(57)【要約】  空気安定化システムであり、２つの実質的に平行な、同方向コアンダノズルを採用する。これらのノズルは、可撓性の移動するウェブに隣接して位置決めされ、各ノズルは、機械方向下流に同方向にガスを排出し、移動するウェブに、ウェブを安定化させる効果を持つせん断力を与える。各ノズルは長いスロットを備え、これは、移動するウェブの経路に実質的に垂直である。また、各ノズルは、コアンダスロットから延びる空気流の方向の下流に位置するバックステップを有する。２つのコアンダノズルは、機械方向に沿って分離した位置で、移動するウェブの高さを制御するように機能する。コアンダノズルを出るガスの速度または他のパラメータを調整することにより、ノズル間の移動するウェブの形状を測定のための平坦な輪郭になるように操作できる。空気安定化システムは、紙、プラスチック、および他の可撓性ウェブ製品のカリパスを測定するために、スキャナヘッドを含むことができる。【選択図】図１
2012500763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械方向（ＭＤ）下流に移動する可撓性連続ウェブの非接触式の支持のための空気安定化システムであって、
（ａ）前記ウェブに面する作用表面（３２）を備える本体（１２、１４、１６、３６）を有し、前記作用表面（３２）は、ウェブ入口端部と前記ウェブ入口端部から下流にあるウェブ出口端部とを備え、
前記システムはさらに、（ｂ）前記ウェブ入口端部に位置決めされる第１ノズル（８Ａ）を有し、前記第１ノズル（８Ａ）は、実質的に前記ＭＤに交差する方向である第１方向に沿って前記作用表面（３２）の表面を横切って延びる第１スロット（５６Ａ）を画定し、第１の長い加圧ガスジェットが前記第１スロット（５６Ａ）を通って排出されて、ＭＤ下流に向かって移動し、前記ウェブ（２２）上に第１の制御された力を付与し、
（ｃ）前記システムはさらに、前記ウェブ出口端部に位置決めされる第２ノズル（８Ｂ）を有し、前記第２ノズル（８Ｂ）は、実質的にＭＤに交差する第２方向に沿って前記作用表面（３２）の表面を横切って延びる第２スロット（５６Ｂ）を画定し、第２の長い加圧ガスジェットが前記第２スロット（５６Ｂ）を通って同時に排出されて、ＭＤ下流に向かって移動し、前記ウェブ上に第２の制御された力を付与し、それにより、前記第１の力および前記第２の力は、前記ウェブ入口端部と前記ウェブ出口端部との間に配置されている、移動する前記ウェブ（２２）の少なくとも一部を、前記作用表面（３２）に対して実質的に固定された距離に維持する、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記第１ノズル（８Ａ）は、前記本体（１２、１４、１６、３６）内に、ガスの第１ソースに流体連通するスロット（５６Ａ）を有し、前記スロット（５６Ａ）は、前記本体（１２、１４、１６、３６）の第１表面において第１の長い開口部を備え、前記第１スロット（５６Ａ）は、前記第１の長い開口部において下流側に第１湾曲凸表面（１６Ｂ）を備え、前記第２ノズル（８Ｂ）は、前記本体内（１２、１４、１６、３６）内に、ガスの第２ソース（２４Ｂ）に流体連通するスロット（５６Ｂ）を有し、前記スロット（５６Ｂ）は、前記本体（１２、１４、１６、３６）の第２表面において第２の長い開口部を備え、前記第２スロット（５６Ｂ）は、前記第２の長い開口部において下流側に第２湾曲凸表面（３６Ｃ）を備える、システム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムであって、前記第１の長い開口部は、第１高部（１６Ａ）と前記第１高部から下流にある第１低部（３２）とを備える前記作用表面の第１区域上に配置され、前記第２の長い開口部は、第１高部（３６Ａ）と前記第１高部から下流にある第１低部（３６Ｂ）とを備える前記作用表面の第２区域上に配置される、システム。
【請求項４】
請求項３に記載のシステムであって、前記第１高部（１６Ａ）は、前記第１低部（３２）から垂直に離間し、前記第２高部（３６Ａ）は前記第２低部（３６Ｂ）から垂直に離間する、システム。
【請求項５】
請求項４に記載のシステムであって、前記第１高部（１６Ａ）および前記第１低部（３２）は、実質的に互いに平行であり、前記第１高部（１６Ａ）を前記第１低部（３２）に接続する表面（６６Ａ）は、前記第１高部（１６Ａ）と前記第１低部（３２）とに実質的に直交する第１平面を画定し、前記第２高部（３６Ａ）および前記第２下部（３６Ｂ）は、実質的に互いに平行であり、前記第２高部（３６Ａ）を前記第２低部（３６Ｂ）に接続する表面（６６Ｂ）は、前記第３高部と前記第２低部とに実質的に直交する第２平面を画定する、システム。
【請求項６】
所定の経路に沿って機械方向（ＭＤ）下流に移動する、可撓性の連続のウェブ（２２）を非接触式に支持する方法であって、前記方法は、
（ａ）前記経路に沿って、連続ウェブ（２２）の下に空気安定化装置を位置決めするステップを有し、
