裝有具備可貼合導電板的傳感器的工業輥的製作方法

2023-11-03 12:55:12 7

專利名稱：裝有具備可貼合導電板的傳感器的工業輥的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及工業輥，並且更具體涉及用於造紙的輥。
背景技術：
在通常的造紙工藝中，纖維素纖維的水漿或懸浮液(通稱為造紙「原料」)被供給到在兩個或多個輥之間行進的鋼絲網和/或合成材料環形帶的上行側(upper run)頂面上。通常稱作「成形織物」的帶在其上行側的上表面上提供了造紙表面，所述上行側的上表面用作過濾器以將造紙原料中的纖維素纖維與水介質分離，從而形成溼紙幅。通過重力或者位於織物的上行側(也就是「機器側」)的下表面上的真空，將水介質通過成形織物中通稱為排水孔的網眼排出。在離開成形段之後，紙幅被傳遞到造紙機的壓榨段，紙幅在此穿過覆蓋有通常稱為「壓氈」的另一種織物的一臺或多臺壓榨機(常常是輥榨機)的壓區。來自壓榨機的壓力將多餘的溼氣從紙幅中去除；去除溼氣常常通過存在有壓氈的「棉毛」層而得以增強。然後紙被傳遞至乾燥段以進一步去除溼氣。在乾燥之後，紙就準備用於進行二次處理和包裝。圓柱形輥通常用在造紙機的不同段例如壓榨段中。這種輥要在苛刻的環境中駐留和操作，其中它們可能會暴露於高動態負荷和高溫以及侵蝕性或腐蝕性化學試劑。作為示例，在典型的造紙廠中，輥不僅用於在處理站之間傳輸纖維質基料片，而且在壓榨段和砑光輥的情況下用於將基料片本身加工成紙張。通常構造用於造紙的輥要牢記在造紙機內的位置，這是由於駐留在造紙機內不同位置的輥需要執行不同的功能。因為造紙輥可能具有很多不同的性能要求，並且因為更換整個金屬輥可能會相當昂貴，所以很多造紙輥都包括聚合物覆層，其圍繞通常為金屬的芯部的圓周表面。通過改變覆層中所採用的材料，覆層設計者就能夠根據造紙應用的需求來給輥提供不同的性能特點。而且，與更換整個金屬輥相比，修理、重新研磨或更換金屬輥上的覆層能夠便宜得多。用於覆層的示範性聚合物材料包括天然橡膠、合成橡膠例如氯丁橡膠、苯乙烯-丁二烯(SBR)、丁腈橡膠、氯磺化聚乙烯(「CSPE」-也以來自DuPont的商標名 HYPAL0N 所公知)、EDPM(賦予由乙烯-丙烯二烯單體所形成的乙烯-丙烯三元共聚物的名稱)、聚氨酯、熱固合成物以及熱塑合成物。在很多情況下，輥覆層可以包括至少兩個單獨的層基層，其覆蓋芯部並提供與芯部的粘合；以及頂層，其覆蓋並粘合至基層並且用作輥的外表面(某些輥還可以包括夾在基層和頂層之間的中間「結合」層)。這些材料的層通常選擇為給覆層提供用於操作的預定物理性質組合。這些組合可以包括必需的強度、彈性模量，以及對溫度升高、水和苛刻化學條件的抵抗力以承受造紙環境。另外，覆層通常被設計為具有適於其所要執行工序的預定表面硬度，並且它們通常要求紙張從覆層「釋放」而不會對紙張造成損傷。而且，為了經濟， 覆層應當耐刮和耐磨。在紙幅被傳送通過造紙機時，了解紙幅所承受的壓力分布可能是非常重要的。壓力變化會影響從紙幅排出的水量，這會影響最終紙張的溼氣含量、厚度和其它性質。因此，用輥施加的壓力大小可能會影響造紙機所生產的紙的質量。已知在工業輥的覆層中包括有壓力和/或溫度傳感器。例如，授予Moschel等的美國專利5699729中描述了一種具有螺旋形布置的導線的輥，其包括嵌入輥的聚合物覆層內的多個壓力傳感器。傳感器螺旋形布線的目的是為了沿輥的長度在不同的軸向位置處提供壓力讀數。通常傳感器都被連接至兩根導線，這兩根導線將傳感器信號傳送至處理器，處理器處理上述信號並提供壓力和位置信息。傳感器通常都包括基片(例如壓電材料)，將電極連接至其頂面和底面。導電材料板被連接至電極並沿相反方向遠離基片延伸。導電材料的延伸部分(有時被稱為「翅片」) 用作導線的連接點。兩個翅片基本上位於同一平面內以使傳感器能夠平放。一個翅片是通過將連接至底部電極的板直接遠離基片延伸而成形。但是，為了形成另一個翅片，連接至頂部電極的板是從電極的頂面懸臂式伸出並且被「向下」彎曲到底部翅片的高度。因此，該板跨越了一段無支撐的距離並且很容易在這一無支撐段或附近遭遇突發故障。在輥暴露於高動態負荷和高溫以及侵蝕性或腐蝕性化學試劑時的工作期間更是如此。

