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.
Method and machine for processing cut tobacco. The present invention relates to a method for processing cut tobacco by means of a machine. In known machines for processing tobacco, cut tobacco is fed in and leaves the machine in divided quantities, for example as cigarettes in cigarette machines or as tobacco packets in tobacco filling machines.
Cigarette machines with an endless rod of tobacco are equipped with tobacco feed devices in which a certain amount of cut tobacco is filled into a funnel, subjected to various brushing and combing measures and finally placed on a conveyor belt with a screeching motion, on which the tobacco forms a loose rod of tobacco; by the first or a subsequent trans port belt, the tobacco rod is formed, which is then provided with the paper casing.
Due to the nature of the mechanism used in the tobacco feeder for use, the amount of irrigation will vary with a number of conditions, such as: B. with the moisture content of the tobacco, the tem perature, the type of tobacco and the degree to which the tobacco is mixed when it first comes into the funnel. In other words, the amount of sprinkling that comes onto the conveyor belt is not constant, and many attempts have been made to achieve an even distribution of the tobacco in the tobacco rod.
The most common method for testing the cigarettes was to weigh the finished cigarettes individually or in certain amounts at certain time intervals. The result of the weighing was usually used by automatic devices to change the speed of the Ge speed via a gear with adjustable Ge on the sprinkler. On a cigarette machine with an endless tobacco rod, the transmission is designed so that the speed of the tobacco feeder can be changed without changing the speed of the cigarette machine itself.
Recently it has been proposed on various occasions to check the tobacco content or the density of the tobacco in the strand by electrical means or to keep it constant, e.g. B. by measuring the resistance for high frequency currents or by determining the capacity of the amount of tobacco that passes through a device with a capacitor. The result of the electrical measurement is used to change the speed of the tobacco feeder via relays and other electrical devices.
It has already been proposed a measuring method in which a quantity of tobacco that fills a certain space of radioactive rays of a certain penetration, z. B. SS-rays, which are absorbed by the material in a known ratio to the mass, is irradiated and changes in absorption due to changes in the amount of tobacco are determined by means of an ionization chamber.
The current, which results when a certain voltage is applied to the electrodes of the chamber and the gas in this is ionized, is used via a suitable amplifier and the like to control a corresponding motor, and the movements of the motor are used Change the speed in the tobacco funnel in relation to the speed of the strand in the rest of the machine. For this purpose, the motor is arranged so that it adjusts the control shaft of a speed change gear via which the tobacco belt is driven by the main shaft of the machine.
According to the present invention, a method for processing cut tobacco by means of a machine is created which is characterized by the continuous measuring of the mass of a piece of a moving tobacco rod by exposing the piece to the radiation of a radioactive source over its entire length which rays are absorbed by the mass in proportion to their size, while the penetrating rays cause an electric current in an ionization chamber, the fluctuations of which are used as a result of deviations in the mass of the measured piece from a target value,
in order to regulate the tobacco flow rate in a section of the machine, depending on the speed at which the deviation occurs and on its duration. In one embodiment of the method, a closed control loop is formed and the actual value is continuously compared with the setpoint.
Known electrical methods depend to a large extent on the moisture content of the tobacco and require an accurate determination of the moisture content Be if they are to be of practical value. If z. If, for example, tobacco has an average moisture content of 14 lo, a change in the moisture content of, for example, 12% would result in very significant differences in the measuring apparatus, even if the actual amount of tobacco has remained constant. So this method of measuring and controlling the amount of tobacco causes practically significant difficulties.
In another embodiment of the invention, the moisture content is therefore measured and used to control the amount of tobacco supplied th.
The invention includes a.iich a machine for processing cut tobacco to carry out the method, with a 1lesseinrieh- device for measuring the deviation of the mass of a tobacco stick from a target value and a control device for setting the machine using the deviation.
This machine is characterized by a radioactive radiation source, between which and an ionization chamber the tobacco rod is passed, with an amplifier responding to the current in the ionization chamber and generating a voltage dependent on it, the whole thing in such a way that the changes in voltage are caused by deviations from the Setpoint of the mass result and trigger an actuator that regulates the amount of tobacco supplied, with the regulating effect through devices that are inserted between the amplifier and the actuator,
It depends on the size of the deviation, the speed of its change and its duration.
In tobacco processing machines, the desire is to improve the uniformity of the final product. In the case of cigarette machines, this is the cigarette cut from the strand. However, the term final product can also refer to the finished strand before it is cut.
Embodiments of the invention are explained with reference to the accompanying drawing, which illustrates a cigarette machine with an endless rod of tobacco. They show: FIG. 1 the schematic front view. a Zugar etten machine for endless tobacco rod, FIG. 2 the schematic cross section along the line 2 in FIG. 1 and one of the possible arrangements of a radiation source and ionization chamber,
Chill. 3 shows the schematic cross-section along line 3-3 in FIG. 1 and another arrangement of the radiation source and ionization chamber, FIG. 4 shows a section through a device 2 for setting a speed control gear, FIG 5 shows the floor plan of FIG.
Section, FIG. 6 an elevation and the fastening of an ionization chamber, radiation source and associated devices for handling the radiation source and chamber, some parts being omitted, FIG. 7 an elevation of FIG. 6 seen from the right, FIG. 8 parts which have been omitted from FIG. 6, FIG. 9 is an elevation of FIG. 8 seen from the right, FIG. 10 is a perspective view of part of the machine from FIG. 1,
seen essentially in the direction of the arrow marked III, FIG. 11 a view similar to FIG. 10, with some parts in a different position, FIG. 12 the electrical circuit for the control of an actuator which controls the speed of a part of the Ma- sehine changes, Fig. 12,1 the continuation to Fig. 12 and the connection for the case
that a reversing motor is used as the actuating element, FIG. 12ss the continuation of FIG. 12 and the connection in the event that a pair of coils form the actuating element, FIG. 13 shows a change in the circuit in FIG. 12 to ensure more precise control of the machine, FIG. 14 a circuit for use,
if the fire content of the tobacco has to be taken into account when measuring the amount of the final product, FIG. 15 shows a detail that is missing in FIG. 1, FIG. 16 shows a schematic change to FIG. 6, FIG. 17 mechanical devices that are necessary when the circuit of Fig. 14 is used, Figs. 18 and 19 front elevation and
from the side of a roll that is used in Fig.17.