前記空気安定化装置は、（ｉ）前記ウェブ（２２）に面する作用表面（３２）を備える本体（１２、１４、１６、３６）を有し、前記作用表面（３２）はウェブ入口端部と前記ウェブ入口端部から下流にあるウェブ出口端部とを備え、
前記空気安定化装置はさらに、（ｉｉ）前記ウェブ入口端部に位置決めされる第１ノズル（８Ａ）を有し、前記第１ノズル（８Ａ）は、実質的にＭＤに交差する方向である第１方向に沿って、前記作用表面（３２）の表面を横切って延びる第１スロット（５６Ａ）を画定し、前記第１ノズル（８Ａ）は、ガスの第１ソース（２４Ａ）に流体連通し、
前記空気安定化装置はさらに、（ｉｉｉ）前記ウェブ出口端部に位置決めされる第２ノズル（８Ｂ）を備え、前記第２ノズル（８Ｂ）は、実質的にＭＤに交差する方向である第２の方向に沿って、前記作用表面（３２）の表面を横切って延びる第２スロット（５６Ｂ）を画定し、前記第２ノズル（８Ｂ）は、ガスの第２ソース（２４Ｂ）に流体連通し、
前記方法はさらに、（ｂ）前記第１スロット（５６Ａ）からの第１ガスジェットをＭＤ下流に向けて導いて、前記連続ウェブ（２２）に第１の力を付与するステップと、
（ｃ）同時に、前記第２スロット（５６Ｂ）からの第２ガスジェットをＭＤ下流に向かって導いて、前記連続ウェブ（２２）に第２の力を付与するステップと、を有し、それにより、前記第１の力および前記第２の力が、前記ウェブ入口端部と前記ウェブ出口端部との間に配置される前記移動するウェブ（２２）の少なくとも一部を、前記作用表面（３２）から実質的に固定された距離に維持する、方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって、さらに、前記作用表面（２２）上でのプロセス経路に沿って前記ウェブのプロファイルを制御するために、前記第１のガスジェットと前記第２のガスジェットを調整するステップを有する、方法。
【請求項８】
機械方向（ＭＤ）下流に移動する連続するウェブ（２２）を監視するためのシステムであって、前記システムは、
（ａ）第１表面および第２表面を備える可撓性の連続ウェブ（２２）の非接触式の支持のための空気安定化装置を有し、前記空気安定化装置は、
（ｉ）前記ウェブ（２２）に面する作用表面（３２）を備える本体（１２、１４、１６、３６）を有し、前記作用表面（３２）は、ウェブ入口端部と前記ウェブ入口端部から下流にあるウェブ出口端部とを有し、
前記空気安定化装置はさらに、（ｉｉ）前記ウェブ入口端部において前記作用表面（３２）に位置決めされる第１ノズル（８Ａ）を有し、前記第１ノズル（８Ａ）は、実質的にＭＤに交差する第１方向に沿って前記作用表面（３２）の表面を横切って延びる第１スロット（５６Ａ）を画定し、前記第１スロット（５６Ａ）を通って第１の長い加圧ガスジェットが排出されて、ＭＤ下流に向かって移動し、前記ウェブ（２２）に第１の制御された力を付与し、
前記空気安定化装置はさらに、（ｉｉｉ）前記ウェブ出口端部において前記作用表面（３２）に位置決めされる第２ノズル（８Ｂ）を有し、前記第２ノズル（８Ｂ）は、実質的にＭＤに交差する第２方向に沿って前記作用表面（３２）の表面を横切って延びる第２スロット（５６Ｂ）を画定し、前記第２スロット（５６Ｂ）を通って第２の長い加圧ガスジェットが排出されて機械方向下流に向かって移動し、前記ウェブに第２の制御された力を付与し、それにより、前記第１の力および前記第２の力が、前記ウェブ入口端部と前記ウェブ出口端部との間に位置する、前記移動するウェブ（２２）の少なくとも一部を前記作用表面（３２）に対して実質的に固定された維持に維持し、
前記システムはさらに、（ｂ）前記ウェブの前記第１表面に隣接して配置される第１センサヘッド（１５）と、
（ｃ）前記作用表面（３２）上のプロセス経路に沿って前記ウェブのプロファイルを制御するために、前記第１のガスジェットと前記第２のガスジェットとを調整する手段と、を有する、システム。
【請求項９】
請求項８に記載のシステムであって、前記第１センサヘッド（１５）は、前記第１センサヘッド（１５）の活動表面が、前記作用表面（３２）と同一面内になるように、前記本体（１２、１４、１６、３６）内に配置され、前記システムはさらに、（ｄ）前記ウェブの前記第２表面に隣接して配置される第２センサヘッド（１３）を有する、システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムであって、前記第１センサ（１５）は、前記第１センサ（１５）と前記第１表面との間の距離を測定する手段を有し、前記第２センサ（１３）は、前記第２センサ（１３）と前記第２表面との間の距離を測定する手段を有し、前記システムはさらに、前記第１センサ（１５）と前記第２センサ（１３）との間の距離（７、９）を測定する手段を有する、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、移動する材料の可撓性の連続ウェブを非接触式に支持する空気安定化装置に関する。空気安定化装置は、２方向ノズルを採用し、これは、移動するウェブにせん断力を付与する。ノズルから出る２つのガスジェットの流れを調整することにより、空気安定化装置を通過するときのウェブのプロファイルを制御し得る。
