DE2123816B2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen des Gewichtes eines Zigarettenstranges - Google Patents

Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen des Gewichtes eines Zigarettenstranges

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    • A24C5/32—Separating, ordering, counting or examining cigarettes; Regulating the feeding of tobacco according to rod or cigarette condition
    • A24C5/34—Examining cigarettes or the rod, e.g. for regulating the feeding of tobacco; Removing defective cigarettes
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Description

a) daß in bekannter Weise die beiden Elektroden (12,14) an einer Leistungsquelle so angeschlossen sind, daß die Stabelektrode (14) als die positive Elektrode und die Ringelektrode (12) als die negative Elektrode dient,
b) daß in bekannter Weise das Gas in der Ringelektrode (12) ein Gas ist, das bei Ionisierung freie Elektronen erzeugt,
c) und daß zum Ausgleich der geringen Ansprechgeschwindigkeit des von den Ionen herrührenden Teils des Ausgangssignals eine Korrekturschaltung (42, 44, 46) vorgesehen ist, die einen zwischen der Ionisationskammer und einer Ausgangsklemme (48) geschalteten ersten Widerstand (42), einen zwischen der Ausgangsklemme (48) und der Erde geschalteten zweiten Widerstand (44) und einen über den ersten Widerstand (42) geschalteten Kondensator (46) aufweist, wobei der Wert des zweiten Wider-Standes (44) zur Summe der beiden Widerstände (42, 44) in einem Verhältnis steht, das annähernd gleich ist dem von den Elektronen herrührenden Anteil des Ausgangssignals.
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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Ionisationskammer eintretende Strahl (6Λ B) annähernd entlang der Achse der Ringelektrode (12) verläuft.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Ausgleicheinheit (20-28) mit einer zweiten Strahlungsquelle (20), die einen Strahl in eine zweite Ionisationskammer schickt, deren eine Elektrode (26) elektrisch mit der Stabelektrode (14) der ersten Ionisationskammer verbunden und so polarisiert ist, daß ein zum Ausgangsstrom der ersten Ionisationskammer entgegengesetzt gerichteter Ausgangsstrom erzeugt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein einstellbares Steuerglied (22), das den Strahl von der Strahlungsquelle (20) der Ausgleichseinheit (20 - 28) unterbricht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ά^τ Ausgangsstrom von der Ausgleichseinheit (20-28) durch einen hohen t,o Widerstand (30) fließt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsströme der beiden Ionisationskammern zu der Ausgangsklemme (48) über einen schnell ansprechenden Verstärker (36) gelangen, der eine negative Rückkopplung und einen hohen Verstärkungsgrad aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Stabelektrode (14) der ersten Ionisationskammer unter einer Spannung in der Größenordnung von 1000 Volt steht
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Ionisationskammer mit Krypton gefüllt ist
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Krypton unter einem Druck von annähernd 2 bis 2$ Atmosphären steht
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Kondensators (46) so gewählt ist, daß der Kondensator (46) sich mit einer Geschwindigkeit entlädt, die annähernd dem Aufbau des von den Ionen in der Ionisationskammer herrührenden Anteils des Ausgangssignales entspricht
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen des Gewichtes eines Zigarettenstranges, der mit hoher Geschwindigkeit aus einer Zigarettenherstellungsmaschine austritt, mit einer Führungseinrichtung für den Zigarettenstrang und einer Strahlungsquelle, die einen Strahl durch den Zigarettenstrang hindurch in eine Ionisationskammer zur Erzeugung eines Ausgangssignals schickt, wobei die Ionisationskammer eine Stabelektrode aufweist, die sich im wesentlichen entlang der Achse einer sie umgebenden, ein Gas enthaltenden Ringelektrode erstreckt
Bei einer vorbekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 29 32 391) wird das Ausgangssignal der Ionisationskammer einer Verstärkerschaltung und von dort einem Integrationskreis zugeführt, um dort weiterverarbeitet zu werden. Das Ausgangssignal setzt sich aus zwei Bestandteilen zusammen, von denen der eine von den in der Ionisationskammer freigesetzten Elektronen und der andere Bestandteil von den in der Ionisationskammer freigesetzten Ionen herrührt Während die Elektronen eine sehr hohe Ansprechgeschwindigkeit des Ausgangssignals bedingen, ist die Ansprechgeschwindigkeit des von den positiven Ionen herrührenden Bestandteils wesentlich geringer. Hierdurch wird die Ansprechgeschwindigkeit des Ausgp.ngssignals insgesamt herabgesetzt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art die Ansprechgeschwindigkeit zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
a) in bekannter Weise die beiden Elektroden an einer Leistungsquelle so angeschlossen sind, daß die Stabelektrode als die positive Elektrode und die Ringelektrode als die negative Elektrode dient,
b) in bekannter Weise das Gas in der Ringelektrode ein Gas ist, das bei Ionisierung freie Elektronen erzeugt und
c) zum Ausgleich der geringen Ansprechgeschwindigkeit des von den Ionen herrührenden Teils des Ausgangssignals eine Korrekturschaltung vorgesehen ist, die einen zwischen der Ionisationskammer und einer Ausgangsklemme geschalteten ersten Widerstand, einen zwischen der Ausgangsklemme
und der Erde geschalteten zweiten Widerstand und einen über den ersten Widerstand geschalteten Kondensator aufweist, wobei der Wert des zweiten Widerstandes zur Summe der beiden Widerstände in einem Verhältnis steht, das annähernd gleich ist dem von den Elektronen herrührenden Anteil des Ausgangssignales.
