DD295019A5

DD295019A5 - ARRANGEMENT FOR DETERMINING CONTAMINATION AND DEFECTS IN FIBER MATERIALS

Info

Publication number: DD295019A5
Application number: DD34144690A
Authority: DD
Inventors: Alexej Agapov; Ulrich Liebscher
Original assignee: Technische Universitaet,De
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 1991-10-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Bestimmen von Verunreinigungen und Stoerstellen in Fasermaterialien und bezieht sich auf das Gebiet der Mesztechnik an Fasermaterialien, insbesondere auf die Bestimmung von Verunreinigungen und Stoerstellen. Erfindungsgemaesz sind an einer mechanischen Aufloeseeinheit zwei parallel nebeneinander liegende luftdurchstroemte Meszkanaele (7; 8) aus elektrisch nichtleitendem Material angeordnet. An der Meszstrecke befinden sich in jedem Meszkanal (7; 8) ein Meszkondensator (10; 11) gleicher Geometrie. Fuer beide Meszkondensatoren (10; 11) gibt es eine gemeinsame Elektrode * die gleichzeitig die gesamte Wand zwischen den beiden Meszkanaelen (7; 8) bildet, und je eine Elektrode (13; 14), die eine gegenueber der gemeinsamen Elektrode (12) liegende Wand des jeweiligen Meszkanals (7; 8) bildet. Der elektrisch leitende Abschnitt der Trennung (17) in der Aufloeseeinheit zwischen den beiden Meszkanaelen (7; 8) besteht aus Metall und ist mit der Aufloeseeinheit und der Abschirmung (18) elektrisch verbunden und geerdet. Der dielektrische Abschnitt der Trennung (19) ist aus einem elektrisch nichtleitendem Material gefertigt und enthaelt an der Meszstrecke die gemeinsame Elektrode (12) der beiden Meszkondensatoren (10; 11). Figur{Anordnung; Fasermaterial; Verunreinigungen; Stoerstellen; Meszkanal; Meszkondensator; Auswerteschaltung}The invention relates to an arrangement for the determination of impurities and bumps in fiber materials and relates to the field of Mesztechnik on fiber materials, in particular on the determination of impurities and Stoerstellen. According to the invention, two air flow-through measuring channels (7; 8) made of electrically non-conductive material are arranged parallel to one another on a mechanical resolving unit. At the measuring section are in each Meszkanal (7; 8) a Meszkondensator (10; 11) of the same geometry. For both measuring capacitors (10; 11) there is a common electrode * which at the same time forms the entire wall between the two measuring channels (7; 8) and one electrode each (13; 14) opposite to the common electrode (12) Wall of the respective Meszkanals (7, 8) forms. The electrically conductive portion of the separator (17) in the dissolution unit between the two measuring channels (7; 8) is made of metal and is electrically connected and earthed to the dissolving unit and the shield (18). The dielectric portion of the separation (19) is made of an electrically non-conductive material and contains at the Meszstrecke the common electrode (12) of the two Meszkondensatoren (10; 11). FIG {assembly; Fiber material; impurities; impurities; Meszkanal; Meszkondensator; evaluation}

Description

bestimmt werden. Dabei wird der Luftstrom an der Verbindungsstelle der Auflöseeinheit und des Luftstromkanals durch eine Trennung in zwei Faser-Luftströme geteilt und jeder durch eine Meßstrecke, die aus zwei gleichen, nebeneinander, quer zu seinem Luftstrom liegenden, elektrischen Feldern besteht, transportiert.be determined. In this case, the air flow at the junction of the dissolution unit and the air flow channel is divided by a separation into two fiber air streams and each through a measuring path consisting of two equal, juxtaposed, transverse to its air flow, electric fields transported.

In jedem Feld mißt man gleichzeitig die Änderungen der elektrischen Feldstärke, die auf Grund der Masseschwankungen der Faser-Luftströme entstehen. Die gewonnenen Signale, von denen jedes aus Störteil und Nutzteil besteht, werden in der Gegenphase gemischt, wobei sich beide Störteilo bzw. Nutzteile der einzelnen Fasern in den Faser-Luftströmen aufheben und das Nutzteil von Verunreinigungen detsktiert wird. Anschließend wird dieses Signal gleichgerichtet, verstärkt und mit einem Sollwert verglichen.In each field one simultaneously measures the changes in the electric field strength, which arise due to the mass fluctuations of the fiber-air streams. The signals obtained, each consisting of Störteil and Nutzteil are mixed in the opposite phase, with both Störteilo or useful parts of the individual fibers cancel in the fiber air streams and the Nutzteil is detected by impurities. Subsequently, this signal is rectified, amplified and compared with a setpoint.