【背景技術】
【０００２】
[0002]連続製紙装置で紙を製造する場合、紙のウェブは、メッシュ製紙ファブリック上を移動するファイバー懸濁液（ストック）から形成され、水が重力により排水されまたファブリックを通して吸水される。ウェブはその後、圧縮セクションに移動され、ここでより多くの水が圧力および真空により取り除かれる。ウェブは次に乾燥セクションに入り、ここで、蒸気加熱ドライヤおよび熱空気が乾燥プロセスを完成させる。製紙機は本質的に脱水システムである。製紙機の典型的な形成セクションは、無限に続く製紙ファブリックまたはワイヤを含み、これは、テーブルロール、ホイル、真空ホイル、および吸引ボックスのような一連の脱水要素の上を移動する。ストックは製紙ファブリックの頂部表面上で運ばれ、ストックが連続する脱水要素を通過するときに脱水され、紙のシートが形成される。最後に、濡れたシートは製紙機の圧縮セクションに移動され、ここで水が十分に取り除かれ紙のシートを形成する。
【０００３】
[0003]最終製品の品質を監視するために、ある種の紙材料の性質を連続的に測定することがよく知られている。これらのオンライン測定は、しばしば、連量（basis weight）、水分含有量、およびシートカリパスすなわち厚さ、を含む。出力品質を維持し、且つ、製造プロセスにおける外乱により生じる排除されるべき品質の製品を最小化するように、これらの測定をプロセス変数を制御するために用いることができる。オンラインでのシート性質測定は、しばしば、シート材料の端から端まで定期的に移動するスキャニングセンサにより達成することができる。メイン乾燥セクションを出るときに、または、スキャニングセンサを備える巻取りリールのところでシートカリパスを測定することは常套手段であり、たとえば、Ｋｉｎｇらによる米国特許第６９６７７２６号明細書、Ｄａｈｌｑｕｉｓｔらの米国特許４６７８９１５号明細書に記載されている。
【０００４】
[0004]いくつかの紙の特性を正確に測定するために、一貫したプロファイルを提供するように早く移動する紙のシートを測定ポイントで安定化させることが重要である。これは、多くの測定技術の精度には、ウェブが、平坦さ、高さの変動、およびばたつきが所定の限度内にあることが必要であるからである。Ｇｒａｅｆｆｅらの米国特許第６７４３３３８号明細書はウェブ測定装置を開示している。この装置は、複数の穴が形成された参照表面を備える測定ヘッドを備える。参照部は、参照部の下に開いた空間またはチャネルが存在するように構成される。開いた空間に負圧を発生させることにより、吸引力がウェブに付与されて、参照表面に対して実質的に全測定エリアが支持されるようになる。このような接触式の方法では、検出素子上にデブリや汚染物が蓄積する傾向があり、測定装置の制度に悪影響を与える。さらに、紙の品質低下を避けるためには、安定化装置に接触せずに安定化を達成しなければならない。これは、紙のようなウェブ材料が製造されるときの高速度において重要である。
【０００５】
[0005]Kingらによる米国特許第６２８１６７９号明細書は、非接触式にウェブの厚さを測定するシステムを説明し、このシステムは、それぞれが移動するウェブの反対側に配置されるデュアルセンサヘッドを備える。このシステムは、移動する空気の渦に基づくウェブ安定化装置を含み、また、安定化されるウェブの近くに取り付けられるクランププレートを備え、クランププレートの上表面に一致する円形の空気チャネルを備える。空気が円形空気チャネル内に導入されると、低い圧力場がチャネルにわたって形成され、ウェブがこの低圧のリングに向かって引きよせられる。これらの渦タイプの空気クランプは、十分な空気ベアリング支持を提供するが、ウェブ材料の有効領域の中心に「ソンブレロ型（sombrero-type）」のプロファイルを形成し、そのため、これらは測定に十分なほどの平坦なプロファイルを生成しない。紙の厚さを測定する場合、この安定化システムは十分に平坦なシートプロファイルを生成しないことがわかっている。
【０００６】
[0006]Moellerらによる米国特許第６９３６１３７号明細書は、移動するウェブを支持するための線形空気クランプまたは安定化装置を説明しており、これは、ノズルからのダウンストリームの減退である「バックステップ（backstep）」に関して単一のコアンダノズル（Coanda nozzle）を採用する。ウェブが空気安定化装置上で下流に移動するとき、単一のノズルからウェブの移動に平行な下流方向にガスジェットが放出される。この安定化装置では、ウェブが空気クランプ表面上を通過するとき、ウェブ材料の画定される領域が空気ベアリング上に乗り、ここに厚さ測定装置が位置決めされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
