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Vorrichtung zur Feststellung von spontanen Querschnittsänderungen in Textilmaterial
Gegenstand des Stammpatentes ist eine Vorrichtung zur Feststellung von spontanen Querschnittsän- derungen in Textilmaterial, insbesondere in Garnen, Vorgarnen und Bändern, deren Querschnitt ver- mittels elektrischer Messkondensatoren abgetastet und in elektrischen Brückenschaltungen gemessen wird, wobei das zu prüfende Textilmaterial zwischen Kondensatorelektroden hindurchbewegt wird, und die durch eine Messkondensatorkombination mit zwei Messfeldern, gekennzeichnet ist, die vom Textilmate- rial nacheinander durchlaufen werden und deren Teilkondensatoren in verschiedene benachbarte Zweige einer elektrischen Messbrücke geschaltet sind,
wobei die Elektrodenlängen der genannten Kondensatoren einerseits und deren gegenseitiger Abstand anderseits zur Grösse der festzustellenden spontanen Quer- schnittsänderungen im Textilmaterial in bestimmten geometrischen Verhältnissen stehen.
Das Stammpatent beschreibt auch Vorrichtungen, gemäss welchen die in den Kondensatoren auftre- tenden Kapazitätsänderungen dazu benützt werden, die Ausmerzung der Garnfehler auszulösen, sobald sie eine bestimmte Grösse überschreiten.
Die Vorrichtung des Stammpatentes verfolgt den Zweck, zwischen kurzen, spontanen Querschnitts- änderungen, welche fast ausschliesslich Garnfehler darstellen, und den durch den Spinnprozess bedingten'- nicht fehlerhaften-langwellig verlaufenden Querschnittsänderungen zu unterscheiden, indem die kurzen spontanen Querschnittsänderungen gleichzeitig nur eines der beiden Kondensatorfelder beeinflussen und dadurch grosse Kapazitätsunterschiede in den Messfeldern verursachen, während die langwellig verlaufen- den Querschnittsänderungen zu gleicher Zeit in beiden Kondensatorfeldern ungefähr gleiche Kapazitäts- änderungen hervorrufen, deren Differenz nur sehr klein ist.
Die konstruktive Ausbildung der Messkondensatoren muss in jedem Falle darauf Rücksicht nehmen. welches Rohmaterial geprüft werden soll, weil die mittlere Stapellänge desselben sowohl die Längeder spontanen-fehlerhaften-Querschnittsänderungen, als auch die Länge der - nicht fehlerhaften - lang- welligen Querschnittsschwankungen ausschlaggebend beeinflusst.
Da jedes Gespinst naturgemäss auch kurzwellige-nicht fehlerhalte-Querschnittsschwankungen in- folge der zufälligen Faserverteilung aufweist, muss dem den Kapazitätsschwankungen entsprechenden elektrischen Signal ein bestimmter Minimalwert zugestanden werden, welcher noch keinen Garnfehler zu bedeuten hat. Erst oberhalb dieses Minimalwertes kann jener Schwellwert festgelegt werden, bei dessen Überschreiten ein Abschneiden und Ausmerzen des fehlerhaften Stückes ausgelöst wird.
Es ist nun in der Praxis durchaus möglich, dass eine spontane Querschnittsänderung des Textilmate- rials, welche ihrer Grösse und Form nach als fehlerhaft qualifiziert und ausgemerzt werden sollte, zufäl- ligerweise in einer dünnen Materialstelle sitzt, so dass die Gesamtmasse des Textilmaterials im einen der beiden Kondensatoren nicht wesentlich grösser ist als die Fasermasse im andern Kondensator, welcher zu- fälligerweise ein eher dickes Garnstück enthalten kann. Die spontane Querschnittsänderung wird in diesem
Falle nicht registriert, trotzdem ihre Grösse den Schwellwert überschreiten müsste.
Im entgegengesetzten
Falle kann auf einer dicken, aber noch durchaus zulässigen Stelle des Textilmaterials eine an sich unbe-
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Gleichrichtern 25,26, 27 und 28 in Gleichspannungsschwankungen wie folgt umgeformt :
Die an den Glättungskondensatoren 14'und 14"entstehenden Spannungen entsprechen den Kapazitätswerten der Kondensatoren 4-2 und 5-2 bzw. 3-2. Diese beiden Gleichspannungen haben gegenüber Masse umgekehrte Polarität. Die in den Längswiderständen 16'und 16"fliessenden Gleichströme kompensieren sich im Potential 11.
