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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
mit einem Mikrowellenresonator für
eine oder an einer Spinnereivorbereitungsmaschine, die ein Streckwerk zum
Verstrecken von strangförmigen
Fasermaterial aufweist, insbesondere Karde, Strecke oder Kämmmaschine,
wobei der Resonator zum Anschließen an eine Meßeinrichtung
zur Messung der Banddicke und/oder der Feuchtigkeit des kontinuierlich
durch den Resonatorraum hindurchgeförderten Fasermaterials ausgebildet
ist.
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Die Messung von Faserbanddicken ist
insbesondere zum Zwecke der Ausregulierung von Ungleichmäßigkeiten
von einem oder mehreren einer Spinnereivorbereitungsmaschine vorgelegten
Faserbändern
unabdingbar. Gleichfalls ist zur Qualitätskontrolle des verstreckten
Materials am Maschinenausgang eine derartige Messung wünschenswert. Meßwerte zur
Faserbanddicke (es sind auch die Bezeichnungen Bandquerschnitt oder
Bandmasse gebräuchlich)
werden neben der genannten Qualitätskontrolle auch zum Abstellen
der Maschine herangezogen, wenn vorgegebene Masseschwankungsgrenzwerte überschritten
werden und somit kein hochwertiges Produkt mehr erhalten wird.
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Bisher werden überwiegend mechanisch abtastende
Sensoren zur Ermittlung der Banddicke von dem oder den Faserbändern eingesetzt.
Auch sind kapazitive Meßorgane
bekannt. Eine neue Methode zur Faserbanddickenmessung stellt hingegen
die Verwendung von Mikrowellen dar. Hierbei werden von einem Mikrowellengenerator
erzeugte Mikrowellen, deren Frequenzen bevorzugt von einem Rechner
innerhalb gewisser Grenzen verändert werden,
in einen Resonatorraum eines Mikrowellenresonators eingekoppelt,
durch welches auch das zu vermessende Fasermaterial kontinuierlich
hin durchgeführt wird.
Entsprechend der Faserart, der Bandmassen und – geometrie sowie der Bandfeuchtigkeit
tritt bei einer charakteristischen Mikrowellenfrequenz ein Resonanzsignal
auf, welches nach Auskopplung von einem Rechner zur Ermittlung der
Banddicke und/oder der Bandfeuchtigkeit des Fasermaterials auswertbar ist.
Eine derartige Methode für
andere Anwendungszwecke ist beispielsweise in der
EP 0468023 B1 beschrieben,
deren Offenbarungsgehalt hiermit explizit eingeschlossen wird. Die
Vorteile eines derartigen Meßverfahrens
mittels Mikrowellen liegen insbesondere darin, daß hochpräzise, berührungslose
Abtastungen des Fasermaterials möglich
sind. Mechanische Beeinträchtigungen
des Bandes sowie Meßungenauigkeiten
aufgrund der Trägheit
von mechanischen Meßelementen
scheiden aus.
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Für
die Anordnung eines Mikrowellenresonators ist es naheliegend, diesen
dort zu plazieren, wo üblicherweise
die mechanisch abtastenden Sensoren angeordnet sind. Am Ausgang
beispielsweise eines Streckwerks ist der mechanische Sensor in aller Regel
Teil eines Kalanderwalzenpaares, das zum Transport des verstreckten
Faserbandes dient. Eine der beiden Kalanderwalzen ist hierbei gegen
eine Anpreßkraft
auslenkbar ausgebildet, wobei das Maß der Auslenkung ein Maß für die Banddicke
des durchlaufenden Faserbandes ist. Da das Kalanderwalzenpaares
jedoch insbesondere zum Transport des Faserbandes aus dem Streckwerk
dient, kann dieses nicht fortgelassen werden, so daß eine Unterbringung
des Mikrowellensensors nicht unproblematisch ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, insbesondere
bei räumlicher
Enge eine einfache Anordnung eines Mikrowellenresonators zu realisieren.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Resonator in eine maschinentypische
Funktionsgruppe der Spinnereivorbereitungsmaschine integriert ist. Ebenfalls
wird die Aufgabe durch eine Spinnereivorbereitungsmaschine mit einer
derartigen Vorrichtung gelöst.
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Die Vorteile der Erfindung liegen
insbesondere darin, daß der
Resonator nicht in eventuell vorhandene Leerräume untergebracht ist, sondern
daß eine
an sich bekannte Funktionsgruppe modifiziert wird, um den Resonator
darin zu integrieren. Hierdurch kann einerseits Platz eingespart
werden, andererseits wird eine hochfunktionale Einheit erhalten, die
nicht zuletzt auch leicht zugänglich
gestaltet werden kann. Da an der bekannten Funktionsgruppe verschiedenste
Funktionselemente angeordnet sein können, die gleichfalls beispielsweise
zu Wartungs- oder Reinigungszwecken leicht zugänglich sein müssen, ergibt
sich dieser Vorteil auch für
den Mikrowellenresonator.