[0007]製紙機で採用される場合、非接触式のカリパスセンサは、特に巻き取りリールの付近の完成した紙の厚さを測定するのに適している。センサのヘッドは、紙の幅にわたる１対の水平に延びるガイドトラックを一般に含むスキャナシステム上に位置決めされる。ガイドトラックは、紙がトラックの間を移動できる程度に十分な距離だけ間隙がある。上ヘッドおよび下ヘッドは、測定するときに紙上を前後に移動する台にそれぞれ固定される。上ヘッドは、上ヘッドとウェブの上表面との間の高さを測定する装置を含み、また、下ヘッドは、下ヘッドとウェブの下表面との間の高さを測定する装置を含む。
【０００８】
[0008]下ヘッドは、移動する紙を支持するために空気安定化装置を含む。理想的には、各レーザー三角測量装置の測定点はそれぞれの真上である。下ヘッドおよび上ヘッドは、用途により互いに変更できる。正確および精密な測定は２つのヘッドが整合しているときに達成されるが、スキャナヘッドは時間とともに完全なアライメントからずれ得る。不整合なセンサヘッドを備えるカリパスセンサは平坦でないシートを正確に測定できず、また、現在の空気安定化装置は、移動するシートを十分に支持せず、測定のために十分に平坦なプロファイルを提供しない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
[0009]本発明は、部分的に、機械方向に移動する柔軟なウェブを、ウェブを安定化するのに十分なせん断力にさらす空気安定化システムの開発に基づく。これは、移動するウェブの下に、２つの、好ましくは平行で、同方向で、長いコアンダノズルを採用することにより達成される。ここで、各ノズルは、移動するウェブと同方向の機械の下流方向にガスを排出する。各ノズルは、長いスロットを含み、これは、好ましくは移動するウェブの経路に垂直である。２つのコアンダノズルの配置は、移動するウェブの高さを制御するために、機械方向に分離した位置である。流速および／またはノズルを出るジェットの他のパラメータを制御することで、２つのコアンダノズルの間の平坦な輪郭を与えるようにウェブの輪郭を操作でき、正確な厚さおよび他の測定が可能になる。空気安定化システムのクランプ能力は、２つの排気ガスの流速を増加させることで増加させることができる。
【００１０】
[0010]一側面として、本発明は、機械方向（machine direction, MD）の下流に移動する可撓性の連続するウェブの非接触式支持のための、空気安定化システムに関する。
[0011]このシステムは、（a）ウェブに面する作用表面を備える本体を有し、作用表面は、ウェブ入口端部とウェブ入口端部から下流にあるウェブ出口端部とを備える。
【００１１】
[0012]このシステムはさらに、（b）ウェブ入口端部に位置決めされる第１ノズルを有し、第１ノズルは第１スロットを画定し、第１スロットは、第１方向に沿って作用表面の表面にわたって延び、第１方向は、実質的にＭＤを横切る。圧縮ガスの第１の長いジェットが、第１スロットを通って排出されて、ＭＤ下流に向かって移動し、ウェブに第１の制御された力を与える。
【００１２】
[0013]このシステムはさらに、（ｃ）ウェブ出口端部に位置決めされる第２ノズルを有し、第２ノズルは、第２スロットを画定し、第２スロットは、第２方向に沿って作用表面の表面にわたって延び、第２方向はＭＤを実質的に横切る。圧縮ガスの第２の長いジェットは同時に第２スロットを通して排出されて、ＭＤ下流に向かって移動し、ウェブ上に第２の制御された力を与える。それにより、第１の力および第２の力は、ウェブ入口端部とウェブ出口端部との間に位置する移動するウェブの少なくとも一部を、作用表面に対してい実質的に固定された距離のところで維持する。
【００１３】
[0014]他の側面において、本発明は、所定の経路に沿って機械方向（ＭＤ）の下流に移動する可撓性の連続するウェブの非接触式支持の方法に関する。
[0015]この方法は、ウェブの下に所定の経路に沿って空気安定化装置を位置決めするステップを有する。
【００１４】
[0016]この安定化装置は、（ｉ）ウェブに面する作用表面を備える本体を有する。作用表面は、ウェブ入口端部とウェブ入口端部から下流にあるウェブ出口端部とを備える。
[0017]この安定化装置はさらに、（ｉｉ）ウェブ入口端部に位置決めされる第１ノズルを有する。第１ノズルは第１スロットを画定する。第１スロットは、ＭＤを実質的に横切る第１方向に沿って作用表面の表面にわたって延びる。第１ノズルはガスの第１ソースと流体連通する。
【００１５】
[0018]この安定化装置はさらに、（ｉｉ）ウェブ出口端部に位置決めされる第２ノズルを有する。第２ノズルは第２スロットを画定する。第２スロットは、ＭＤを実質的に横切る第２方向に沿う作用表面の表面にわたって延びる。第２ノズルはガスの第２ソースと流体連通する。
