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特許7577855シール条片摩耗および温度監視システムおよびそのためのアセンブリ
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-25
(45)【発行日】2024-11-05
(54)【発明の名称】シール条片摩耗および温度監視システムおよびそのためのアセンブリ
(51)【国際特許分類】
G01B 17/02 20060101AFI20241028BHJP
D21F 3/10 20060101ALI20241028BHJP
G01J 5/00 20220101ALI20241028BHJP
【ＦＩ】
G01B17/02 Z
D21F3/10
G01J5/00 101Z
【請求項の数】
28
(21)【出願番号】P 2023526590
(86)(22)【出願日】2021-11-01
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-16
(86)【国際出願番号】 US2021057509
(87)【国際公開番号】W WO2022103609
(87)【国際公開日】2022-05-19
【審査請求日】2023-05-01
(31)【優先権主張番号】63/111,849
(32)【優先日】2020-11-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/229,679
(32)【優先日】2021-08-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】511136119
【氏名又は名称】ストウ・ウッドワード・ライセンスコ，リミテッド・ライアビリティ・カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】100099623
【弁理士】
【氏名又は名称】奥山 尚一
(74)【代理人】
【識別番号】100125380
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 綾子
(74)【代理人】
【識別番号】100142996
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 聡二
(74)【代理人】
【識別番号】100166268
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 祐
(74)【代理人】
【識別番号】100169018
【弁理士】
【氏名又は名称】網屋 美湖
(72)【発明者】
【氏名】キルボーン，ブランドン
(72)【発明者】
【氏名】ウォーカー，ジム
(72)【発明者】
【氏名】メイソン，クリス
【審査官】國田 正久
(56)【参考文献】
【文献】欧州特許出願公開第０３６２３５２６（ＥＰ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／００７０４９５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２５４０１９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第０６４３６２４１（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特表２０２０－５１６７８５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｂ １７／００－１７／０８
Ｄ２１Ｆ ３／１０
Ｇ０１Ｊ ５／００
Ｇ０１Ｊ ５／１０
Ｇ０１Ｋ １３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
アセンブリであって、サクションロールのためのシールを提供するように構成された上面を有するシール条片と、
シール条片ホルダであって、前記シール条片が、前記シール条片ホルダの中に存在し、かつ、前記シール条片ホルダに対して移動することができる、シール条片ホルダと、
摩耗監視システムであって、
前記シール条片の中に取り付けられ、前記シール条片の前記上面に向かって超音波を送信するように構成された超音波発生器と、
前記シール条片の中に取り付けられ、前記シール条片の前記上面から戻る超音波を受信するように構成された超音波検出器と、
前記超音波検出器と動作可能に接続されたコントローラであって、前記超音波検出器から信号を受信するように構成され、前記信号の変化が、前記シール条片の前記上面の摩耗を表す、コントローラと、
を備える、摩耗監視システムと、
を有している、アセンブリ。
【請求項2】
インサートは、前記超音波発生器の下層をなしている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項3】
前記超音波発生器は、圧電変換器である、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項4】
前記シール条片は、前記シール条片の中に挿入された超音波送信部材をさらに備える、請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項5】
前記シール条片ホルダは、対向する側壁を有するチャネルを備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項6】
前記シール条片は、下面を有し、前記超音波発生器は、前記シール条片の前記下面に隣接して取り付けられている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項7】
前記シール条片は、ゴムを備える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項8】
サクションロールであって、内部内腔および複数の貫通孔を有する円筒状シェルと、
前記シェルの前記内腔の中に配置されたサクションボックスと、
前記サクションボックスと動作可能に接続されたサクション源と、
請求項１から７のいずれか１項に記載のアセンブリであって、前記シール条片の前記上面が前記シェルの内面に面するように、前記シール条片および前記シール条片ホルダが前記サクションボックスの中に取り付けられる、アセンブリと、