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Die Funktionsgruppe mit dem Mikrowellenresonator
ist besonders bevorzugt am Streckwerksausgang angeordnet. Bei den
herkömmlichen
Maschinen ist der Platz zwischen der letzten Streckwerkswalze und
dem Kalander- bzw. Abzugsscheibenpaar äußerst begrenzt. Um größere Umkonstruktionen
der vorhandenen Maschinen zu vermeiden, wird die Distanz zwischen
der genannten Streckwerkswalze und dem Abzugsscheibenpaar bevorzugt
unverändert gelassen.
Die in diesem Zwischenraum vorhandene Funktionsgruppe wird insbesondere
von einer Trägerkonstruktion
gebildet, an der Elemente zur Bandüberwachung, Bandführung und/oder
Bandeinfädelung
angeordnet sind. Bei der bekannten Strecke RSB-D 35 der Firma Rieter
sind an einer solchen Trägerkonstruktion
insbesondere eine Vliesführungsdüse angelenkt,
die bei Bandstau oberhalb der Trägerkonstruktion
von dem gestauten Band verschwenkt wird und damit ein Abstellen
der Maschine verursacht. Desweiteren ist eine Halterung in eine
zentrale Durchbrechung der Trägerkonstruktion
eingesetzt, in den wiederum ein Bandtrichter eingeführt ist.
Der Bandtrichter dient zur Verdichtung des von der Vliesführungsdüse zusammengeführten Fasermaterials und
zur gezielten Einführung
in den Klemm spalt des nachfolgenden Kalanderwalzenpaares. Desweiteren sind
bei der bekannten Strecke RSB-D 35 zwei Luftkanäle vorhanden, durch den ein
Druckluftstrom geführt
wird, um ein in die Vliesführungsdüse eingefädeltes Faserbandende
mit Hilfe des Luftstroms durch den Bandtrichter zu den Kalanderwalzen
zu transportieren.
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Erfindungsgemäß sind nun ein oder mehrere der
vorgenannten Elemente auch bei der Trägerkonstruktion vorhanden,
in welcher der Mikrowellenresonator integriert ist. Die genannten
Elemente zur Bandüberwachung,
Bandführung
und/oder Bandeinfädelung
können
auch eine andere als die vorbeschriebene Ausgestaltung aufweisen.
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An der Trägerkonstruktion zwischen dem Streckwerk
und der Abzugseinrichtung ist vorzugsweise ebenfalls ein Bandstausensor
angeordnet, der insbesondere zur Registrierung eines Bandstaus zwischen
einem an der Trägerkonstruktion
angeordneten Bandtrichter und der Abzugseinrichtung, d.h. insbesondere
einem Kalanderwalzenpaar, dient. Ein solcher Sensor kann auf einem
optischen Meßprinzip,
auf mechanischer Registrierung oder einem sonstigen Meßprinzip
beruhen.
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Es bietet sich an, den Resonatorraum
in Faserbandquerrichtung größer auszugestalten
als in Faserbandlaufrichtung. Da – wie vorher erläutert – der Platz
zwischen Streckwerk und Abzugseinrichtung bei bekannten Maschinen
begrenzt ist, bietet sich eine solche Ausgestaltung an. Insbesondere können Einkoppel-
und Auskoppelelemente, die Mikrowellen in den Resonatorraum ein-
bzw. auskoppeln bei dieser Ausgestaltung leichter untergebracht und
mittels Anschlußelementen
angeschlossen werden.
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Die Anschlüsse zum Ein- und Auskoppeln der
Mikrowellen in den Resonatorraum sind bevorzugt den jeweiligen Bedingungen
bzw. Erfordernissen angepaßt
angeordnet. So kann es sich anbieten, die Anschlüsse auf der das Fasermaterial
zuführenden
Seite anzuordnen, da hier einerseits ein leichter Zugang für den Bediener
ermöglicht
wird und andererseits ein Bandstau an den Kalanderwalzen die Anschlüsse nicht
beschädigt.
Bei seitlich angeordneten Anschlüssen
hingegen läßt sich
eine noch kleinere und flachere Baugruppe erhalten.
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Der Mikrowellenresonator kann entweder
als selbstständiges
Teil ausgebildet und mit der Funktionsgruppe gekoppelt bzw. in diese
integriert sein, oder die Funktionsgruppe und zumindest ein Teil
des Resonators sind einstückig
ausgebildet. Im letzeren Fall ist es vorteilhaft, wenn der Resonatorraum
zumindest teilweise von einer Vertiefung in der Funktionsgruppe
gebildet ist. Beispielsweise kann diese von einer gefrästen Ausnehmung
gebildet sein. Um den Resonatorraum abzudecken, wird bevorzugt ein abnehmbares
Wandelement auf die Vertiefung aufgesetzt und beispielsweise verschraubt.
Das Wandelement kann bündig
mit der Oberfläche
der Funktionsgruppe abschließen
oder beispielsweise herausstehen. Ist die Funktionsgruppe als Trägerkonstruktion
am Streckwerksausgang ausgebildet, dient diese demnach nicht nur
beispielsweise zur Aufnahme einer Halterung für einen Bandtrichter und zum
Anlenken einer Vliesführungsdüse sowie
gegebenenfalls anderer Elemente zur Bandüberwachung, Bandführung und/oder
Bandeinfädelung,
sondern ist selbst Teil eines Mikrowellensensors.