發明內容
本發明能夠解決現有工業輥中出現的一些問題。作為第一方面，本發明的實施例涉及一種工業輥，包括具有外表面和內腔的基本為圓柱形的芯部；圓周地覆蓋芯部外表面的聚合物覆層；以及檢測系統。檢測系統包括至少部分地嵌入覆層內的多個傳感器，傳感器被設置用於檢測輥的工作參數並提供與工作參數相關的信號；以及與傳感器有效連接的處理器，處理器處理由傳感器提供的信號。多個傳感器中的每一個傳感器都包括覆蓋基片頂面的第一電極以及位於基片的底面下面的第二電極，其中，第一電極覆蓋基片的頂面， 而第二電極僅位於基片的一部分底面的下面，由此構成靠近基片底面和側面的間隙；連接至第一電極和基片側面並沿第一方向遠離基片底面延伸的第一導電材料板；以及連接至第二電極並沿第二方向遠離基片底面延伸的第二導電材料板，第二表面與第一方向相反。作為第二方面，本發明的實施例涉及一種工業輥，包括具有外表面和內腔的基本為圓柱形的芯部；圓周地覆蓋芯部外表面的聚合物覆層；以及檢測系統。檢測系統包括至少部分地嵌入覆層內的多個傳感器，傳感器被設置用於檢測輥的工作參數並提供與工作參數相關的信號；以及與傳感器有效連接的處理器，處理器處理由傳感器提供的信號。多個傳感器中的每一個都包括覆蓋基片頂面的第一電極以及位於基片底面的下面的第二電極， 其中第一電極覆蓋基片的頂面，而第二電極僅位於基片底面的一部分的下面，由此構成靠近基片底面和側面的間隙，並且其中基片的頂面和側面構成鈍角；連接至第一電極和基片側面並沿第一方向遠離基片底面延伸的第一導電材料板；以及連接至第二電極並沿第二方向遠離基片底面延伸的第二導電材料板，第二表面與第一方向相反。作為第三方面，本發明的實施例涉及一種工業輥，包括具有外表面和內腔的基本為圓柱形的芯部；圓周地覆蓋芯部外表面的聚合物覆層；以及檢測系統。檢測系統包括至少部分地嵌入覆層內的多個壓電傳感器，傳感器被設置用於檢測輥所承受的壓力並提供與該壓力相關的信號；以及與傳感器有效連接的處理器，處理器處理由傳感器提供的信號。多個壓電傳感器中的每一個都包括覆蓋基片頂面的第一電極以及位於基片底面的下面的第二電極，其中第一電極覆蓋基片的頂面，而第二電極僅位於基片底面的一部分的下面，由此構成靠近基片底面和側面的間隙；連接至第一電極和基片側面並沿第一方向遠離基片底面延伸的第一導電材料板；以及連接至第二電極並沿第二方向遠離基片底面延伸的第二導電材料板，第二表面與第一方向相反。


圖1是本發明中的輥和檢測系統的示意圖。圖2是圖1輥中被加在內基層上的外基層、電纜和傳感器的示意性透視圖。圖3是被加在圖2中外基層上的頂層的示意性透視圖。圖4A是根據本發明某些實施例的傳感器的側視圖。圖4B是圖4A中傳感器的頂部透視圖。圖5A是根據本發明另外一些實施例的傳感器的側視圖。圖5B是圖5A中傳感器的頂部透視圖。圖6是根據本發明某些實施例用於圖1中輥的傳感器和連接的導線的大幅度放大的示意圖。