を有している、サクションロール。
【請求項9】
アセンブリであって、サクションロールのためのシールを提供するように構成された上面を有するシール条片であって、その中に空洞を含むシール条片と、
シール条片ホルダであって、前記シール条片が、前記シール条片ホルダの中に存在し、かつ、前記シール条片ホルダに対して移動することができる、シール条片ホルダと、
温度監視システムであって、
前記シール条片の前記空洞の中に配置された赤外線放射器センサであって、前記サクションロールの動作に起因して前記空洞の中に放出される赤外線放射を感知するように構成された赤外線放射器センサと、
前記赤外線放射センサと動作可能に接続されたコントローラであって、前記赤外線放射センサから信号を受信し、前記信号を処理して、前記シール条片の前記上面の温度を示すように構成されたコントローラと、
を備える、温度監視システムと、
を有している、アセンブリ。
【請求項10】
前記赤外線放射器センサは、赤外線サーモパイルアレイセンサを備える、請求項９に記載のアセンブリ。
【請求項11】
前記空洞を整列させるシェルをさらに備える、請求項９または請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項12】
前記シェルは、高分子材料で形成される、請求項１１に記載のアセンブリ。
【請求項13】
前記空洞は、開放下端を有する、請求項９に記載のアセンブリ。
【請求項14】
前記空洞の前記開放端にポッティングコンパウンドが充填される、請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項15】
前記コントローラは、印刷回路基板を含み、前記印刷回路基板は、前記空洞の中に配置されている、請求項９から１４のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項16】
前記コントローラと動作可能に接続された摩耗監視システムをさらに備える、請求項９から１５のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項17】
前記摩耗監視システムは、超音波発生器と超音波センサとを含む、請求項１６に記載のアセンブリ。
【請求項18】
サクションロールであって、内部内腔および複数の貫通孔を有する円筒状シェルと、
前記シェルの前記内腔の中に配置されたサクションボックスと、
前記サクションボックスと動作可能に接続されたサクション源と、
請求項９から１７のいずれか１項に記載のアセンブリであって、前記シール条片の前記上面が前記シェルの内面に面するように、前記シール条片および前記シール条片ホルダが前記サクションボックスの中に取り付けられる、アセンブリと、
を有している、サクションロール。
【請求項19】
アセンブリであって、サクションロールのためのシールを提供するように構成された上面を有するシール条片であって、その中に空洞を含むシール条片と、
シール条片ホルダであって、前記シール条片が、前記シール条片ホルダの中に存在し、かつ、前記シール条片ホルダに対して移動することができる、シール条片ホルダと、
温度監視システムであって、
前記シール条片の前記空洞の中に配置された赤外線サーモパイルアレイセンサであって、前記サクションロールの動作に起因して前記空洞の中に放出される赤外線放射を感知するように構成された赤外線サーモパイルアレイセンサを備える、温度監視システムと、
前記赤外線サーモパイルアレイセンサと動作可能に接続されたコントローラであって、前記赤外線サーモパイルアレイセンサから信号を受信し、前記信号を処理して、前記シール条片の前記上面の温度を示すように構成され、前記空洞内に配置された印刷回路基板を含むコントローラと、
を有している、アセンブリ。
【請求項20】
前記空洞を整列させるシェルをさらに備える、請求項１９に記載のアセンブリ。
【請求項21】
前記シェルは、高分子材料で形成される、請求項２０に記載のアセンブリ。
【請求項22】
前記空洞は、開放下端を有し、前記空洞の前記開放端にポッティングコンパウンドが充填されている、請求項１９に記載のアセンブリ。
【請求項23】
前記コントローラと動作可能に接続された摩耗監視システムをさらに備える、請求項１９から２２のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項24】
前記摩耗監視システムは、超音波発生器と、超音波センサとを含む、請求項２３に記載のアセンブリ。
【請求項25】
サクションロールであって、内部内腔および複数の貫通孔を有する円筒状シェルと、
前記シェルの前記内腔の中に配置されたサクションボックスと、
前記サクションボックスと動作可能に接続されたサクション源と、
請求項１９から２４のいずれか１項に記載のアセンブリであって、前記シール条片の前記上面が前記シェルの内面に面するように、前記シール条片および前記シール条片ホルダが前記サクションボックスの中に取り付けられる、アセンブリと
を有している、サクションロール。
【請求項26】
アセンブリであって、サクションロールのためのシールを提供するように構成された上面を有するシール条片であって、前記シール条片が、その中に空洞を中に含み、前記空洞が、シェルと整列した、シール条片と、
シール条片ホルダであって、前記シール条片が、前記シール条片ホルダの中に存在し、かつ、前記シール条片ホルダに対して移動することができる、シール条片ホルダと、
温度監視システムであって、
前記シール条片の前記空洞の中に配置された赤外線サーモパイルアレイセンサであって、前記サクションロールの動作に起因して前記空洞の中に放出される赤外線放射を感知するように構成された赤外線サーモパイルアレイセンサを備える、温度監視システムと、
前記赤外線サーモパイルアレイセンサと動作可能に接続されたコントローラであって、前記赤外線サーモパイルアレイセンサから信号を受信し、前記信号を処理して、前記シール条片の前記上面の温度を示すように構成されたコントローラと、
を有している、アセンブリ。
【請求項27】
前記コントローラと動作可能に接続された摩耗監視システムをさらに備える、請求項２６に記載のアセンブリ。
【請求項28】
