Apparat zum progressiven Abfühlen des Feuchtigkeitsgehaltes eines Materials in Form eines Bandes
Die Erfindung betrifft einen Apparat zum progressiven Abfühlen des Feuchtigkeitsgehaltes eines Materials in Form eines Bandes, dessen elektrische Leitfähigkeit von seinem Feuchtigkeitsgehalt abhängt. Gemäss der Erfindung zeichnet sich dieser Apparat aus durch mindestens drei elektrisch lei tende Oberflächen aufweisende Rollen, die übereinander montiert sind und mindestens zwei Klemmspalten bilden, durch die das Band hindurchgeführt werden kann;
durch Mittel zum Anlegen einer Potentialdifferenz an jedes Paar von benachbarten Rollen, so dass ein elektrischer Stromkreis geschlossen wird durch mindestens zwei getrennte Dicken des genannten Materials über dessen ganze Breite, wobei dieser Stromkreis mindestens zwei parallele Zweige aufweist, von denen jeder eine Dicke des Materials enthält; und durch Widerstandsfühlmittel zur Erzielung eines elektrischen Signals, das dem elektrischen Widerstand proportional ist und somit progressiv vom Feuchtigkeitsgehalt von aufeinander folgenden Zonen des genannten Materials in den Klemmspalten abhängt, wenn das Material durch dieselben hindurchgeführt wird.
In der Zeichnung ist schematisch eine Steuereinrichtung dargestellt, welche eine Ausführungsform des Apparates nach der Erfindung enthält.
Die dargestellte Steuereinrichtung dient zur Steuerung der Geschwindigkeit eines Flor- oder Wattebandes in einer Schlagmaschine.
Die dargestellte Steuereinrichtung entspricht weitgehend einer in der schweiz. Patentschrift Nr.
378 564 der Anmelderin beschriebenen Steuereinrichtung, die aber verbessert worden ist.
Die Steuereinrichtung weist eine erste, rückführungslose Steuervorrichtung auf, welche die Geschwindigkeit der Zuführungsrollen des Watte- oder Florbandes verändert, um Abweichungen der Dicke des zugeführten Bandes von einem Sollwert zu kompensieren, wobei die Dicke in dem Bereiche der Zuführungsrollen gemessen wird. Die Steuereinrichtung weist ferner eine zweite Steuervorrichtung mit geschlossenem Regelkreis auf, welche dazu dient, die Charakteristik der ersten, rückführungslosen Steuervorrichtung zu verändern, entsprechend dem Zeitintegral der an den Zuführungsrollen gemessenen Dickenabweichungen. Der Zweck der Steuereinrichtung ist, das Gewicht des Bandes pro Längeneinheit im wesentlichen konstant zu halten, und eine befriedigende Arbeit der Einrichtung setzt voraus, dass eine lineare Beziehung zwischen der Dicke des Bandes und dessen Gewicht pro Längeneinheit besteht.
Unglücklicherweise kann das Material von einer Reihe von variablen Faktoren beeinflusst werden, welche diese Beziehung verändern.
Einer der Faktoren, der meistens wichtig ist, ist der Feuchtigkeitsgehalt des Materials. Daher ist bei der nachfolgend näher beschriebenen Steuereinrichtung ein Apparat vorgesehen, der in Verbindung mit der Steuervorrichtung mit geschlossenem Regelkreis Änderungen des Feuchtigkeitsgehaltes des Materials feststellt und das Bezugsniveau der Steuervorrichtung mit geschlossenem Regelkreis so verändert, dass die Steuereinrichtung weiterhin befriedigend arbeitet.
Die Zeichnung zeigt die Hauptteile einer Schlagmaschine, nämlich einen Schläger 11, eine obere Siebwalze 12, eine untere Siebwalze 13, die Verdichtungswalzen 14, 15, 16 und 17 und die Wickelwalzen 18, 19. Die Baumwolle wird dem Schläger 11 durch ein Speiselattentuch 20 über eine Reglerrolle 21 zugeführt, die mit einem Muldenhebel 22, der durch eine Messerschiene 23 unterstützt wird, in Wirkverbindung steht.