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In einer alternativen Ausgestaltung
weist die Funktionsgruppe eine Durchbrechung auf, auf die von der
einen und der anderen Seite ein erstes bzw. ein zweites Wandelement
aufgesetzt ist. Der Resonatorraum ist hierbei zwischen den beiden
Wandelementen gebildet. Diese Ausgestaltung hat unter anderem den
Vorteil, daß die
beiden Wandelemente leicht abnehmbar ausgestaltet werden können, um beispielsweise
Reinigungsarbeiten ausführen
zu können.
Auch bei Beschädigung
oder Abnutzung lassen sich die Wandelemente leicht und kostengünstig auswechseln.
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In einer speziellen Ausgestaltung
bilden die beiden Wandelemente einerseits die Deckenwand und andererseits
die Bodenwand des Resonatorraums, während dessen umlaufende Seitenwand
von der Funktionsgruppe gebildet ist. Alternativ sind auch die Seitenwände des
Resonatorraums von einem Abschnitt einer oder beider Wandelemente
gebildet.
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Zur Hindurchführung des Fasermaterials durch
den Resonatorraum weisen die Funktionsgruppe und ein Wandelement
bzw. beide Wandelemente miteinander fluchtende Durchgangsöffnungen
auf. In diese Durchgangsöffnungen
ist besonders bevorzugt ein elektrisch nicht leitendes und an beiden
Stirnseiten offenes Rohr eingesetzt, durch das das Fasermaterial
hindurchgeführt
werden kann. Textilfasern können
somit nicht in den übrigen
Teil des Resonatorraums eindringen, so daß eine andernfalls von Zeit zu
Zeit notwendige Reinigung hinfällig
wird.
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Das Bandführungsrohr ist bevorzugt aus
einem im wesentlichen temperaturstabilen Material, dessen Dielektrizitätskonstante
zudem im wesentlichen temperaturunabhängig ist gefertigt. Es bietet sich
an, hierzu Keramik, einen Verbundwerkstoff oder Kunststoff zu verwenden,
im letzteren Fall insbesondere Polykarbonat. Zudem sollen die Mikrowellenmessungen
möglichst
nicht beeinflußt
werden. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das verwendete Material
möglichst
wenig Feuchtigkeit aufnimmt. Als Verbundwerkstoff hat sich insbesondere
TMM® der
amerikanischen Firma Rogers als geeignet erwiesen, das ein Hydrokarbon-Keramik-Verbundwerkstoff
mit einer sehr guten Temperaturstabilität und insbesondere einer gegenüber Temperaturschwankungen
sehr stabilen Dielektrizitätskonstanten
ist.
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Das Bandführungsrohr ist in einer bevorzugten
Variante zumindest abschnittsweise in Faserbandlaufrichtung konisch
bzw. trichterförmig
ausgebildet, um das Fasermaterial für ein nachfolgendes Kalanderwalzenpaar
schon zu einem bestimmten Grad zu verdichten.
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Zum Zweck einer einfacheren Einfädelung des
Fasermaterials in den Resonator kann die Eintrittsöffnung des
Bandführungsrohres
erweitert und insbesondere konisch ausgebildet sein.
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Da das Bandführungsrohr bevorzugt auswechselbar
ausgestaltet ist, kann beispielsweise je nach Bandfeinheit ein passendes
Bandführungsrohr mit
modifiziertem Innendurchmesser gewählt werden. Zweckmäßigerweise
ist die Auswertung der ausgekoppelten Mikrowellensignale auf das
jeweils verwendete Bandführungsrohr
abzustimmen. Ein derartiger Neuabgleich der Auswertungssoftware kann
sich erübrigen,
wenn die Massen der verschiedenen Bandführungsrohre im Bereich der
Mikrowellenausbreitung im wesentlichen gleich groß gewählt werden.
Dies bedeutet eine entsprechend geeignete Geometriewahl der Rohre.
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Die vorstehende Ausführungsform
betrifft den Fall, daß lediglich
jeweils ein Rohr den Resonatorraum durchsetzt, d.h. der Außendurchmesser
der jeweiligen Rohre ist bei unterschiedlichem Innendurchmesser
gleich. Bei alternativen Ausführungsformen
sind mindestens zwei Rohre vorgesehen, wobei ein inneres in einem äußeren angeordnet,
beispielsweise eingeschoben, ist. Das Fasermaterial wird hierbei
im inneren Rohr geführt.
In diesem Fall können
ebenfalls verschiedene innere Bandführungsrohre mit verschiedenen
Innendurchmessern wechselweise in das vorzugsweise selbe äußere Rohr
eingesetzt werden. Das äußere Rohr
dient vornehmlich zur Halterung an der Trägerkonstruktion und zur Aufnahme
des inneren Rohres. Die Genauigkeit der Resonanzsignalauswertung
für die
verschiedenen inneren Rohre kann bei dieser Ausführungsform ebenfalls durch
Neuabgleich der Auswertungssoftweise und/oder durch gleiche Masse
der inneren Rohre im Mikrowellenausbreitungsbereich gewährleistet
werden.
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Vorteilhafterweise ist das Bandführungsrohr an
seiner stromabwärtigen
Seite mit einem Bandtrichter gekoppelt bzw. koppelbar, so daß diese
Einheit eine Doppelfunktion bei minimalem Platzaufwand einnehmen
kann. Bei einer di rekten Verbindung miteinander kann der Bandtrichter
an das Rohrende beispielsweise aufgesteckt, mit diesem verschraubt
oder anderweitig verbunden sein. Alternativ ist auch eine einstückige Ausbildung
von Bandführungsrohr
und Bandtrichter möglich.