Die Anordnung besteht aus einer Auflöseeinheit mit Auflösewalze, Luftstromkanal, Trennung, zwei Meßkanälen sowie zwei Meßkondensatoren, einer Abschirmung, einem HF-Generator und einer Auswerteschaltung.The arrangement consists of a dissolving unit with opening roller, air flow channel, separation, two measuring channels and two measuring capacitors, a shield, an RF generator and an evaluation circuit.

Durch die Auflöseeinheit wird das Fasermaterial zu Faserkomplexen bis hin zu einzelnen Faser aufgelöst und dem Luftstrom zugeführt. Dieser teilt sich durch die Trennung mit einem Ursprung in der Verbindungsstelle der Auflösewalze und des Luftstromkanals in zwei Faser-Luftströme. Jeder transportiert die Fasern durch die Meßstrecke, an der in jedem Meßkanal ein Meßkondensetor gleicher Geometrie angeordnet ist. Die Meßkondensatoren sind vorzugsweise als Querfeldkondensatoren ausgebildet und kompensieren solche Störgrößen des Transportmediums, wie Luftfeuchte und Temperatur, darüber hinaus aber auch Ablagerungen in den Meßkanälen. Die Meßkondensatoreinheit selbst besteht aus elektrisch nichtleitendem Material, beispielsweise Epoxidharz. Nach außen sind die Meßkondensatoren in an sich bekannter V/eise abgeschirmt und geerdet. Die beiden Meßkanäle liegen parallel nebeneinander und werden durch eine Trennung voneinander getrennt. Die Trennung besteht aus zwei festverbundenen Abschnitten, einem elektrisch leitenden, mit der Abschirmung verbundenen und geerdeten Abschnitt und einem dielektrischen Abschnitt, in welchem an der Meßstrecke eine an den HF-Generator angeschlossene gemeinsame Elektrode der zwei Meßkondensatoren angeordnet ist. Die Meßkondensatoren bestehen weiterhin aus zwei Elektroden, die der gemeinsamen Elektrode jeweils gegenüberliegen und an eine Auswerteschaltung angeschlossen sind. Die gemeinsame Elektrode ist so dick ausgebildet wie die Trennung. Die beiden anderen Elektroden des Meßkondensators bilden gleichzeitig die der Trennung gegenüberliegenden Wände der Meßkanäle.By the dissolution unit, the fiber material is dissolved into fiber complexes down to single fiber and fed to the air flow. This splits through the separation with an origin in the junction of the opening roller and the air flow channel into two fiber air streams. Each transports the fibers through the measuring path, at which a measuring capacitor of the same geometry is arranged in each measuring channel. The measuring capacitors are preferably designed as transverse field capacitors and compensate for such disturbances of the transport medium, such as air humidity and temperature, but also deposits in the measuring channels. The Meßkondensatoreinheit itself consists of electrically non-conductive material, such as epoxy resin. On the outside, the measuring capacitors are shielded and earthed in a manner known per se. The two measuring channels are parallel next to each other and are separated by a separation. The separation consists of two firmly connected sections, an electrically conductive, connected to the shield and grounded portion and a dielectric portion in which a measuring electrode connected to the RF generator common electrode of the two measuring capacitors is arranged on the measuring section. The measuring capacitors continue to consist of two electrodes which are opposite to the common electrode and connected to an evaluation circuit. The common electrode is as thick as the separation. The other two electrodes of the measuring capacitor at the same time form the walls of the measuring channels opposite the separation.

Jeder Meßkondensator hat als eine Platte eine gemeinsame Geberelektrode und als andere eine gegenüber einer Seite der Geberelektrode liegende Sensorelektrode. In dieser Weise bilden eine gemeinsame Elektrode und die Elektroden zwei parallel nebeneinander liegende Meßkondensatoren, wobei die gemeinsame Elektrode gleichzeitig beide Meßkondensatoren voneinander trennt.Each measuring capacitor has as a plate a common donor electrode and, as another, a sensor electrode opposite to one side of the donor electrode. In this way, a common electrode and the electrodes form two parallel measuring capacitors, the common electrode simultaneously separating both measuring capacitors.