In order to adapt the control of the amount of tobacco supplied in the machine to be described below to the needs in particular and to shape it precisely, the controller effect on the tobacco feeder should be dependent on the following three factors.
<I> 1. </I> Proportional control.
The change in the supply amount should be proportional to the size of the deviation of the actual value of the mass of the tobacco rod piece from the target value. This change can include an enlargement factor compared to the deviation. This type of regulation is called proportional regulation here.
<I> 2. </I> Difference regulation.
The change should also depend on the speed with which successively measured actual values deviate from the setpoint, because it is easy to see that a faster and greater change in the feed speed of the tobacco feeder is necessary if the actual value of the mass quickly deviates from the setpoint removed, while a smaller change in the feed speed is sufficient if the deviation of the actual value from the nominal value of the mass occurs slowly.
This type of regulation is called differentiation regulation.
<I> 3. </I> Integral control.
The change. If the duration of the deviations is to be proportional, that is, if the machine works in such a way that the actual value is constantly smaller or larger than the target value of the mass, the change in the feed speed in the tobacco feeder must be such that the constant deviation is corrected. This type of regulation is called integral regulation, since the change in the delivery quantity that is effected is the result of taking account of the successive deviations or, roughly speaking, their summation.
According to Fig. 1, the cigarette machine is seen with a tobacco feeder 1 ver, the tobacco can trickle onto a moving endless belt 2. A paper web 3 is drawn from a roll 4 over various guide rolls shown and runs through a printing device 5 and finally over a narrow roll 6 which guides it to the endless belt 7.
The tobacco on the belt 2 is given to the narrow roll 6 on the paper web 3, and the belt 7 conveys the loaded paper web through folding and similar Vorrichtun conditions that are indicated by the transfer number 8 and put the paper around the tobacco core to form the endless cigarette rod indicated at 51. At the edges, the paper is glued on top of one another with paste from a glue bucket 9, and the cigarette rod then runs through a heater 10, which brings the glue to dry, after which the cigarette rod is cut into individual cigarettes by a cutting knife 11.
These cigarettes arrive at an endless conveyor belt 12, which leads them to a deflection device 13 where the deflection grippers push the cigarettes out of the direction of the cigarette rod and give them to a collecting belt 14.
In order to change the supply of tobacco to the belt 2 when the weight of the manufactured cigarettes deviates from the nominal value, a drive shaft 15 is provided for the funnel, the speed of which is controlled by a reversible electric motor as the actuating element 16 via a gear to be described later . Another type of actuator will also be described later. The motor 16, which has a reduction gear 17, has a chain wheel 18 on the drive shaft, which drives another chain wheel 19 on shaft 20.
The movement of this shaft changes the speed of the shaft 15 and the supply of the tobacco; it is the shaft for regulating the passage speed in the feed hopper. On a shaft 21, which can be the main drive shaft of the cigarette machine, or a shaft which is coupled to the main shaft, a device for changing the diameter of the belt is provided. The device consists of a fixed cone 22 and a moveable union cone 23 which can slide on a groove on the drive shaft. Between the two cones see a number of curved segments 24 that slide in grooves in the cones when they are moved against each other or apart, and are held by spring washers 25 in the cones.
The movable cone is moved by a screw sleeve running on a fixed screw 27, the sleeve being rotated by a sprocket 28 which is driven by the shaft 20 via a chain 29 and the chain 30. Appropriate pressure rings are provided, and when the sleeve rotates in one direction, the cone 23 is moved towards the other cone or, when it rotates in the other direction, the train of a belt 31 moves the pulley on the variable diameter pulley runs, the two cones apart. A tensioning pulley is provided which eliminates the loosening of the belt, which runs over a wide pulley on the drive shaft 15 of the hopper.
Instead of the motor 16, a Actuate transmission member, which is shown in detail in Fig. 4 and 5, can be used. Its location is shown in phantom at 33 in FIG. 1. Its construction will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
From Fig. 5 it should be seen that the lines A, 13 and C go from a coil pair 34 and 35 to the electrical supply network.
The plunger 36 of each coil is connected to the arm 37 of a lever 38, the other arm of which forms a locking pawl. The levers 38 are connected by bearings in the pivot 40 of the lever to a rotatably mounted lever 41. The lever 41 is pivotable about its bearing point 42 by a steering arm 43 which is attached at 44 (Fig. 4) to one of the main shaft of the cigarette machine is exaggerated eccentric.
By means of this eccentric, the locking pawls 39 in the vicinity of the locking wheels 45 are kept vibrating in motion, and when one of the coils 34 or 35 is excited, its plunger 36 is pulled downwards, overcoming the action of the spring 46, and causes the corresponding pawl 39 comes into engagement with a ratchet wheel 45. The ratchet wheels 45 are arranged so that one of these wheels causes the shaft 47 to rotate in one direction and the other to rotate it in the opposite direction.