具體實施例方式以下將參照附圖更具體地描述本發明。本發明並不意圖受限於所示的實施例，相反，這些實施例是用來向本領域技術人員完整和徹底地公開本發明。在附圖中，同樣的附圖標記始終表示同樣的元件。為清楚起見，某些部件的厚度和尺寸可能有所放大。為了簡潔和/或清楚起見，公知的功能或結構可能未予詳細介紹。除非另有限定，本文中使用的所有技術和科學術語具有本發明所屬技術領域中的普通技術人員所通常理解的相同含義。本發明在本文描述中使用的術語僅是為了描述具體實施例而並不是要限制本發明。如本發明說明書和所附權利要求中所用的那樣，除非文中另有清楚的指示，否則單數形式「一」、「一個」和「這個」應被理解為也包括複數格式。如本文中所用，詞語「和/或」包括一個或多個相關列舉項目的任意和全部組合。在使用時，除非另有說明，否則詞語「附接」、「連接」、「互連」、「接觸」、「耦合」、「安裝」、「覆蓋」等可以意味著元件之間直接或間接的附接或接觸。現在參照附圖，圖1中示出了寬泛地標識為20的輥。輥20包括圓柱形芯部22 (參見圖2)和圍繞芯部22的覆層24(通常由一種或多種聚合物材料構成)。用於檢測工作參數例如壓力或溫度的檢測系統26包括一對電導線觀 28b以及多個傳感器30，每個傳感器都至少部分地被嵌入覆層M內。如本文中所用，傳感器被「嵌入」覆層內指的是傳感器被完全包含在覆層內，而傳感器被「嵌入」覆層中的特定層或層組內指的是傳感器完全包含在該層或層組內。檢測系統沈還包括處理由傳感器30產生的信號的處理器32。芯部22通常由金屬材料例如不鏽鋼或鑄鐵構成。芯部22可以是實心的或中空的， 並且如果是中空的，那麼就可以包括能夠改變壓力或輥輪廓的裝置。覆層M可以採取任何形式並且可以由本領域技術人員所認知的適用於輥的任何聚合物和/或彈性材料構成。示範性的材料包括天然橡膠、合成橡膠例如氯丁橡膠、苯乙烯-丁二烯(SBR)、丁腈橡膠、氯磺化聚乙烯(「CSPE」-也公知為商標名HYPALON)、EDPM(賦予由乙烯-丙烯二烯單體所形成的乙烯-丙烯三元共聚物的名稱)、環氧樹脂以及聚氨酯。覆層M還可以包括增強和填充材料、添加劑等。示範性的添加材料在授予Mephens的美國專利63觀681、授予Jones的美國專利6375602以及授予Gustafson的美國專利6981935 中進行了討論，通過引用其全文將上述每一篇專利文獻公開的內容併入本文。在很多情況下，覆層M可以包括多層。圖2和3示出了內基層42a、外基層42b和頂層70的添加；也可以包括附加層，例如介於外基層42b和頂層70之間的「結合」層以及介於芯部22和內基層4 之間的粘合劑層。再次參照圖1並參照圖4A-4B，檢測系統沈的傳感器30適合用於檢測輥20的工作參數例如壓力。正如以下更加詳細介紹的那樣，傳感器30通常包括基片80、連接至基片頂面和底面的電極82，84以及連接至每一電極的導電材料板88，90。導電材料板88，90沿相反的方向遠離基片延伸。基片80可以由壓電材料構成並且傳感器通常可以稱為壓電傳感器。示範性的壓電傳感器在Moore的公開號為2005/(^61115的待決美國專利申請中進行了討論，由此將其公開的內容以其全文併入本文。壓電傳感器可以包括在經受壓力、溫度或其它物理參數變化時表現出壓電效應的任何裝置。「壓電效應」定義為介質晶體在經受機械應力或其他應力時產生電或電極性，這種電或電極性的大小足以將其與電噪聲區分開。 示範性的壓電傳感器包括由壓電陶瓷例如PZT型鉛-鋯酸鹽-鈦酸鹽、石英、合成石英、電氣石、正磷酸鎵、CGG(Ca3Ga2Ge4O14)、鈮酸鋰、鉭酸鋰、羅謝爾鹽以及硫酸鋰-水合物構成的壓電傳感器。具體地，傳感器材料可以具有高於350°F的居裡溫度，並且在一些情況下可以是 600° F，這使得能夠在造紙環境中輥經常經歷的溫度下準確地進行檢測。還是參照圖1，檢測系統沈中的導線28b可以是本領域技術人員所認知的適合用於傳輸輥內電信號的任何信號承載元件。如上所述，導電材料板88，90沿相反方向遠離基片延伸。導線觀 28b接觸有時被稱為「翅片」的延伸部分。