Die gemeinsame Elektrode wird mit einer HF-Spannung von einem Generator gespeist und die Elektroden sind an eine Brückenschaltung angeschlossen. Dieser Aufbau der Anordnung gewährleistet die Verminderung des Störeinflusses der Luftfeuchte und Lufttemperatur sowie von Ablagerungen an der Meßstrecke. Die Verdoppelung des Querschnittes der Meßstrecke ohne das Senken des Füllgrades der Meßkondensatoren erlaubt eine zweifache Verkürzung dor Prüfzeit bei gleicher Empfindlichkeit und bei besserer Registriersicherheit der Anordnung.The common electrode is fed with an RF voltage from a generator and the electrodes are connected to a bridge circuit. This structure of the arrangement ensures the reduction of the interference of the humidity and air temperature and deposits on the test section. The doubling of the cross section of the measuring path without lowering the degree of filling of the measuring capacitors allows a two-fold shortening dor test time with the same sensitivity and better registration security of the arrangement.

Ausführungsbelsplel The invention will be explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments. In the accompanying drawings show

Fig. 1: den Querschnitt des Prüfstandes; Fig. 2: den Schnitt B-B nach Fig. 1; Fig. 3: die Auswerteschaltung.Fig. 1: the cross section of the test bench; Fig. 2: the section B-B of Fig. 1; Fig. 3: the evaluation circuit.

In Fig. 1 ist die Auflöseeinheit 1 unterhalb des Luftstromkanals 5 angeordnet. An der Verbindungsstelle β der Auflösewalze 4 und des Luftstromkanals 5 teilt sich der Luftstromkanal B in zwei parallel nebeneinander liegende Meßkanäle 7 und 8. Jeder Meßkondensator 10;11 besteht aus einer für beide Meßkondensatoren 10; 11 gemeinsamen Elektrode 12, die gleichzeitig eine Trennung zwischen den Meßkanälen 7; 8 an der Meßstrecke 9 bildet, und aus einer Elektrode 13; 14, wobei jede Elektrode 13; eine gegenüber der gemeinsamen Elektrode 12 liegende Wand der Luftstromkanäle 7; 8 bildet. Die Geberelektrode 12 ist an einem HF-Generator 15, der sie mit einer HF-Spannung speist, angeschlossen. Die beiden Elektroden 13; 14 sind an eine Auswerteschaltung 16, die vorzugsweise eine Resonanzbrückenschaltung ist, angeschlossen, wobei die beiden Signale von den Meßkondensatoren 10; 11 in der Gegenphase gemischt werden, was zur Verminderung der Störstelleneinflüsse von Luftfeuchte und Lufttemperatur sowie von Ablagerungen an der Meßstrecke 9 führt. Der elektrisch leitende Abschnitt der Trennung 17 zwischen beiden parallel nebeneinander liegenden Luftstromkanälen 7; 8 ist in der Auflöseeinheit 1 aus Metall gefertigt und mit der Auflöseeinheit 1 und mit der Abschirmung 18 elektrisch verbunden und geerdet. Der elektrisch nichtleitende Abschnitt der Trennung 19, der beide Meßkanäle 7; 8 voneinander zwischen der Auflöseeinheit 1 und der Meßstrecke 9 trennt, besteht aus einem elektrisch nichtleitendem Material, z.B. Epoxidharz.In Fig. 1, the dissolving unit 1 is arranged below the air flow channel 5. At the connection point β of the opening roller 4 and the air flow channel 5, the air flow channel B divides into two measurement channels 7 and 8 lying parallel next to each other. Each measuring capacitor 10, 11 consists of a measuring capacitor 10 for both measuring capacitors 10; 11 common electrode 12, which at the same time a separation between the measuring channels 7; 8 forms at the measuring section 9, and from an electrode 13; 14, each electrode 13; a relative to the common electrode 12 wall of the air flow channels 7; 8 forms. The encoder electrode 12 is connected to an RF generator 15 which supplies it with an RF voltage. The two electrodes 13; 14 are connected to an evaluation circuit 16, which is preferably a resonant bridge circuit, wherein the two signals from the measuring capacitors 10; 11 are mixed in the opposite phase, which leads to the reduction of the influence of impurities of air humidity and air temperature and deposits on the measuring section 9. The electrically conductive portion of the separation 17 between two parallel adjacent air flow channels 7; 8 is made in the dissolving unit 1 made of metal and electrically connected to the dissolving unit 1 and the shield 18 and grounded. The electrically non-conductive portion of the separation 19, the two measuring channels 7; 8 separates from each other between the resolving unit 1 and the measuring section 9, consists of an electrically non-conductive material, e.g. Epoxy resin.