As shown in FIG. 1, the shaft 47 is connected by a sprocket 48 and a chain 49 to the sprocket 50, which sits on the control shaft 20 of the variable speed transmission. The tobacco feeder is driven by the main drive shaft of the cigarette machine via this gear. If the shaft 47 is rotated, the passage speed of the tobacco feed apparatus is increased or decreased depending on the direction of rotation.
The movements that may occur in the motor 16 or actuator 33 to change the speed of the tobacco feed apparatus come from an apparatus which will be described later.
There are rays from a radioactive source, e.g. B. Beta rays (or high speed electrons) and an ionization chamber are used. In the practical to order, the tobacco strip or rod whose hatred is to be measured lies between the source of the beta rays and the ionization chamber. When a strand is measured it must be carried by a U 'shaped band. If the tape is flat, then it must. there should be lateral guides for the strip.
In both cases, the mass of the side guides is known and can be taken into account when the beams are guided so that they pass through them and the tobacco strip. By measuring undetectable material, such as the named tapes or lateral guides, is undesirable in the beam path and to keep its part at a minimum, who best placed the radiation source and ionization chamber above and below the tape.
This enables the use of a flat band with only one strand or band thickness in the beam path, so that the range of the measured values is largely available for recording the changes in the mass of the tobacco. The band can have the shape of a flat concave curve without changing the material on its upper side, so that the tobacco strip can be measured without side guides. The most reliable measurement is when, apart from the tobacco, as little and as thin a material as possible must be penetrated by the rays.
In cases where side guides must be used, they should be thick enough to absorb any rays that penetrate them so that the rays that reach the ionization chamber are only rays that make their way through the tobacco and took the tape alone. The radiation source can be a radioactive material, e.g. B. thallium 204 or strontium 90 be.
The ionization chamber is in a circuit with a direct current voltage source and a high resistance. The effect of the high-speed electrons is that when they enter the ionization chamber, they ionize the gases (air) contained therein and cause a weak current to flow through the resistor. The value of this current is approximately proportional to the number and energy of the electrons that enter the chamber and cause the ionization over the working range.
This number of electrons and as a result also the current depends on the absorption in the cigarette tobacco and this on the mass of the tobacco strip that is coated by the radiation source. However, the current in the ionization chamber is too small to be directly used in practice. It is therefore amplified to the required extent in order to stimulate a directly indicating measuring instrument and a circuit that brings a motor or other actuating element into effect, so that the tobacco feed is corrected so that a tobacco rod of as uniform a weight as possible is created .
With the exception of certain phenomena that will be dealt with later, this measuring method does not suffer from any difficulties with regard to the moisture content of the tobacco. The absorption of the beta rays for a certain section depends entirely on the mass of the material through which the rays make their way. In the case of tobacco, the mass of the tobacco rod increases as the moisture content increases. This reduces the ionization current and, as required, the true weight specification is sufficient.
Tobacco has a fiber nature, so it is different from a homogeneous material. The density of the fiber material can vary by a certain amount in a shaped piece of strand or even in the case of a loose piece of strand, even if the total mass of the strand is constant. For this reason, the measuring circuit is built in such a way that it has a time constant of 1 to 2 seconds, so that the value of the weight read is an average value of the measuring period.
A length of about 150 mm on the tobacco strip or rod is detected by the rays. For this purpose, an ionization chamber is mounted in a housing 110 on one side of the continuous tobacco strip or rod and a radiation source in a can on the other side. This device is placed after the funnel, but as close as possible to it, in order to minimize the delay. Fig. 1 shows with I, II and III designated three different positions for the attachment.
In positions I and II a loose tobacco rod is recorded, with III the wrapped rod is recorded by the measurement. I and II denote the worst and the best position for measuring a tobacco rod on a tape. In position I (Fig. 2) the side edges of the tape are practically parallel to the rays, while in position II (Fig. 3) only the simple thickness of the tape is traversed. It is easy to understand that by choosing the spatial arrangement on the machine, any intermediate position between the two extreme cases can be selected for the measurement.
In Figure 2, the U-shaped band is held by guides that are chosen thick enough to absorb all the rays from which they are struck, while in Fig. 3, the band 7 is flat and a flat paper web over it wearing. Also in Fig. 3 thick side walls are still shown., But if the band is slightly curved on the top in a concave curve, as is the case immediately behind the line 3-3, the side guides can be omitted who the, that is, as soon as the belt is curved enough to transport the strand without sprinkling tobacco over the side edges, further guides are no longer necessary.
In position III, the device will be used to test the wrapped strand. In Fig. 6 and 7 they are arranged for Benut tion in this position and provided with guides 112 and 113 for the tobacco rod. The guides are shaped so that only the middle part of the strand is penetrated by the rays to avoid errors that might arise from moving the strand up and down if the strand were measured in its entire height avoid. As a result of this arrangement, there is a minimum of change with regard to the strand part detected by the measurement.
As can be seen from Fig. 1, the device is in position III directly behind ter the heater, which brings the adhesive overlap of the paper on the cigarette rod to dry.
The chamber housing 110 has a wire mesh 114 over its open side. In the housing there is an inner chamber 115 which represents the ionization chamber. It has a metal window 116 through which the rays can enter. The chamber also acts as one electrode of the measuring device. The sleeve 111 is similarly provided with a window 117 through which the rays can exit. An inner electrode 118 is located inside the ionization chamber 115. The chamber contains air, but is sealed airtight from the outside.
Cables 119 and 120 connect the two electrodes to the electrical apparatus described later with reference to FIG.
As will be explained later, a similar device is also provided as a setpoint generator for the comparison variable.