Der Bandtrichter legt das verstreckte Faserband bevorzugt einem Klemmspalt
eines nachfolgenden Kalanderwalzenpaares vor, so daß die freie
vom Faserband zurückgelegte
Wegstrecke zwischen Bandtrichter und Kalanderwalzenpaar möglichst
kurz ist.
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Bei einer Alternative ist der Bandtrichter
an der Trägerkonstruktion
oder einem abnehmbaren Wandelement anordenbar, ohne daß eine Verbindung
zu dem Bandführungsrohr
bestünde.
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Da sich herausgestellt hat, daß die Wärmeausdehnung
der Resonatorwände
zu Meßverfälschungen
führen
kann, ist bevorzugt Sorge zu tragen, daß im wesentlichen konstante
Temperaturverhältnisse
gegeben sind. Eine Möglichkeit
besteht darin, die Funktionsgruppe im Bereich des Resonators beheizbar
auszubilden, wozu beispielsweise eine mit elektrischer Spannung
beaufschlagbare Heizfolie auf die Funktionsgruppe aufgebracht werden
kann, um eine gewünschte,
konstante Temperatur schnell zu erreichen. Eine solche Folie kann
zweckmäßigerweise
an der Unter- und/oder Oberseite des Resonatorraums plaziert werden.
Bei der oben beschriebenen Ausgestaltung des Resonatorraums unter
Verwendung eines oder mehrerer Wandelemente können auch diese beheizt werden.
Die Regelung des Temperaturniveaus kann beispielsweise von der Mikrowellenelektronik,
einer zentralen Maschinensteuerung oder einer eigens hierfür zuständigen Regelung vorgenommen
werden. Beim Erreichen der gewünschten
Temperatur bzw. kurz vorher wird der Stromkreis geöffnet, während beim
Unterschreiten einer vorgegebenen Temperaturgrenze der Stromkreis
wieder geschlossen wird.
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Statt einer Erwärmung können Elemente der Vorrichtung
auch auf eine konstante Temperatur gekühlt werden, beispielsweise
mittels Peltier-Elementen.
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Alternativ oder zusätzlich werden
Materialien mit geringer Wärmeausdehnung
für die
Funktionsgruppe bzw. zumindest für
den Resonator verwendet. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist hierbei
die Verwendung von einem Stahl mit vorzugsweise hohem Nickel-Anteil,
insbesondere Ni 36-Stahl. Ein derartiger Stahl ist beispielsweise
Invar-Stahl, der einen sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten
besitzt.
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Alternativ oder zusätzlich werden
thermisch isolierende Materialien an der Funktionsgruppe angeordnet,
um ein konstantes Temperaturniveau zu erhalten. In einer speziellen
Ausgestaltung wird thermisch isolierendes Material in die Funktionsgruppe integriert.
Ist beispielsweise der Resonator als separates Teil ausgebildet
und in eine entsprechende Durchbrechung der Funktionsguppe bzw.
einer Trägerkonstruktion
eingesetzt, kann an den Kontaktstellen ein thermisch isolierendes
Material angeordnet sein, um den Wärmeübergang von der Funktionsgruppe,
die üblicherweise
aus Stahl gefertigt ist, zum Resonator zu minimieren.
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Alternativ oder zusätzlich kann
der Resonator mitsamt der Funktionsgruppe in einem thermisch isolierenden
Gehäuse
untergebracht sein. Durchgänge
für das
Fasermaterial sind selbstverständlich
vorzusehen.
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Bei der Verwendung von Materialien
geringer thermischer Ausdehnung, wie beispielsweise einem Stahl
mit vorzugsweise hohem Nickel-Anteil, kann die Ausbreitungsfähigkeit
des Mikrowellenfeldes im Resonator leiden. Dementsprechend besteht eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung darin, daß der
Resonatorraum innenwandig mit einer leitfähigen Beschichtung versehen
ist, die beispielsweise von einer sauerstoffarmen Kupfer-Beschichtung
gebildet ist.
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Um eine Korrosion der inneren Oberflächen des
Resonatorraums zu verhindern, kann es vorteilhaft sein, eine korrosionsbeständige Beschichtung aufzubringen,
die beispielsweise aus Gold oder Silber besteht. Dies ist insbe sondere
dann zweckmäßig, wenn
die zuvor genannte leitfähige
Beschichtung aus beispielsweise Kupfer verwendet wird. In diesem
Fall wird die Korrosion des Kupfers durch das Aufbringen einer Gold-
oder Silber-Beschichtung verhindert.
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Alternativ oder zusätzlich ist
der Resonatorraum gasdicht mit einem vor Korrosion schützenden Gas
gefüllt,
welches dazu insbesondere keinen Sauerstoff enthalten darf. Es bietet
sich hierbei insbesondere die Verwendung von Edelgas an.