Die beiden Meßkondensatoren 10; 11 sind in einer Meßkondensatoreinheit 20, die aus einem elektrisch nichtleitendem Material, z.B. Epoxidharz, gefertigt ist, angeordnet und vor Störeinflüssen mit Hilfe einer Abschirmung 18, die mit der Auflöseeinheit 1 verbunden und geerdet ist, geschützt.The two measuring capacitors 10; 11 are in a measuring capacitor unit 20 made of an electrically non-conductive material, e.g. Epoxy resin is made, arranged and protected from interference by means of a shield 18 which is connected to the dissolving unit 1 and grounded protected.

Die Anordnung funktioniert wie folgt. Eine Speisung des Fasermaterials, z. B. des Faserbandes, erfolgt von der Speisewalze 2 und von dem Zuführungstisch 3. Durch die Wirkung des Belages der Auflösewalze 4 wird das Fasormaterial zu Faserkomplexen bis hin zu einzelnen Fasern aufgelöst und in den Luftstrom befördert. Die einzelnen Fasern und Partikeln teilen sich gleichmäßig an der Verbindungsstelle 6 der Auflöseeinheit 1 und des Luftstromkanals 5 in zwei gleiche Faser-Luftströme mit Hilfe des elektrisch leitenden Abschnittes der Trennung 17, der die mögliche statische Elektrizität der Fasern und Partikeln vermindert. In beiden Meßkanälen 7; 8 werden die Fasern und Partikeln beschleunigt, so daß sie die an der Meßstrecke 9 angeordneten Meßkondensatoren 10; 11 passieren.The arrangement works as follows. A feed of the fiber material, for. B. of the sliver takes place from the feed roller 2 and from the feeding table 3. By the action of the lining of the opening roller 4, the fiber material is dissolved into fiber complexes down to individual fibers and conveyed into the air stream. The individual fibers and particles divide evenly at the junction 6 of the dissolving unit 1 and the air flow channel 5 into two equal fiber air streams by means of the electrically conductive portion of the separation 17, which reduces the possible static electricity of the fibers and particles. In both measuring channels 7; 8, the fibers and particles are accelerated, so that they are arranged on the measuring section 9 measuring capacitors 10; 11 happen.

The RF generator 16, which is connected to the common electrode 12, is at the resonance frequency of Tuned parallel resonant circuit 26 and the measuring bridge with the aid of the controller 21 and the adjustment capacitor 22 aligned. If the fiber air flow contains no impurities and the sliver is dissolved up to individual fibers, is at both Measuring capacitors 10; 11 according to the normal distribution law on average the same number of fibers available. In

diesem Fall sind die Signale von beiden Meßkondensatoren 10; 11 gleich und nach der Mischung in der Gegenphase liegt an demIn this case, the signals from both measuring capacitors 10; 11 equal and after the mixture in the antiphase is on the

Output of Auswerteschaitung 16 a difference signal with a value of zero. Passes a particle whose mass is usually on the mass of individual fibers essential (an order of magnitude and

mehr) unterscheidet, den Meßkondensator 10 oder 11, werden sich die Signale von beiden Meßkondensatoren 10; 11 unterscheiden. Die Meßbrücke verläßt den Ausgleichszustand, wobei ein HF-Signal mit Hilfe der Induktivität 25 desmore), the measuring capacitor 10 or 11, the signals from both measuring capacitors 10; 11 different. The measuring bridge leaves the compensating state, wherein an RF signal by means of the inductance 25 of the

Parallel resonant circuit 26 separated, fed to the uninverting input 27 of an operational amplifier 28 and then

nach der Verstärkung in einem Gleichichter 29 gleichgerichtet wird. Die Amplitude des Impulses wird proportional deris rectified after amplification in a rectifier 29. The amplitude of the pulse becomes proportional to the

Mass difference of the two fiber-air streams in the cross section of the measuring capacitors 10; 11th The impurities are determined by any known evaluation method by exceeding the predetermined Voltage value determined.

l'i der beschriebenen Anordnung wird das Bestimmen von Verunreinigungen und Störstellen in Fasermaterialien einerseits mit der gleichen Genauigkeit wie im Pro'.otyp gewährleistet, weil die geometrischen Abmessungen der Meßkondensatoren derIn the arrangement described, the determination of impurities and impurities in fiber materials on the one hand with the same accuracy as in Pro'.otyp guaranteed because the geometric dimensions of the measuring capacitors of the