【００１６】
[0019]この方法はさらに、（ｂ）第１スロットからガスの第１ジェットを、ＭＤ下流に向けて導き、連続するウェブに第１の力を与えるステップを有する。
[0020]この方法はさらに、（ｃ）同時に、第２スロットからガスの第２ジェットをＭＤ下流に向けて導き、連続するウェブに第２の力を与えるステップを有する。それにより、第１の力および第２の力が、ウェブ入口端部とウェブ出口端部との間にある移動するウェブの少なくとも一部を、作用表面から実質的に固定された距離に維持する。
【００１７】
[0021]さらなる側面において、本発明は、機械方向（ＭＤ）の下流に移動する連続するウェブを監視するシステムに関する。
[0022]このシステムは、（ａ）可撓性の連続するウェブを非接触式に支持するための空気安定化システムを含み、このウェブは、第１表面および第２表面を備える。
【００１８】
[0023]空気安定化システムは、（ｉ）ウェブに面する作用表面を備える本体を有し、作用表面は、ウェブ入口端部と、ウェブ入口端部の下流にあるウェブ出口端部とを備える。
[0024]空気安定化システムはさらに、（ｉｉ）ウェブ入口端部において操作表面上に位置決めされる第１ノズルを有する。この第１ノズルは、第１スロットを画定する。第１スロットは、ＭＤを実質的に横切る第１の方向に沿って作用表面の表面にわたって延びる。加圧ガスの第１の長いジェットは、第１スロットを通して排出されて、ＭＤの下流に向かって移動し、ウェブ上に第１の制御された力を与える。
【００１９】
[0025]空気安定化システムはさらに、（ｉｉｉ）ウェブ出口端部において作用表面上に位置決めされる第２ノズルを有する。第２ノズルは第２スロットを画定する。第２スロットは、ＭＤを実質的に横切る第２方向に沿って作用表面の表面にわって延びる。加圧ガスの第２の長いジェットは、同時に、第２スロットを通して排出されて、機械方向の下流に向かって移動し、ウェブ上に第２の制御された力を与える。それにより、第１の力および第２の力は、ウェブ入口端部とウェブ出口端部との間に位置する移動するウェブの少なくとも一部を、作用表面に対して実質的に固定された距離に維持する。
【００２０】
[0026]ウェブを監視するシステムはさらに、（ｂ）ウェブの第１表面に隣接して配置される第１センサヘッドを有する。
[0027]ウェブを監視するシステムはさらに、（ｃ）作用表面の上のプロセス経路に沿うウェブプロファイルを制御するために、第１ガスジェットおよび第２ガスジェットを調節する手段を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】空気安定化システムの一実施形態の断面図である。
【図１Ｂ】コアンダノズルの拡大部分断面図である。
【図１Ｃ】コアンダノズルの拡大部分断面図である。
【図２】空気安定化システムの分解形態での斜視図である。
【図３】センサヘッドの一部としての空気安定化システムを示す図である。
【図４】カリパス測定器の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
[0033]図１Ａは、空気安定化システム１０の実施形態を示し、これは、デュアルコアンダノズルの特徴を備えるステンレス鋼本体を含む。コアンダノズルの各々は、機械方向の下流にガスの流れを排出する。本体は、中央領域１２、１６、側方領域１４、側方領域３６に区分される。側方領域３６は、表面３６Ａを備える高い部分と、表面３６を備える低い部分とを含む。中央領域は、表面１６Ａを備える高い部分１６と、操作表面３２を備える低い部分１２とを有し、操作表面３２はコアンダノズル８Ａと８Ｂとの間に位置する。センサ装置２０は上表面を備え、これは操作表面３２と同一平面であり、また、操作表面３２の一部である。側方領域１４の表面１４Ａは、表面１６Ａと同一平面であり、また、操作表面３２は表面３６Ａと同一平面である。
【００２３】
[0034]本体はさらに、中央領域１２、１６を支持する低い中間部分６を含み、また、側方部分１４を支持する低い側方部分３８を備える。開口４８は、センサ装置２０へのアクセスを可能にする。空気安定化システム１０は、このシステムの左から右へ移動するウェブ材料の下に位置決めされる。なおこの方向は機械方向（machine direction, MD）の下流方向と言及され、反対方向は機械方向の上流方向と言及される。交差方向（cross direction, CD）はＭＤを横切る。
【００２４】
[0035]本明細書でさらに説明されるように、操作表面３２上を移動するときのウェブ２２の輪郭は空気安定化システムにより制御できる。空気安定化システムの好ましい応用において、ウェブ２２のプロファイルは実質的に平坦である。さらに、ウェブ２２と操作表面３２との間の垂直高さは、好ましくはコアンダノズル８Ａ、８Ｂを通るガスの流れを制御することにより調整できる。ガスの速度が大きくなると、ノズルにより生成されるウェブ２２に作用する吸引力が大きくなる。コアンダノズルはウェブ２２の空気クランプとして機能する。