サクションロールであって、内部内腔および複数の貫通孔を有する円筒状シェルと、
前記シェルの前記内腔の中に配置されたサクションボックスと、
前記サクションボックスと動作可能に接続されたサクション源と、
請求項２６または２７のいずれか１項に記載のアセンブリであって、前記シール条片の前記上面が前記シェルの内面に面するように、前記シール条片および前記シール条片ホルダが前記サクションボックスの中に取り付けられる、アセンブリと、
を有している、サクションロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願
本出願は、２０２０年１１月１０日に出願された米国仮特許出願第６３／１１１，８４９号、および２０２１年８月５日に出願された米国仮特許出願第６３／２２９，６７９号の優先権および利益を主張するものであり、これらの開示は、そのすべてが参照により本明細書に組み込まれている。
本出願は、２０２０年１１月１０日に出願された米国仮特許出願第６３／１１１，８４９号、および２０２１年８月５日に出願された米国仮特許出願第６３／２２９，６７９号の優先権および利益を主張するものであり、これらの開示は、そのすべてが参照により本明細書に組み込まれている。
【0002】
本発明は、一般に製紙を対象としており、より詳細には、サクションロールおよび製紙機内の機器を対象としている。
【背景技術】
【0003】
紙の製造には、本質的に、製造プロセスの多くのポイントで水の除去が必要である。通常、紙パルプ（水および木材および他の繊維のスラリ）が（幅の広いベルトの形態の）フェルトの上に重なっており、フェルトは、実際の紙のシートが形成される前の濡れたパルプのためのキャリアとして作用する。フェルトによって加えられる追加サポートがなくても、紙シートを処理することができるように十分な水分がパルプから除去されるまで、製紙機のウェットセクションの中でパルプを運ぶためにフェルトが使用される。
【0004】
ごく一般的には、製紙機のウェットエンドでは、サクションロールと整列して合致する孔がない標準のプレスロールと共に（またはティッシュ機の中のヤンキードライヤに対して）使用されるプレスセクションのサクションロール（カウチロール、ピックアップロールまたはプレスサクションロールであってもよい）を使用して、第１の水除去が達成される。フェルトパルプキャリアは、これらの２つのロールの間で圧縮される。
【0005】
サクションロール１０の主構成要素は、ロールの円周の周りに規定のパターンで放射状に穿たれた数万個の孔を有するステンレス鋼、青銅または他の金属でできた中空シェル１２（図１）を含む。これらの孔はサイズが正確に測られており（３．１７５ｍｍ（１／８インチ）未満からほぼ６．３５ｍｍ（１／４インチ）に及ぶ）、処理される特定の紙材料に対して工学的に作り出されている。水除去のための「通気」を形成しているのは、これらの孔である。この通気は、典型的には、有効ロール表面積の約２０パーセントから４５パーセントに及び得る。サクションロールシェルは、サクションボックスと呼ばれる静止コアの周りにシェルを回転させる駆動システムによって駆動される。
【0006】
サクションボックス２０（図２）は、頂部に蓋がなく、端部、底部または側面にポートを有する従来の長い長方形ボックスと見なすことができる。ボックスの端部（とりわけドライブエンド）は、典型的にはパイロットベアリングを有しており、このパイロットベアリングの内部レースウェイはパイロットブッシングであるか、またはサクションボックス上のジャーナルに対するスリップ嵌めを有するベアリングであり、外部レースウェイは回転シェルの上に圧縮される。サクションボックス２０はサクション源（例えば真空ポンプ）と接続されている。例示的サクションボックスおよびシェルは、Ｈｕｔｔｕｎｅｎに対する米国特許第６，３５８，３７０号に示されており、この米国特許の開示は、その全体が本明細書に組み込まれている。
【0007】
シェル中の孔を利用するためには、処理されている紙パルプの直ぐ真下のゾーンのサクションロールシェルの内側のこれらのポートを使用して真空ゾーン３０を生成しなければならない。これは、スロットが施されたホルダ３２を使用してサクションボックス２０によって達成され、ホルダ３２は、両側のサクションボックスの長軸に沿ってシールを保持している。図２はスロットが施されたホルダ３２を示したものであり、図３および図４は、条片の形態の２つの様々なシール３４、３４’を示したものである（以下、「シール条片」）。これらの長いシールに加えて、様々なシート幅に適応する必要に応じてある程度の軸方向の調整代を有するショートエンド（テンディングエンドおよびドライブエンドと呼ばれる）の上に２つのもっと短いシール（エンドデクルと呼ばれる）が存在している。
【0008】
シール条片３４、３４’は、通常、ゴム引き高分子グラファイトでできており、動作中、シェル１２の内面とほぼ接触して保持される（図３および図４参照）。シール条片３４、３４’の間は一定の真空が引かれる。それにより、ロール１０の上方を通過する際に、シート４０の真下に真空ゾーン３０を生成することができる。シール条片３４、３４’は、シール条片３４、３４’の長さ全体の真下を通っているシールホースであるロード管１４２によって、サクションロールシェル１２に向かって上向きにバイアスされている。ロード管１４２の圧力によってロード管１４２が膨張し（風船の中の空気によく似ている）、シール条片３４、３４’をシェル１２の内側の表面に向かって持上げる。この効果は、サクションボックス２０からのシステム真空、および既に言及した潤滑水の層流による補助と相俟って、シール条片３４の縁とシェル１２の内側との間にシールを形成する。
【0009】
適切に機能しているサクションロールにおける実際のアプリケーションでは、シール条片３４、３４’は、サクションロールシェル１２の内側と直接接触することは決してない。シール条片３４、３４’が実際にシェル１２と接触すると、それらが摩耗し、すぐにそれらのシール能力を失うことになる。この摩耗を除去するか、または著しく低減するために、シールを提供するために、噴霧ノズル２４（図２参照）を通って流れる水を使用して形成される潤滑シャワーを使用して、シール条片３４、３４’の長さに沿って水が加えられる。このシャワーは、シール表面とシェル１２の内側の表面との間の水の層流を使用して、シール条片３４、３４’を潤滑されている状態に維持する。