Die durch das Textilmaterial hervorgerufenen Kapazitätsänderungen erzeugenim Potential 11 Spannungsschwankungen gegenüber Masse und stehen nach Abtrennung einer eventuell noch vorhandenen Gleichstromkomponente durch Kondensator 17 an den Klemmen 15-12 als Wechselspannung zur Verfügung, wobei ein zu diesen Klemmen parallelliegender Widerstand 32 konstante Belastung der Messbrücke verbürgt.
Die Eigenschaften von Textil. materialen, wie sie Garne, Vorgarne und Bänder darstellen, sind bekanntlich sehr stark von der mittleren Stapellänge l des Fasermaterials abhängig. Insbesondere ist der Verlauf des Gewichts pro Längeneinheit in der Materialrichtung mit der mittleren Stapellänge eng ver- knüpft.. Die kürzesten und gleichzeitig die intensivsten Querschnittsänderungen, die im Verlaufe des Spinnprozesses entstehen, sind die sogenannten Verzugswellen, deren Wellenlänge X angenähert der dreifachen Stapellänge l entspricht, während die Querschnittsschwankungen mit andern Wellenlängen (sowohl kleineren als auch grösseren) in der Regel weniger intensiv sind. Auch fehlerfreies Textilmaterial weist immer solche Verzugswellen auf, welche in der Weiterverarbeitung nicht stören.
Aber auch die weitaus meisten Arten von Garnfehlern (spontane Querschnittsänderungen) lassen sich in ihren Längenabmessungen auf die mittlere Stapellänge l zurückführen.
Es ist daher zweckmässig, diese mittlere Stapellänge-die sowohl zwischen verschiedenen Materialien bedeutenae Unterschiede als auch zwischen gleichgearteten Materialien noch erhebliche Schwankungen aufweisen kann-als Materialkonstante für die Abmessungen der in Frage stehenden Messvorrich- tungen zu verwenden.
Die vorliegende Erfindung gewährleistet, dass die genannten unvermeidlichen Verzugswellen nicht fälschlicherweise als auszumerzende spontane Querschnittsänderungen bewertet werden. Dies erfolgt durch zweckmässige Dimensionierung der Kondensatorelektroden.
Die Abmessungen der Messkondensatorkombination 1 müssen nämlich so gewählt werden, dass nach Möglichkeit gleichzeitig im einen der äusseren Teilkondensatoren, beispielsweise im Teilkondensator 5-2, ein Querschnittsmaximum der Verzugswelle vorhanden ist, wenn sich im andern äusseren Teilkondensator 4-2 ein Querschnittsminimum der Verzugswelle des betrachteten Textilmaterials 10 befindet. Diese Bedingung ist in Fig. 3 schematisch gezeigt. Auf diese Weise wird erreicht, dass als Summe der Kapazitätsänderungen in den beiden äusseren Teilkondensatoren5-2 und 4-2 stets eine vom Mittelwert des Garnquerschnittes nicht sehr verschiedene Kapazität erhalten wird.
Diese Bedingung ist dann hinreichend erfüllt, wenn der Abstand a der Mitten der äusseren Teilkondensatoren 4-2 bis 5-2 ungefähr gleich ist der halben Wellenlänge À oder gleich der 1, 5fachen mittleren Stapellänge l (Fig. 3) des Textilmaterials. Da jedoch die genannten Wellenlängen keine konstante Länge aufweisen, weder bei verschiedenen Materialien noch innerhalb ein und desselben Textilmaterials, können auch die Abmessungen der Messkondensatorkombination l in bestimmten Grenzen ändern, wie dies weiter unten erläutert wird.
Bei Baumwollfasern beträgt die mittlere Stapellänge etwa 25 mm, mit welchem Wert die meisten verarbeiteten Qualitäten erfasst sind. Wollfasern sind im Mittel länger ; ihre mittlere Stapellänge beträgt zirka 45 mm.