檢測系統沈包括多路轉換器31或安裝至輥20末端的其他數據收集設備。多路轉換器31接收和收集來自傳感器30的信號並將其傳送至處理器32。處理器32通常是個人計算機或類似的數據交換設備例如造紙廠的分布式控制系統，其與傳感器30有效連接並且能將來自傳感器30的信號處理為有用的、易於理解的信息。在某些實施例中使用無線通信模式例如RF信號將從傳感器30收集的信號由多路轉換器31發送至處理器32。其它可選的配置包括使信號能夠從傳感器30發送到處理器32的滑環連接器。合適的示範性處理單元在授權給Moore的美國專利5562027和7392715以及授權給Gustafson等人的美國專利675^08中進行了討論，由此將上述每一篇專利文獻公開的內容以其全文併入本文。輥20能夠以例如在公開號為2005/(^61115的待決美國專利申請中介紹的方式加工而成，將其公開的內容以其全文併入本文。在這種方法中，最初芯部22被覆層M的一部分(例如內基層42a)覆蓋。內基層4 可以用擠壓式噴嘴(未示出)添加，不過內基層 4 也可以通過本領域技術人員所知的其它技術添加。通常，內基層4 由橡膠或環氧樹脂基複合材料構成，並且其厚度在約0. 030英寸至0. 350英寸之間。在內基層4 成形後，安裝檢測系統沈中的導線觀 28b和傳感器30 (圖2)。一旦傳感器30處於所需位置，即可將其粘附就位。這可以通過本領域技術人員所知的任何技術實現，一種示範性技術是膠粘。再次參照圖2，一旦傳感器30和導線^iiJSb已被定位並固定至內基層42a，即可添加基層42的其餘部分(也就是外基層42b)。圖2示出了通過擠壓式噴嘴52添加外基層42b，不過本領域技術人員也可以想到能夠通過被認為是適合於這種添加的任何技術來完成外基層42b的添加。在一種典型的輥中，外基層42b由橡膠或環氧樹脂基的複合材料構成並且厚度在約0. 030英寸至0. 350英寸之間，以使得傳感器30被嵌入基層42內。而且，通常外基層42b是由與內基層4 相同的材料構成。如上所述，本發明旨在包括具有的覆層僅包含基層和頂層的輥以及具有的覆層帶有另外中間層的輥。任何中間層均可在添加頂層70之前被添加到外基層42b上。現在轉向圖3，頂層70被加到外基層42b上。頂層70通常由橡膠或聚氨酯構成， 並且可以通過本領域技術人員已知的適合用於添加聚合物層的任何技術來添加，不過在圖 3中示出的是通過擠壓式噴嘴72添加。頂層70通常是硬度低於基層42的硬度的聚合物材料。頂層70—般地厚度處於約0.200英寸至4. 00英寸之間。添加頂層70之後就是固化， 固化技術是本領域技術人員所公知的並且無需在此詳細描述。加工完成的輥20和覆層M隨後即可使用在例如造紙機中。在某些實施例中，輥 20是擠壓機的一部分，其中另一輥或壓榨裝置與輥20相鄰定位以形成壓區，成形的紙幅可穿過該壓區。在這樣的環境下，監測覆層M尤其是在壓區區域內所經受的壓力可能就很重要。檢測系統沈能夠為沿著覆層M的不同軸向位置提供壓力信息，其中每一個傳感器30 都提供關於輥20上不同軸向位置的壓力信息。在操作中，輥20和覆層M以非常高的速度繞輥20的軸線旋轉。每一次當其中一個傳感器30經過由輥20和配合輥或壓榨機形成的壓區時，傳感器30就傳送由配合輥施加到覆層M位於傳感器30上方的區域上的壓力產生的脈衝。當壓區中不存在傳感器30時， 不會產生超過普通噪聲水平的明顯脈衝。因此，隨著輥20的旋轉，每一個傳感器30都行進通過壓區並提供代表在世界範圍內其對應位置處壓力的脈衝。所以，就通過傳感器30產生脈衝形式的數據，這些數據沿導線28b傳遞並被接收在多路轉換器31內。在典型的數據檢索階段，每一個傳感器30都會接收12到20個脈衝；這些獨立脈衝可以被存儲並處理為每個傳感器30的代表性壓力信號。