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Bestandteil der Erfindung ist neben
der beschriebenen Vorrichtung auch eine Spinnereivorbereitungsmaschine,
insbesondere Karde, Strecke oder Kämmmaschine, welche die erfindungsgemäße Vorrichtung
aufweist. Gleichfalls ist Bestandteil der Erfindung das vorbeschriebene
Bandführungsrohr zum
austauschbaren Einsetzen in einen Mikrowellenresonator der zuvor
beschriebenen Vorrichtung.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
der Figuren näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht einer Strecke gemäß dem Stand der Technik;
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1a, 1b eine Funktionsgruppe zwischen Streckwerksausgang
und Kalanderwalzen in Vergrößerung (in
Seitenansicht und in perspektivischer Ansicht);
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2 eine
erfindungsgemäße Funktionsgruppe
mit einem Mikrowellenresonator in geschnittener Vorderansicht (Schnitt
entlang II-II in 4);
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3 die
Funktionsgruppe gemäß der 2 in geschnittener Seitenansicht
(Schnitt entlang I-I in 4);
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4 eine
Aufsicht auf die Funktionsgruppe gemäß der 2 und 3 (in
kleinerem Maßstab);
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5 eine
geschnittene Seitenansicht einer Funktionsgruppe gemäß einer
zweiten Ausführungsform;
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6 eine
geschnittene Seitenansicht einer Funktionsgruppe gemäß einer
dritten Ausführungsform;
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7 eine
geschnittene Seitenansicht einer Funktionsgruppe gemäß einer
vierten Ausführungsform;
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8 eine
geschnittene Seitenansicht einer Funktionsgruppe gemäß einer
fünften
Ausführungsform
mit zwei Heizfolien, und
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9 eine
Detailansicht aus der 8.
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In der 1 sind
wesentliche Elemente einer bekannten Strecke dargestellt. Das Herzstück einer solchen
Strecke ist das Streckwerk 4, welches in der dargestellten
Ausführungsform
ein Eingangswalzenpaar 5, ein Mittelwalzenpaar 6 und
ein Ausgangs- bzw. Lieferwalzenpaar 7 aufweist, die sich
mit in dieser Reihenfolge jeweils gesteigerter Umfangsgeschwindigkeit
drehen. Ein oder mehrere Faserbänder FB
werden zwischen den jeweiligen Walzen der Walzenpaare 5, 6, 7 geklemmt
und entsprechend dem Verhältnis
der Umfangsgeschwindigkeiten der Walzenpaare verzogen. Im Hauptverzugs feld,
das vom mittleren Walzenpaar 6 und dem Lieferwalzenpaar 7 gebildet
ist, ist zusätzlich
ein Druckstab 8 zur Umlenkung des Faserbandes FB angeordnet.
Das oder die verzogenen Faserbänder
FB werden mit Hilfe einer Umlenkoberwalze 9 in mehreren
Bandführungselementen
(siehe 1a, 1b) zusammengefaßt und über ein
Kalanderwalzenpaar 11, 12 in einen geschwungenen
Bandkanal 13 eingeführt.
Der Bandkanal 13 ist in einem sich mit der Winkelgeschwindigkeit ω drehenden
Drehteller 14 angeordnet, wodurch das Faserband FB mit
einer Geschwindigkeit vL in einer rotierenden
oder changierenden Kanne 15 abgelegt wird. Die Kalanderwalze 12 bei
dieser bekannten Strecke ist ortsbeweglich und kraftbeaufschlagt
ausgebildet (siehe Doppelpfeil 12a), wobei die Größe der Auslenkung
ein Maß für den Bandquerschnitt
des zwischen den Kalanderwalzen 11, 12 durchlaufenden
Faserbandes FB ist. Die Signale bezüglich der Auslenkung werden
an eine nicht dargestellte Auswerteeinheit weitergegeben, die zur
Berechnung der Faserbandqualität
dient. Bei Über-
oder Unterschreiten von Grenzwerten des Bandquerschnitts kann die Maschine
automatisch abgestellt werden.
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In den 1a und 1b sind die Bandführungselemente
der bekannten Funktionsgruppe 20' zwischen dem Streckwerk 4 und
den Kalanderwalzen 11, 12 vergrößert dargestellt.
Die schematisch gezeigte Ausführungsform
gemäß der 1a entspricht derjenigen
der bekannten Strecke RSB D30 der Firma Rieter. Zentrales Element
ist hierbei eine plattenförmig
ausgebildete Trägerkonstruktion 21'. Die Trägerkonstruktion 21' weist seitliche
Lagerbolzen 22' zur
Anlenkung einer verschwenkbaren Vliesführungsdüse 23' (auch Vliestrichter genannt),
so daß diese
oberhalb der Trägerkonstruktion 21' im Falle eines
Bandstaus an der Düse 23' nach vorne verschwenkt
werden kann (siehe Doppelpfeil 27'). Die Vliesführungsdüse 23' formt das aus dem Streckwerk 4 kommende
Vlies bzw. Faserband FB zu einem festeren Band. In die Vliesführungsdüse 23' ist ein Vliesdüseneinsatz 24' eingesetzt,
durch welchen das Faserband FB hindurchgeführt wird. In Bandtransportrichtung
schließt
sich eine in der Trägerkonstruktion
gehaltene Halterung
25' an,
in die ein Bandtrichter 26' mit
einem stromabwärtigen,
schnabelförmigen
Endabschnitt eingesetzt ist.