Das Merkmal a) ist aus der Zeitschrift Kerntechnik. 7. Jahrgang (1965), Heft 10, S. 445/449 und das Merkmal b) aus der Zeit&chrift Nuclear Instruments, 2. Jahrgang (1958), S. 261/269 bekannt
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen wird ein Ausgleich für die geringe Ansprechgeschwindigkeit der positiven Ionen geschaffen. Durch die Korrekturschaltung wird dem Ausgangssignal der Ionisationskammer ein »phasenvoreilendes« Korrektursignal überlagert, dessen Anteil dem Verhältnis der Gesamtzahl der Ladungsträger (Elektronen und positiven Ionen) zu der Anzahl der Elektronen entspricht. Auf diese Weise kann die von den positiven Ionen herrührende geringe Ansprechgeschwindigkeit fast vollständig kompensiert werden.
Das Ausgangssignal, das das momentane Gewicht des Zigarettenstrangs an der untersuchten Stelle wiederspiegelt, kann dazu benutzt werden, die Menge des Tabaks zu steuern, der in den Zigarettenstrang eingegeben wird. Außerdem kann das Ausgangssignal dazu herangezogen werden, einzelne unzureichend mit Tabak gefüllte Zigaretten auszusondern. jo
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung,
F i g. 2 eine Kurve, die die Arbeitsweise der in der Vorrichtung nach F i g. 1 -verwendeten Korrekturschaltung zeigt
In der Vorrichtung der F i g. 1 wird ein fortlaufender Zigarettenstrang 2 geprüft während er durch eine Führungseinrichtung 4 in Form eines Rohres läuft. Die Vorrichtung weist eine Strahlungsquelle 6 auf, z. B. von 30 Millicurie Stärke, die einen horizontalen Strahl von Beta-Strahlung abgibt, der bis auf eine Breite — axial zum Strang gemessen — von ca. 5 mm in der Mittellinie des Zigarettenstranges divergiert. Fenster 8 und 10 im Rohr 4 sind so geformt daß sie ein Divergieren des Außenumfangs des Strahles erlauben, wie er in gestrichelten Linien 6>4 und 6B angedeutet ist, wobei der Strahl breit genug ist um geringfügig weniger als die Breite des Zigarettenstranges zu bedecken. Die Führungseinrichtung 4 ist nur schematisch dargestellt; sie kann z. B. aus einem feststehenden äußeren Rohr mit einem einsetzbaren Innenrohr bestehen, wobei verschiedene Innenrohre für verschiedene Zigarettendurchmesser vorgesehen werden könnten, so daß der Strang eng geführt wird. Die Fenster des Außenrohres können mit einer dünnen Metallfolie abgedeckt sein, um den Strang zu isolieren. Es kann dafür Vorsorge w> getroffen werden, Luft zwischen den beiden Rohren durchzublasen, um das Innenrohr sauberzuhalten.
Nach dem Durchdringen des Stranges tritt der Strahl in die Ionisationskammer ein, die aus einer zylindrischen Ringelektrode 12 (negativ) aus rostfreiem Stahl und einer koaxialen Stabelektrode 14 (positiv) aus Kupfer besteht, wobei diese beiden koaxial zu der Mittellinie des Strahls ausgerichtet sind.
