JP4335677B2 - 距離測定用トランスデューサ - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の前提部に記載の、特に製紙用パルプ製造のための精砕機（refiner）におけるステータとロータとの間の距離を測定するためのトランスデューサに関するものである。

製紙用パルプ製造に使用する精砕機において、ステータとロータとの間の叩解空隙（beating gap）の大きさは、作動中にステータおよびロータの相互に対面する叩解セグメントの摩滅（wear and tear）の結果変化する。品質上の理由から、叩解空隙の大きさを良好に制御することが望ましく、かつ別の理由から摩滅を補正するか、あるいは叩解空隙の大きさを変更することが可能であることが望ましい。このタイプの精砕機は通常、しばしば数ヶ月であるような長期に亘る作動期間を有し、そのため叩解空隙の大きさは作動中看視のできる必要がある。

叩解空隙の大きさを測定できるようにするためには、測定ヘッドの端面を叩解セグメントの面と面一にさせてステータに位置される磁石タイプのトランスデューサが使用されることが知られている。このことに関する一つの問題は測定ヘッドが作動中に磨耗されるようになることである。以前に使用されていたトランスデューサの設計では、異なる磨耗度に対して一つの同じトランスデューサの位置では読み取られた距離の値（read-off distance value）に広がりが出てくる。その結果、測定ヘッドの磨耗度に応じて異なる距離の値が得られる。

本発明の目的はトランスデューサのヘッドの磨耗に関連して測定精度の向上を提供する改良されたトランスデューサを提供することである。本発明の別の目的はこれを簡単な方法で達成することである。

本発明の目的は、特許請求の範囲の請求項１に示された特徴を有するトランスデューサを実現することによって達成される。

軸線方向にケーシングの端部を越えて到達するような仕方でトランスデューサヘッドにおけるホルダを実行することによって、ホルダと実際の測定用極のみが磨耗されるようになる効果が得られる。以前はホルダがトランスデューサのケーシングに完全に組み込まれていたので、ケーシングも磨耗されていた。本発明による方法は摩滅の場合にもトランスデューサの測定状況が以前の場合よりも変化することが少ないという効果があり、その結果測定精度が増すことになる。

本発明による方法はまた、外側で接合されることによりトランスデューサの作動端の極めて良好な密封を安定して容易に得ることができるようにする。

本発明による方法の更に別の特徴や利点は以下の説明や特許請求の範囲のその他の請求項からも明らかである。

本発明を添付図面に示す例示実施例に関して以下詳細に説明する。

図１は本発明を理解する上で必要である、製紙用パルプを製造するための精砕機１の部分を概略示すものである。本機にはスタンド２に回転可能に取り付けられたロータ３が設けられ、該ロータはモータ４によって駆動され、かつまた該ロータ３とステータ５との間の叩砕空隙６の大きさを調整するためにステータ５に向う方向、あるいはステータから離れる方向で軸線方向に移動可能である。叩砕空隙６の大きさを検査するために、ステータ５において、磁気タイプであり、リラクタンス原理に従って適宜作動するトランスデューサを有する少なくとも一個のトランスデューサ装置７が装着されている。このタイプのトランスデューサは当該技術分野の専門家には周知である。二個以上のトランスデューサ装置７がステータ５の周りに適宜配分されて位置しうる。

図２から詳細に判るように、ロータ３とステータ５はともに叩解セグメント８，９が設けられ、該セグメントは製紙用パルプを叩解するのに適した面を有し、適当数ロータとステータ上でリング状に装着されている。これらの叩解セグメント８，９は作動している間に摩滅を受けるので、従って交換可能なように適当に装着されている。叩解セグメント９の少なくとも一方にはステータ５がトランスデューサ装置７を設けられており、該トランスデューサ装置７においては、トランスデューサ１０がステータ５に固定されているハウジング１１に装着されており、該ハウジングは例えばステータにねじで固定することができる。トランスデューサ１０は通常その測定端を関連の叩解セグメント９に対して面一にさせてハウジング１１に固定されているが、代わりに例えば小さいピッチを備えたロールねじ（roll screw）によって軸線方向に移動できるように装着してもよく、制御部材１２が特定の回転をするとトランスデューサ１０をいずれかの方向に特定の軸線方向移動をさせる。制御部材１２は例えばノブによって構成することができるが、ステータ５からある距離において所望の作動を実行できるように、例えばステッピングモータあるいはサーボモータを利用することも可能である。