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Der 1 b
ist desweiteren zu entnehmen, daß ein Druckluftanschluß 28' an der Trägerkonstruktion 21' vorgesehen
ist, um ein Faserbandende leichter in die Vliesführungsdüse 23', den Vliesdüseneinsatz 24' und den Bandtrichter 26' einfädeln zu
können.
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In den 2 und 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung von vorne und von der Seite jeweils im zentralen Schnitt
dargestellt. Eine Funktionsgruppe 20 umfaßt eine
plattenförmige
Trägerkonstruktion 21,
an der zu zwei gegenüberliegenden
Seiten – wie
auch im Stand der Technik – Anlagebolzen 22 zum
Aufsetzen einer gemäß dem Doppelpfeil 27 verschwenkbaren
Vliesführungsdüse 23 angeordnet
sind (s. 3, in den 2 und 4 nicht dargestellt). Die Trägerkonstruktion 21 weist
eine zentrale Vertiefung 32 auf, die in der dargestellten Ausführungsform
(siehe auch 4) zylinderförmig ausgebildet
ist. An der Unterseite der Trägerkonstruktion 21 ist
ein optischer Sensor 50 in einer Ausnehmung geringer Tiefe
angeordnet, wobei die Sensoroberfläche mittels einer Druckluft
abgebenden Reinigungsvorrichtung 51 von Faserflug freigehalten wird.
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Desweiteren ist im Bereich einer
Durchgangsöffnung
an der Unterseite der Trägerkonstruktion 21 ein
im wesentlichen die Gestalt eines Hohlschnabels aufweisender Bandtrichter 26 angeordnet, der
beispielsweise mittels einer nicht näher dargestellten Schraubverbindung
an der Trägerkonstruktion 21 lösbar befestigt
ist. Andere Befestigungsmöglichkeiten
des Bandtrichters 26 sind ebenfalls möglich; so kann beispielsweise
auch ein zusätzliche
Halterung zwischen Bandtrichter 26 und Trägerkonstruktion 21 angeordnet
sein.
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Auf die Vertiefung 32 ist
ein Wandelement 46 aufgesetzt, das in der dargestellten
Ausführungsform als
flache Zylinderscheibe ausgebildet ist und randseitig Schraubenaufnahmen 36a aufweist,
die mit entsprechenden Sackbohrungen 36b in der Trägerkonstruktion 21 fluchten.
Wie in der im gegenüber den 2 und 3 in kleinerem Maßstab wiedergegebenen 4 dargestellt, können in
diese Bohrungen 36a, 36b, welche jeweils Innengewinde
aufweisen, Sechskantschrauben 36 eingeschraubt werden,
um das Wandelement 46 mit der Trägerkonstruktion 21 zu
verschrauben (die Schrauben sind in den 2 und 3 nicht
dargestellt). In einer nicht dargestellten Alternative kann das
Wandelement 46 in einer Ausnehmung in der Trägerkonstruktion 21 planparallel mit
der Oberseite der Trägerkonstruktion 21 eingepaßt und verschraubt
sein.
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Das auf die Vertiefung 32 aufgesetzte
Wandelement 46 läßt einen
Resonatorraum 31 eines Mikrowellenresonators 30 entstehen,
in den Mikrowellen mit Hilfe eines Einkoppelelements 58 eingekoppelt
und mit Hilfe eines Auskoppelelements 59 ausgekoppelt werden
können.
Beide Koppelelemente 58, 59 ragen durch entsprechende
Bohrungen in dem Wandelement 46 von außen in den Resonatorraum 31.
Das Einkoppelelement 58 ist über ein Kabel 57 an einen
schematisch angedeuteten Mikrowellengenerator 56 angeschlossen,
dessen Frequenz mit Hilfe einer nicht dargestellten Steuereinheit
(vorzugsweise ein Mikroprozessor) variiert werden kann. Das Auskoppelelement 59 ist
seinerseits über
ein Kabel 55 mit einer nicht dargestellten Auswerteeinheit
verbunden. Das Auskoppelelement 59 empfängt die im Resonator sich ausbildenden
Mikrowellensignale und leitet sie an die Auswerteeinheit weiter,
so daß diese zu
aufeinander folgenden Zeitpunkten die jeweilige Resonanzfrequenz
und die dazugehörige
Signalbreite ermittelt werden kann. Aus diesen Informationen kann
dann die Banddicke bzw. Bandmasse des jeweils gerade den Resonatorraum
durchlaufenden Fasermaterials ermittelt werden.
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In die Vertiefung 32 eingesetzt
ist ein hohlzylinderförmiges
Bandführungsrohr 60 aus
dielektrischem Material, das an seinen beiden Stirnseiten in entsprechenden
stufenförmigen
Aufnahmen in der Trägerkonstruktion 21 bzw.
dem Wandelement 46 lagert. Die Durchgangsöffnung im
Bandführungsrohr 60 fluchtet
mit zentralen Durchgangsöffnungen
im Wandelement 46, in der Trägerkonstruktion 21 und im
Bandtrichter 26. Das Faserband FB (nur schematisch als
Pfeil dargestellt) kann somit linear durch die Funktionsgruppe 20 direkt
in den Klemmspalt zwischen den beiden Kalanderwalzen 11, 12 geführt werden
(siehe insbesondere 3).
