Verfahren und Maschine zur Verarbeitung von Schnittabak. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung von Schnitt- tabak mittels einer Maschine. Bei bekannten Maschinen zur Verarbeitung von Tabak wird Schnittabak zugeführt und verlässt die Ma schine in aufgeteilten Mengen, z: B. bei Zi garettenmaschinen als Zigaretten oder in Ta- bakabfüllmaschinen als Tabakpäckchen.
Zi garettenmaschinen mit endlosem Tabakstrang sind mit Tabakzuführungsapparaten ausge rüstet, bei denen eine bestimmte Menge Sehnittabak in einen Trichter gefüllt, ver schiedenen Massnahmen des Bürstens und Kämmens unterworfen und schliesslich rie selnd auf ein Transportband gegeben wird, auf dem der Tabak einen losen Tabakstrang bildet; durch das erste oder ein nachfolgendes Trans portband wird der Tabakstrang geformt, der in der Folge mit der Papierhülle versehen Wird.
Durch die Art des Mechanismus, der in dem Tabakzuführungsapparat zur Verwen dung kommt, variiert die Berieselungsmenge mit einer Reihe von Bedingungen, wie z. B. mit dem Feuchtigkeitsanteil des Tabaks, der Tem peratur, der Art des Tabaks und mit dem Grade, in dem der Tabak gemischt ist, wenn er erstmals in den Trichter kommt. Mit andern Worten, die Berieselungsmenge, die auf das Transportband kommt, ist nicht konstant, und es sind viele Versuche gemacht worden, um eine gleichmässige Verteilung des Tabaks im Tabakstrang zu erreichen.
Das am meisten verbreitete Verfahren für die Prüfung der Zigaretten bestand darin, die fertiggestellten Zigaretten in gewissen Zeitabständen einzeln oder in bestimmten Mengen zu wägen. Das Er gebnis des Wägens wurde üblicherweise durch automatisch wirkende Vorrichtungen benutzt, um über ein Getriebe mit verstellbarer Ge schwindigkeit am Berieselungsrichter die Ge schwindigkeit zu ändern. An einer Zigaretten maschine mit endlosem Tabakstrang ist dabei das Getriebe so ausgebildet, dass die Geschwin digkeit des Tabakzuführungsapparates ge ändert werden kann, ohne die Geschwindig keit der Zigarettenmaschine selbst zu ändern.
Neuerdings wurde verschiedentlich vor geschlagen, den Tabakanteil oder die Dichte des Tabaks in dem Strang auf elektrischem Wege zu prüfen oder konstant zu halten, z. B. durch Messen des Widerstandes für Hoch frequenzströme oder durch Bestimmen der Kapazität der Tabakmenge, die durch eine Einrichtung mit Kondensator tritt. Das Er gebnis der elektrischen Messung wird dabei benutzt, die Geschwindigkeit des Tabakzufüh- rungsapparates über Relais und andere elek trische Apparate zu verändern.
Es ist bereits ein Messverfahren vorge schlagen worden, bei dem eine Tabakmenge, die einen bestimmten Raum füllt, von radio aktiven Strahlen von einem bestimmten Durchdringungsvermögen, z. B. ss-Strahlen, die von dem Material in bekanntem Verhält nis zur Masse absorbiert werden, bestrahlt wird und Änderungen der Absorption infolge von Änderungen der Tabakmenge mittels einer Ionisationskammer bestimmt werden.
Der Strom, der sich ergibt, wenn eine bestimmte Spannung an die Elektroden der Kammer angelegt und das Gas in dieser ionisiert ist, wird über einen geeigneten Verstärker und dergleichen benutzt, um einen entsprechenden Motor zu steuern, und die Bewegungen des Motors werden verwendet, die Geschwindig keit im Tabaktrichter im Verhältnis zur Ge- sehwindigkeit des Stranges im übrigen Teil der Maschine züi ändern. Zu diesem Zwecke ist der Motor so angeordnet, dass er die Steuer welle eines Geschwindigkeitswechselgetriebes verstellt, über das der Tabaktriehter von der Hauptwelle der Maschine her angetrieben wird.
Nach der vorliegenden Erfindung ist nun ein Verfahren zum Verarbeiten von Schnitt- tabak mittels einer Maschine geschaffen, das sich kennzeichnet durch das fortlaufende Mes sen der Masse eines Stückes eines bewegten Tabakstranges, indem das Stück über seine ganze Länge den Strahlen einer gleichbleiben den radioaktiven Quelle ausgesetzt wird, welche Strahlen von der Masse im Verhältnis ihrer Grösse absorbiert werden, während die durchdringenden Strahlen in einer Ionisations- kammer einen elektrischen Strom bewirken, dessen infolge Abweichungen der Masse des jeweils gemessenen Stückes von einem Soll wert auftretenden Schwankungen dazu be nutzt werden,
um in einem Abschnitt der Maschine die Tabakdurchlaufmenge zu regeln, und zwar in Abhängigkeit von der Geschwin digkeit, mit der die Abweichung eintritt und von ihrer Dauer. Bei einem Ausführungsbei spiel des Verfahrens wird ein geschlossener Regelkreis gebildet und der Istwert laufend mit dem Sollwert verglichen.
Bekannte elektrische Verfahren hängen in hohem Masse vom Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks ab und erfordern eine genaue Be stimmung des Feuchtigkeitsgehaltes, wenn sie von praktischem Wert sein sollen. Wenn z. B. Tabak einen mittleren Feuchtigkeitsgehalt von 14 lo besitzt, würde eine Änderung des Feuch- tigkeitsgehaltes um beispielsweise 12 % ganz bedeutende Unterschiede im Messapparat er geben, auch wenn die wirkliche Menge des Tabaks konstant, geblieben ist. So bedingt diese Methode zur Messung und Regelung der Tabakmenge praktisch bedeutende Schwierig keiten.
Bei einem andern Ausführungsbeispiel der Erfindung wird daher der Feuchtigkeits gehalt gemessen und zum Regeln der zugeführ ten Tabakmenge mitbenutzt.
Die Erfindung umfasst a.iich eine Maschine zur Verarbeitung von Schnittabak zur Durch führung des Verfahrens, mit einer 1lesseinrieh- tung zum Messen der Abweichung der Masse eines Tabaksti-angstüekes von einem Sollwert und einer Regeleinrichtung zum Einstellen der Maschine unter Benutzung der Abweichung.
Diese Maschine ist gekennzeichnet durch eine radioaktive Strahlenquelle, zwischen welcher und einer Ionisationskammer der Tabakstrang durchgeführt wird, wobei ein Verstärker auf den Strom in der Ionisationskammer anspricht und eine davon abhängige Spannung erzeugt, das Ganze derart, da.ss die Änderungen der Spannung durch Abweichungen vom Sollwert der Masse resultieren und ein Betätigungs organ auslösen, welches die zugeführte Tabak menge regelt, wobei die Regelwirkung durch Apparate, die zwischen Verstärker und Be- tätigLingsorgan eingefügt sind,
abhängig ge macht wird von der Grösse der Abweichung, von der Geschwindigkeit ihrer Änderung und von ihrer Dauer.
Bei Tabakverarbeitungsmasehinen geht der Wunsch dahin, die Einheitlichkeit des Schluss- produktes zu verbessern. Bei Zigaretten maschinen ist das die vom Strang geschnit tene Zigarette. Doch kann der Ausdruck Schlussprodukt ebenso den fertigen Strang vor dem Abschneiden betreffen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an Hand der beigefügten Zeichnung erläutert, die eine Zigarettenmaschine mit, endlosem Tabakstrang veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 die schematische Vorderansicht. einer Zugar ettenmaschine für endlosen Tabakstrang, Fig. 2 den schematischen Querschnitt nach der Linie 2 in Fig. 1 und eine der mög- liehen Anordnungen einer Strahlenquelle und Ionisationskammer,
Fror. 3 den schematischen Querschnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 1 und eine andere An- ordnun@ der Strahlenquelle und Ionisations- kammer, Fig. 4 einen Schnitt durch eine Vorrich- tun-2 zur Einstellung eines Gesehwindigkeits- regelgetriebes im Aussriss, Fig. 5 den Grundriss der Fig. 4, teilweise im.