【0010】
潤滑のために使用される水の量は、適切な量の潤滑が加えられて、シール条片３４、３４’が潤滑されている状態を維持するよう、適切に正確に測られなければならないが、処理されているパルプに対して問題になるほどの、または水を浪費することになるほどの多くの量であってはならない。さらに、製紙工場で使用されるプロセス水は、通常の動作中に潤滑シャワーノズル２４を詰まらせることになり得る化学物質および同じく著しい微粒子を含有し得る。これらのノズル２４は回転シェル１２の内側に配置されているため、製紙機オペレータにはそれらを見ることができない。
【発明の概要】
【0011】
第１の態様として、本発明の実施形態は、アセンブリを対象としている。アセンブリは、サクションロールのためのシールを提供するように構成された上面を有するシール条片と、シール条片ホルダであって、シール条片が、シール条片ホルダの中に存在し、かつ、シール条片ホルダに対して移動することができる、シール条片ホルダと、摩耗監視システムとを備える。摩耗監視システムは、シール条片ホルダおよびシール条片のうちの一方に取り付けられた磁石と、シール条片ホルダおよびシール条片のうちの他方に取り付けられた磁界センサと、磁界センサと動作可能に接続されたコントローラとを備える。コントローラは、磁石によって生成される磁界に関する信号を磁界センサから受信するように構成され、信号の変化は、シール条片およびシール条片ホルダの相対移動を表し、この相対移動は、シール条片の上面の摩耗を示す。
【0012】
第２の態様として、本発明の実施形態は、サクションロールのためのシールを提供するように構成された上面を有するシール条片と、シール条片ホルダであって、シール条片が、シール条片ホルダの中に存在し、かつ、シール条片ホルダに対して移動することができる、シール条片ホルダと、摩耗監視システムとを備えるアセンブリを対象としている。摩耗監視システムは、シール条片の中に取り付けられ、シール条片の上面に向かって超音波を送信するように構成された超音波発生器と、シール条片の中に取り付けられ、シール条片の上面から戻る超音波を受信するように構成された超音波検出器と、超音波検出器と動作可能に接続されたコントローラとを備える。コントローラは、超音波検出器から信号を受信するように構成され、信号の変化は、シール条片の上面の摩耗を表す。
【0013】
これらのアセンブリの各々は、製紙機のサクションロールと関連して使用することができる。
【0014】
第３の態様として、本発明の実施形態は、サクションロールのためのシールを提供するように構成された上面を有するシール条片であって、その中に空洞を含むシール条片と、シール条片ホルダであって、シール条片が、シール条片ホルダの中に存在し、かつ、シール条片ホルダに対して移動することができる、シール条片ホルダと、温度監視システムとを備えるアセンブリを対象としている。温度監視システムは、シール条片の空洞の中に配置された赤外線放射器センサであって、サクションロールの動作に起因して空洞の中に放出される赤外線放射を感知するように構成された赤外線放射器センサと、赤外線放射センサと動作可能に接続されたコントローラであって、赤外線放射センサから信号を受信し、その信号を処理して、シール条片の上面の温度を示すように構成されたコントローラとを備える。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】典型的な製紙機サクションロールの斜視端面図である。
【図2】典型的なサクションロールのサクションボックス領域の拡大斜視端面図である。
【図3】従来のサクションロールのサクションボックス領域およびシール条片の端面図である。
【図4】別の従来のサクションロールのサクションボックス領域およびシール条片の端面図である。
【図5】分かり易くするためにセンサＰＣＢが回転された状態の、本発明の実施形態によるシール条片および摩耗監視システムの概略端面図である。
【図13】本発明の代替実施形態によるシール条片および摩耗監視システムの概略端面図である。
【図19】本発明の実施形態によるシール条片および温度監視システムの概略端面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明についてより完全に説明するが、その説明には本発明の実施形態が示されている。しかしながら、本発明は、異なる形態で具現化することができ、以下で示される実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が詳細かつ完全なものであり、本発明の範囲を当業者に完全に伝えることになるように提供されている。図面において、同様の数字は、全体を通して同様の要素を指す。いくつかの構成要素の厚さおよび寸法は、分かり易くするために場合によっては誇張されている。
【0017】
さらに、「下側」、「下方」、「下部」、「上側」、「上部」、等々などの空間的に関連する用語は、本明細書においては、図に示されている１つの要素、または別の要素または特徴に対する特徴の関係を記述するための説明を容易にするために使用され得る。空間的に関連する用語には、図に描写されている向きに加えて、使用中または動作中のデバイスの異なる向きを包含することが意図されていることは理解されよう。例えば図におけるデバイスがひっくり返されると、他の要素または特徴の「下側」または「真下」として説明されている要素は、他の要素または特徴の「上側」に向きされることになる。したがって「下側」という例示的用語は、上側および下側の向きの両方を包含することができる。デバイスは、それ以外にも向きすることができ（９０度回転して、または他の向きで）、本明細書において使用されている空間的に関連する記述語は相応じて解釈される。
【0018】
よく知られている機能または構造は、簡潔にするために、および／または分かり易くするために、場合によっては詳細に説明されない。
【0019】