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Das Bandführungsrohr 60 ist
in einfacher Weise auszuwechseln, indem das Wandelement 46 losgeschraubt
und abgenommen wird. Je nach Materialart und Verstreckungsbedingungen
können
verschiedene Einsätze 60 verwendet
werden.
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Zwischen der Vliesführungsdüse 23 und dem
Wandelement 46 kann ein weiteres, hier nicht dargestelltes
Bandführungselement
angeordnet sein, ähnlich
dem Vliesführungsdüseneinatz 24 gemäß dem Stand
der Technik der 1.
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In den 5 bis 8 sind weitere Ausführungsformen
der Erfindung in geschnittener Seitenansicht wiedergegeben. Die
Kalanderwalzen 11, 12 sind hier jeweils nur angedeutet.
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Bei der Ausführungsform gemäß der 5 bedecken den Resonatorraum 31 von
der einen Seite ein Wandelement 146 und von der anderen
Seite ein Wandelement 147. Die Wandelemente 146, 147 bilden
hierbei die Decke bzw. den Boden des Resonatorraums 31,
während
die umlaufende Seitenwand von der Trägerkonstruktion 121 gebildet
ist. Die Wandelemente 146, 147 sind mit der Trägerkonstruktion 121 mittels
Schrauben (es sind wiederum nur die entsprechenden, jeweils Innengewinde
aufweisenden Bohrungen dargestellt) verbunden. Statt zweier sich jeweils
gegenüberliegender
Schrauben ist es selbstverständlich
in einer nicht dargestellten Variante auch möglich, Schrauben lediglich
von einer Seite her einzuführen,
die in korrespondierende Sackbohrungen im anderen Wandelement enden.
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Die Trägerkonstruktion 121 kann
durchgehend ausgebildet sein und – in Aufsicht betrachtet – den Resonator 30 allseitig
umgeben (analog der in 4 gezeigten
Ausführung).
In einer nicht dargestellten Variante ist die Trägerkonstruktion 121 hingegen
zweiteilig ausgebildet, wobei – wiederum
in Aufsicht gesehen – die
beiden Teile durch die Wandelemente 146, 147 miteinander
verbunden sind. Die Wandelemente 146, 147 bilden
hierbei eine Art Brücke,
in welcher der Resonator 30 untergebracht ist.
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Gemäß der Ausführungsform der 6 bilden zwei Wandelemente 246, 247 allein,
d.h. ohne Beteiligung von Innenflächen der Trägerkonstruktion 221,
den Resonatorraum 31. Hierzu weisen die beiden Wandelemente 246, 247 zueinander
gerichtete Umfangswulste 246b, 247b auf, in denen
miteinander fluchtende Bohrungen zur Einführung von Schrauben (nicht
dargestellt) vorgesehen sind. Der Resonator 30 kann – wie zuvor
für die
Ausführungsform
gemäß der 5 beschrieben – in einer
einteiligen Trägerkonstruktion 221 eingebettet
sein, oder die Wandelemente 246, 247 verbinden
zwei oder mehrere Teile einer geteilten Trägerkonstruktion 221.
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Die in der 7 dargestellte, vierte Ausführungsform
zeichnet sich dadurch aus, daß ein
Wandelement 347 in eine Vertiefung 332 in der
Trägerkonstruktion 321 eingesetzt
ist und auf dieses Wandelement 347 ein weiteres Wandelement 346 aufgesetzt und
mittels Schrauben (nicht dargestellt) verschraubt ist. Auch bei
dieser Ausführungsform
ist der Resonatorraum 31 lediglich von den beiden Wandelementen 346, 347 umschlossen.
Die Trägerkonstruktion 321 kann – ebenso
wie im Falle der 221 – aus einem geeigneten
Metall bzw. einer Metalllegierung oder aus einem Kunststoff bestehen.
Im letzteren Fall kann der Kunststoff thermisch isolierend wirken.
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Die in den 5 bis 7 dargestellten
Ausführungsformen
zeigen ein Bandführungsrohr 160,
an welchem einstückig
ein Bandtrichter 126 mit einem stromabwärtigen, schnabelförmig ausgebildeten
Endabschnitt angeformt ist, der das Faserband FB zwischen die – nur im
Ausschnitt angedeu teten – Kalanderwalzen 11, 12 legt.
Das Bandführungsrohr 160 weist
an seinem einen den Kalanderwalzen 11, 12 abgewandten
Ende eine Umfangswulst 161 auf, die bei eingesetztem Bandführungsrohr 160 an
einem entsprechend gestuften Rand der Durchgangsöffnung des oberen Wandelements 146, 246 bzw. 346 zur
Anlage kommt. Auf diese Weise ist einerseits eine sichere Lagerung
des Bandführungsrohrs 160 im
Resonator 30 sichergestellt, andererseits kann das Bandführungsrohr 160 schnell
und problemlos gewechselt werden.
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In nicht weiter dargestellten Ausführungsformen
können
die Trägerkonstruktion 21, 121, 221, 321 derart
ausgebildet sein, daß die
Wandelemente 146, 147, 246, 247, 346 bündig mit
der Trägerkonstruktion 21, 121, 221, 321 abschließen.