According to Fig. 6 and 8, a hinge arm 121 is provided at the lower edge of the chamber housing 110, where it faces the radiation source in the sleeve 111, on which a holder 122 is attached. hereinafter referred to as the umbrella holder. The hinge arm is shown hanging at the bearing point for the sake of clarity in FIGS. 8 and 9, but its correct position with respect to the housing 110 is shown in FIG. 8 with broken lines. The screen holder has grooves 123 (Fig. 8) in which a screen frame 124 with three screens 125, 126 and 127 (Fig. 9) can glide.
The screen holder is broken away in Fig. 6 to make internal parts visible. Normally, the screen holder lies against the front of the chamber housing 110, as in FIG. 6, so that the screens of the radiation source are opposite. The screen frame can be moved up and down in grooves in the holder by means of toothed racks 128 (FIG. 8) lying on each side of the frame. A toothed wheel 130 engages in the toothed rack 128 on a shaft 131, which is mounted transversely to the umbrella holder 122 and is provided with a rotary knob 129.
On the shaft 131, a cam disk or a tensioning device is provided, which consists of a cylinder 132, on which three levels 133 were worked up and each level represents a chord of the originally circular cross-section. These planes cooperate with stiff flat springs 134 which are attached to the holder 122 in such a way that when the knob 129 is turned, the frame is made to slide up and down via the toothed wheel and rack, the cam disk 132 to 133 rotates and the flat engages springs with the planes on the cam disc creates a tensioning effect in such a way that the screen frame engages in a fixed position when the button 129 is released.
The screen frame contains a series of openings, for example three, the middle of which has a thin metal cover, the screen 125, which is equivalent in terms of absorption of the desired amount of tobacco, while the openings above or below the central opening with a thicker screen 126 or are provided with a thinner screen 127.
The thickness is chosen according to the circumstances and the requirements of the user, but usually the upper screen 126 offers the same resistance that a tobacco rod, which is 4% denser than normal, would offer the passage of the rays, while the lower screen 127 a Resistance is offered, which is 4% below the value of the normal tobacco rod. These screens can be made of aluminum. A fourth opening 135 is provided without a screen.
When the device is used, the fourth opening is opposite the tobacco rod. According to FIGS. 10 and 11, if desired, to check the functioning of the entire control apparatus, the cigarette rod 51 can be deflected by measures on the part of the machine attendant in a known manner and the passage between the guides 112 and 113 can be closed by the rotatably mounted shutter 136, whereupon the moving strand is pushed aside by a transverse monitoring plate 137. The screen frame is then moved so that it brings the desired screen into a plane with the radiation source.
A reading can be made on a measuring instrument 65 (Fig. 12). If the system is working properly and the examiner is satisfied, he lifts the cap 136 to allow the tobacco rod to run in the normal way and pushes the screen frame back so that the opening 7.35 is again between the tobacco rod and the radiation source .
When a machine is left on at the start of work, the heating apparatus 10 is raised in the usual manner from its position in which it includes the string and this movement is used simultaneously to automatically route between the guides 112 and 113 by means of the shutter 136 to close so that no deposits accumulate between the guides. For this purpose, the Zap rotates fen or rod 138, from which the heater 10 is carried when the actuator handle 139 of the heater is pivoted up or down.
At the end of the blasting device, the pivot 138 is provided with a crank 140, at the end of which sits a pin 141 to which a spring 142 is attached. The other end of the spring is fastened to the rotatably mounted closure flap. The upward movement of the heater relaxes the spring, and the closing flap moves into the closed position due to its own weight (Fig. 11).
Assuming the machine is in operation and it is desired to perform a test, the machine attendant interrupts the tobacco rod. Since the heater 10 is down and the spring 142 is tensioned, the closure flap is pushed down by hand and held closed by a catch 145 which comes into engagement with a plate 144 with notches on the closure flap 136. When the check has been completed, the machine attendant releases the lock by means of the lever 145 and the closing flap opens under the tension of the spring 142, so that the passage is free again.
The chamber housing 110 is rotatably mounted at 146 bar, whereby it can be pivoted in the direction of the arrow (Figure 6) so that its front is horizontal and is directed upwards. The consequence of such swinging out is that the radiation source sends its beta rays into free space and in a direction in which they can easily hit the machine attendant.
As a protective measure against such accidents, an arched wing 147 is provided, which is mounted near the radiation source at 1-18 and operated so that it opens the window of the radiation source in one position and in the other but closes. A lever 149 is attached to the wing 147 and connected by a member 150 to the barrier arm 121 between the chamber and the holder that it is pivoted when the chamber is opened and the wing 147 moves upwards to cover the window 17.7 of the radiation source.
When the chamber housing <B> 110 </B> is closed, the wing is lowered. The housing 110 is kept closed by a ferrule 151.
The radiation source can be adjusted towards or away from the ionization chamber. To this. Ziv corner has the bush 111 (Fug. 6 and 7) a support 152 attached to it, which carries a thick plate 153 with holes and threads for two rotatable screws 154 on the back. These screws are firmly connected to bevel gears <B> 155 </B>, which are set in rotation by bevel gears <B> 156 </B>. The wheels 156 are firmly seated on a shaft 157 that rotates in bearings 158. A knob 159 is attached to the shaft 157. When the knob 159 is rotated, the sleeve 111 is moved toward or away.
A pointer 160 is attached to the support 152 and moves over a scale 1.61. A finer reading of the information on the scale 161 is obtained on the round scale <B> 162 </B> with suitable subdivisions. About the round dial. 162 moves a pointer 163 which is firmly connected to the rotary knob.
For reasons that will be given later in the description of the operation of the apparatus, it is technically desirable to use a second radiation source and ionization chamber, which serves as a comparison device and a metal screen between the source and chamber. contains, which has a radiation absorption which corresponds to the size of the target value of the tobacco mass. The second chamber is electrically connected to the first chamber, so that the resulting current of a measurement represents the difference between the currents of the two chambers.