Schnitt, Fig. 6 einen Aufriss und die Befestigung einer Ionisationskammer, Strahlenquelle und zugehöriger Vorrichtungen zur Handhabung von Strahlenquelle und Kammer, wobei einige Teile weggelassen sind, Fig. 7 einen Aufriss der Fig. 6 von rechts gesehen, FiG. 8 Teile, die in Fig. 6 weggelassen waren, Fig. 9 einen Aufriss der Fig. 8 von rechts gesehen, F!-. 10 die perspektivische Ansicht eines Teils der Maschine aus Fig. 1,
im wesent- lieben gesehen in Richtung des mit III mar kierten Pfeils, Fig. 11 eine Ansicht ähnlich Fig. 10, mit einigen Teilen in anderer Lage, Fig. 12 den elektrischen Stromkreis für die Steuerung eines Betätigungsorgans, das die Geschwindigkeit von einem Teil der Ma- sehine ändert, Fig. 12,1 die Fortsetzung zu Fig. 12 und die Verbindung für den Fall,
dass als Betäti- --ungsorgan ein Reversiermotor verwendet wird, Fig. 12ss die Fortsetzung zu Fig. 12 und die Verbindung, für den Fall, dass ein Paar Spulen das Betätigungsorgan bilden, Fig. 13 eine Änderung am Stromkreis der F ig. 12, um eine genauere Steuerung der Ma- sehine sicherzustellen, Fig. 14 einen Stromkreis zur Benutzung,
wenn der Feuehtigkeitsgehalt des Tabaks beim Messen der Menge am Schlussprodukt berüek- siehtigt werden muss, Fig. 15 ein Detail, das in Fig. 1 fehlt, Fig. 16 schematisch eine Änderung zu Fig. 6, Fig. 17 mechanische Vorrichtungen, die notwendig werden, wenn der Stromkreis der Fig. 14 verwendet wird, Fig. 18 und 19 Aufhisse von vorn bzw.
von der Seite von einer Rolle, die in Fig.17 ver wendet ist.
Um die Regelung der zugeführten Tabak menge in der nachfolgend zu beschreibenden Maschine den Bedürfnissen besonders anzu passen und genau zu gestalten, soll die Regler wirkung auf den Tabakzuführungsapparat von folgenden drei Faktoren abhängig sein.
<I>1.</I> Proportional-Regelung.
Die Änderung der Zuführmenge soll der Grösse der Abweichung des Istwertes der Masse des Tabakstrangstückes vom Sollwert propor tional sein. Diese Änderung kann gegenüber der Abweichung einen Vergrösserungsfaktor einschliessen. Diese Art Regelung wird hier Proportional-Regelung genannt.
<I>2.</I> Dif ferentiations-Regelung.
Die Änderung soll gleichfalls von der Ge schwindigkeit abhängen, mit der nacheinander gemessene Istwerte vom Sollwert abweichen, denn es ist leicht einzusehen, dass eine schnel lere und grössere Änderung der Zuführge- schwindigkeit des Tabakzuführungsapparates nötig ist, wenn der Istwert der Masse sich schnell vom Sollwert entfernt, während eine geringere Änderung der Zuführgeschwindig- keit genügt, wenn die Abweichung des Ist wertes vom Sollwert der Masse langsam er folgt.
Diese Art Regelung wird Differen- tiations-Regelung genannt.
<I>3.</I> Integral-Regelung.
Die Änderung. soll der Dauer der Abwei chungen proportional sein, das heisst, wenn die Maschine so arbeitet, dass der Istwert dauernd kleiner oder grösser ist als der Soll wert der Masse, muss die Änderung der Zu führgeschwindigkeit im Tabakzuführungs- apparat so sein, dass die dauernde Abweichung korrigiert wird. Diese Art Regelung wird als Integral-Regelung bezeichnet, da die be wirkte Änderung der Liefermenge das Ergeb nis der Berücksichtigung aufeinanderfolgen der Abweichungen oder, grob gesprochen, deren Summierung darstellt.
Nach Fig. 1 ist die Zigarettenmaschine mit einem Tabakzuführungsapparat 1 ver sehen, der Tabak auf ein bewegtes endloses Band 2 rieseln lä.sst. Eine Papierbahn 3 wird von einer Rolle 4 über verschiedene gezeigte Führungsrollen gezogen und läuft durch eine Bedruckeinriehtung 5 und schliesslich über eine schmale Rolle 6, die sie zu dem endlosen Band 7 führt.
Der Tabak auf dem Band 2 wird bei der schmalen Rolle 6 auf die Papierbahn 3 gegeben, und das Band 7 befördert die beschickte Papier bahn durch Falt- und ähnliche Vorrichtun gen, die durch die Überweisungszahl 8 ange zeigt sind und das Papier um den Tabakkern legen, um den mit 51 bezeichneten endlosen Zigarettenstrang zu bilden. Bei den Rändern wird das Papier durch Kleister aus einem Leimer 9 übereinandergeklebt, und der Ziga rettenstrang läuft dann durch einen Heizappa- rat 10, der den Leim zum Trocknen bringt, wonach der Zigarettenstrang durch ein Schneidmesser 11 in einzelne Zigaretten ge schnitten wird.
Diese Zigaretten gelangen zu einem endlosen Beförderungsband 12, das sie zu einer Umlenkeinrichtung 13 führt, wo die Umlenkgreifer die Zigaretten aus der Rich tung des Zigarettenstranges schieben und an ein Sammelband 14 geben.
Um die Zufuhr von Tabak zu dem Band 2 zu ändern, wenn das Gewicht der gefertigten Zigaretten vom Sollwert abweicht, ist für den Trichter eine Antriebswelle 15 vorgesehen, deren Drehgeschwindigkeit durch einen rever- sierbaren Elektromotor als Betätigungsorgan 16 über ein noch zu beschreibendes Getriebe geregelt wird. Auch eine weitere Art des Be tätigungsorgans wird später noch beschrieben. Der Motor 16, der ein Reduktionsgetriebe 17 aufweist, besitzt am Antriebsschaft ein Ketten rad 18, das ein weiteres Kettenrad 19 auf Welle 20 antreibt.
Die Bewegung dieser Welle ändert die Geschwindigkeit der Welle 15 und die Zufuhr des Tabaks; sie ist die Welle zur Regelung der Durchtrittsgeschwindigkeit im Zuführtrichter. An einer Welle 21, die die Hauptantriebswelle der Zigarettenmaschine sein kann, oder eine Welle, die mit der Haupt welle gekuppelt ist, ist eine Vorrichtung zum Verändern des Durchmessers der Riemen scheibe vorgesehen. Die Vorrichtung besteht aus einem festen Konus 22 und einem beweg lichen Konus 23, der an einer Nutung an der Antriebswelle gleiten kann. Zwischen beiden Konussen befindet sieh eine Anzahl kurven förmiger Segmente 24, die in Nuten in den Konussen gleiten, wenn diese gegeneinander oder auseinander bewegt werden, und werden durch Federringe 25 in den Konussen gehal ten.
Der bewegliche Konus wird durch eine Schraubenhülse bewegt, die auf einer festen Schraube 27 läuft, wobei die Hülse durch ein Kettenrad 28 gedreht wird, das von der Welle 20 über eine Kette 29 und das Ketten rad 30 angetrieben wird. Geeignete Druck ringe sind vorgesehen, und wenn die Hülse sich in der einen Richtung dreht, wird der Konus 23 gegen den andern Konus zubewegt oder, wenn sie sich in der andern Richtung dreht, bewegt der Zug eines Riemens 31, der auf der durchmesserveränderlichen Rie menscheibe läuft, die beiden Konusse ausein ander. Eine Spannrolle ist vorgesehen, die das Lockerwerden des Riemens beseitigt, der über eine breite Riemenscheibe auf der Antriebs welle 15 des Trichters läuft.
Statt des Motors 16 kann auch ein Betäti gungsorgan, das im Detail in Fig. 4 und 5 gezeigt ist, verwendet werden. Seine Lage ist in Fig. 1 strichpunktiert bei 33 gezeigt. Seine Konstruktion soll mit Bezug auf die Fig. 4 und 5 beschrieben werden.
Aus Fig. 5 soll ersichtlich sein, dass die Linien A, 13 und C von einem Spulenpaar 34 und 35 zu dem elektrischen Speisenetz gehen.
Der Tauchanker 36 einer jeden Spule ist mit dem Arm 37 eines Hebels 38 verbunden, dessen anderer Arm eine Sperrklinke bildet.. Die Hebel 38 sind durch Lager im Drehpunkt 40 des Hebels mit einem drehbar gelagerten Hebel 41 verbunden. Der Hebel 41 ist um seinen Lagerpunkt 42 durch einen Lenkarm 43 schwenkbar, der bei 44 (Fig. 4) an einem von der Hauptwelle der Zigarettenmaschine ange triebenen Exzenter befestigt ist.
-Mittels dieses Exzenters werden die Sperr klinken 39 in der Nähe der Sperräder 45 vibrierend in Bewegung erhalten, und wenn eine der Spulen 34 oder 35 erregt wird, wird ihr Tauchanker 36 unter Überwindung der Wirkung der Feder 46 abwärtsgezogen und bewirkt, da.ss die entsprechende Sperrklinke 39 mit einem Sperrad 45 in Eingriff kommt. Die Sperräder 45 sind so angeordnet, dass eines dieser Räder bewirkt, dass die Welle 47 in der einen, und das andere, da.ss sie in der um gekehrten Richtung gedreht wird.
Wie Fig. 1 zeig-, ist die Welle 47 durch ein Kettenrad 48 und eine Kette 49 mit dem Kettenrad 50 ver bunden, das auf der Steuerwelle 20 des Ge triebes für veränderliche Geschwindigkeit sitzt. Über dieses Getriebe wird der Tabak- zuführungsapparat von der Hauptantriebs welle der Zigarettenmaschine her angetrieben. Wird die Welle 47 gedreht, so wird, je nach der Drehrichtung, die Durchlassgeschwindig- keit des Tabakzuführungsapparates erhöht oder verringert.