Die genannten intensiven Verzugswellen besitzen bei Textilmaterial aus Baumwolle demnach eine Wellenlänge von 3 mal 25 mm = 75 mm ; bei Textilmaterial aus Wolle dagegen eine Wellenlänge von 3 mal 45 mm = 135 mm.
Der Abstand a der Mitten der äusseren Kondensatorfelder kann demnach gleich der l-bis 2fachen mittleren Stapellänge gewählt werden ; dies ergibt bei einer Messkondensatorkombination für Baumwolle einen Abstand a der Elektrodenmitten von 25 bis 50 mm und bei einer solchen für Wolle einen Abstand a von 45 bis 90 mm.
Das zentrale Kondensatorfeld soll eine Länge b zwischen dem 0, 7- bis 1, 4. fachen der, mittleren Stapellänge aufweisen. Dies entspricht einer Elektrodenlänge b von 17,5 bis 35 mm bei Baumwolle und 30 bis 60 mm Länge bei Wolle.
Die Länge c jeder der äusseren Teilkondensatorfelder selbst wird mit Vorteil etwa gleich der halben Länge b des zentralen Kondensatorfeldes gemacht ; also kann deren länge c zwischen dem 0, 35- bis 0, 7fachen der mittleren Stapellänge angenommen werden. Auf Baumwolle bezogen ergibt dies eine Elektrodenlänge c von 9 bis 18 mm, während für die Verwendung mit Wolle eine Elektrodenlänge c von 16 bis 32 mm resultiert.
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Das beim Durchgang eines Garnfehlers 20 durch die Messkondensatorkombination 1 an den Klemmen 12-15 auftretende elektrische Signal U wird beispielsweise dazu verwendet, eine Trennvorrichtung zu betätigen, die das Textilmaterial in der Nähe des Garnfehlers abschneidet oder zerreisst. Zu diesem Zweck kann ein magnetisch betätigtes Messer auf das Garn einwirken. Andere Trennvorrichtungen arbeiten so, dass ein Gleitstück 21 magnetisch gegen das Textilmaterial 10 bewegt wird (s. Fig. 4) ; sobald der Garnfehler mit dem genannten Gleitstück in Berührung kommt, wird das Gleitstück durch Selbstschluss weiter gegen das Textilmaterial gedrängt, wodurch eine derart kräftige Klemmwirkung auf das Textilmaterial ausgeübt wird, dass dasselbe festgehalten und durch die Fadenspannung der noch weiter wirkenden Abzugvorrichtung zerrissen wird.
Um für die mit der Trennvorrichtung kombinierte Messkondensatorkombination 1 keinen erhöhten Platzbedarf zu benötigen, wird die zentrale Kondensatorelektrode 3 mit Vorteil geteilt ausgeführt, damit das eigentliche Trennorgan (Gleitstück 21) durch die so entstandene Öffnung hindurchtreten kann. Die beiden Elektrodenteile 31'und 31" werden dann durch eine leitende Verbindung 22 miteinander elektrisch verbunden.
Dadurch, dass die Länge c der äusseren Teilelektroden4 und 5 gleich der halben Länge b der zentralen Elektrode 3 gemacht wird, wird die Summe der beiden Teilkapazitäten 4-2 und 5-2 gleich der Kapazität der zentralen Elektrode 3-2. Kleine Unterschiede in diesen Kapazitätswerten können durch elektrische Mittel, die in der Brückenschaltung enthalten sind, beispielsweise durch Veränderung der Widerstände 16' und 16" (Fig. 2), abgeglichen werden, so dass die Brücke solange im Gleichgewicht ist, als in den beiden äusseren Teilkondensatoren einerseits und im zentralen Kondensator anderseits gleiche Mengen des Textilmaterials 10 enthalten sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Feststellung von spontanen Querschnittsänderungen in Textilmaterial, insbesondere in Garnen, Vorgarnen und Bändern nach Patent Nr. 211565, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilkon densator der Messkondensatorkombination (l) in zwei elektrisch parallelgeschaltete und in Laufrichtung des zu prüfenden Textilmaterials (10) vor und hinter dem andern Teilkondens2tor (3) angeordnete Randkondensatoren (4,5) aufgeteilt ist.