So that the output current of the apparatus represents only the tobacco mass as a measured variable, it is necessary that in all cases of measurement, factors that do not originate from the tobacco mass and have an effect on the measuring device are included in the comparison device in such a way that the resulting current excludes. Lich depends on the tobacco mass.
In order, for example, to avoid condensation phenomena resulting from the moisture content of the tobacco in the measuring device, it became necessary to provide a heating apparatus 164 (FIG. 6) which can be thermostatically controlled. In the event that the measurement is carried out while loose tobacco is being moved on a belt, it should be noted that the rays pass through the belt.
The absorption in the tape changes in the course of its use as the tape wears, especially at the beginning, and the pores of the tape gradually become filled with dust, tobacco particles and possibly also metallic (steel) particles from the guides and other particles for the Movement and leadership "of the tape.
1- To meet these requirements, exactly identical heating devices and control elements are provided in the measuring device and in the comparison device.
Where the measurement is taken on a tobacco strip that is conveyed by a belt, and where the rays pass through the belt (FIGS. 2 and 3), the comparison supply line, consisting of radiation source 165 and ionization chamber 166, is like this to arranged that it scans the belt in position IV (Fig.1)., Where the belt does not lead tobacco.
As described above, a movable screen holder is used on the measuring device. An identical screen holder is provided for the comparison device. In other words, the measuring device and comparison device are the same in all respects, except that the comparison device is set up in such a way that instead of the tobacco that passes through the measuring device, in the comparison device a metal screen occurs, namely the screen 125 (Fig. 9),
whose radiation absorption effect is equivalent to the radiation absorption effect of the nominal value of the tobacco mass.
To make production cheaper, the chamber of the measuring device does not need an adjusting device for the beam path to be seated when the chamber of the comparator device is adjustable.
Where a flat strip is scanned, a scraping device can be used on the returning run of the strip 2, so that when it enters the comparison device at position IV (Fig. 1) it is clean and free of dust or other foreign bodies that would impair the accuracy of the Comparison device would crash. Instead, the device can also scrape off the tape immediately after it has left the measuring chamber of the comparison device and before it passes under the funnel.
A scraper is shown in Fig. 15 and consists only of a sleeve 200 with a scraper 201 and a suction opening 202, which leads to a suction system from. As a further safeguard against inaccuracy due to dust, the measuring device and the comparison device can be provided with fans 203 (FIG. 16) which blow an air jet over the radiation window of the canister of the individual radiation sources and lead any dust away from them.
The operation of the apparatus should now be made more with reference to FIGS. 12 to 12b is, with other parts he mentioned.
The window in the housing 110 is positioned opposite the radioactive source in the socket 111 so that the rays which penetrate the strip reach the ionization chamber. A source of direct voltage, that is to say a battery 58, is inserted between the inner and outer electrodes 118 and 115. The beta rays entering the chamber 115 cause ionization of the gas (air) and the resulting current resulting from the applied voltage is a measure of the energy of the rays penetrating the tobacco and acting between the ends of the high resistance 60 a voltage gradient.
This tension must be increased before it can be put to practical use. Since it is direct current, a direct current amplifier is required.
It has proven to be very practical to use a vibration capacitor electrometer 61 in which a direct voltage supplied is converted into alternating current by passing it through a resistor 62 to a capacitor 63 whose capacitance is at a suitable frequency (50 Hertz) changes. An alternating voltage is generated at the terminals of the capacitor, which corresponds to the supplied direct voltage. The alternating voltage is fed to a normal alternating current amplifier 64 and subsequently rectified in order to obtain a direct voltage which is proportional to the deviation from the target value of the weight and is in phase with it.
This output voltage acts on a direct reading gauge 65 and actuates a corrective circuit.
The value of the resistor 60, to which reference was made above and at which the voltage gradient arises, is of the order of magnitude of <B> 1010 </B> to <B> 1011 </B> ohms. It has been recognized that resistors of such a high value are quite unstable, which means that the voltage that builds up across the resistor changes slowly over time.
It therefore seemed desirable to use an additional radioactive source 165 and an ionization chamber 166 (FIGS. 1 and 12) in order, as stated above, to create a comparison device which is suitable for the nominal value of the mass of the strip or Strands is set so that a current flows that is the same size, but opposite to that in the chamber of the housing 110, which measures the strip or strand. The high resistance then only carries the difference between the currents in the two chambers. In the case of equilibrium, the visual fluctuations in the voltage across resistor 60 are then irrelevant.
A current flows from alternating current amplifier 64 to phase-sensitive rectifier 67, which works in synchronism with an operating circuit 68 for the vibration capacitor.
Dadureh the voltage between the output terminal and point 0, which arises via the load resistor 69 of a cathode amplifier 70 from the current of the cathode amplifier, where at point 0 normally has the same potential as the ground line, positive or negative, depending on whether the current of the chamber of the measuring device is greater or smaller than that of the chamber of the comparator. Provision has also been made that a controllable part of this voltage is conducted via line 66 to the input of the amplifier in order to stabilize it against internal changes and to enable a constant sensitivity setting.
The display instrument 65 is located between the cathodes of the tubes 72 and 73 in series with a variable resistor 71, which is used to adjust the sensitivity of the display instrument mentes. The whole thing forms a balanced tube voltmeter. The circuits of these tubes are adjusted by setting a resistor 76 so that the two cathodes have the same potential with the point 0 on earth potential and no current flows in the zero instrument 65 ..
The circuits of the rectifier 67 and the cathode amplifier 70 are also matched so that the point 0 has ground potential when the current from the chamber of the measuring device in the housing 110 is the same as from the chamber 166 of the comparator. As a result, the mass of the strand has its setpoint when the instrument 65 is at zero. If the value changes, however, the display on the instrument also changes, with a deviation of 5% of the weight from the setpoint of the strand causes full scale deflection when the variable resistance was 71 of the instrument is set to the greatest Emp sensitivity.