Die im Motor 16 oder Betätigungsorgan 33 möglicherweise auftretenden Bewegungen zur Änderung der Geschwindigkeit des Tabak- zuführungsapparates kommen von einem Ap parat, der später beschrieben wird.
Es werden Strahlen einer radioaktiven Quelle, z. B. Beta-Strahlen (oder Elektronen hoher Geschwindigkeit), und eine Ionisations- kammer verwendet. In der praktischen An ordnung liegt der Tabakstreifen oder -strang, dessen Hasse bemessen werden soll, zwischen der Quelle der Beta-Strahlen und der Ioni- sationskammer. Wenn ein Strang gemessen wird, muss er von einem U'-förmigen Band getragen werden. Ist das Band flach, dann müssen. seitliche Führungen für den Streifen vorhanden sein.
In beiden Fällen ist die Masse der Seitenführungen bekannt und kann in Rechnung gesetzt werden, wenn die Strahlen so geführt werden, dass sie durch diese und den Tabakstreifen treten. Durch die Messung nicht zu erfassendes Material, wie die genann ten Bänder oder seitliche Führungen, ist im Strahlenweg unerwünscht und um dessen An teil auf einem Mindestwert zu halten, wer den Strahlenquelle und Ionisationskammer am besten oberhalb und unterhalb des Bandes an geordnet.
Das ermöglicht die Verwendung eines flachen Bandes, das nur mit einem Trum bzw. einer Banddicke im Strahlenweg liegt, so dass der Bereich der Messwerte weit gehend für die Erfassung der Änderungen der Masse des Tabaks zur Verfügung steht. Das Band kann ohne Materialänderung an seiner Oberseite die Form einer flachen Konkavkurve besitzen, so dass der Tabakstreifen ohne Seiten führungen gemessen werden kann. Diejenige Messung wird am sichersten, bei der ausser dem Tabak möglichst wenig und möglichst dünnes Material von den Strahlen durchsetzt werden muss.
In Fällen, in denen Seitenfüh rungen benützt werden müssen, sollten diese dick genug sein, um alle Strahlen, die in sie eindringen, zu absorbieren, so dass die Strah len, die zur Ionisationskammer gelangen, nur Strahlen sind, die ihren Weg durch den Tabak und das Band allein nahmen. Die Strahlen quelle kann ein radioaktives Material, z. B. Thallium 204 oder Strontium 90 , sein.
Die Ionisationskammer liegt in einem Stromkreis mit einer Gleichstrom-Spannungsquelle und einem Hochohmwiderstand. Die Wirkung der Elektronen hoher Geschwindigkeit besteht darin, dass sie beim Eintreten in die Ioni- sationskammer die darin enthaltenen Gase (Luft) ionisieren und einen schwachen Strom durchfluss durch den Widerstand bewirken. Der Wert dieses Stromes ist über den Ar beitsbereich der Zahl und Energie der Elek tronen angenähert proportional, die in die Kammer eintreten und die Ionisation bewir ken.
Diese Zahl der Elektronen und infolge dessen auch der Strom hängt aber von der Absorption im Zigarettentabak ab und diese von der Masse des Tabakstreifens, der von der Strahlenquelle bestrichen wird. Der Strom in der Ionisationskammer ist jedoch zu klein, als dass er direkt praktisch verwendet werden könnte. Er wird deswegen im erforderlichen I?mfang verstärkt, um ein direkt anzeigendes Messinstrument und einen Stromkreis zu er regen, der einen Motor oder ein anderes Be tätigungsorgan in Wirksamkeit bringt, so dass die Tabakzuführung so korrigiert wird, dass ein Tabakstrang von möglichst einheitlichem Gewicht entsteht.
Gewisse Erscheinungen, die später behan delt werden, ausgenommen, leidet diese Mess- methode unter keinerlei Schwierigkeiten hin sichtlich des Feuchtigkeitsgehaltes des Tabaks. Die Absorption der Beta-Strahlen hängt für einen bestimmten Abschnitt vollständig von der Masse des Materials ab, durch das die Strah len ihren Weg nehmen. Im Falle von Tabak nimmt die Masse des Tabakstranges zu, wenn der Feuchtigkeitsgehalt wächst. Dadurch nimmt der Ionisationsstrom ab, und es wird, wie gefordert, die wahre Gewichtsangabe er reicht.
Tabak besitzt Fasernatur, ist also anders als ein homogenes Material. Die Dichte des Fasermaterials kann in einem geformten Strangstück oder sogar bei einem losen Strang stück um einen gewissen Betrag variieren, selbst wenn die totale Masse des Strangstückes konstant ist. Aus diesem Grunde ist der Mess- kreis so gebaut, dass er eine Zeitkonstante von 1 bis 2 Sekunden besitzt, so dass der ab gelesene Wert des Gewichtes ein Mittelwert der Messperiode ist.
Es wird eine Länge von etwa 150 mm am Tabakstreifen oder -strang durch die Strahlen erfasst. Zu diesem Zweck ist eine Ionisations- kammer in einem Gehäuse 110 auf der einen Seite des durchlaufenden Tabakstreifens oder -stranges angebracht und eine Strahlenquelle in einer Büchse auf der andern Seite. Diese Vorrichtung ist nach dein Trichter, aber so nahe als möglich bei diesem, angebracht, um die Verzögerung auf ein Minimum zu bringen. Fig. 1 zeigt mit I, II und III bezeichnet drei verschiedene Stellungen für die Anbringung.
In den Stellungen I und II wird ein loser Tabakstrang, bei III der eingewickelte Strang durch die Messung erfasst. I und II kennzeich nen die schlechteste bzw. die beste Stellung für das Messen eines Tabakstranges auf einem Band. In Stellung I (Fig.2) liegen die Seiten ränder des Bandes zu den Strahlen praktisch parallel, während in der Stellung II (Fig. 3) nur die einfache Dicke des Bandes durchquert wird. Es ist leicht verständlich, dass durch die Wahl der räumlichen Anordnung an der Maschine irgendeine Zwischenstellung zwi schen den beiden Extremfällen für die Mes sung gewählt werden kann.
In Fig.2 ist das U-förmige Band durch Führungen gehalten, die dick genug gewählt sind, um alle Strahlen, von denen sie ge troffen werden, zu absorbieren, während in Fig. 3 das Band 7 flach ist und eine flache Papierbahn über sich trägt. Auch in Fig. 3 werden noch dicke Seitenwände gezeigt., aber wenn das Band auf der Oberseite in einer Konkavkurve leicht gekrümmt ist, wie das un mittelbar hinter der Linie 3-3 der Fall ist, können die Seitenführungen weggelassen wer den, das heisst sobald das Band genug ge krümmt ist, um den Strang zu transportieren, ohne Tabak über die Seitenränder zu streuen werden weitere Führungen nicht mehr not wendig.
In Stellung III wird die Vorrichtung be nutzt, um den eingewickelten Strang zu prü fen. In Fig. 6 und 7 sind sie für die Benut zung in dieser Stellung angeordnet und mit Führungen 112 und 113 für den Tabakstrang versehen. Die Führungen sind so geformt, dass nur der mittlere Teil des Stranges von den Strahlen durchsetzt wird, um Fehler, die aus dem evtl. Auf- und Abbewegen des Stran ges, wenn der Strang in seiner ganzen Höhe gemessen würde, entstehen könnten, zu ver meiden. Infolge dieser Anordnung tritt ein Minimum des Wechsels bezüglich des von der Messung erfassten Strangteils auf.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, liegt die Vorrichtung bei Stellung III unmittelbar hin ter dem Heizapparat, der die klebende Über lappung des Papiers am Zigarettenstrang zum Festtrocknen bringt.
Das Kammergehäuse 110 besitzt über sei ner offenen Seite ein Drahtgeflecht 114. Im Gehäuse befindet sich eine innere Kammer 115, die die Ionisationskammer darstellt. Sie besitzt ein Metallfenster 116, durch das die Strahlen eintreten können. Die Kammer wirkt gleichzeitig als die eine Elektrode der Mess- vorrichtung. Die Büchse 111 ist in ähnlicher Weise mit einem Fenster 117 versehen, durch das die Strahlen auszutreten vermögen. Inner halb der Ionisationskammer 115 befindet sich eine innere Elektrode 118. Die Kammer ent hält Luft, ist aber nach aussen luftdicht ab geschlossen.
Kabel 119 und 120 verbinden die beiden Elektroden mit dem später an Hand von Fig.12 beschriebenen elektrischen Ap parat.
Eine ähnliche Einrichtung ist, wie später ausgeführt wird, auch für die Vergleichsgrösse als Sollwertgeber vorgesehen.
Nach Fig. 6 und 8 ist am untern Rande des Kammergehäuses 110, wo es der Strahlen quelle in der Büchse 111 gegenübersteht, ein Scharnierarm 121 vorgesehen, an dem ein Halter 122 befestigt ist. der nachfolgend als Schirmhalter bezeichnet wird. Der Scharnier arm ist der Übersichtlichkeit wegen in Fig. 8 und 9 am Lagerpunkt hängend gezeigt, doch ist seine richtige Lage in bezug auf das Gehäuse 110 in Fig. 8 mit gebrochenen Linien gezeichnet. Der Schirmhalter hat Nuten 123 (Fig. 8), in denen ein Schirmrahmen 124 mit drei Schirmen 125, 126 und 127 (Fig. 9) glei ten kann.