ここで図面を参照すると、シール条片１００および付随する摩耗監視システム１２０が図５～図１２に示されている。以下で説明される摩耗監視システム１２０のための適応を除き、シール条片１００は従来の設計のシール条片１００であり、シール条片１００は細長く、概ね一定の断面（図５には長方形で示されている）のシール条片１００であり、シール条片１００はチャネル形ホルダ１０２内に存在し、ロード管１０４によってシール条片１００の下面１０６に対して支持され、ロードセル１０４はシール条片１００を上に向かって（すなわちサクションロールのシェルに向かって）バイアスし、したがってシール条片１００の上面１０５がシェルと面してシェルとのシールに寄与し、シール条片１００は、ゴム（黒鉛などの充填材を充填することができる）などの高分子材料で形成されている。
【0020】
さらに図５を参照し、同じく図６を参照すると、摩耗監視システム１２０は、個々の端部でホルダ１０２の側壁のうちの一方に取り付けられる２つの制御モジュール１２２を含む。磁石１２４（または電磁石などの他の磁界生成構成要素）は制御モジュール１２２の各々の中に取り付けられている。ＰＣＢ１２６はシール条片１００の個々の端部に隣接して取り付けられている（図７Ａ、図７Ｂおよび図８参照）。コネクタＰＣＢ１３０はＰＣＢ１２６同士の間を展開している。シール条片１００は表面凹所を有しており、この中にＰＣＢ１２６、１３０が取り付けられている。
【0021】
ＰＣＢ１２６の各々は、磁界の存在および強度を検出することができる磁界センサおよび／または回路機構（図１１に１２８で示されている）を含む。例示的磁界センサはホール効果および磁気抵抗センサを含むが、他のタイプを使用することも可能である。
【0022】
基本動作では、ＰＣＢ１２６上の磁界センサ１２８が磁石１２４によって生成された磁界によってトリガされる。サクションロール１２が回転すると、サクションロール１２はシール条片１００の隣接する（上部）表面を徐々に摩耗し始める。摩耗が生じると、ロード管１０４のバイアスにより、シール条片１００がホルダ１０２の底部から遠ざかる方向に移動する（典型的には上に向かって）。シール条片１００が移動すると、ＰＣＢ１２６、延いてはＰＣＢ１２６の上に取り付けられた磁界センサ１２８が同じく磁石１２４に対して移動する。磁界センサ１２８および磁石１２４の相対移動により、磁界センサ１２８によって検出される磁界の強度が変化する。磁界強度のこの変化はシール条片１００の移動を示しており、延いてはシール条片１００の摩耗を示している。
【0023】
図８～図１０に示されているように、磁石１２４のための異なる構成を使用することができる。図１０は長方形の磁石を示し、図９は磁石の「磁極片」を示し、図８は三角形すなわち「くさび形」磁石を示している。図８の三角形の磁石１２４は、この三角形の磁石１２４によって生成される磁界の強度が磁石１２４からの所与の距離にわたってより大きく変化し、このより大きい強度変化は、磁界センサ１２８によるシール条片１００のより小さい移動の検出を促進することができる点で性能利点を有することができる（すなわち三角形の磁石を使用することにより、磁界センサ１２８による感知の粒度を大きくすることができる）。
【0024】
さらに、２つの温度センサ１３２がＰＣＢ１２６の各々からシール条片１００の中へ展開している（図１１参照）。温度センサ１３２は、シール条片１００自体の温度を検出し、かつ、報告するように構成されている。温度が高くなる、ということは、潤滑を増す必要があることを示しているものとして解釈することができる。潤滑を少なくしながら温度を監視することで、オペレータは、温度変化を引き起こさずに、必要な最小限の潤滑を決定し、適用し、示すことができる。
【0025】
図１２は、摩耗監視システム１２０の電子装置を示す概略図である。図１２に示されているように、磁石１２４は、磁石１２４の磁界を検出することができる磁界センサ１２８に充分に近接している。磁界センサ１２８は、温度センサ１３２と同様、プロセッサ１４０（本明細書においては「コントローラ」とも呼ばれる）と接続されている。システム１２０は、増幅フィルタ１４２、電圧調整器１４４、入力電力コネクタ１４６、ＲＳ－４８５データバス１４８およびデータ「イン／アウト」コネクタ１５０を含む、データ収集、送信および処理を容易にする他の構成要素を同じく含む。これらの構成要素は広く知られており、本明細書において詳細に説明する必要はない。
【0026】
次に図１３～図１８を参照すると、シール条片２００および摩耗監視システム２２０の代替実施形態が示されている。以下で説明される摩耗監視システム２２０のための適応を除き、シール条片２００は従来の設計のシール条片２００であり、シール条片２００は細長く、概ね一定の断面（図１３には長方形で示されている）のシール条片２００であり、シール条片２００はチャネル形ホルダ２０２内に篏合し、ロード管２０４によって支持され、ロード管２０４はシール条片２００を上に向かって（すなわちサクションロールのシェルに向かって）バイアスし、シール条片２００は高分子材料で形成されている。
【0027】
摩耗監視システム２２０は、ＰＣＢ２２４の上に取り付けられている圧電変換器２２２を含む。エポキシまたは他のインサート２２６がＰＣＢ２２４の下層をなしている。変換器２２２、ＰＣＢ２２４およびインサート２２６はシール条片２００の底部部分に配置されている。ＰＣＢ２２４は、以下で説明される他の電子構成要素を同じく含む（図１６および図１７参照）。
【0028】
図１３および図１４に示されているように、圧電変換器２２２は、シール条片２００を通ってシール条片２００の上面まで伝搬する超音波を生成する。超音波が材料組成（例えばシール条片２００の上面を越えて存在するであろう水または鋼）の変化に到達すると、超音波は反射して圧電変換器２２２に向かって戻る。超音波の「飛行時間」（ＴＯＦ）（すなわち変換器２２２から表面、そして戻るまでの総移動時間）を測定することができる。
【0029】
シール条片２００が摩耗すると、シール条片２００の厚さが薄くなる。ロード管２０４はシール条片２００を上に向かって、サクションロールのシェルに向かってバイアスする。したがって摩耗すると、圧電変換器２２２からシェル（または下層をなしている水層）までの距離が短くなる。その結果、超音波のＴＯＦが同じく変化する。したがって圧電変換器２２２によるＴＯＦの変化の検出は、シール条片２００の摩耗のインジケータである。
【0030】
いくつかの実施形態では、圧電変換器は磁歪変換器などの別の超音波源に置き換えることができることは当業者には認識されよう。
【0031】
また、図には単一の圧電変換器２２２しか示されていないが、多くの摩耗指示点を提供するために、シール条片２００の長さに沿って複数の変換器２２２を置くことも可能である。