前記空隙６の大きさは通常約０．３から１．５０ミリメートルである。前記空隙の寸法を維持するためには叩解セグメント８，９は２，０００時間当り約２ミリメートルのロータの移動が必要であるような割合で磨耗しうるので、特定の製品品質を維持する観点から作動している間に適当な調整を行いうるためには良好な測定精度が望ましいことが明らかである。

本発明によるトランスデューサ１０の更に詳しい構造は図３から知ることができる。トランスデューサ１０は細長いもので、一端において測定ヘッド１４となるように形成されており、該測定ヘッドにおいて、磁性材料、適当なのは強磁性ステンレス鋼からつくられた測定用極１５が、非磁性材料、適当なのは耐酸ステンレス鋼からつくられたホルダ１６の中心に装着されている。ホルダ１６の方は、磁性材料、適当なのは強磁性ステンレス鋼からつくられたチューブ状ケーシング１７の端に固定されている。ケーシング１７の内側には、ホルダ１６に当接した絶縁ワッシャ１８と、当該技術分野の専門家には周知なのでこれに関しては詳細な説明は必要としない要領で測定用極１５と相互に作用する、従来の測定用巻き線１９−２１とが存在している。従って、説明を簡単にするために、トランスデューサ１０のその他の内部の詳細も説明していない。

図３から判るように、本発明によるホルダ１６は、ケーシング１７と装嵌し、その端部を被覆するプラグとして構成されている。該ホルダは、ケーシング１７の端部を軸線方向に越えて延在し、その外径はここでは基本的にケーシング１７の外径と等しいが、ケーシング１７の外径よりも大きくにも、小さくにもしうる第一の部分２２と、前記ケーシング１７内部に位置し、外径がここでは基本的にケーシング１７の内径と等しいが、前記ケーシング１７の内径よりも小さくにもしうる第二の部分２３とを有している。前記ホルダ１６は、ケーシング１７と該ホルダ１６の第一の部分２２との間の遷移部における外周方向の継ぎ目２４、適当には溶接継ぎ目によってケーシング１７において適所に保持されている。それによって、ホルダ１６とケーシング１７との間には液密の継ぎ目、すなわち遷移部が形成される。

ホルダ１６の二つの部分２２および２３の各々の接触面は真直な円筒形の形態を有しているが、その他の形態も可能である。その形状は、例えば接触面の一方あるいは双方を円錐形としうる。

図３において点線の円で印をつけた接合部２４の周りの領域は図４において増尺して示されている。ホルダ１６の第一の部分２２はケーシング１７の端部に隣接する溝２５を含み、ケーシング１７はその端部において対応する溝２６を含むことが判る。これらの溝２５，２６は双方共Ｕ字形であり、それによって継ぎ目２４は比較的薄く作ることができ、その結果溶接の間のホルダ１６およびケーシング１７の加熱は僅かである。代替的な実施例が図５に示されており、そこでは溝２５，２６は代わりにＶ字形である。勿論、その他の実施例も可能である。

ケーシング１７の端部を軸線方向に越えて突出しているホルダ１６を備えた選択された実施例では、トランスデューサ１０が作動している間ステータ５の叩解セグメント９に装着されているので、測定ヘッド１５およびホルダ１６のみが磨耗するようになり、一方ケーシング１７は摩滅を受けることなく、無傷のままであるという効果を有している。本発明によるこのような方法によって、測定ヘッド１５のある程度の磨耗に対して、ホルダとケーシングとの双方が同時に磨耗されるような要領でホルダがケーシング装着されている従来の方法よりも距離検出のエラーが小さいことが示された。このことによって、測定ヘッドの摩滅がさもなければ測定精度の問題を構成する、製紙用パルプ製造のための精砕機における叩砕空隙の大きさを検出する精度を向上させることができる。

図６および図７はグラフの形態で、測定ヘッド１４の種々の磨耗度における、叩解空隙６の大きさＤ（横軸）と測定装置において読み取られた出力信号Ｒの大きさ（縦軸）との間の関係を示している。図６は本発明による方法によって得られた結果を示し、図７はホルダ１６がケーシング１７の端部と面一にあり、従ってケーシング１７がホルダ１６と共に磨耗する従来技術による方法によって得られた結果を示す。双方の図において、曲線Ａ，ＢおよびＣはそれぞれ、ゼロ、０．５ミリメートルおよび１ミリメートルに達する磨耗に関連している。