【００２５】
[0036]安定化システム１０の本体はさらに、コアンダノズル８Ａの開口部として機能するチャンバ１８Ａと、コアンダノズル８Ｂの開口部として機能するチャンバ１８Ｂとを画定する。チャンバ１８Ａはプレナムチャンバ４０Ａに接続され、プレナムチャンバ４０Ａは、導管３０Ａを介してガス源２４Ａに接続される。プレナム４０Ａへのガスの流量は、圧力制御装置２８Ａおよび流れ調整弁２６Ａのような従来からの手段により調整できる。交差方向に沿って測定されるチャンバ４０Ａの長さは、好ましくは、コアンダノズル８Ａに一致する。プレナム４０Ａは、本質的にリザーバとして機能し、ここで、チャンバ１８Ａを介してコアンダノズル８Ａの長さに沿って均一に分配される前に、高いガス圧を平衡させる。導管３０Ａは、ガス源２４Ａをプレナム４０Ａに接続する単一チャネルを含むことができる。代替的に、本体の下表面に向けて形成された複数の穴を採用することもできる。プレナム４０Ａに均一にガスを分配するために、複数の穴は本体の交差方向に沿って間隔が空けられる。
【００２６】
[0037]同様に、チャンバ１８は、プレナムチャンバ４０Ｂに流体連通し、プレナムチャンバ４０Ｂは導管３０Ｂを介してガス源２４Ｂに接続される。プレナム４０Ｂに流入するガスは、圧力制御装置２８Ｂおよび流れ調整弁２６Ｂにより調整される。チャンバ４０Ｂおよび導管３０Ｂの構成は、好ましくは、チャンバ４０Ａおよび導管３０Ａの構成とそれぞれ同一である。
【００２７】
[0038] ガス源２４Ａ、２４Ｂに任意の適当なガスを用いることができ、任意のガスはたとえば、空気、ヘリウム、アルゴン、二酸化炭素などである。多くの用途において、採用されるガスの量は、プレナム４０Ａ、４０Ｂを通るガスの流量を、約２．５立方メートル毎時から約７．０立方メートル毎時（１００から２５０標準立法フィート毎時（ＳＣＦＨ））に、好ましくは、約３．６立方メートル毎時から約４．２立方メートル毎時（１３０から１５０ＳＣＦＨ）に、維持するのに十分な量である。ガスは、コアンダノズルを通って、約２０ｍ／ｓから約４００ｍ／ｓの速度、またはそれ以上の速度で排出される。コアンダノズル８Ａ、８Ｂを出るガスジェットの速度を調整することにより、移動するウェブ２２が操作表面３２上で維持される距離を調整できる。空気安定化システムは、紙、プラスチック等の多数の可撓性ウェブ製品を支持するのに採用することができる。大型の市販の製紙機で製造される連続的な紙の場合、ウェブは、２００ｍ／ｍｉｎから１８００ｍ／ｍｉｎ、またはそれ以上の速さで移動し得る。動作において、空気安定化システムは、紙のウェブ２２を、好ましくは、操作表面３２の上で約１００μｍから約５００μｍの範囲の距離で維持する。
【００２８】
[0039]図１Ｂに示されるように、コアンダノズル８Ａは、上表面１４Ａと１６Ａとの間に開口部またはコアンダスロット５６Ａを備える。コアンダスロット５６Ａは、下流側に湾曲表面１６Ｂを備える。好ましくは、この湾曲表面は約１．０ｍｍから約１０ｍｍの範囲の曲率半径（Ｒ）を備え、一実施形態においては曲率半径は約１．６ｍｍである。コアンダスロット５６Ａからの空気の流れは、湾曲表面１６Ｂの軌道に沿って流れる。用語「バックステップ」は、好ましくは、渦を形成するのに十分な、コアンダスロット５６Ａから下流に間隔を隔てて位置する安定化表面上の凹部（depression）を包含することを意図している。コアンダスロットとバックステップとの組み合わせは、増幅された吸引力および広範囲の空気ベアリングを生成する。
【００２９】
[0040]特に、バックステップ６６Ａは、コアンダジェットが拡張し追加的な吸引力を形成することができるようにする。ジェットの拡張は吸引力の形成に必要であるが、渦の形成は必須ではないことに注意されたい。実際、渦の形成は、バックステップの下流で常に生じるわけではなく、空気クランプ安定化装置の動作に必要なわけではない。安定化装置の吸引力は、はじめに、ウェブが安定化装置に近づくときにウェブを安定化装置に引き寄せる。その後、空気ベアリングがウェブを支持および再形成し、ウェブがバックステップ上を通過するときに相対的に平坦なプロファイルを備えるようにする。バックステップ６６Ａは、最も好ましくは９０°の垂直壁のように構成されるが、バックステップは、上表面および下表面が滑らかな凹状の湾曲表面により接続されるような、より緩やかな輪郭を備えるようにすることもできる。好ましくは、スロット５６Ａは、約３ｍｉｌｓ（７６μｍ）から約４ｍｉｌｓ（１０２μｍ）の幅（ｂ）を備える。上表面から下表面までの距離（ｄ）は、好ましくは、約１００μｍから１０００μｍ、の間である。好ましくは、バックステップの位置（Ｌ）は、約１ｍｍから約６ｍｍであり、また、好ましくはコアンダスロット５６Ａから約２ｍｍから約３ｍｍである。
【００３０】