Der Schirmhalter ist in Fig. 6 weg gebrochen, um innere Teile sichtbar zu machen. Normalerweise liegt der Schirmhalter wie in Fig. 6 gegen die Front des Kammergehäuses 110, so da.ss die Schirme der Strahlenquelle ge genüberstehen. Der Schirmrahmen kann in Nuten der Halter mittels auf jeder Seite des Rahmens liegender Zahnstangen 128 (Fig. 8) auf und ab bewegt werden. In die Zahnstange <B>128</B> greift ein Zahnrad 130 auf einer Welle 131., die quer zum Schirmhalter 122 gelagert und mit einem Drehknopf 129 versehen ist.
Auf der Welle 131 ist eine Nockenscheibe oder eine Spanneinrichtung vorgesehen, die aus einem Zylinder 132 besteht, auf den drei Ebenen 133 aufgearbeitet wurden und jede Ebene eine Sehne des ursprünglich kreisför migen Querschnittes darstellt. Diese Ebenen wirken mit steifen Flachfedern 134 zusammen, die so am Halter 122 befestigt sind, dass beim Drehen des Knopfes 129 der Rahmen über Zahnrad und Zahnstange zum Auf- und Ab gleiten gebracht wird, die Nockenscheibe 132 bis 133 sich dreht und der Eingriff der Flach federn mit den Ebenen an der Nockenscheibe eine Spannwirkung derart bildet, dass der Schirmrahmen in eine feste Stellung einrastet, wenn der Knopf 129 losgelassen wird.
Der Schirmrahmen enthält eine Reihe von Öffnungen, beispielsweise drei, deren mitt lere eine dünne Metallabdeckung, den Schirm 125 aufweist, der bezüglich der Absorption der gewünschten Tabakmenge gleichwertig ist, während die Öffnungen oberhalb oder unter halb der mittleren Öffnung mit einem dik- keren Schirm 126 bzw. mit einem dünneren Schirm 127 versehen sind.
Die Dicke wird den Umständen entsprechend und nach den Forderungen der Benützer gewählt, aber üblicherweise bietet der obere Schirm 126 den gleichen Widerstand, den ein Tabakstrang, der 4 % dichter ist als normal, dem Durchtritt der Strahlen entgegensetzen würde, während der untere Schirm 127 einen Widerstand bie tet, der um 4 % unter dem Wert des normalen Tabakstranges liegt. Diese Schirme können aus Aluminiiun hergestellt werden. Eine vierte Öffnung 135 ist ohne Schirm vorgesehen.
Bei Benützung der Vorrichtung liegt die vierte Öffnung dem Tabakstrang gegenüber. Nach Fig. 10 und 11 kann auf Wunsch zur Prüfung des Funktionierens des ganzen Regel apparates der Zigarettenstrang 51 durch Massnahmen von Seiten des Maschinenwärters in bekannter Weise abgelenkt und der Durch gang zwischen den Führungen 112 und 113 durch die drehbar gelagerte Verschlussklappe 136 geschlossen werden, worauf der bewegte Strang durch eine querliegende Überwachungs platte 137 zur Seite geschoben wird. Der Schirmrahmen wird dann so bewegt, dass er den gewünschten Schirm in eine Ebene mit der Strahlenquelle bringt.
An einem Mess- instrument 65 (Fig. 12) kann eine Ablesung gemacht werden. Wenn die Anlage richtig funktioniert und der Prüfende zufrieden gestellt ist, hebt er die Verschlusskappe 136, tim dem Tabakstrang zu ermöglichen, dass er auf dem normalen Weg läuft, und schiebt die Schirmrahmen so zurück, dass die Öff nung 7.35 wieder zwischen Tabakstrang und Strahlenquelle liegt.
Wenn eine Maschine zu Arbeitsbeginn an gelassen wird, wird der Heizapparat 10 in üblicher Weise aus seiner Stellung, in der er den Strang umfasst, gehoben und diese Be wegung gleichzeitig benutzt, um mittels der Verschlussklappe 136 automatisch den Weg zwischen den Führungen 112 und 113 hin durch zu verschliessen, so dass sich keine Ab lagerungen zwischen den Führungen ansam meln. Zu diesem Zwecke dreht sich der Zap fen oder Stab 138, von dem der Heizapparat 10 getragen wird, wenn mit dem Betätigungs griff 139 der Heizapparat nach oben oder nach unten geschwenkt wird.
An dem Ende bei der Strahlenvorrichtung ist der Drehzapfen 138 mit einer Kurbel 140 versehen, an deren Ende ein Stift 141 sitzt, an dem eine Feder 142 befestigt ist. Das andere Ende der Feder ist an der drehbar gelagerten Verschlussklappe be festigt. Die Aufwärtsbewegung des Heizappa- rates entspannt die Feder, und die Verschluss klappe bewegt sich infolge ihres Eigengewich tes in die geschlossene Stellung (Fug. 11).
Angenommen, die Maschine ist in Betrieb, und es wird die Vornahme einer Prüfung ge wünscht, dann unterbricht der Maschinen wärter den Tabakstrang. Da der Heizapparat 10 unten ist und die Feder 142 gespannt, wird die Verschlussklappe von Hand abwärts gestossen und durch eine Arretierung 145 ge schlossen gehalten, die mit einer Platte 144 mit Kerben an der Verschlussklappe 136 in Eingriff kommt. Wenn die Prüfung erledigt ist, löst der Maschinenwärter die Arretie rung mittels des Hebels 145, und die Ver- schlussklappe öffnet sich unter der Spannung der Feder 142, so dass der Durchtritt wieder frei ist.
Das Kammergehäuse 110 ist bei 146 dreh bar befestigt, wodurch es in Richtung des Pfeils (Fig.6) geschwenkt werden kann, so dass seine Front waagrecht liegt und nach oben gerichtet ist. Die Folge solchen Aus- schwenkens ist, dass die Strahlenquelle ihre Beta-Strahlen in den freien Raum schickt und in eine Richtung, in der sie leicht den Ma schinenwärter treffen können.
Als Schtitzmass- na.hme gegen solche Unfälle ist ein bogenför miger Flügel 147 vorgesehen, der in der Nähe der Strahlenquelle bei 1-I8 so gelagert ist und betätigt wird, dass er in der einen Stellung das Fenster der Strahlenquelle freigibt, in der andern Stellung aber schliesst. Ein Hebel 149 ist an dem Flügel 147 befestigt und durch ein Glied<B>150</B> so mit dem Scbarnierarm 121 zwi schen Kammer Lind Halter verbunden, dass er beim Öffnen der Kammer v erschwenkt wird und der Flügel 147 sich nach oben bewegt, um das Fenster 17.7 der Strahlenquelle zu über decken.
Wenn das Kammergehäuse<B>110</B> ge schlossen ist, ist der Flügel gesenkt. Das Ge häuse 110 wird durch eine Zwinge 151 ge schlossen gehalten.
Die Strahlenquelle ist gegen die Ioni- sationskammer hin oder von ihr weg ver stellbar. Zu diesem. Ziv eck hat die Büchse 111 (Fug. 6 und 7) eine an ihr befestigte Stütze 152, die auf der Rückseite eine dicke Platte 153 mit Bohrungen und Gewinde für zwei drehbare Schrauben 154 trägt. Diese Schrau ben sind mit Kegelgetrieberädern <B>155</B> fest verbunden, die durch Kegelgetrieberäder <B>156</B> in Umdrehung versetzt werden. Die Räder 156 sitzen fest auf einer Welle 157, die sich in Lagern 158 dreht. Ein Drehknopf 159 ist an der Welle 157 befestigt. Wenn der Knopf 159 gedreht wird, wird die Büchse 111 zu oder weg bewegt.
Ein Zeiger 160 ist an der Stütze 152 befestigt und bewegt sich über eine Skala 1.61. Eine feinere Ablesung der Angaben an der Skala 161 ergibt sich an der Rundskala <B>162</B> mit geeigneter Unterteilung. Über die Rundskala. 162 bewegt sieh ein Zeiger 163, der mit dem Drehknopf fest verbunden ist.
Aus Gründen, die später in der Beschrei bung der Arbeitsweise des Apparates ange geben werden, ist es technisch wünschenswert, eine zweite Strahlenquelle und Ionisations- kammer zu benutzen, die als Vergleiehsvor rich- tung dient und zwischen Quelle und Kammer einen Metallschirm. enthält, der eine Strahlen- absorption aufweist, die der Grösse des Soll wertes der Tabakmasse entspricht. Die zweite Kammer ist der ersten Kammer elektrisch ge gengeschaltet, so dass der resultierende Strom einer Messung die Differenz der Ströme der beiden Kammern darstellt.
Damit der Ausgangsstrom des Apparates als Messgrösse nur die Tabakmasse darstelle, ist erforderlich, dass in allen Fällen des Mes senn Faktoren, die nicht von der Tabakmasse herrühren und auf die Messeinrichtung wir ken, so in die Vergleichsvorrichtung ein gehen, dass der resultierende Strom aussehliess- lich von der Tabakmasse abhängig ist.