Das Gehäuse der Ionisationskammer wird von der Ringelektrode 12 gebildet Die entfernte Endwand 16 kann einstückig mit dem zylindrischen Teil ausgebildet sein, wie dargestellt oder kann aus einem anderen Material bestehen, das nicht elektrisch leitend zu sein braucht Bei der dargestellten Anordnung ist der Stab von der Endwand 16 mittels keramischer Ringe 33 und 35 isoliert zwischen denen sich eine Metallmuffe 34 befindet, die geerdet ist
Das Ende der Ionisationskammer, durch das der Strahl eintritt, ist durch eine dünne Mu-Metall- oder Nickel-Folie 18 abgedeckt von z. B. 0,025 mm Dicke. Das Innere der Ionisationskammer ist mit Kryptongas unter einem Druck von 2 bis Z5 Atmosphären gefüllt, könnte jedoch alternativ auch mit einem anderen geeigneten Edelgas gefüllt sein. Die Folie 18 kann praktisch dadurch befestigt sein, daß ihre Ränder um das Ende der Ringelektrode 12 herumgezogen und mittels eines aufgeschrumpften Klemmringes gehalten sind.
Die Abmessungen der Ionisationskammer können beispielsweise folgende sein: Die Stabelektrode 14 hat einen Durchmesser von 3 mm und eine Länge innerhalb der Ionisationskammer von ungefähr 46 mm. Die Ringelektrode 12 hat einen Innendurchmesser von ungefähr 50 mm und eine Innenlänge von ungefähr 54 mm. Die dünne Endwand 18 kann unter dem Druck des Kryptongases um 1 bis 2 mm nach außen gewölbt sein.
Die gesamte Vorrichtung ist vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, das ein Heizelement und einen Thermostat enthält um sie auf einer gleichmäßigen Temperatur von z. B. 45° C zu halten.
Die Vorrichtung weist ferner eine Ausgleicheinheit auf, die eine zweite Strahlungsquelle 20 enthält (z. B. von 1 Millicurie Stärke), ferner ein einstellbares Steuerglied 22 (das teilweise den Strahl unterbricht) und eine zweite Ionisationskammer, die eine positive Elektrode mit parallelen Platten 24 und 25 aufweist und eine negative Elektrode, die von einer Mittelplatte 26 gebildet wird. Die zweite Ionisationskammer ist kleiner dargestellt als die erste, aber tatsächlich kann sie in der Größe entsprechend ausgebildet sein. Ihre Größe kann dabei praktisch die gleiche sein wie die der ersten Ionisationskammer, abgesehen davon, daß eine zentrale Plattenelektrode anstelle einer Stabelektrode vorgesehen ist.
Eine negative Gleichstromspannung von 1000 Volt liegt an einer Anschlußklemme 27, die verbunden ist mit der Ringelektrode 12, während eine positive Gleichstromspannung von 500 Volt an einer Anschlußklemme 28 liegt, die mit der Elektrode 24 verbunden ist. Als Folge hiervon fließen Ströme von der Stabelektrode 14 und von der Elektrode 26 zu einem Verstärker 36 in entgegengesetzten Richtungen, wobei diese Ströme annähernd gleich sind, wenn die Dichte des Zigarettenstranges sich auf dem Sollwert befindet, wie er vorbestimmt ist durch die Stellung des Steuergliedes 22 der Ausgleicheinheit. Ein Strom fließt von der Ausgleicheinheit über einen hohen Widerstand 30 von 2xlO10 Ohm zu dem Zweck, die Wirkung des »Rauschens« der Ausgleicheinheit auf das Ausgangssignal zu vermindern.
Ein Rückkopplungswiderstand 38 ist parallel zu einem Verstärker 36 geschaltet. Dieser Widerstand kann z. B. einen Wert von annähernd 2,5x109 Ohm aufweisen. Eine geerdete Hülle 40 umgibt den Widerstand 38.
Der Verstärker 36 ist nur schematisch dargestellt. In der Praxis wäre ein Lastwiderstand zwischen dem
Ausgangsende des Verstärkers 36 und der Erde vorgesehen. Im übrigen wäre z.B. ein einstellbarer Widerstand (von bis zu 15 lcOhm) in der Leitung, die das Ausgangsende des Verstärkers 36 mit dem rechten Ende des Widerstandes 38 verbinden und ein entsprechender einstellbarer Widerstand in einer Leitung, die das rechte Ende des Widerstandes 38 mit der Erde verbindet. Diese einstellbaren Widerstände ermöglichen es, den Verstärkungsgrad wahlweise einzustellen.
Der Verstärker 36 ist ein schnellansprechender Feldeffekttransistor-Verstärker mit Eingangsunterbrecher mit hohem Verstärkungsgrad, z. B. in der Größenordnung von 105. Wegen der hohen Verstärkung und der Rückkopplung über den Widerstand 38 bleibt die Spannung zur Erde am Eingang des Verstärkers 36 auf einem sehr niedrigen Wert Auf diese Weise ist die Impedanz in den Eingang des Verstärkers 36 sehr gering. Der Kreis hat daher eine geringe Zeitkonstante, d. h. er spricht schnell an oder gibt eine schnelle Antwort auf Änderungen im Strom, der von der ersten Ionisationskammer erzeugt wird.