[0041]同様に、図１Ｃに示されるように、コアンダノズル８Ｂは、上表面３２と３６Ａとの間に開口部またはコアンダスロット５６Ｂを備える。コアンダスロット５６Ｂは、下流側に湾曲表面３６Ｃおよびバックステップ６６Ｂを備える。コアンダノズル８Ｂを形成する構造の寸法は、コアンダノズル８Ａのものと同様にすることができる。
【００３１】
[0042]安定化装置の機械方向における平坦な紙のプロファイルは、タンデム式に動作するデュアル空気クランプにより達成できる。デュアル空気クランプ安定化装置により、紙プロファイルの平坦さは、交差流れ方向においても維持される。これは、安定化装置の表面の構成がこの方向に対称的であるからである。１つの利点は、紙プロファイルの平坦さを、交差流れ方向において任意に決められることである。実際、空気クランプ安定化装置の寸法は、移動するウェブに関するサイズ、重量、スピード、およびその他の変数に適合するように容易に決定できる。具体的には、特に各コアンダンノズルに関して、（ｉ）スロット幅（ｂ）、（ｉｉ）曲率半径（Ｒ）、（ｉｉｉ）バックステップの深さ（ｄ）、および（ｉｖ）スロットからバックステップまでの距離（Ｌ）は、特定の用途に応じて系統的に最適化でき、また、例えばウェブ材料のスピードおよび重量のような特定に応じて適合させることができる。
【００３２】
[0043]図１Ａに示されるように、シート安定化装置は、高い部分１６と低い部分１２との間に位置するセンサ装置２０を含む。デュアルコアンダノズル８Ａ、８Ｂの同時動作は、シートがバックステップ６６Ａとコアンダスロット５６Ｂ（図１Ｂ、１Ｃ）との間の操作表面３２上を移動するときに、シートのプロファイルが実質的に平坦になるように、シート２２に係合する。好ましい実施形態において、図１Ｂに示されるように、センサ装置２０は、バックステップ６６Ａのすぐ下流に位置決めされる。ウェブ入口端部に配置される第１コアンダノズル８Ａから下流のウェブ出口に配置される第２コアンダノズル８Ｂを採用することにより、シートへの破壊的な力の存在にもかかわらずシートの平坦なプロファイルが維持されることが実証された。シートへの破壊的な力は、単一のコアンダのノズルだけが採用された場合は、シートを振動させることになる。
【００３３】
[0044]デュアルノズルからの空気速度が大きくなると、より大きなクランプ力が生成される。空気安定化装置において、デュアルノズルからのクランプ力を増加または減少させることにより、移動するウェブ２２と操作表面３２との間の距離をそれに応じて減少または増加させることができる。
【００３４】
[0045]図２に示されるように、空気安定化システムは、５つの基本的なユニットから形成することができ、基本的なユニットは、第１上本体部材７０、第２上本体部材７２、下本体部材７４、および側部支持部７６、７８を含む。これらは、ドエルおよびネジのような従来からの手法により互いに取り付けられる。概ね矩形形状の第２本体部材７２は、湾曲表面８４を画定する内側縁部、外側縁部８６、バックステップ８２、および測定装置を収容する測定オリフィス５８を備える。第１上本体部材７０は、第２上本体部材７２の湾曲表面８４に整合する内側縁部８０を備える。下本体部材７４は、中間部６および側方部３８、３６を含む。側方部３６の高い表面は、湾曲表面９４およびバックステップ９２を画定する。空気安定化システムは、上表面の輪郭が図１Ａのプロファイルを示すように、第１上本体部材７０と第２上本体部材７２とを下本体部材７４に固定することにより形成される。すなわち、空気安定化システムは、それぞれバックステップを備える２つの同方向コアンダノズルを備え、このノズルは、機械方向の下流にガスを排出するように構成される。側部支持部７６、７８は、内部プレナムおよびチャンバをシールする。
【００３５】
[0046]空気安定化システムは、製紙機のインラインデュアルヘッドスキャニングセンサシステムに統合することができる。製紙機の例はＤａｈｌｑｕｉｓｔの米国特許第４８７９４７１号明細書、Ｄａｈｌｑｕｉｓｔらの米国特許第５０９４５３５号明細書、およびＤａｈｌｑｕｉｓｔの米国特許第５１６６７４８号明細書に記載されている。これらの特許文献は参照により本明細書に組み込まれる。製紙機における紙の幅は、概ね５メートルから１２メートルの範囲であり、典型的には約９メートルである。同期動作するように設計されるデュアルヘッドは、シートの上に位置決めされる上ヘッドと、紙シートの下に位置決めされる下ヘッドとを有する。好ましくはしたヘッドに取り付けられる空気安定化システムは、移動する紙をクランプし、上ヘッドおよび下ヘッドが紙の幅にわたって交差方向に前後運動するときに、測定のための本質的に平坦なシートプロファイルを生成する。
【００３６】