Um beispielsweise Kondensationserschei nungen, die aus dem Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks herstammen, in der Messeinrichtung zu vermeiden, wurde es erforderlich, einen Heizapparat 164 (Fig. 6) vorzusehen, der thermostatisch gesteuert werden kann. Im Falle, dass die Messung durchgeführt wird, während loser Tabak auf einem Band fort bewegt wird, ist zu beachten, dass die Strahlen durch das Band treten.
Die Absorption im Band wechselt, im Laufe seiner Benutzung, da das Band sich abnutzt, besonders am Anfang, und die Poren des Bandes sich allmählich mit Staub, Tabakteilchen und möglicherweise auch lletall(Stahl)-teilchexi von den Führun gen und andern Teilchen für die Bewegung und Führun", des Bandes füllen.
1- Uni diesen Anforderungen gerecht zii wer den, sind in der Messeinrichtung und in der V ergleiehsvorrichtung genau gleiche Heiz- apparate und Steuerelemente vorgesehen.
Wo die Messung an einem Tabakstreifen vor genommen wird, der von einem Band be fördert wird, und wo die Strahlen durch das Band treten (Fig.2 und 3), wird die Ver- gleielisvorrielitung, bestehend aus Strahlen quelle 165 und Ionisationskammer 166, so an geordnet, dass sie das Band in der Stellung IV (Fig.1) abtastet., wo das Band keinen Tabak führt.
Wie oben beschrieben, wird an der Mess- einrichtun- ein beweglicher Schirmhalter be nutzt. Ein gleicher Schirmhalter ist für die Vergleichsvorrichtung vorgesehen. Mit andern Worten, Messeinrichtung und Vergleichsvor richtung sind in jeder Hinsicht gleich, aus genommen, dass die Vergleichsvorrichtung so eingerichtet ist, dass an Stelle des Tabaks, der durch die Messvorriehtung geht, in der Ver- 0 <B>CY</B> eiehsvorrichtung ein Metallschirm tritt, näm lich der Schirm 125 (Fig. 9),
dessen Strahlen absorptionswirkung gleichwertig ist mit der Strahlenabsorptionswirkung des Sollwertes der Tabakmasse.
Zur Verbilligung der Herstellung braucht die Kammer der Messeinrichtung keine Ein stellvorrichtung für den Strahlengang zu be sitzen, wenn die Kammer der Vergleichsvor richtung einstellbar ist.
Wo ein flaches Band abgetastet wird, kann eine Abkratzvorrichtung am rücklaufenden , Trum des Bandes 2 verwendet werden, so dass es beim Eintritt in die Vergleichsvorrichtung bei Stellung IV (Fig. 1) rein und frei von Staub oder andern Fremdkörpern ist, die der Genauigkeit der Vergleichsvorrichtung wür den Abbruch tun. Statt dessen kann die Vor riehtnng das Band auch unmittelbar nach Verlassen der Messkammer der Vergleichsvor richtung und vor Durchlaufen unter dem Trichter abkratzen.
Eine Abkratzvorrichtung ist in Fig. 15 gezeigt und besteht nur aus einer Büchse 200 mit einem Kratzer 201 und einer Absaugöffnung 202, die zu einem Ab saugsystem führt. Als weitere Sicherung gegen Ungenauigkeit infolge Staub können die Mess- einriehtung und die Vergleichsvorrichtung mit Ventilatoren 203 (Fig. 16) versehen werden, die einen Luftstrahl über das Strahlenfenster der Büchse der einzelnen Strahlenquellen blasen und etwaigen Staub von ihnen weg führen.
Die Wirkungsweise des Apparates soll nun mehr mit Hinweis auf die Fig. 12 bis 12b dar gestellt werden, wobei auch andere Teile er wähnt werden.
Das Fenster im Gehäuse 110 ist so gegen über der radioaktiven Quelle in der Buchse <B>111</B> angebracht, dass die Strahlen, die den Streifen durchdringen, in die Ionisationskam- m.er gelangen. Eine Quelle für Gleichspan- nung, das heisst eine Batterie 58, wird zwi schen der innern und äussern Elektrode 118 und<B>115</B> eingefügt. Die Beta-Strahlen, die in die Kammer 115 eintreten, bewirken die Ioni sation des Gases (Luft) und der resultierende Strom, der sich aus der angelegten Spannung ergibt, ist ein Mass der Energie der den Tabak durchdringenden Strahlen und bewirkt zwi schen den Enden des Hochohmwiderstandes 60 ein Spannungsgefälle.
Diese Spannung muss verstärkt werden, bevor sie praktisch verwer tet werden kann. Da es sich um Gleichstrom handelt, ist ein Gleichstromverstärker erfor derlich.
Es hat sich als sehr praktisch erwiesen, ein Vibrationskondensator-Elektrometer 61 zu ver wenden, in dem eine zugeführte Gleichspan nung in Wechselstrom umgewandelt wird, indem jene über einen Widerstand 62 auf einen Kondensator 63 gegeben wird, dessen Kapazität mit geeigneter Frequenz (50 Hertz) wechselt. Es entsteht an den Klemmen des Kondensators eine Wechselspannung, die der zugeführten Gleichspannung entspricht. Die Wechselspannung wird einem normalen Wech- selstromverstärker 64 zugeführt und nachfol gend gleichgerichtet, um eine Gleichspannung zu gewinnen, die der Abweichung vom Soll wert des Gewichtes proportional und mit ihr in Phase ist.
Diese Ausgangsspannung wirkt auf ein Anzeigeinstrument 65 für direkte Ablesung und betätigt einen korrigierenden Stromkreis.
Der Wert des Widerstandes 60, auf den oben Bezug genommen wurde und an dem das Spannungsgefälle entsteht, ist von der Grö ssenordnung von<B>1010</B> bis<B>1011</B> Ohm. Man hat erkannt, dass Widerstände von solch hohem Wert ziemlich unstabil sind, das heisst, dass die Spannung, die sich an dem Widerstand auf baut, langsam mit der Zeit ändert.
Es er schien deswegen wünschenswert, eine zusätz liche radioaktive Quelle 165 und eine Ioni- sationskammer 166 (Fig. 1 und 12) zu ver wenden, um, wie oben ausgeführt, eine Ver gleichsvorrichtung zu schaffen, die für den Sollwert der Masse des Streifens oder Stranges so eingestellt ist, dass ein Strom fliesst, der gleich gross, aber entgegengesetzt gerichtet ist, wie der in der Kammer des Gehäuses 110, der den Streifen oder Strang misst. Der Hochohm widerstand führt dann nur die Differenz der Ströme in den beiden Kammern. Im Falle des Gleichgewichts sind die Sehwankungen der Spannung am Widerstand 60 dann ohne Be deutung.
Von dem Weehselstromverstärker 64 fliesst ein Strom zu dem phaseempfindlichen Gleich richter 67, der in Svnchronismus mit einem Betriebsstromkreis 68 für den Vibrationskon- densator arbeitet.
Dadureh wird die Span nung zwisehen der Ausgangsklemme und Punkt 0, die über den Belastungswiderstand 69 eines Kathodenverstärkers 70 aus dem Strom des Kathodenverstärkers entsteht, wo bei der Punkt 0 normalerweise das gleiche Po tential besitzt wie die Erdleitung, positiv oder negativ, je nachdem, ob der Strom der Kammer der Messeinrichtung grösser oder klei ner ist als der der Kammer der Vergleichsvor richtung. Weiter ist Vorsorge getroffen, dass ein regelbarer Teil dieser Spannung über die Leitung 66 zum Eingang des Verstärkers ge leitet wird, um diesen gegen innere Änderun gen zu stabilisieren und eine Einstellung gleichbleibender Empfindliehkeit zu ermög lichen.
Das Anzeigeinstrument 65 liegt zwischen den Kathoden der Röhren 72 und 73 in Serie mit einem variablen Widerstand 71, der dazu dient, die Empfindlichkeit des Anzeigeinstru mentes einzustellen. Das Ganze bildet ein aus geglichenes Röhren-Voltmeter. Die Strom kreise dieser Röhren sind durch Einstellen eines Widerstandes 76 so abgestimmt, dass mit dem Punkt 0 auf Erdpotential die beiden Ka thoden gleiches Potential haben und in dem Nullinstrument 65 kein Strom fliesst..
Die Stromkreise des Gleichriehters 67 und des Kathodenverstärkers 70 sind ebenfalls so ab-, gestimmt, dass der Punkt 0 Erdpotential hat, wenn der Strom aus der Kammer der Messein- riehtung im Gehäuse 110 gleich gross ist wie aus der Kammer 166 der Vergleiehvorrich- tung. , Infolgedessen besitzt die Masse des Stran ges ihren Sollwert, wenn das Instrument 65 auf Null steht. Wenn der Wert aber ändert, ändert die Anzeige am Instrument ebenfalls, wobei eine Abweichung um 5 % des Gewichtes vom Sollwert des Stranges vollen Skalenaus schlag bewirkt, wenn der veränderliche Wider stand 71 des Instrumentes auf grösste Emp findlichkeit eingestellt ist.