図６によれば、本発明による方法では、測定のばらつきが図７に示す従来の方法よりも小さいことが判る。本発明による方法によれば、小さい距離Ｄに関してばらつきは特により小さく、これは精度の観点から有利である。

本発明による方法によって得られた驚異的に良好な結果に関する尤もな説明としては、トランスデューサに対する摩滅がある場合、本発明による方法においてケーシング１７が無傷のままであると従来使用された方法によって長さ方向が磨耗したときよりも電磁の流れに対する衝撃が少ないことと、トランスデューサに対して摩滅があった場合の測定結果も本発明による方法では結果的により安定しているということである。

本発明によるトランスデューサを備えた機械の概略図を示す。 図１に示す機械におけるステータでのトランスデューサの装着部の詳細を示す。 本発明によるトランスデューサの断面を示す。 図３に示す詳細を拡大したものを示す。 図４に示す実施例の変形を示す。 本発明によるトランスデューサにおける種々のトランスデューサの磨耗に関連した距離と測定信号との関係をグラフで示す。 従来技術によるトランスデューサの実施例に関する、図６に対応するグラフを示す。

符号の説明

１ 精砕機
２ スタンド
３ ロータ
４ モータ
５ ステータ
６ 叩解空隙
７ トランスデューサ装置
８，９ 叩解セグメント
１０ トランスデューサ
１１ ハウジング
１２ 制御部材
１４ 測定ヘッド
１５ 測定用極
１６ ホルダ
１７ ケーシング
１８ 絶縁ワッシャ
１９−２１ 巻き線
２２ ホルダの第一の部分
２３ ホルダの第二の部分
２４ 溶接継ぎ目
２５，２６ 溝

Claims (6)

1. 製紙用パルプを製造するための精砕機におけるステータとロータとの間の距離を測定するためのトランスデューサ装置（７）であって、磁気タイプのトランスデューサ（１０）を含むトランスデューサ装置において、前記トランスデューサ（１０）がリラクタンス原理によって作動しかつ磁性材料のチューブ状のケーシング（１７）を有し、該ケーシングの一端に、前記ケーシング内の測定用巻き線（１９−２１）と相互作用する磁性材料の測定用極（１５）が、該ケーシングの端部を密封する非磁性材料のホルダ（１６）によって固定されており、該ホルダー（１６）は第１の部分（２２）と第２の部分（２３）を備えて構成され、その第１の部分（２２）は軸線方向に前記ケーシング（１７）を越えて延在し、前記ホルダの第一の部分（２２）が前記ケーシング（１７）の端部に接続されて少なくとも部分的に前記端部を覆っていて、前記トランスデューサを使用している間、前記第一の部分（２２）と前記測定用極（１５）は軸線方向の長さが短くなるまで磨耗して、前記ケーシングの長さを維持しうるようにされていることを特徴とするトランスデューサ装置。
2. 前記ホルダが前記ケーシングの少なくとも端部において前記ケーシングの外径に対応する直径を有していることを特徴とする請求項１に記載のトランスデューサ装置。
3. 前記ホルダの第一の部分（２２）がその全長に亘り前記ケーシング（１７）の形状と同じ外形を有していることを特徴とする請求項２に記載のトランスデューサ装置。
4. 前記第二の部分（２３）を備えた前記ホルダ（１６）が前記ケーシング中へ延在し、前記第二の部分が前記ケーシングの内径に対応する直径を有していることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のトランスデューサ装置。
5. 前記ホルダ（１６）とケーシング（１７）とが、前記トランスデューサの外周面に配置された継ぎ目（２４）で、溶接継ぎ目が有利である、継ぎ目によって相互に接続されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のトランスデューサ装置。
6. 前記継ぎ目（２４）の各側に、周方向の溝（２５，２６）が配置されており、一方の溝（２５）は前記ホルダ（１６）に、他方の溝（２６）は前記ケーシング（１７）に配置されていることを特徴とする請求項５項に記載のトランスデューサ装置。

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