【0032】
さらに、いくつかの実施形態では、異なる材料で形成されたインサートをシール条片２２２の中に埋め込むか、またはシール条片２２２の中に置いて、超音波が通って移動する媒体として作用させることも可能である。一例として、シール条片２００の中に小さい孔を形成して、シール条片２００の上面まで展開するアクリル製のロッドまたはパネルを埋め込むことができる。次に、アクリル片を使用して超音波を伝搬させることができる。シール条片２００と共にアクリル片が摩耗すると、アクリル片はその長さが短くなり、アクリルを介したＴＯＦが短くなって摩耗を示すことになる。この実施形態は、超音波の伝搬をより無矛盾にすることができ、および／または検出をより正確にすることができる。
【0033】
さらに、いくつかの実施形態では、シール条片２００の周りの周囲空気の温度を検出する温度センサを使用することができる。このような検出により、摩耗監視システム２２０は、シール条片２００を介した温度によって変化する音響の速度を補償することができる。
【0034】
次に図１８を参照すると、摩耗監視システム２２０の電子構成要素が概略的に示されている。図に示されているように、圧電変換器２２２は、アナログフロントエンド回路機構ドライバ／レシーバ２２８と接続されており、アナログフロントエンド回路機構ドライバ／レシーバ２２８はプロセッサ２４０と接続されている。システム２２０は、電圧調整器２４４、入力電力コネクタ２４６、ＲＳ－４８５データバス２４８およびデータ「イン／アウト」コネクタ２５０を含む、データ収集、送信および処理を容易にする他の構成要素を同じく含む。上で言及したように、これらの構成要素は広く知られており、本明細書において詳細に説明する必要はない。
【0035】
シール条片の温度を測定する温度監視システムも同じく有用であり得る。次に図１９～図２３Ｅを参照すると、シール条片３００および付随する、アセンブリ３１０を備えた温度監視システム３２０が図５～図８に示されている。以下で説明される温度監視システム３２０のための適応を除き、シール条片３００は従来の設計のシール条片３００であり、シール条片３００は細長く、概ね一定の断面（図１９には長方形で示されている）のシール条片３００であり、シール条片３００はチャネル形ホルダ３０２内に存在し、ロード管３０４によってシール条片３００の下面３０６に対して支持され、ロードセル３０４はシール条片３００を上に向かって（すなわちサクションロールのシェル３１２に向かって）バイアスし、したがってシール条片３００の上面３０５がシェルと面してシェルとのシールに寄与し、シール条片３００は、ゴム（黒鉛などの充填材を充填することができる）などの高分子材料で形成されている。
【0036】
温度監視システム３２０は、シール条片３００中の空洞３２４内に配置されている赤外線サーモパイルアレイセンサ３２２を含み、空洞３２４はシール条片３００の長さの大部分にわたって軸方向に展開している。赤外線サーモパイルアレイセンサ３２２は、固体物質によって放出されている赤外線熱放射を遠くから感知することができる単一のセンサである。サーモパイルは、典型的には、シリコンチップの上に取り付けられた多くの熱電対を含む。サーモパイルは、赤外線（ＩＲ）放射または熱に露出されると微小電圧を生成する。一般的に言えば、測定されている対象の温度が高いほど、より多くのＩＲエネルギーが放出される。サーモパイル感知要素はエネルギーを吸収して出力信号を生成する。基準センサは、典型的には、補償のための基準としてパッケージの中に設計される。センサ３２２は、その構成により、広い視野全体にわたって赤外線放射を感知することができ（しばしばレンズによって制限され、または的が絞られる）、感知された赤外線は、次に、感知された温度を表す温度格子を生成するために処理される。例示的赤外線サーモパイルアレイセンサは、Ｍｅｌｅｘｉｓ（ベルギーのＴｅｓｓｅｎｄｅｒｌｏ）から入手することができるＭｏｄｅｌ Ｎｏ． ＭＬＸ９０６４１である。
【0037】
センサ３２２は、ケーブル３２６を介して、同じく空洞３２４内に配置されている一連の印刷回路基板（ＰＣＢ）３２８に接続されている。ＰＣＢ３２８はケーブル３３４（図２１参照）によって互いに相互接続されている。いくつかの実施形態では、ケーブル３２６は保護のためにポッティングコンパウンド３２９等々の中に包み込まれ、同様にいくつかの実施形態では、ＰＣＢ３２８の下方の空洞３２４中の空間にポッティングコンパウンド３３１または他の保護材料を充填することができる。センサ３２２の上方の空洞３２４内の空間３２４ａは、典型的には空のままで残される。
【0038】
図２０Ａおよび図２０Ｂに示されているように、いくつかの実施形態では、シェルすなわちハウジング３３０は、空洞３２４を整列させるために含むことができ、それによりセンサ３２２の上方の空き空間を保護し、および／またはシール条片３００のための補強を提供することができる。シェル３３０は任意の数の構成を取ることができ、例として図２０Ａでは、シェル３３０はその輪郭が概ね長方形であり、図２０Ｂでは、高く、細長い五角形の輪郭を有しているシェル３３０’が示されている。他の輪郭形状（例えば三角形、準六角形または準八角形、アーチ道、等々）を同じく使用することができる。
【0039】
シェル３３０を構成している材料は、センサ３２２によって感知されているシール条片３００の温度に対する影響を最小にするために熱透過性でなければならない。シェル３３０、３３０’は多くの適切な材料で形成することができる。シェル３３０、３３０’のための例示的材料には、熱硬化性樹脂（例えばエポキシ、ポリウレタン、ポリウレア、ポリウレタン－ウレア、ビニルエステル、ポリイミド、ビスマレイミド、フェノールホルムアルデヒド、シリコーン、フタル酸ジアリル、メラミン、アクリレート、シアネートエステル、フランおよびベンゾキサジン）、ゴム（例えば天然ゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンアクリロニトリルコポリマーゴム、水素化ブタジエンアクリロニトリルゴム、アクリロニトリル－ブタジエン－イソプレン－ターポリマーゴム、カルボキシル化ニトリルターポリマー、シリコーンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴムおよびフルオロエラストマー）、および熱可塑性樹脂（例えば熱可塑性ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、アクリル、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、マレイミド樹脂、ポリアミドおよび液晶ポリマー）がある。