Dieser Bereich von 5 % ist eher enger als in der Praxis notwendig ist, und der Apparat kann so eingestellt wer den, dass der volle Skalenausschlag einer Ab weichung um 8 % des Gewichtes entspricht.
Wie schon erwähnt wurde, ist Tabak kein homogenes Material. Es wurde deswegen not wendig, zwischen dem Instrument und dem Messkreis einen Integrationskreis einzuschal ten, so dass die Anzeige in Übereinstimmung mit der mittleren Masse erfolgt, die über eine kurze Zeitspanne gemessen wurde. Das wird erreicht durch einen Integrationskreis, beste hend aus einem Widerstand 74 und einem Kondenser 75. Wenn das Potential am Punkt 0 sich ändert, so kann das Steuergitter der Röhre 72 nicht sofort folgen, da die grosse Kapazität des Kondensators 75 ihre Ladung ändern muss. Die Geschwindigkeit, mit der das stattfindet, hängt von dem Wert des ein stellbaren Widerstandes 74 ab.
Wie schon früher angegeben wurde, sind Mittel vorgesehen zum Einstellen der Menge, in der der Tabak von dem Trichter zum Band geliefert wird, auf dem sich der Tabakstrang bildet. Der Motor 16 ist ein Reversiermotor. Während der Zeit, in der dieser Motor still steht, bleibt die relative Geschwindigkeit der Wellen<B>15</B> und 21 (Fig. 1) konstant. Wenn aber der Motor sich in einer Richtung dreht, schaltet die Welle 20 das Wechselgetriebe (Fig. 1) so, um z. B. die Geschwindigkeit im Zuführtrichter zu erhöhen, und wenn die Drehrichtung des Motors umgekehrt wird, nimmt die Geschwindigkeit der Welle 15 ab.
In ähnlicher Weise wird die relative Ge- sehwindigkeit der beiden Wellen geändert, wenn statt des Motors ein Betätigungsorgan (Fig.4 und 5) benutzt wird. Zwischen dem oben beschriebenen Apparat und dem. Motor oder einem andern Betäti gungsorgan oder einer Schalteinrichti-tng, wie sie noch beschrieben werden müssen, ist ein weiterer Apparat, der bewirken soll, dass die Massnahmen in Übereinstimmung mit den oben gegebenen Regeln erfolgen.
Eine Leitung führt vom Punkt 0 durch die Batterie 86 zum Gitter einer Triode 87, deren Kathode über den Widerstand 88 wie üblich geerdet ist. Die Anode ist, wie üblich, über einen Widerstand 89 an Spannung gelegt und eine weitere Leitung führt von der Anode zum einen Ende des Widerstandes 90, an dessen Enden eine Batterie 91 oder dergleichen an geschlossen ist. Ein auf dem Widerstand 90 verschiebbarer Abgriff 190 führt zu einem zweiten Widerstand 92, dem ein Kondensator parallel liegt. Der verschiebbare Abgriff 190 ist so eingestellt, dass die Abgangsspannung im Punkte P zwischen Widerstand 92 und Kondensator 93 gegenüber Erde Null ist, wenn der Strang den Sollwert besitzt. Das andere Ende des Widerstandes 92 liegt über einen Widerstand 94 und einen dazu in Serie geschalteten grossen Kondensator 96 an Erde.
An die Klemme zwischen den Widerständen 92 und 94 ist das Gitter der Röhre 98 ange schlossen. Die Anode der Röhre ist über die Anodenklemme 106 an die eine Seite eines empfindlichen polarisierten Relais 95, an den Kathodenwiderstand 99 einer Triode 100 und an den mittleren Punkt einer Batterie 101 angeschlossen. Die Batterie 101 liegt an dem Widerstand 102, und ein Abgriff 103 von diesem Widerstand ist mit dem Gitter der Röhre 100 verbunden. Die andere Seite des Relais 95 ist mit dem Abgriff 105 an einer Speisebatterie 104 verbunden. Diese Batterie kann durch ein Potentiometer ersetzt werden, das an das 200-V-Gleichstromnetz angeschlos sen wird.
Wenn die Maschine richtig arbeitet, hat das Gitter der Triode 98 das Potential Null. Unter diesen Bedingungen ist der Spannung an der Anodenklemme 106, die an sich einen Strom über das Relais schicken möchte, die Spannung am Abgriff<B>105</B> der Speisebatterie entgegengesetzt. gleich gross. Die Relaiszunge 97 steht deswegen in Mittelstellung, bis die Messvorrichtung eine Änderung in der Masse des Tabaks anzeigt. Diese Änderung stört alle Gleichgewichtsbedingungen. Die Gitterspan nung der Triode 87 ändert sich, so dass ihre Ausgangsspannung nicht mehr durch die über den Widerstand 90 abgegriffene Spannung der Batterie 91 ausgeglichen ist.
Das bedingt einen Stromfluss durch den Widerstand 92 mit dem dazu parallelen Kondensator 93, dem Widerstand 94 und dem Kondensator 96. Dem gemäss ändert die Spannung am Gitter der Röhre 98 von Null auf einen positiven oder negativen Wert. Auch die Bedingungen an der Anodenklemme ändern sich, und im einen oder andern Sinne fliesst ein Strom durch das Relais 95. Die Schaltzunge 97 schaltet, und durch Schalten der unten beschriebenen Vor richtung fliesst ein Strom durch den Motor 16 oder eines der Solenoide 34-35, so dass sich der Motor oder das Betätigungsorgan bewegt, um das Wechselgetriebe des Trichters in der erforderlichen Weise zu verstellen.
Diese Bewegung wird auf bekannte Weise benutzt., um die Stellung des Abgriffes 103 der Batterie 101 für die Röhre 100 zu ändern, so dass unter den neuen Bedingungen ein Gleich- geiviehtsnrsta.nd entsteht und der Motor oder das Betätigungsorgan aufhört, das Getriebe zu verstellen, so dass die Maschine mit der neuen Einstellung oder dem neuen Gleichgewicht weiterläuft.
Ein Stromdurchgang von der soeben be schriebenen Art. durch den Widerstand 92 bzw. 94 bedingt eine Änderung am Gitter der Triode 98 auf Grund der Änderung des Mess- wertes, das heisst durch Proportional-Rege- lung.
Inzwischen ladet sich der Kondensator 93, der zum Widerstand 92 parallel liegt, propor tional der Änderungsgeschwindigkeit der Ta bakmenge auf, so dass eine zusätzliche Ände rung des Stromes durch den Widerstand 94 und eine weitere Änderung der Gitterspan nung der Triode 98 auftritt.
Ebenso wird der grösse Kondensator 96 über ziemlich lange Perioden entsprechend den Ä nderungen der Spannung im Punkte 0 auf geladen und entladen und sein Zustand in beliebigem Zeitmoment abhängig von der Be harrung der Abweichung der Tabakmasse vom Sollwert weiter die Gitterspannung der Röhre 98 ändern.
Auf diese Weise entsteht eine Wirkung entsprechend allen drei Faktoren oder Ge sichtspunkten der Messung.
Vom Steuerkreis für das Betätigungsorgan (Fig. 12) führen zwei Leitungen, die von den Kontakten kommen, mit denen die ge erdete Schaltzunge 97 des Relais in Berührung kommt, nach unten. Fig. 12 < 1 zeigt die Schalt anordnung für den Motor 16, wo dieser als Betätigungsorgan gebraucht wird. Fig. 12B zeigt die Anordnung, wenn Solenoide benutzt werden. In beiden Fällen sind zwei Leitungen mit Pfeilspitzen die Ansehlussleitungen zur Ausgangsseite von den Relaiskontakten.
Nach Fig. 121 wird die Drehrichtung des Motors 16 durch zwei magnetisch betätigte Schalter 77 und 78 bestimmt, von denen jeder zwei Kontaktarme 79, 80 b,--%v. 81, 82 besitzt.
Der Anker 83 des als Betätigungsorgan hier verwendeten Motors wird mit Gleichstrom aus einem Metallgleichrichter 84 in Brücken schaltung gespeist. Der Gleichrichter ist an eine Windung des Transformators 85 ange schlossen. Betätigung der Zunge des Relais schliesst. den Stromkreis vom Gleiehrieht.er zu einem der oben erwä-lrnten magnetischen Schal ter. Der betätigte Schalter seinerseits schliesst über seine Kontaktarme einen Stromkreis zum Anker 83 und Magnetfeld 107 für den Motor 16 und bewirkt, dass er die Regelwelle dreht und dadurch die Trichtergesehwindigkeit än dert.
Der benutzte Motor ist ein reversier- barer Gleichstrommotor mit, eingebautem Pla netengetriebe. Das Getriebe liefert eine Ge schwindigkeit mit genügendem Drehmoment an der Ausgangswelle.
Nach Fig. 12B werden zwar die magne tischen Schalter 77, 78 ebenfalls verwendet, -aber jeder Schalter besitzt nur einen einzigen Kontaktarm 79 bzw. 81. Drei Leitungen sind mit A, B und C gekennzeichnet und entspre- ehen den gleichnamigen Leitungen in Fig. 5 und 1.