[0047]図３は、空気安定化システムを示し、これは、スキャニングセンサの下ヘッド５０の一部である基板５２内の凹部に受け入れられる。測定装置は、コアンダノズル８Ａと８Ｂとの間で測定オリフィス５８内に位置決めされる。ウェブ製品が空気安定化システム上を、好ましくは長いコアンダノズルの長さを横切る機械方向に移動するように、基板５２が位置決めされる。動作において、基板５２は、交差方向に沿って前後にスキャンして、交差方向に沿う紙の測定を行う。一実施形態において紙のカリパスを測定する場合、ノズル８Ａと８Ｂとの間の距離は約１．７ｃｍから約５ｃｍであり、好ましくは約３．３ｃｍであり、各ノズルの交差方向に沿う長さは約４ｃｍから１１ｃｍであり、好ましくは約７．６ｃｍである。
【００３７】
[0048]Ｋｉｎｇらの米国特許６２８１６７９号明細書に開示されているような非接触式カリパスセンサは、上ヘッドおよびレーザー三角測量装置を備える下ヘッドを含む。この特許文献は参照により本明細書に組み込まれる。２つのヘッドの間を移動するシートのカリパスは、レーザー三角測量装置によりシートの上表面および下表面の位置を同定し、上ヘッドと下ヘッドとの間の分離の測定から、上記の結果を引くことにより決定される。
【００３８】
[0049]
図４は、代表的な非接触式カリパスセンサシステムを示し、これは、第１スキャナヘッド１３と第２スキャナヘッド１５をそれぞれ含む。このスキャナヘッドは、移動するウェブ材料３の品質、特性または特徴を測定するための様々なセンサ装置を含む。ヘッド１３、１５は、ウェブまたはシート３の反対側に位置し、測定がウェブを横切る交差方向にスキャニングすることによって行われる場合、ヘッドは、機械方向に移動するウェブを横切るときに互いに直接的に交差するように整合される。第１ソース／検出器１１が第１ヘッド１３に配置される。第２ソース／検出器５が第２ヘッドに配置される。ソース／検出器１１、５は、近接して離間した、第１および第２のソース１１ａ、および、第１および第２の検出器１１ｂ、５ｂをそれぞれ有する。これらは、第１ソース１１ａからの測定エネルギーがウェブ３の第１表面と相互作用して、少なくとも一部が第１検出器１１ｂに戻り、また、第２ソース５ａからの測定エネルギーが反対側すなわちウェブ３の第２表面と相互作用して、少なくとも一部が検出器５ｂに戻るように配置される。
【００３９】
[0050]ソースおよび検出器は好ましくは、レーザー三角測量のソースと検出器とを有し、これらは集合的に呼びかけレーザー（interrogation laser）と言及される。ソース／検出器の構成は、一般に距離決定手段として言及される。ソースから検出器までの測定された距離から、各距離決定手段と、ウェブ表面上の測定すなわち呼びかけスポットとの間の距離の値が決定される。ヘッド１３、１５は、典型的には位置が固定され、ヘッドが交差方向にスキャンしても問い合わせスポットが機械方向に移動しない。
【００４０】
[0051]第１距離決定手段１１に関し、距離決定手段とウェブ表面上の第１側定スポットとの間の距離の測定された距離の値（ｌ１と言及される）があり、また、第２距離決定手段５に関し、距離測定手段と反対側のウェブ表面上の第２測定スポットとの間の距離の測定された距離の値（ｌ２と言及される）がある。正確な厚さの決定のために、第１および第２の側定スポット（または問い合わせスポット）は、好ましくは、ウェブの反対側であるがｘ−ｙ平面の同一の点である。すなわち、測定スポットはウェブの厚さによって分離される。理想的な静的な状況において、第１距離決定手段１１と第２距離決定手段５との間の分離距離ｓは固定されており、ウェブの厚さｔは：ｔ＝ｓ−（ｌ１＋ｌ２）で計算される。実際には、ｓは変化し得る。分離距離のこの不一致を補正するために、ｚ−センサ手段により、スキャニングヘッド間の空間の動的な測定が行われる。これは、第１ヘッド１３に配置されるｚ−センサソース／検出器９と、第２ヘッド１５に配置されるｚ−センサ参照部７との間の距離を測定する。
【００４１】
[0052]スキャナヘッドは、シートをスキャン移動するときに完全な相互アライメントを維持しないので、本発明の空気安定化システムは、シートを平坦に維持するようにし、ヘッドの小さな不整合が、カリパス測定値の誤差に混入しないようにする。すなわち、カリパス誤差は、ヘッドの不整合とシートの角度による。
【００４２】
[0053]以上のように原理が説明され、本発明の好ましい実施形態および動作モードが説明された。しかし、本発明は、以上の特定の実施形態に限定されるべきではない。上述の実施形態は、限定するためのものではなく、説明するためのものである。当業者は、添付の特許請求の範囲により確定される本発発明の範囲から逸脱することなく、これらの実施形態の修正形態を認識することができるであろう。
【図１Ａ】
2012500763.tif 000003
【図１Ｂ】
2012500763.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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