一旦收集到原始傳感器數據後，就將其從多路轉換器 31發送至處理器32以處理成易於理解的形式，例如輥20沿其長度的壓力分布圖。圖4A-4B根據本發明的某些實施例詳細示出了傳感器30。傳感器30包括基片80。 基片80可以是壓電材料。基片80通常具有約2mm到約20mm之間的寬度W1、約2mm到約 20mm之間的深度Dl以及約0. 5mm到約5mm之間的厚度tl。第一電極82覆蓋基片80的頂面並且第二電極84位於基片80的底面的下面。電極82，84通常具有小於約0. 05mm(0. 002英寸)的厚度。第一電極82覆蓋基片80的整個寬度Wl。第二電極84僅位於基片80寬度Wl的一部分的下面，由此構成靠近基片80的底面和側面87的間隙86。間隙86通常具有約0. 5mm到約5mm之間的寬度並且跨越基片80 的整個深度D1。在圖示的實施例中，基片80的底面和側面87成直角。第一導電材料板88的頂部88a被連接至第一電極82。第一導電材料板88被彎曲並連接至基片80的側面87，由此形成第一導電材料板88的側部88b。第一導電材料板88 被再次彎曲以沿第一方向遠離基片80底部延伸，由此形成第一導電材料板88的延伸部分 88c。側部88b可以通過本領域技術人員已知的任何技術被連接至基片80的側面87 ；—種示範性技術是通過使用由3M 生產的粘性雙面膠帶進行膠粘。因為第一導電材料板88被連接至基片80的側面87，所以第一板88不會像其遠離基片80延伸那樣跨越一段無支撐的距離。因為第一導電材料板88沿其長度完全受到支撐，所以它突發故障的可能性就被大大降低。 第二導電材料板90的底部90a被連接至第二電極84。第二導電材料板90沿第二方向遠離基片80底部延伸，由此形成第二導電材料板90的延伸部分90c。與第二導電材料板90相關聯的第二方向和與第一導電材料板88相關聯的第一方向是相反的。在此，延伸部分88c，90c用作可以接觸導線28b的「翅片」，正如以下更加詳細介紹的那樣。第二導電材料板90的底部90a被連接至第二電極84以保持間隙86。間隙86用於電極82，84以及導電材料板88，90的電絕緣。導電材料板88，90通常具有約0.001英寸到約0. 1英寸的厚度。延伸部分88c，90c 遠離基片80底部延伸的距離通常在約2mm到約20mm之間。導電材料板88，90可以由銅或者任意其他的導電材料構成。在某些實施例中，傳感器30包括可以用作導線28b連接點的導線安裝位置 92a, 92b。第一導線安裝位置9 位於第一導電材料板88的延伸部分88c上，而第二導線安裝位置92b位於第二導電材料板90的延伸部分90c上。如圖4B中所示，導線安裝位置 92a, 92b可以被偏置以使第一導線安裝位置92a與第二導線安裝位置9 成對角地相對定位。在某些實施例中，導線安裝位置92 92b是焊點。如圖4B中所示，傳感器30可以包括指示標記94以清楚地指示電極82，84和導電材料板88，90的極性。指示標記94可以被固定或者壓印在第一導電材料板88的頂部 88a (也就是傳感器30的頂部)上。在某些實施例中，指示標記94是一個箭頭。圖5A-5B根據本發明的某些實施例示出了傳感器130。傳感器130包括基片180。 基片180可以是壓電材料。基片180通常在其頂面具有約2mm到約20mm之間的寬度W2、在其底面具有約3mm到約21mm之間的寬度W3、約2mm到約20mm之間的深度D2以及約0. 5mm 到約5mm之間的厚度t2。第一電極182覆蓋基片180的頂面並且第二電極184位於基片180的底面下面。 電極182，184通常具有小於約0. 05mm(0. 002英寸)的厚度。第一電極182覆蓋基片180 的整個寬度W2。