材料は充填されなくてもよく、または炭化物（例えば炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化アルミニウム、炭化チタンおよび炭化タングステン）、窒化物（例えば窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化クロム、窒化タングステン、窒化マグネシウム、窒化モリブデンおよび窒化リチウム）、炭素系化合物（例えばカーボンブラック、炭素繊維、黒鉛、グラフェン、ダイヤモンド、フラーレン、カーボンナノチューブおよびカーボンナノファイバ）、金属（例えばアルミニウム、ニッケル、スズ、鉄、銅および銀）、および金属酸化物（例えば酸化ベリリウム、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素およびチタン酸バリウム）などの１つまたは複数の充填材を含むことができる。どの充填材も、合成物の係数を大きくするために高いアスペクト比を有することができる。また、充填材は高い放射率を同じく有することができる。追加非導電性充填材を同じく加えて、合成物の機械的特性を修正することも可能であり、追加添加剤、溶媒および充填材を加えて、硬化または冷却に先立って合成物のレオロジー特性を修正することができる。
【0040】
いくつかの実施形態では、シェル３３０、３３０’は事前に形成することができ、空洞３２４の中に挿入することができる。他の実施形態では、シェル３３０、３３０’は空洞の中に形成することができる。製造技法の１つが図２３Ａ～図２３Ｅに示されている。最初に、空洞３２４がシール条片３００の中に形成される（例えばフライス削りによって）（図２３Ａ）。空洞３２４の大部分またはすべてに、シェル３３０’が形成されることになる材料が充填される（図２３Ｂ）。次に、残りの材料がシェル３３０’を形成するよう、シェル３３０’の材料のほとんどが除去される（例えばフライス削りによって）（図２３Ｃ）。センサ３２２およびその付随電子工学がシェル３３０’の中に配置される（図２３Ｄ）。最後に、センサ３２２とシール条片３００の外部表面の間の空間にポッティング材料３３１が充填され、このポッティング材料３３１はシェル３３０’の材料と同じであっても、あるいは異なっていてもよい（図２３Ｅ）。この技法は、シェル３３０’がシール条片３００内に堅固に篏合することを保証することができ、さもなければ事前形成済みのシェルを空洞内に固着するために必要になり得る粘着材料の追加層の必要性を除去することも可能である。
【0041】
製紙機が動作している間、シール条片３００に対するサクションロール１０の回転によって熱が生じる。この熱は、下に向かって、シール条片３００のベースに向かって広がり、距離が長くなるにつれてその強度が低下する。この熱の結果として、より大量の赤外線放射を生成するシール条片３００の接触点により近い材料と共に、空洞３２４を取り囲んでいるシール条片３００の材料から（または空洞３２４を整列させているシェル３３０から）赤外線放射が放出される。センサ３２２は、空洞３２４の内側の表面に沿った複数の軸方向の場所で放出されているこの赤外線放射を感知する。この情報から、シール条片３００の表面に沿った異なる点におけるシール条片３００に対する温度のアレイが決定され、この温度のアレイを使用して、シール条片３００の表面の潜在的摩耗を評価することができる。
【0042】
温度監視システム３２０の電子構成要素（そのうちのいくつかはＰＣＢ３２８の上に取り付けることができる）は図２２に示されている。これらはプロセッサ３５０およびドライバ回路機構３５２を含むことができ、それらを使用してセンサ３２２とインタフェースされる。通信ドライバ３５４はプロセッサ３５０と主通信モジュール３６０の間の橋渡しとして作用しており、主通信モジュール３６０はシール条片３００から遠隔に取り付けられている。電圧調整セクション３５６によって適切な電圧をシステムに供給することができる。主通信モジュール３６０により、システムとオペレータディスプレイ３６２の間で無線通信することができる）。
【0043】
温度監視システム３２０には、上で考察した摩耗監視システム１２０、２２０などの１つまたは複数の他のシステムが付随し得ることは当業者には認識されよう。摩耗情報は、シール条片３００に対する総合的な摩耗／温度プロファイルに到達するために、センサ３２２によって感知される赤外線放射と組み合わせることができる。また、いくつかの実例では、このような感知のために使用される超音波変換器、および赤外線センサ３２２はいずれも、同じＰＣＢ３２８と接続することができ、ＰＣＢ３２８は、超音波信号と赤外線信号との両方を受信し、処理するための構成要素、ならびに処理された信号を主通信モジュール３６０および／またはオペレータディスプレイ３６２に送信するための構成要素を含むことになることが理解されよう）。
【0044】
いくつかの実施形態では、赤外線サーモパイルアレイセンサ３２２は、シール条片３００の温度に関する情報を感知し、次に提供することができる、空洞３２４内の別の様々な赤外線放射センサに置き換えることができることは当業者には認識されよう。
【0045】
また、図には単一の赤外線サーモパイルアレイセンサ３２２しか示されていないが、多くの場所におけるＩＲ読値を提供するために、シール条片２００の長さに沿って複数のセンサ３２２を置くことも可能である。
【0046】
さらに、いくつかの実施形態では、シール条片３００の周りの周囲空気の温度および／または湿度を感知する温度センサおよび／または湿度センサを使用することも可能である。このような感知により、温度監視システム３２０は、環境要因によるシール条片３００を介した赤外線放射のあらゆる変化を補償することができる。
【0047】