This range of 5% is rather narrower than is necessary in practice, and the device can be set so that the full scale deflection corresponds to a deviation of 8% of the weight.
As already mentioned, tobacco is not a homogeneous material. It was therefore necessary to connect an integration circuit between the instrument and the measuring circuit so that the display is in accordance with the mean mass, which was measured over a short period of time. This is achieved by an integration circuit consisting of a resistor 74 and a capacitor 75. If the potential at point 0 changes, the control grid cannot follow the tube 72 immediately because the large capacitance of the capacitor 75 must change its charge. The speed at which this takes place depends on the value of the adjustable resistor 74.
As indicated earlier, means are provided for adjusting the amount in which the tobacco is delivered from the hopper to the belt on which the tobacco rod is formed. The motor 16 is a reversing motor. During the time in which this motor is stationary, the relative speed of shafts 15 and 21 (FIG. 1) remains constant. But when the motor rotates in one direction, the shaft 20 switches the gearbox (Fig. 1) so to z. B. to increase the speed in the feed hopper, and when the direction of rotation of the motor is reversed, the speed of the shaft 15 decreases.
In a similar way, the relative speed of the two shafts is changed if an actuator (Fig. 4 and 5) is used instead of the motor. Between the apparatus described above and the. Motor or another actuator or switching device, as they still have to be described, is another device that is intended to ensure that the measures are carried out in accordance with the rules given above.
A line leads from point 0 through the battery 86 to the grid of a triode 87, the cathode of which is grounded via the resistor 88 as usual. The anode is, as usual, connected to voltage via a resistor 89 and another line leads from the anode to one end of the resistor 90, at the ends of which a battery 91 or the like is closed. A tap 190 displaceable on resistor 90 leads to a second resistor 92, to which a capacitor is connected in parallel. The displaceable tap 190 is set in such a way that the output voltage at point P between resistor 92 and capacitor 93 is zero with respect to earth when the string has the desired value. The other end of the resistor 92 is connected to earth via a resistor 94 and a large capacitor 96 connected in series with it.
At the clamp between the resistors 92 and 94, the grid of the tube 98 is connected. The anode of the tube is connected via the anode terminal 106 to one side of a sensitive polarized relay 95, to the cathode resistor 99 of a triode 100 and to the middle point of a battery 101. The battery 101 is connected to the resistor 102, and a tap 103 from this resistor is connected to the grid of the tube 100. The other side of the relay 95 is connected to the tap 105 on a supply battery 104. This battery can be replaced by a potentiometer that is connected to the 200 V direct current network.
When the machine is operating properly, the grid of triode 98 is at zero potential. Under these conditions, the voltage at the anode terminal 106, which in itself would like to send a current via the relay, is opposite to the voltage at the tap 105 of the feed battery. same size. The relay tongue 97 is therefore in the middle position until the measuring device indicates a change in the mass of the tobacco. This change upsets all equilibrium conditions. The grid voltage of the triode 87 changes so that its output voltage is no longer balanced by the voltage of the battery 91 tapped via the resistor 90.
This causes a current to flow through the resistor 92 with the capacitor 93 parallel thereto, the resistor 94 and the capacitor 96. Accordingly, the voltage on the grid of the tube 98 changes from zero to a positive or negative value. The conditions at the anode terminal also change, and in one sense or another a current flows through the relay 95. The switching reed 97 switches, and by switching the device described below, a current flows through the motor 16 or one of the solenoids 34-35 so that the motor or the actuator moves to adjust the change gear of the hopper as required.
This movement is used in a known manner in order to change the position of the tap 103 of the battery 101 for the tube 100, so that under the new conditions a level of equilibrium arises and the motor or the actuator stops moving the gearbox so that the machine continues to run with the new setting or balance.
A passage of current of the type just described through the resistor 92 or 94 causes a change in the grid of the triode 98 due to the change in the measured value, that is to say by proportional control.
In the meantime, the capacitor 93, which is parallel to the resistor 92, charges itself proportionally to the rate of change in the amount of tobacco, so that an additional change in the current through the resistor 94 and a further change in the grid voltage of the triode 98 occurs.
Likewise, the large capacitor 96 is charged and discharged over fairly long periods according to the changes in the voltage at point 0 and its state continues to change the grid voltage of the tube 98 at any moment depending on the persistence of the deviation of the tobacco mass from the nominal value.
This creates an effect according to all three factors or points of view of the measurement.
From the control circuit for the actuator (Fig. 12) lead two lines that come from the contacts with which the ge earthed switching tongue 97 of the relay comes into contact, down. Fig. 12 <1 shows the switching arrangement for the motor 16, where it is used as an actuator. Fig. 12B shows the arrangement when solenoids are used. In both cases, two lines with arrowheads are the connection lines to the output side of the relay contacts.
According to Fig. 121, the direction of rotation of the motor 16 is determined by two magnetically operated switches 77 and 78, each of which has two contact arms 79, 80 b, -% v. 81, 82 owns.
The armature 83 of the motor used here as an actuator is fed with direct current from a metal rectifier 84 in a bridge circuit. The rectifier is connected to one turn of the transformer 85. Pressing the tongue of the relay closes. the circuit from the sliding switch to one of the magnetic switches mentioned above. The actuated switch in turn closes a circuit to armature 83 and magnetic field 107 for motor 16 via its contact arms and causes it to rotate the control shaft and thereby change the funnel speed.
The motor used is a reversible DC motor with a built-in planetary gear. The transmission delivers a speed with sufficient torque on the output shaft.