第二電極184僅位於基片180寬度W3的一部分的下面，由此構成靠近基片 180的底面和側面187的間隙186。間隙186通常具有約0. 5mm到約5mm之間的寬度並且跨越基片180的整個深度D2。如圖5A-5B中所示，基片180的側面187是傾斜的。因此，基片180的頂面和側面 187就形成了鈍角Al。鈍角Al通常在約120度到約150度之間。在某些實施例中，鈍角Al 是約135度。第一導電材料板188的頂部188a被連接至第一電極182。第一導電材料板188被彎曲並連接至基片180的側面187，由此形成第一導電材料板188的側部188b。第一導電材料板188被再次彎曲以沿第一方向遠離基片180的底部延伸，由此形成第一導電材料板 188的延伸部分188c。側部188b可以通過本領域技術人員已知的任何技術被連接至基片 180的側面187 ；—種示範性技術是通過使用由3M 生產的粘性雙面膠帶進行膠粘。因為第一導電材料板188被連接至基片180的側面187，所以第一板188不會像其遠離基片180延伸那樣跨越一段無支撐的距離。因為第一導電材料板188沿其長度完全受到支撐，所以它突發故障的可能性就被大大降低。基片180的傾斜側面187可以提供額外的優點。第一導電材料板188可以用更加溫和的方式被彎曲(也就是不必在兩個位置被彎曲成直角)。而且，第一導電材料板188也更加不可能會從基片180的傾斜側面187脫離。第二導電材料板190的底部190a被連接至第二電極184。第二導電材料板190沿第二方向遠離基片180底部延伸，由此形成第二導電材料板190的延伸部分190c。與第二導電材料板190相關聯的第二方向和與第一導電材料板188相關聯的第一方向是相反的。 在此，延伸部分188c，190c用作可以接觸導線28b的「翅片」，正如以下更加詳細介紹的那樣。第二導電材料板190的底部190a被連接至第二電極184以保持間隙186。間隙 186用於電極182，184以及導電材料板188，190的電絕緣。導電材料板188，190通常具有約0.001英寸到約0.1英寸的厚度。延伸部分 188c, 190c遠離基片180底面延伸的距離通常在約2mm到約20mm之間。導電材料板188，190 可以由銅或者任意其他的導電材料構成。在某些實施例中，傳感器130包括可以用作導線28b連接點的導線安裝位置 192a, 192b。第一導線安裝位置19 位於第一導電材料板188的延伸部分188c上，而第二導線安裝位置192b位於第二導電材料板190的延伸部分190c上。如圖5B中所示，導線安裝位置192 192b可以被偏置以使第一導線安裝位置19 與第二導線安裝位置192b成對角地相對定位。在某些實施例中，導線安裝位置192 192b是焊點。如圖5B中所示，傳感器130可以包括指示標記194以清楚地指示電極182，184和導電材料板188，190的極性。指示標記194可以被固定或者壓印在第一導電材料板188的頂部188a(也就是傳感器130的頂部)上。在某些實施例中，指示標記194是一個箭頭。現在轉至圖6並且如上所述，導線28b可以在導電材料板88，90的延伸部分 88c, 90c處接觸傳感器30。如圖6中示意的那樣，導線^a，2 可以和與延伸部分88c，90c 相關聯的第一和第二方向dl，d2形成斜角A2。在其他實施例中，導線28b可以和與延伸部分88c，90c相關聯的第一和第二方向dl，d2形成直角。如圖6中所示，在導線28b和與導電材料板88，90的延伸部分88c，90c相關聯的第一和第二方向dl，d2形成斜角A2的位置，導線觀 2汕可以只接觸延伸部分88c，90c 中對角相對的角部。因此，角度A2可以被選擇為使導線28b和導電材料板88，90之間的接觸最小化。