Die (lrösse der Änderung, - die durch die Regelwelle des Wechselgetriebes herbeigeführt. wird, steht in Lbereinstimmung mit dem je weiligen Wert der über das Leiternetz aus Widerstand und Kapazität von den Anord nungen für die Proportional-, Differentiations- und Integral.-Regelung gebildeten Spannungen. Die Drehrichtung der Regelwelle des Wechsel getriebes ist dabei stets so, dass sie einer Ab weichung vom Sollwert des Gewichtes ent gegenwirkt.
Mittels der Einrichtung I in Fig. 1 ist ein geschlossener Regelkreis gebildet, wobei der Istwert laufend mit dem Sollwert der Masse verglichen wird.
Wenn nur eine einzige Ionisationskammer benutzt. wird, so wird die Batterie 58 mit. dem IIoehohmwiderstand 60 in Serie geschaltet. Da in diesem Falle keine Ausgleichseinrich tung besteht, kann die Spannung am Wider stand 60 durch Einfügen einer Batterie mit einem verstellbaren Potentiometer in die Rückkopplungsleitung 66 ausgeglichen wer den, wobei eine Gegenspannung erzeugt wird, wenn der gemessene Istwert des Tabaks dem Sollwert entspricht, die der am Widerstand 60 erzeugten gleichwertig ist.
Um eine genaue Steuerung der Maschine sicherzustellen, ist es notwendig, Vorsorge zu treffen, dass die Spannung in der Leitung zum Widerstand 92, der mit dem Kondensator 93 parallel geschaltet ist, das heisst also am Punkt P eine verstärkte Wiedergabe der Spannung am Punkt 0 ist. Insbesondere muss also der Punkt. P Erdpotential besitzen, wenn der Punkt 0 Erdpotential hat. Mit dem Verstär ker 87 besteht jedoch die Neigung zu einer Verfälschung dieses Zusammenhanges, kann aber durch eine zweckmässige Ausgleichsvor richtung folgender Art behoben werden: Fig. 13 zeigt die hierfür notwendigen Än derungen im Stromkreis nach Fig. 12.
Der Stromkreis funktioniert genau in der gleichen Weise und hat allgemein gesehen die gleichen Eigenschaften mit Ausnahme, dass der Kon densator 167 in die Leitung zum Gitter der Triode 87 eingeschaltet ist, die die Hauptver- stärkerstufe darstellt. Die kleine Batterie 86, auf die bei Beschreibung der Fig.12 Bezug genommen wurde, ist weggelassen und Um schalter 168, 169, die durch eine Kurven scheibe 170 auf einer Welle 171 betätigt wer den, sowie ein Ein- und Ausschalter 172, der durch die Kurvenscheibe 173 geschaltet wird, sind eingefügt.
Vor dem Kondensator 167 liegt ein Schal ter 168, dessen Kontakte zu der Speiseleitung des Kondensators 167 bzw. zur Erde führen und zu festgelegten Zeiten den Kondensator mit dem einen oder andern verbinden. Die Leitung von dem verstellbaren Abgriff 190 zu dem Widerstand 92 wird durch den Schalter arm 169 unterbrochen, der zwei Kontakte be sitzt, einen an der Leitung zum Widerstand 92 und den andern als Rückführleitung zu dem Gitter der Triode 87. Beim Betätigen öffnen die Kontakte 172 den Stromkreis vom Gleichrichter 84 zu dem korrigierenden Me chanismus, das heisst zu dem Betätigungs organ.
Die Weile 171, auf der die Kurven scheiben 170 und 173 befestigt sind, wird durch ein kleines Aggregat 174 angetrieben, das einen kleinen elektrischen und synchron laufenden Uhrmotor und ein Reduktions getriebe besitzt, das die mit Nocken ver- sehenen Hebel<B>175,</B> 176 alle 5 Sekunden für kurze Zeit betätigt. Der Hebel 175 wird dabei etwas früher und etwas länger betätigt als der Hebel 176. Der Zeitabstand der Wider- holung muss nicht sehr genau sein.
Wenn die Masse des Tabakstranges ihren Sollwert besitzt, -hat der Punkt 0 Erdpoten- tial und die Leitung zum Widerstand 92, das heisst Punkt P, sollte ebenfalls Erdpotential aufweisen. Der Abgriff 190 ist ursprünglich so eingestellt, dass sich das ergibt. Aber in folge der direkten Kopplung der Punkte 0 und P über den Verstärker 87 stört jede Än derung in der Charakteristik der Verstärker röhre 87 öder der mit ihr zusammenarbeiten den Bauteile unter Einschluss der Speise batterie die Gleichgewichtsbedingung und zeigt das Bestreben, die geregelte Bedingung bezüglich der Masse des Tabakstreifens zu ändern.
Wenn dies eintrifft, spricht man von einem Abweichen des Verstärkers, wobei die Abweichung definiert werden kann als die Spannung, die an das Gitter der Röhre 87 gelegt werden muss, um Punkt P wieder auf Erdpotential zu bringen, wenn Punkt 0 auf Erdpotential ist.
Wenn die Schaltarme 168 und 169 aus der gezeigten Stellung in die entgegengesetzte ge wechselt werden, so werden Eingangs- und Ausgangsseite des Verstärkers 87 miteinander verbunden und an eine Seite des Kondensators 167 gelegt, während dessen zweite Seite an Erde liegt. Mit diesen Verbindungen wird, da die Verstärkung im Verstärker 87 wesentlich ist, praktisch die gesamte Abweichung, die im Verstärkerkreis auftritt, auf den Konden sator 167 übertragen.
Wenn die Schaltarme 168 und 169 wieder in ihre Anfangsstellung zurückgekehrt sind, wird die genannte Kon- densatorspannung in richtiger Phasenlage der Eingangsspannung von Punkt 0 beigefügt, um die Ausgangsabweichung auszugleichen und den Punkt P wenigstens angenähert immer dann auf Erdpotential zu bringen, wenn die Eingangsspannung von der Klemme 0 Erd- potential besitzt.
Die Zeitspanne, in der der Kondensator 167 mit Eingangs- und Ausgangsseite verbun den ist, ist kurz, denn diese Zeitspanne braucht nur so lang zu sein, um den Kondensator auf den Wert der Abweichung aufzuladen. Um das in so kurzer Zeit möglich zu machen, ist der Ausgangswiderstand 87 im Verhältnis zur Kapazität des Widerstandes 167 klein ge macht. Trotzdem findet zwischen den Schalt zeitspannen keine merkliche Veränderung über den Kondensator statt, wenn dieser mit dem Eingang zum Verstärker 87 in Serie liegt, da die Röhre 87 speziell ausgewählt und für nie dere Gitterströme bestimmt ist. Da die Schaltzeit kurz ist. und die Wieder holung selten ist, kann die Wirkung auf den Steuerkreis vernachlässigt werden.
Als Siche rungsmassnahme werden die Kontakte 172 kurz vor bis kurz nach dem Vollenden des Schaltens der Arme 168 und 169 geöffnet. Wie schon oben bemerkt wurde, leidet das vorliegende Verfahren nicht an Schwierig keiten, die auf den Feuehtigkeitsgehalt zu rückzuführen sind.
Gleichwohl kann es wün- sehenswert sein, Abänderungen vorzusehen, die den Feuchtigkeitsgehalt in Betracht ziehen, da ja die Benutzer in der Regel verlangen, dass das Endprodukt bei einem bestimmten prozen tualen Feuchtigkeitsgehalt ein bestimmtes Ge- w ieht besitze, auch wenn der Tabak bei einer andern Feuchtigkeit verarbeitet wurde.
Es kann deswegen auch eine Vorrichtung vorge sehen werden zum Messen des Feuehtigkeits- gehaltes des Tabaks beim Verarbeiten, zum Aufzeichnen des Feuchtigkeitsgehaltes und zur entsprechenden Steuerung der oben be schriebenen Apparate. Um den Feuchtigkeits gehalt zu messen, kann irgendeine bekannte Vorrichtung benutzt werden, beispielsweise kann auch das Messen des Widerstandes einer bestimmten Masse Tabaks zwischen Elek troden erfolgen, die zur Regelung auf den Stromkreis des Apparates mit geeigneter Ein stellung einwirken.
Ein dafür geeigneter Apparat wird nun mehr mit Bezug auf die Fig. 14, 17, 18 und 19 beschrieben. Ein schmaler Strom Tabak von etwa 13 mm Breite wird in ständigem Strom dem Trichter entnommen. Die Ent nahme erfolgt nach den Anfangsmassnahmen am Tabak.
Die Anordnung ist in Fig. 17 schematisch gezeigt, wo die untere rechte Ecke des Trick- , ters 1 aus Fig. 1 dargestellt ist. Auf die Länge von einigen Zentimetern fällt der Tabak aus dem Trichter nicht auf das Förderband 2, sondern auf ein darüberliegendes Förder band 177, das sich in der durch den Pfeil angegebenen Richtung bewegt.