上で考察した電子工学およびマイクロコントローラに関して、本発明の概念の実施形態は、ハードウェアおよび／またはソフトウェア（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード、等々を含む）で具体化することができる。さらに、本発明の概念の例示的実施形態は、命令実行システムによって使用するため、または命令実行システムと関連して使用するための媒体の中に具体化されたコンピュータ使用可能プログラムコードまたはコンピュータ可読プログラムコードを有する非一時的コンピュータ使用可能記憶媒体またはコンピュータ可読記憶媒体を備えたコンピュータプログラム製品の形態を取ることができる。本文書の文脈では、コンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、装置またはデバイスによって使用するため、または命令実行システム、装置またはデバイスと関連して使用するためのプログラムを含み、記憶し、通信し、または輸送することができる任意の媒体であってもよい。
【0048】
コンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体は、例えば、それらに限定されないが、電子、磁気、光、電磁、赤外線または半導体のシステム、装置またはデバイスであってもよい。コンピュータ可読媒体のより特定の例（非網羅的列挙）は、１つまたは複数の配線を有する電気接続、携帯型コンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、光ファイバおよび携帯型コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）を含むことになる。プログラムは、例えば紙または他の媒体の光走査を介して電子的に捕獲し、次にコンパイルし、解釈し、さもなければ必要に応じて適切な方法で処理し、次にコンピュータメモリに記憶することができるため、コンピュータ使用可能媒体またはコンピュータ可読媒体は、さらには、プログラムが印刷される紙または別の適切な媒体であってもよいことに留意されたい。
【0049】
本発明の概念の例示的実施形態は、本明細書においてはフローチャートおよび／またはブロック図の図解を参照して説明されている。フローチャートおよび／またはブロック図の図解の個々のブロック、およびフローチャートおよび／またはブロック図の図解におけるブロックの組合せは、コンピュータプログラム命令および／またはハードウェア動作によって実現することができることは理解されよう。これらのコンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサを介して実行する命令が、フローチャートおよび／またはブロック図の１つまたは複数のブロックに明記されている機能を実現するための手段および／または回路を作り出すよう、汎用コンピュータ、専用コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置のプロセッサに提供して機械を製造することができる。
【0050】
コンピュータプログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラマブル装置上で実行する命令が、フローチャートおよび／またはブロック図の１つまたは複数のブロックに明記されている機能を実現するためのステップを提供するよう、コンピュータまたは他のプログラマブルデータ処理装置に同じくロードして、それらのコンピュータまたは他のプログラマブル装置で一連の操作ステップを実施させ、それによりコンピュータ実現プロセスを生成することができる。
【0051】
いくつかの実施形態では、コントローラは、システムの温度、摩耗および／または潤滑パラメータに関する１つまたは複数の視覚表示を生成することができるディスプレイデバイス（例えばモニタ、タブレット、スマートフォン、ラップトップ、等々）に接続することができ、またはディスプレイデバイスと結合することができる（ハードワイヤードまたは無線のいずれかで）。また、いくつかの実施形態では、コントローラは、「摩耗」信号および／またはシール条片内の温度センサからの温度信号に基づいて、潤滑の量に関して推奨するように構成される。また、コントローラは、重要なパラメータを対処することができるよう、特定の閾値パラメータに達したこと（例えば閾値温度レベルまたは閾値摩耗レベル）を知らせるための警告または警報（視覚、聴覚その他）を提供するように構成することも可能である。
【0052】
さらに、いくつかの実施形態では、内部ベアリングのための温度センサを内部ベアリングのための潤滑ラインの内側に設置することができる。この温度センサは潤滑材の温度を検出することができ、ベアリング温度の変化を示すことができる。さらに、いくつかの実施形態では、振動センサを内部ベアリングの近くに設置して、内部ベアリング中の振動を検出することができる。他の可能性については、Ｒｅａｖｅｓらに対する米国特許第１０，８２２，７４４号の中で考察されており、この米国特許の開示は、その全体が本明細書に組み込まれている。
【0053】
摩耗監視システム１２０、２２０および温度監視システム３２０は、異なる機能を実施するために異なる構成要素を使用することができることに同じく留意されたい。例えばロード管１０４、２０４、３０４は、シール条片１００、２００、３００をサクションロールのシェルに向かってバイアスする他の構成要素（例えばばね、弾性パッド、等々）に置き換えることができる。シール条片ホルダ１０２、２０２、３０２は異なる構成を取ることができる。
【0054】
以上は本発明を例証したものであり、本発明を制限するものとして解釈してはならない。本発明の例示的実施形態が説明されているが、これらの例示的実施形態には、本発明の新規な教示および利点から著しく逸脱することなく、多くの修正が可能であることは当業者には容易に認識されよう。したがってすべてのこのような修正は、特許請求の範囲に記載されている本発明の範囲内に包含されることが意図されている。本発明は以下の特許請求の範囲によって定義され、特許請求の範囲の均等物は特許請求の範囲の中に包含される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A-7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20A】
【図20B】
【図21】
【図22】
【図23A-23E】