Arrangement and the prototype are the same and as a result of the degree of filling of the measuring capacitors, the immediate influence <juf the Accuracy of the measurement possesses equal. On the other hand, the test time is much smaller, because the measurement dor mass of Fiber-air flows are carried out in parallel in two independent measuring capacitors. The present arrangement has a smaller value of the registration errors than the prototype because the measurement distance is the same Dimensions of measuring capacitors is much shorter. A registration error results when two particles simultaneously the two measuring capacitors 10; 11 happen. In this case

ist der Ausgangsimpuls proportional der Massendifferenz beider Partikeln. Eine andere Art der Registrierfehler ergibt sich, wenn zwei Partikeln gleichzeitig jeweils einen Meßkondensator 10 oder 11 passieren. In diesem Fall ist der Ausgangsimpuls proportional der Massensumme beider Partikeln. Es ist notwendig zu betonen, daß beide Arten von Registi ierfehlern sehr seltene zufällige Ergebnisse sind und ihre Wahrscheinlichkeit sehr gering ist.the output pulse is proportional to the mass difference of both particles. Another type of registration error results when two particles pass through a measuring capacitor 10 or 11 at the same time. In this case, the output pulse is proportional to the sum of the masses of both particles. It is necessary to emphasize that both types of registration errors are very rare random results and their probability is very low.

The present arrangement for the determination of impurities and impurities in fiber materials allows, in comparison

mit dem Prototyp die Prüfzeit wesentlich einzusparen und als Folge die Ausschußproduktion zu senken und die Produktivität zu erhöhen.To significantly save test time with the prototype and, as a result, reduce scrap production and increase productivity.

Claims

1. Arrangement for determining impurities and impurities in fiber materials, consisting of a mechanical dissolution unit, an air flow channel and a Meßka ⁿ al with measuring capacitors, the measuring capacitors with an RF generator and an evaluation circuit in combination, characterized in that in the air flow channel ( 5) between the connection point (6) of the mechanical dissolution unit (1) and the air flow channel exit (30) a separation (17; 19), the two measuring channels (7; 8) are parallel to each other, is arranged that in the air flow channel ( 5) a measuring path (9) is present, in which a measuring capacitor (10, 11) is located in each measuring channel (7, 8), wherein both measuring capacitors (10, 11) have a common electrode (12), which is in the separation (19) and is as thick as the separation (19) is formed, and each have an electrode (13, 14) which in the separation (19) respectively opposite side of the measuring channels (7 8) and simultaneously forming the opposite walls, that the common electrode (12) to the RF generator (15) and the electrodes (13; 14) are connected to the evaluation circuit (16).

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the separation of an electrically conductive portion (17) and an electrically non-conductive portion (19).

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the electrically conductive portion (17) of the separation with the shield (18) is connected and grounded.

For this 2 pages drawings

Field of application of the invention

The invention relates to the field of metrology en fiber materials, in particular to the determination of impurities and impurities.

Characteristic of the known state of the art

An arrangement known from SU 1343353 serves to determine impurities in fiber materials. It has an arrangement of three electrodes which form two measuring capacitors, wherein two electrodes are fed perpendicular to the air flow direction, parallel to a third electrode of a current which is registered by each evaluation and compared with each other. The arrangement compensates for the disturbance variables. Since the two sensor electrodes are adjacent to each other with respect to the encoder electrode, the impurities that pass approximately the same distance between the two sensor electrodes are not recognizable by the arrangement. In addition, as described in SU 1343353, the arrangement is not able to register the transverse or oblique to the axis of the air flow channel flying massive impurities and the impurities whose dimensions are greater than or equal to the dimensions of the plate of the sensor electrode, which z , As the examination of Viskosefasermaterialien containing impurities of different sizes, very problematic.

In the DD-WP G 01 N / 3291050 a Zweimesskondensatorensystem is presented, the test section consists of two equal, successively transverse to the air flow electric fields, in each case the changes in the electric field strength due to mass fluctuations of the fiber air flow are measured simultaneously, and the obtained signals from both Moßkondensatoren be mixed in the opposite phase and the difference signal is processed further. The described arrangement increases the registration security of the measurement of the impurity compared to the prototype and has a sufficiently high sensitivity, but it checks the whole amount of fiber materials in each successively arranged measuring capacitor, i. H. twice, which increases test time and as a result increases broke production and lowers productivity.

Object of the invention

It is the object of the invention to save in the determination of impurities and impurities in fiber materials test time without lowering the test accuracy thanks to the increase in the cross section of the test section without lowering the degree of filling of the measuring capacitors and zu.erhöhen the registration security.

Explanation of the essence of the invention

The invention has for its object to develop an arrangement with which impurities and impurities in fiber materials can be determined.

According to the invention the object is achieved in that impurities and impurities in fiber materials by evaluating changes in capacitance of a measuring capacitor due to mass fluctuations of the fiber-air flow