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In der 8 ist
eine Ausführungsform
dargestellt, die derjenigen der 2 bis 4 ähnelt (s. insbes. 3). Wiederum bedeckt ein
abnehmbares Wandelement 446 eine Vertiefung 432 und
ist mit nicht näher
dargestellten Schrauben mit einer Trägerkonstruktion 421 verschraubbar.
Auf der dem Resonator 30 abgewandten Seite des Wandelements 446 ist eine
erste, elektrische Heizfolie 80 angebracht, während auf
der gegenüberliegenden
Seite der Trägerkonstruktion 421 außenseitig
eine zweite Heizfolie 85 angeordnet ist. Beide Heizfolien 80, 85 sind über Anschlußdrähte 81, 82 bzw. 86, 87 mit
einer nicht dargestellten Heizquelle verbunden. Die Heizleistung wird
vorteilhafterweise geregelt, beispielsweise auf 35° C. Hierfür sind zweckmäßigerweise
ein oder mehrere nicht dargestellte Temperaturmeßeinrichtungen vorgesehen,
die beispielsweise in einer bzw. mehreren, nahe an den Resonatorraum 31 heranreichenden,
seitlichen Bohrungen in der Trägerkonstruktion 421 angeordnet
sein können.
Eine thermische Hüllisolation,
welche beispielsweise die gesamte Trägerkonstruktion – mit entsprechenden Öffnungen
für das
Fasermaterial – umgibt,
kann zur Verhinderung des Einflusses von Temperaturschwankungen
in der Umgebung sowie zur Verhinderung eines Heizleistungsverlustes
gleichfalls vorgesehen sein.
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Weitere zusätzliche oder alternative Maßnahmen
zur Temperaturstabilisierung können
darin bestehen, daß die
den Resonatorraum 31 umgebenden Elemente bei allen dargestellten
Ausführungsformen
aus einem Material mit geringer Wärmeausdehnung gefertigt sind,
beispielsweise aus Invar-Stahl. Zusätzlich können auch andere Elemente der
gesamten Funktionsgruppe aus einem solchen Material gefertigt sein.
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Entsprechend der mit „A" bezeichneten Ausschnittsvergrößerung der 9, weist die Innenwandung
des Resonators 30 bei der Ausführungsform gemäß der 8 eine leitfähige Beschichtung 90 aus beispielsweise
sauerstoffarmem Kupfer auf, da der Invar-Stahl des Wandelements 446 und
der Trägerkonstruktion 421 eine
nur relativ geringe elektrische Leitfähigkeit besitzt. Mikrowellenresonanzen
mit genügender
Signalstärke
könnten
sich ohne eine solche leitfähige
Beschichtung ggf. nicht ausbilden. Um eine Korrosion der Beschichtung 90 zu
verhindern, ist auf dieser zusätzlich
eine korrosionsbeständige
Beschichtung 92 aus beispielsweise Gold oder Silber aufgebracht.
Alternativ kann eine Keramik oder ein Verbundstoff mit eingebetteter
Keramik als Beschichtung oder Abdeckung eingesetzt werden.
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In den Resonatorraum 31 der
Ausführungsform
gemäß der 8 ist ein Bandführungsrohr 460 eingesetzt,
welches im Bereich des Wandelements 446 eine konische Erweiterung 461 aufweist.
Die gegenüberliegende
Stirnseite ist als Bandtrichter 426 ausgebildet (vgl. 5 bis 7), der das Faserband FB möglichst
nah in den Klemmspalt zwischen den Kalanderwalzen 11, 12 vorlegt.
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Oberhalb des Wandelements 446 ist
eine Vliesführungsdüse 423 angeordnet
(vgl. 3), die eine Bohrung 470 aufweist,
in die ein Vliesdüseneinsatz 424 eingesetzt
und mittels einem nicht dargestellten Zentrierstift gehalten ist.
Auf der dem Bandführungsrohr 460 abgewandten
Seite ist der Vliesdüseneinsatz 24 umfangseitig
gerundet ausgebildet, um ein schonendes Einführen des Faserbandes FB in
das Bandführungsrohr 460 zu
gewährleisten.
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Die anhand der Figuren näher beschriebene Erfindung
ist nicht auf diese Ausführungsformen
beschränkt.
Insbesondere kann der Resonatorraum verschiedene Geometrien anstelle
einer zylindrischen Ausgestaltung aufweisen. Weiterhin kann das Bandführungsrohr
auch mit anderen Bandführungselementen
anstelle oder zusätzlich
zum Bandtrichter ausgebildet sein, beispielsweise als dem Resonatorraum
vorgeschaltetes Vliesformungselement. Ebenfalls kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
auch dem Streckwerk vorgelagert plaziert sein, wobei die maschinentypische
Funktionsgruppe zur Integration des Resonators ebenfalls Elemente
zur Bandüberwachung,
Bandführung
und/oder Bandeinfädelung aufweist.
Bei einer Karden-Strecken-Kombination kann
beispielsweise eine erfindungsgemäße Vorrichtung jeweils am Einlauf
und am Auslauf der Strecke angeordnet sein.
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Die Erfindung läßt sich sowohl bei regulierten als
auch bei unregulierten Strecken, Karden und Kämmmaschinen einsetzen.