According to FIG. 12B, the magnetic switches 77, 78 are also used, but each switch has only a single contact arm 79 and 81, respectively. Three lines are labeled A, B and C and correspond to the lines of the same name in FIG. 5 and 1.
The size of the change brought about by the control shaft of the gearbox is in agreement with the respective value of the resistance and capacitance of the arrangements for the proportional, differentiation and integral control formed over the conductor network The direction of rotation of the control shaft of the change gear is always such that it counteracts any deviation from the setpoint of the weight.
A closed control loop is formed by means of the device I in FIG. 1, the actual value being continuously compared with the nominal value of the mass.
If only a single ionization chamber is used. so the battery 58 is with. connected in series with the Iohm resistor 60. Since in this case there is no equalizing device, the voltage at the resistance was 60 by inserting a battery with an adjustable potentiometer in the feedback line 66 who compensated for, with a counter voltage being generated when the measured actual value of the tobacco corresponds to the target value that the generated at resistor 60 is equivalent.
In order to ensure precise control of the machine, it is necessary to take care that the voltage in the line to the resistor 92, which is connected in parallel with the capacitor 93, i.e. at point P, is an amplified representation of the voltage at point 0 . In particular, the point. P have earth potential if point 0 has earth potential. With the amplifier 87, however, there is a tendency to falsify this relationship, but can be remedied by an appropriate compensation device of the following type: FIG. 13 shows the changes necessary for this in the circuit according to FIG. 12.
The circuit functions in exactly the same way and generally has the same properties with the exception that the capacitor 167 is connected in the line to the grid of the triode 87, which is the main amplifier stage. The small battery 86, which was referred to in the description of FIG. 12, is omitted and to switch 168, 169, which is actuated by a cam disk 170 on a shaft 171, and an on / off switch 172, which is through the cam 173 is switched are inserted.
In front of the capacitor 167 there is a switch 168, the contacts of which lead to the feed line of the capacitor 167 or to earth and connect the capacitor to one or the other at fixed times. The line from the adjustable tap 190 to the resistor 92 is interrupted by the switch arm 169, which has two contacts, one on the line to the resistor 92 and the other as a return line to the grid of the triode 87. When actuated, the contacts 172 open the circuit from the rectifier 84 to the corrective mechanism, that is to say to the actuator.
The shaft 171, on which the cam disks 170 and 173 are attached, is driven by a small unit 174, which has a small electric and synchronously running clock motor and a reduction gear that supports the cams 175, </B> 176 actuated every 5 seconds for a short time. The lever 175 is actuated a little earlier and a little longer than the lever 176. The time interval between the repetitions does not have to be very precise.
When the mass of the tobacco rod has its nominal value, point 0 has ground potential and the line to resistor 92, that is to say point P, should also have ground potential. The tap 190 is originally set so that this results. But as a result of the direct coupling of the points 0 and P via the amplifier 87, any change in the characteristics of the amplifier tube 87 or the components that work with it, including the supply battery, disturbs the equilibrium condition and shows the endeavor to achieve the regulated condition with regard to the Change mass of tobacco strip.
When this occurs, the amplifier is said to have drifted, and the drift can be defined as the voltage that must be applied to the grid of tube 87 to bring point P back to earth potential when point 0 is at earth potential.
When the switching arms 168 and 169 are changed from the position shown to the opposite ge, the input and output sides of the amplifier 87 are connected to one another and placed on one side of the capacitor 167, while the second side is grounded. With these connections, since the gain in amplifier 87 is essential, virtually all of the deviation that occurs in the amplifier circuit is transferred to capacitor 167.
When the switching arms 168 and 169 have returned to their initial position, the capacitor voltage mentioned is added in the correct phase position to the input voltage from point 0 in order to compensate for the output deviation and to bring point P at least approximately always to ground potential when the input voltage of terminal 0 has ground potential.
The time span in which the capacitor 167 is connected to the input and output side is short, because this time span only needs to be long enough to charge the capacitor to the value of the deviation. In order to make this possible in such a short time, the output resistor 87 is made small in relation to the capacitance of the resistor 167. Nevertheless, there is no noticeable change across the capacitor between the switching periods if this is in series with the input to the amplifier 87, since the tube 87 is specially selected and intended for never more grid currents. Because the switching time is short. and the repetition is rare, the effect on the control circuit can be neglected.
As a safety measure, the contacts 172 are opened shortly before to shortly after the switching of the arms 168 and 169 is completed. As noted above, the present process does not suffer from difficulties that can be traced back to the fire content.
Nonetheless, it may be worth making changes to take account of moisture content, since users usually require the end product to have a certain weight at a certain moisture percentage, even if the tobacco is at one other moisture has been processed.
A device can therefore also be provided for measuring the flammability content of the tobacco during processing, for recording the moisture content and for the corresponding control of the apparatuses described above. To measure the moisture content, any known device can be used, for example, the measurement of the resistance of a certain mass of tobacco between Elek electrodes that act to regulate the circuit of the apparatus with a suitable setting.
Apparatus suitable for this purpose will now be described with reference to FIGS. 14, 17, 18 and 19. A narrow stream of tobacco about 13 mm wide is withdrawn from the funnel in a steady stream. The tobacco is removed after the initial measures.
The arrangement is shown schematically in FIG. 17, where the lower right corner of the trickster 1 from FIG. 1 is shown. Over the length of a few centimeters, the tobacco does not fall from the funnel onto the conveyor belt 2, but onto an overlying conveyor belt 177, which moves in the direction indicated by the arrow.