斜角A2通常在約1度到約80度之間。在某些實施例中，斜角A2在約20 度到約60度之間。在某些實施例中，並且如圖6中進一步所示，傳感器30可以在導電材料板88，90 的延伸部分88c，90c上包括導線安裝位置92 92b。導線安裝位置92 92b可以被偏置以使它們被定位成彼此成對角地相對。在這種結構中，導線安裝位置92 92b被設置用於接納導線28b,導線^a，28b和與延伸部分88c，90c相關聯的第一和第二方向dl，d2形成斜角A2。在某些實施例中，導線安裝位置192 192b是焊點。如圖6中所示，導線觀 28b可以覆蓋導電材料板88，90的延伸部分88c，90c。在某些其他的實施例中，導線觀 28b可以位於延伸部分88c，90c的下面。在另一些其他的實施例中，導線觀￡1，28b之一可以覆蓋延伸部分88c，90c之一，而導線觀 28b中的另外一個可以位於延伸部分88c，90c的另一個的下面。儘管圖6中示出的是傳感器30，但是可以用傳感器130(具有對應的導電材料板188，190的延伸部分188c，190c並且可能還具有導線安裝位置192 192b)代替傳感器30。
上述內容是本發明的說明而不應被理解為對其的限制。儘管已經介紹了本發明的示範性實施例，但是本領域技術人員應該容易理解示範性實施例中的很多變形都可行而且並不背離本發明的新穎教導和優點。因此，所有這些變型都應被理解為包含在本發明如權利要求所限定的保護範圍之內。本發明由所附權利要求以及其中所包括的權利要求的等價內容所限定。
權利要求
1.一種工業輥，包括具有外表面和內腔的基本為圓柱形的芯部； 圓周地覆蓋芯部外表面的聚合物覆層；以及檢測系統，所述檢測系統包括至少部分地嵌入覆層內的多個傳感器，傳感器被設置用於檢測輥的工作參數並提供與工作參數相關的信號，其中多個傳感器中的每一個都包括覆蓋基片頂面的第一電極以及位於基片底面下面的第二電極，其中第一電極覆蓋基片的頂面，而第二電極僅位於基片底面的一部分的下面，由此構成靠近基片底面和側面的間隙；連接至第一電極和基片側面並沿第一方向遠離基片底面延伸的第一導電材料板；以及連接至第二電極並沿第二方向遠離基片底面延伸的第二導電材料板，第二方向與第一方向相反；以及與傳感器有效連接、處理由傳感器提供的信號的處理器。
2.如權利要求1所述的工業輥，其中所述檢測系統進一步包括互連所述多個傳感器中每一個傳感器的電導線。
3.如權利要求1所述的工業輥，其中所述多個傳感器中的每一個傳感器都進一步包括第一導電材料板的延伸部分上的第一導線安裝位置和第二導電材料板的延伸部分上的第二導線安裝位置。
4.如權利要求3所述的工業輥，其中所述檢測系統進一步包括在導線安裝位置處互連所述多個傳感器中每一個傳感器的電導線。
5.如權利要求3所述的工業輥，其中所述導線安裝位置為焊點。
6.如權利要求3所述的工業輥，其中所述第一導線安裝位置與所述第二導線安裝位置成對角地相對定位。
7.如權利要求2所述的工業輥，其中所述電導線與所述第一和第二方向形成在大約1 度到大約80度之間的斜角。
8.如權利要求1所述的工業輥，其中所述傳感器被設置用於檢測壓力。
9.如權利要求1所述的工業輥，其中所述傳感器包括指示標記以指示電極和導電材料板的極性。
10.如權利要求1所述的工業輥，其中所述覆層包括圓周地覆蓋芯部的基層以及圓周地覆蓋基層的頂層，並且其中所述傳感器被嵌入在基層內。
11.如權利要求10所述的工業輥，其中所述頂層由從包括橡膠和聚氨酯的組中選出的材料構成。
12.如權利要求1所述的工業輥，其中所述基片中的頂面和側面成直角。