Der Muldenhebel 22 ist durch einen Lenker 24 mit einem Hebel 25 verbunden, der seinerseits an einer Mutter 26 angelenkt ist. Das eine Ende des Hebels 25 trägt ein Gegengewicht 27, während der andere einen Lenker 28 trägt, welcher den Kolben 29 eines Ventils 30 betätigt. Das Ventil bildet einen Teil eines Steuerkreises für einen hydraulischen Motor 31 von variabler Geschwindigkeit. Die andern Hauptteile der Schaltung sind eine Pumpe 32 und ein Tank 33 für die Flüssigkeit. Der Motor 31 treibt die Reglerwalze 21 über eine Schnecke 34 und ein Schneckenrad 35 an.
Über der oberen Verdichtungswalze 14 ist ein Fühler 36 angeordnet, welcher auf vertikale Bewegungen der Walze 14 anspricht und welcher vermittels einer elektromechanischen Einrichtung 32 eine Welle 38 in Drehung versetzt. Letztere trägt eine Schnecke 39, die mit einem Schneckenrad 40 im Eingriff steht. Die elektromechanische Einrichtung besteht aus einem Verstärker 37a, einem Servomotor 37b, einem Getriebe 37c und einer Rückkupplungsleitung 37d. Das Schneckenrad 40 wird direkt durch eine in axialer Richtung fixierte Leitspindel 4' getragen, auf welcher die Mutter 26 sitzt.
Die Steuereinrichtung, von welcher soeben unter Bezugnahme auf Fig. 1 gewisse Teile beschrieben worden sind, ist so ausgebildet, dass bei der Ein und Durchführung von Baumwolle durch die Schlagmaschine die Gleichmässigkeit des in der Maschine gebildeten Wickels in sehr wirksamer Weise gewährlei stet ist.
Vorübergehende Schwankungen in der Dicke der in die Maschine eintretenden Baumwolle 42 werden durch den Muldenhebel 22 korrigiert, der die Lenker 24, den Hebel 25, den Lenker 28 und den Ventilkolben 29 verstellt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass bei einer Zunahme der Dicke die Bewegung des Ventilkolbens den hydraulischen Motor langsamer laufen lässt, und zwar um soviel, dass die zugeführte Baumwollmenge konstant bleibt, vorausgesetzt, dass die Beziehung zwischen Dicke des Flors und dessen Gewicht pro Flächeneinheit unverändert bleibt.
Der Fühler 36 reagiert auf Veränderungen der Dicke des durch die Kalanderwalzen hindurchgehenden Florbandes. Er ist so angeordnet, dass er mit den zugeordneten Steuermitteln die Leitspindel 41 in Abhängigkeit von länger andauernden Schwankungen in der Materialdicke verstellt. Wenn somit z. B. eine langsame Zunahme der mittleren Dicke der Baumwollschicht im Kalander stattfindet, verdreht sich die Leitspindel 41 in dem Sinne, dass die Mutter 26 und damit der Schwenkpunkt des Hebels 25 in einer Richtung verstellt werden, dass die Einrichtung zur Korrektur der vorübergehenden Schwankungen um einen anderen Fixpunkt arbeitet, der einer niedrige- ren Motorgeschwindigkeit entspricht. Die rückführungslose Steuervorrichtung wird somit so eingestellt, dass die Steuerung immer proportional ist zum Zeitintegral der Abweichung der Dicke gegenüber einem Sollwert.
Auf diese Weise können sowohl vorübergehende als auch länger andauernde Schwankungen berücksichtigt werden, ausgenommen natürlich kurzfristige Schwankungen, die nach der Pedalmulde entstehen.
Ein Messumformer 3 6a ist auf einem Hebel 43 montiert, der an einem Ende schwenkbar angebracht ist und am andern Ende durch eine Schraubvorrichtung gestützt ist. Diese Schraubvorrichtung besteht aus einer Leitspindel 44, die von einem Servomotor 45 über eine Schnecke 46 und ein auf der Leitspindel 44 sitzendes Schneckenrad 47 angetrieben werden kann. Die Leitschraube 44 trägt auch eine Mikrometerschraube 48 zu Einstellzwecken.