The tobacco is lightly compressed into a rod of rectangular shape of predetermined cross section and at least approximately constant mass by rollers 178 while it is conveyed on the upper belt which runs between insulated guides 179. Finally, the tobacco passes under the roller 180, which, as the arrows indicate, with it. constant pressure rests on the tobacco rod.
This roller (Fig. 18 and 19) is composed of thin metal discs 181, each of which is 1.6 minutes thick and with insulating interlayer 18 '? of about 3 mm thickness -different-. The metal disks form electrodes between which the conductivity of the tobacco is measured. The lines that lead to the discs go through the shaft of the folds, one line each through one end of the shaft. In the construction shown, the discs offer three parallel current paths for measurement.
According to Fig. 14, the electrodes are arranged in a bridge position., And the conductivity is continuously compared with a predetermined value. A deviation from this value has the effect that a mehanism gives a voltage of suitable polarity and magnitude for compensation in the measuring circuit of FIG.
The tobacco that was used for this measurement is fed back into the funnel in some suitable way and mixed with the main tobacco mass and is then very soon placed on the conveyor belt to form the tobacco strip. As shown in Fig. 17, the tobacco used to determine the moisture content falls into the chute 183 which leads to the short conveyor (not shown) generally used on such machines and the tobacco to the large mass in the hopper returns.
In Fig.l.4 two triodes 1.84 and 185 are seen before, each as a cathode amplifier with the same cathode load 186 and 187 with opposing halves of a polarized relay. In the grid circle of the tube 184 there is a resistor 189 in series with the electrode 181 of the wheel 180 on the supply network. From the common terminal for 189 and 181 leads. resistor 191 to capacitor 192 and to the grid of tube 184.
The voltage at the common terminal of 189 and 181 changes. in accordance with the conductance across the electrodes; it will also fluctuate depending on inequalities in the density of the tobacco rod that passes under the electrode roller. Resistor 191 and capacitor 192 give a time constant for attenuating these fluctuations so that the grid voltage of 184 changes only as a result of the fluctuations in conductivity caused by changes in the moisture content of the tobacco.
The triode 185 has the resistors 193, 194 and 195 in series on the supply network, and the common terminal of 193 and 194 is connected to the grid of the tube 185. The resistors 189 and 193 are of the same size, while the resistor 194 is adjustable and variable to such an extent that it covers a resistance range that includes the reciprocal of the highest and lowest conductance of the tobacco with corresponding extreme values of the moisture content in the tobacco between the electrodes.
The polarized relay 188 actuates a contact tongue 196 with bias in the middle between contacts which are connected to the solenoid coils 197 and 198 on a locking mechanism similar to that which was described with reference to Figs. 4 and 5 above. The control shaft 199 of this mechanism has locking wheels 210 and is connected to the variable resistor 194 by a chain 211 and also to two isolated contact arms 212 of a double potentiometer 213, which will be described later.
When the contact arm of resistor 194 is adjusted so that the grids of tubes 18-1 and 185 are at the same potential, the currents through coils 186 and 187 are equal and the circuit to the two solenoid coils 197 and 198 is open .
However, if the moisture content changes, the voltage on the grid of tube 184 no longer remains the same as that on the grid of tube 185, and the relay reed switches, energizing solenoid 197 or 1.98 as the case may be, and causing the locking mechanism to drive the shaft 199 rotates in the appropriate direction -to change the value of the resistor 194 until the equilibrium is restored. The mechanism and circuit as previously described cause the shaft 199 to assume a predetermined position for each value of the moisture content.
Movement of the shaft through an angle is used to set a pointer 205 over a scale 206 so that the value can be read. At the same time, the movement of the shaft serves to adjust the arms 212 on the double potentiometer with the isolated arms.
It has been practically determined that the resistance across the electrodes 181 does not include above and below the humidity setpoint. the humidity changes linearly. So that the angle of rotation of the shaft 199 with. the change in the moisture content is linear, the resistor 194 is wound with a specially matched slope. The contact arms 212 and the turns of the potentiometer 213 are arranged in such a way and the arms are attached to the 1 \ 'elle <B> 199 </B> that each of the two arms lies on the middle of a potentiometer winding for the fire setpoint value. and there is no voltage difference ..
As the fire resistance increases, it is twisted clockwise so that there is a positive tension difference between your upper and lower arm. -If the moisture content falls below the set point, turn the shaft 199 to the left and there is a negative voltage difference between the upper and lower arms.
The voltage that occurs between the two contact arms is at the lower end of the resistor 60 (Fig. 12) in series with this applied (Fig. 14) and changes the input voltage to the electrometer 61 and the control elements, so that if, for . B. the Feuelitigkeitshalt is greater than the target value. and the measuring device 65 shows the correct weight, the machine switches to slower, as a result of which the respectively effected weight is sufficiently greater that the upper mass of the fire resistance can be subsequently withdrawn without damage for the correct weight.
If the moisture content is too low, the process is reversed. The point for measuring the moisture content is chosen so that rapid changes do not occur, since the tobacco was mixed well and roughened before it comes to the measuring point. Another possible place for the measuring roller is where the tobacco is just coming from the funnel, that is to say close to I in FIG. 1, but it can also be positioned beforehand.
In this case the changes can be transferred to an endless, revolving magnetic belt by suitable means, so that the voltage, which is applied in series with resistor 60, is delayed until the tobacco reaches the main measuring chamber.
In the example explained, the tobacco rod forms a relatively narrow strip. But the strip could also be kept as wide as desired. For example, where the device is to be used to measure the density of a non-woven fabric or a carpet of tobacco, the procedure can be such that the carpet is measured in steps. That is, a strip of suitable length is scanned from the carpet in the direction of its movement, and the necessary corrections via the machine are effected as a result of the scanning. Then another strip is measured. A suitable timer can be built into the apparatus for this task.