Das schnell ansprechende Ausgangssignal wird zu einer Ausgangsklemme 48 geführt, und zwar über eine Korrekturschaltung, die aus Widerständen 42 und 44 und einem Kondensator 46 besteht, die gemäß der Darstellung in F i g. 1 miteinander verbunden sind. Diese Korrekturschaltung kompensiert die geringe Langansprechgeschwindigkeit des Teiles des Signals, der auf den Ionen in der ersten Ionisationskammer beruht. Dies läßt sich erklären unter Bezugnahme auf F i g. 2. Wenn eine Blende zwischen der Strahlungsquelle 6 und der Ionisationskammer angeordnet wird und wenn die Blende plötzlich geöffnet wird, so wird die Ausgangsspannung ansteigen und schließlich einen Wert Vi erreichen. Tatsächlich steigt die Spannung sehr schnell auf einen Wert V2 infolge der sehr großen Ansprechgeschwindigkeit der Elektronen in der Ionisationskammer. V2IV, ist ungefähr das Verhältnis des Signals, das auf den Elektronen beruht, das in dem oben beschriebenen Beispiel mit 85% anzunehmen ist. Nach dem schnellen Anstieg auf den Wert V2 steigt die Spannung offensichtlich im wesentlichen in exponentieller Weise auf den Wert V1, wie durch die Kurve Ci gezeigt. Wenn eine relativ lange Ansprechzeit (z. B. von einigen Millisekunden) annehmbar wäre, so würde der relativ langsame Aufbau der Ausgangsspannung auf den vollen Wert Vi keine Rolle spielen. Um jedoch eine sehr viel schnellere Antwort zu erhalten, wird die Langsamkeit der Ionen kompensiert durch Verwendung der gezeigten Korrekturschaltung. Diese hat die Wirkung, daß sie eine Spannung überlagert, die exponentiell absinkt entlang der Kurve C2, wenn der Kondensator 46 sich entlädt.
Die Widerstände 42 und 44 sind derart gewählt, daß das Verhältnis
Widerstand 44
Widerstand 42 + Widerstand 44
gleich ist V2IV1. Auf diese Weise bringt die zusätzliche Spannung, die von der Korrekturschaltung überlagert wird, die Ausgangsspannung schnell auf den Wert V1. Wenn dann die zusätzliche Spannung abfällt (infolge der Entladung des Kondensators 46), so steigt das Grundsignal (entlang der Kurve Cl), da der Anteil der Ionen zunehmend zur Wirkung kommt, so daß die resultierende Ausgangsspannung an der Ausgangsklemme 48 annähernd gleich V1 bleibt
Wenn die Vorrichtung nur dazu gebraucht wird, um das mittlere Gewicht des Zigarettenstranges zu steuern (ohne die Möglichkeit, einzelne unzufriedenstellende Zigaretten auszuwerfen), so kann der Ausgang vom Verstärker 36 unmittelbar Discriminatorkreisen zugeleitet werden, die tätig werden, wenn das mittlere Gewicht des Stranges über vorbestimmte Grenzen hinaus (z.B. 0,8% oberhalb oder unterhalb des Sollgewichtes) ansteigt oder abfällt, um auf diese Weise z. B. einen Trimmer in der Richtung bewegen, die erforderlich ist, um das mittlere Gewicht zu berichtigen Eine schnelle Antwort auf Änderungen im Strom, der von der Ionisationskammer erzeugt wird, ist nicht erforderlich. In diesem Falle können die Stärke der beiden Strahlungsquellen auf 4 bzw. 0,5 Millicurie reduziert werden.
Hierzu 1 Blati Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen des Gewichtes eines Zigarettenstranges, der mit hoher Geschwindigkeit aus einer Zigarettenherstellungsmaschine austritt, mit einer Führungseinrichtung für den Zigarettenstrang und einer Strahlungsquelle, die einen Strahl durch den Zigarettenstrang hindurch in eine Ionisationskammer zur Erzeugung eines Ausgangssignals schickt, wobei die Ionisationskammer eine Stabelektrode aufweist, die sich im wesentlichen entlang der Achse einer sie umgebenden, ein Gas enthaltenden Ringelektrode erstreckt, dadurch gekennzeichnet,
DE2123816A 1970-05-14 1971-05-13 Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen des Gewichtes eines Zigarettenstranges Withdrawn DE2123816B2 (de)

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