Der Tabak wird in einen Strang- rechteckiger Form von vorbestimmtem Querschnitt und wenigstens angenähert konstanter Masse durch Walzen 178 leicht zusammengepresst,während er auf dem obern Band befördert wird, das zwischen isolierten Führungen 179 verläuft. Schliesslich passiert der Tabak unter der Walze 180, die, wie die Pfeile angeben, mit. konstantem Druck auf dem Tabakstrang aufliegt.
Diese Walze (Fig. 18 und 19) ist aus dünnen Metallschei ben 181 zusammengesetzt, von denen jede 1,6 min stark ist und mit isolierenden Zwi schenlagen 18'? von etwa 3 mm Dicke -abweeh- selt. Die Metallscheiben bilden Elektroden, zwischen denen die Leitfähigkeit des Tabaks gemessen wird. Die Leitungen, die zu den Scheiben führen, gehen durch die Welle der \Falze, und zwar je eine Leitung durch je ein Ende der Welle. Bei der gezeigten Kon struktion bieten die Scheiben für die Messung drei parallele Strompfade.
Nach Fig. 14 sind die Elektroden in einer Brüekensehaltung angeordnet., und die Leit fähigkeit wird laufend mit einem im voraus festgelegten Wert verglichen. Eine Abwei chung von diesem Wert bewirkt, dass ein Me- ehanisnms eine Spannung passender Polarität und Grösse zur Kompensierung in den Mess- kreis der Fig. 12 gibt.
Der Tabak, der für diese Messung benutzt wurde, wird auf irgend eine geeignete Weise in den Trichter zurück geführt Lind mit der Haupttabakmasse ge mischt und wird darauf sehr bald zur Bil dung des Tabakstreifens auf das Förderband gegeben. Wie in Fig. 17 gezeigt, fällt der zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes be nutzte Tabak in die Fallrinne 183, die zu der (nicht gezeigten) kurzen Fördereinrichtung führt, die im allgemeinen an solchen Maschi nen verwendet wird und den Tabak zu der grossen Masse im Trichter zurückgibt.
In Fig.l.4 sind zwei Trioden 1.84 und 185 vor gesehen, jede als Kathodenverstärker mit glei cher Kathodenlast 186 und 187 mit gegenein- andergewiekelten Hälften eines polarisierten Relais. Im Gitterkreis der Röhre 184 liegt ein Widerstand 189 in Serie mit der Elektrode 181 des Rades 180 am Speisenetz. Von der gemeinsamen Klemme für 189 und 181 führt. ein Widerstand 191 zu einem Kondensator 192 und zu dein Gitter der Röhre 184.
Die Span nung an der gemeinsamen Klemme von 189 Lind 181 ändert. in Übereinstimmung mit dem Leitwert über die Elektroden; sie wird auch schwanken in Abhängigkeit von Ungleich mässigkeiten in der Dichte des Tabakstranges, der unter der Elektrodenwalze passiert. Der Widerstand 191 und der Kondensator 192 er geben eine Zeitkonstante für die Abschwä chung dieser Schwankungen, so dass die Gitter spannung von 184 nur infolge der Schwankun gen der Leitfähigkeit, die durch die Ände rungen im Feuchtigkeitsgehalt des Tabaks bewirkt wird, sich ändert.
Die Triode 185 besitzt die Widerstände 193, 194 und 195 in Serie am Speisenetz, und die gemeinsame Klemme von 193 und 194 ist mit dem Gitter der Röhre 185 verbunden. Die Widerstände 189 und 193 sind grössengleich, während der Widerstand 194 einstellbar und so weit veränderlich ist, dass er einen Wider standsbereich bestreicht, der den Reziprok-wert des höchsten und niedrigsten Leitwertes des Tabaks bei entsprechenden Extremwerten des Feuchtigkeitsgehaltes im Tabak zwischen den Elektroden umfasst.
Das polarisierte Relais 188 betätigt eine Kontaktzunge 196 mit Vorspannung in der Mitte zwischen Kontakten, die mit den So lenoidspulen 197 und 198 an einem Sperr mechanismus ähnlich dem, der mit Bezug auf die Fig. 4 und 5 oben beschrieben wurde, verbunden sind. Die Steuerwelle 199 dieses Mechanismus besitzt Sperräder 210 und steht mit dem veränderlichen Widerstand 194 durch eine Kette 211 und ausserdem mit zwei isolier ten Kontaktarmen 212 eines Doppelpotentio- meters 213 in Verbindung, das später be schrieben wird.
Wenn der Kontaktarm des Widerstandes 194 so eingestellt ist, dass die Gitter der Röh ren 18-1 und 185 das gleiche Potential be sitzen, sind die Ströme durch die Spulen 186 und 187 gleich, und der Stromkreis zu den beiden Solenoidspulen 197 und 198 ist offen.
Wenn jedoch der Feuchtigkeitsgehalt sich ändert, bleibt die Spannung am Gitter der Röhre 184 nicht länger die gleiche wie am Gitter der Röhre 185, und die Relaiszunge schaltet um, erregt je nachdem die Solenoid- spule 197 oder 1.98 und bewirkt, dass der Sperrmechanismus die Welle 199 in der ge eigneten Richtung dreht, -um den Wert des Widerstandes 194 zu ändern, bis das Gleich gewicht wieder hergestellt ist. Mechanismus und Stromkreis, wie sie bis her beschrieben wurden, bewirken, dass die Welle 199 für jeden Wert des Feuchtigkeits gehaltes eine vorher festgelegte Stellung ein nimmt.
Die Bewegung der Welle um einen Winkel wird benutzt, um einen Zeiger 205 über einer Skala 206 einzustellen, so dass der Wert abgelesen werden kann. Gleichzeitig dient die Bewegung der Welle dazu, die bei den isolierten Arme 212 an dem Doppelpot.en- tiometer zu verstellen.
Es ist praktisch ermittelt worden, dass der Widerstand über die Elektroden 181 ober halb und unterhalb des Feuchtigkeitssoll wertes nicht mit. der Feuchtigkeit linear ändert. Damit der Drehwinkel der Welle 199 mit. der Änderung des Feuchtigkeitsgehaltes linear geht, ist der Widerstand 194 mit spe ziell abgestimmter Steigung gewunden. Die Kontaktarme 212 und die Windungen des Po tentiometers 213 sind so angeordnet und die Arme so auf der 1\'elle <B>199</B> befestigt, dass beim Feuehtigkeitssollwert jeder der beiden Arme auf der -Titte einer Potentiometerwicklung liegt. und keine Spannungsdifferenz besteht..
Wenn der Feuehtigkeitsgehalt zunimmt, er folgt ein Verdrehen im Uhrzeigersinne, so dass zwischen dein obern und untern Arm eine positive Spannungsdifferenz auftritt. -Wenn der Feuchtigkeitsgehalt unter den Sollwert ab nimmt, dreht sieh die Welle 199 linksherum und zwischen dem obern und untern Arm tritt eine negative Spannungsdifferenz auf.
Die Spannung, die so zwischen den beiden Kontaktarmen auftritt, wird beim untern Ende des Widerstandes 60 (Fig. 12) in Serie mit diesem aufgedrüekt (Fig. 14) und ändert die Eingangsspannung zu dem Elektrometer 61 und den Steuerelementen, so dass, wenn z. B. der Feuelitigkeitsgehalt grösser als der Sollwert ist. und das Messgerät 65 richtiges Gewicht zeigt, die Maschine auf langsamer schaltet, wodurch das jeweils bewirkte Ge wicht genügend grösser wird, so dass das Ober mass der Feuehtigkeit ohne Schaden für rich tiges Gewicht nachträglich entzogen werden kann.
Bei zu geringem Feuchtigkeitsgehalt ist der Vorgang umgekehrt. Die Stelle zum Messen des Feuchtigkeits- gehaltes ist so gewählt, dass rasche Ände rungen nicht auftreten, da der Tabak gut ge mischt und aufgerauht wurde, bevor er zur Messstelle kommt. Eine andere mögliche Stelle für die Messwalze ist dort, wo der Tabak gerade vom Trichter kommt, das heisst in Fig. 1 nahe bei I. Sie kann aber auch noch vorher postiert werden.
In diesem Falle kön nen die Veränderungen durch geeignete Mittel auf ein endloses, umlaufendes, magnetisches Band übertragen werden, so dass die Span nung, die in Serie mit Widerstand 60 auf- gedrüekt wird, so lange verzögert wird, bis der Tabak die Hauptmesskammer erreicht.
Bei dem erläuterten Beispiel bildet der Tabakstrang einen relativ schmalen Streifen. Der Streifen könnte aber auch beliebig breit gehalten sein. Wo beispielsweise die Vorrich tung zum Messen der Dichte eines Vlieses oder eines Teppichs von Tabak verwendet werden soll, kann so vorgegangen werden, dass der Teppich schrittweise gemessen wird. Das heisst ein Streifen geeigneter Länge wird von dem Teppich in Richtung seiner Bewegung abge tastet, und die erforderlichen Korrekturen über die Maschine werden in Auswirkung des Abtastens bewirkt. Dann wird ein weiterer Streifen gemessen. Für diese Aufgabe kann ein geeigneter Zeitschalter in die Apparatur eingebaut werden.