorolo para formar um espaço entre rolos entre eles;uma pluralidade de unidades de sensor anular de condição deespaço entre rolos montadas sobre o primeiro rolo, cada uma das unidades desensor anular sendo posicionada em diferentes localizações axiais ao longo doprimeiro rolo e configurada para prover sinais de condição de espaço entrerolos a partir do espaço entre rolos, os sinais indicando uma condição deespaço entre rolos em múltiplas localizações circunferenciais; eum processador associado às unidades de sensor que recebesinais a partir das unidades de sensor;onde o processador é configurado para converter os sinais apartir das unidades de sensor em leituras de condição de espaço entre rolospara as múltiplas localizações circunferenciais em cada localização axial.
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a estrutura conjugada é um segundo rolo substancialmentecilíndrico.
3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que as unidades de sensor de pressão compreendem sensores anularessubstancialmente contínuos.
4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que as unidades de sensor de pressão são múltiplos sensores discretosarranjados em um padrão anular.
5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o primeiro rolo inclui uma cobertura polimérica, e onde asunidades de sensor são, pelo menos parcialmente, embutidas na cobertura.
6. Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de que a cobertura polimérica é formada de um material selecionado apartir do grupo consistindo de: borracha natural, neoprene, estireno-butadieno, borracha de nitrila, polietileno clorossulfonado, EDPM, epóxi epoliuretano.
7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o sensor de condição de espaço entre rolos detecta uma condiçãoselecionada a partir do grupo consistindo de: pressão, deslocamento,proximidade, esforço, carga elétrica, voltagem, resistência, atenuação,capacitância e indutância.
8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelofato de que a condição detectada é a pressão.
9. Método para avaliar vibração em um rolo industrial,caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:prover um rolo que inclua uma pluralidade de unidades desensor anular de condição de espaço entre rolos montadas sobre o mesmo,cada uma das unidades de sensor anular de condição de espaço entre rolossendo posicionada em diferentes localizações axiais ao longo do rolo econfigurada para prover sinais de condição de espaço entre rolos a partir deum espaço entre rolos formado pelo rolo e por uma estrutura conjugada,girar o rolo;medir uma condição de espaço entre rolos em múltiplaslocalizações circunferenciais sobre cada unidade de sensor de condição deespaço entre rolos; edeterminar a fonte da vibração no rolo com base nas mediçõesde condição de espaço entre rolos.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de compreender, adicionalmente, a etapa de ajustar a estrutura dorolo com base na etapa de determinação.
11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que a estrutura conjugada é um segundo rolo substancialmentecilíndrico.
12. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que as unidades de sensor de pressão são sensores anularessubstancialmente contínuos.
13. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que as unidades de sensor de pressão são múltiplos sensoresdiscretos arranjados em um padrão anular.
14. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que o rolo inclui uma cobertura polimérica, e onde as unidades desensor são, pelo menos parcialmente, embutidas na cobertura.
15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizadopelo fato de que a cobertura polimérica é formada de um material selecionadoa partir do grupo consistindo de: borracha natural, neoprene, estireno-butadieno, borracha de nitrila, polietileno clorossulfonado, EDPM, epóxi epoliuretano.
16. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopelo fato de que o sensor de condição de espaço entre rolos detecta umacondição selecionada a partir do grupo consistindo de: pressão, deslocamento,proximidade, esforço, carga elétrica, voltagem, resistência, atenuação,capacitância e indutância.
17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizadopelo fato de que o sensor de condição de espaço entre rolos é um sensor depressão.
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