13.一種工業輥，包括具有外表面和內腔的基本為圓柱形的芯部； 圓周地覆蓋芯部外表面的聚合物覆層；以及檢測系統，所述檢測系統包括至少部分地嵌入覆層內的多個傳感器，傳感器被設置用於檢測輥的工作參數並提供與工作參數相關的信號，其中多個傳感器中的每一個傳感器都包括覆蓋基片頂面的第一電極以及位於基片底面下面的第二電極，其中第一電極覆蓋基片的頂面，而第二電極僅位於基片底面的一部分的下面，由此構成靠近基片底面和側面的間隙，並且其中基片的頂面和側面構成鈍角；連接至第一電極和基片側面並沿第一方向遠離基片底面延伸的第一導電材料板；以及連接至第二電極並沿第二方向遠離基片底面延伸的第二導電材料板，第二方向與第一方向相反；以及與傳感器有效連接、處理由傳感器提供的信號的處理器。
14.如權利要求13所述的工業輥，其中所述檢測系統進一步包括互連所述多個傳感器中每一個傳感器的電導線。
15.如權利要求13所述的工業輥，其中所述多個傳感器中的每一個傳感器都進一步包括第一導電材料板的延伸部分上的第一導線安裝位置和第二導電材料板的延伸部分上的第二導線安裝位置。
16.如權利要求15所述的工業輥，其中所述檢測系統進一步包括在導線安裝位置處互連所述多個傳感器中每一個傳感器的電導線。
17.如權利要求15所述的工業輥，其中導線安裝位置為焊點。
18.如權利要求15所述的工業輥，其中所述第一導線安裝位置與所述第二導線安裝位置成對角地相對定位。
19.如權利要求14所述的工業輥，其中所述電導線與所述第一和第二方向形成在大約 1度到大約80度之間的斜角。
20.如權利要求13所述的工業輥，其中所述傳感器被設置用於檢測壓力。
21.如權利要求13所述的工業輥，其中所述傳感器包括指示標記以指示電極和導電材料板的極性。
22.如權利要求13所述的工業輥，其中所述覆層包括圓周地覆蓋芯部的基層以及圓周地覆蓋基層的頂層，並且其中所述傳感器被嵌入在基層內。
23.如權利要求22所述的工業輥，其中所述頂層由從包括橡膠和聚氨酯的組中選出的材料構成。
24.如權利要求13所述的工業輥，其中所述鈍角在大約120度到大約135度之間。
25.—種工業輥，包括具有外表面和內腔的基本為圓柱形的芯部； 圓周地覆蓋芯部外表面的聚合物覆層；以及檢測系統，所述檢測系統包括至少部分地嵌入覆層內的多個壓電傳感器，傳感器被設置用於檢測輥所承受的壓力並提供與所述壓力相關的信號，其中多個傳感器中的每一個傳感器都包括覆蓋基片頂面的第一電極以及位於基片底面下面的第二電極，其中第一電極覆蓋基片的頂面，而第二電極僅位於基片底面的一部分的下面，由此構成靠近基片底面和側面的間隙；連接至第一電極和基片側面並沿第一方向遠離基片底面延伸的第一導電材料板；以及連接至第二電極並沿第二方向遠離基片底面延伸的第二導電材料板，第二方向與第一方向相反；以及與傳感器有效連接、處理由傳感器提供的信號的處理器。
全文摘要
一種工業輥，包括具有外表面和內腔的基本為圓柱形的芯部；圓周地覆蓋芯部外表面的聚合物覆層；以及檢測系統。檢測系統包括至少部分地嵌入覆層內的多個傳感器，傳感器被設置用於檢測輥的工作參數並提供與工作參數相關的信號；以及與傳感器有效連接的處理器，處理器處理由傳感器提供的信號。多個傳感器中的每一個傳感器都包括覆蓋基片頂面的第一電極以及位於基片底面下面的第二電極，其中第一電極覆蓋基片的頂面，而第二電極僅位於基片底面的一部分的下面，由此構成靠近基片底面和側面的間隙；連接至第一電極和基片側面並沿第一方向遠離基片底面延伸的第一導電材料板；以及連接至第二電極並沿第二方向遠離基片底面延伸的第二導電材料板，第二表面與第一方向相反。
文檔編號G01L5/00GK102264981SQ201080003709
公開日2011年11月30日 申請日期2010年6月15日 優先權日2009年6月23日
發明者帕克 K. 申請人:斯託·伍德沃德有限責任公司