Der Servomotor 45 wird durch eine besondere elektrische Schaltung gesteuert, durch welche Anderungen im Feuchtigkeitsgehalt des zwischen den Kalanderwalzen 14, 15, 16 hindurchgehenden Materials festgestellt werden und die Geschwindigkeit und Drehrichtung des Servomotors so gesteuert wird, dass eine Justierung des Hebels 43 und somit des Messge- bers 3 6a erfolgt. Die Anordnung ist so getroffen, dass diese Justierung Änderungen der Beziehung Dicke: Gewicht pro Längeneinheit kompensiert, die auf Anderungen des Feuchtigkeitsgehaltes des Materials beruhen.
Die elektrische Schaltung besteht im wesentlichen aus einer üblichen Brücke A, B, C, D. Eine Spannungsquelle ist an AC angeschlossen, und AB und BC sind geeignete Widerstände. Der Punkt C ist geerdet, und der Punkt D ist über den Oberflächenteil der Kalanderwalze 15, die durch ein Band 15a von Isoliermaterial isoliert ist, über das Florband, das um die Walze 15 und die Walzen 14 und 16 herumgeführt ist, und diese Walzen 14 und 16 selbst mit Erde verbunden, wobei diese Verbindung den Zweig CD der Brücke bildet. Zwischen A und D ist ein besonderer, nichtlinear gewickelter, veränderlicher Widerstand 49 angeordnet, dessen beweglicher Kontakt 50 auf einer Mutter 51 angeordnet ist, die auf einer Leitspindel 52 montiert ist, die einen Fortsatz der Welle des Servomotors 45 bildet.
Ein Verstärker 53 ist zwischen D und B geschaltet, und sein Ausgangssignal steuert die Richtung und Drehgeschwindigkeit des Servomotors 45.
Der Zweig CD der Brücke stellt Änderungen des Feuchtigkeitsgehaltes fest, da derselbe sich in Anderungen des elektrischen Widerstandes auswirkt; die Geschwindigkeit der Bewegung des Kontaktes 50 des veränderlichen, nicht linear gewickelten Widerstandes 49 und dessen Nicht-Linearität sind so gewählt, dass der Widerstandswert des Zweiges AA eingestellt wird gemäss der speziellen Beziehung zwischen Dicke, Gewicht pro Längeneinheit und Feuchtigkeitsgehalt des behandelten Materials.
Wenn im Betrieb der Feuchtigkeitsgehalt des Materials sich auf einem gegebenen Sollwert befindet und demzufolge eine gegebene Proportionalität zwischen Dicke und Gewicht pro Längeneinheit herrscht, arbeitet die Steuereinrichtung so, wie dies in der oben erwähnten Patentschrift beschrieben ist.
Wenn jedoch der Feuchtigkeitsgehalt des Materials z. B. abnimmt, so ändert sich die Beziehung Dicke zu Gewicht pro Längeneinheit des Materials, und ohne den Abfühlapparat für dessen Feuchtigkeitsgehalt würde die Steuereinrichtung so reagieren, als hätte das Gewicht pro Längeneinheit zugenommen (wegen der Zunahme der Dicke), während tatsächlich keine solche Gewichtszunahme stattgefunden hätte. Nun wird aber der beschriebene Apparat in Tätigkeit kommen, sobald die Änderung beginnt.
Vor Beginn der Änderung ist die Brücke ausgeglichen, und der Verstärker 53 liefert kein Signal, so dass der Servomotor 45 still steht. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt anfängt zu sinken, wird dies den Widerstandswert des Zweiges CD beeinflussen, und das sich daraus ergebende Signal des Verstärkers 53 wird den Servomotor 45 in Drehung versetzen. Die Drehgeschwindigkeit wird der Spannung B und D proportional sein, und der Drehsinn so, dass die Leitspindel 44 den Hebel 43 ein wenig hebt, so dass trotz der Zunahme in der Dicke des Materials keine Dickenzunahme durch die elektromechanische Einrichtung 37 festgestellt wird, und gleichzeitig wird die Mutter 51 mit ihrem Kontakt 50 durch die Drehung der Servomotorwelle 52 bewegt, wodurch der Widerstandswert des Zweiges AD verändert wird, um die Brücke wieder auszugleichen, so dass der Servomotor 45 aufhört, sich zu drehen.
Bei Zunahme des Feuchtigkeitsgehaltes ist die Wirkung natürlich umgekehrt. Es ist zu bemerken, dass es unwesentlich ist, ob die rückführungslose Steuervorrichtung durch die Änderung des Feuchtigkeitsgehaltes beeinflusst wird oder nicht.