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Stw.; ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung
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Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Verfahren und Vorrichtung
zum Herstellen eines bewegten Faserstrangs der tabakverarbeitenden Industrie Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines bewegten Faserstrangs der
tabakverarbeitenden Industrie, insbesondere eines Tabakstrangs für die Herstellung
von Zigaretten, bei dem faseriges Material zur Bildung eines Faserstrangs zusammengeführt
wird, der Faserstrang längsaxial gefördert wird, seine Dichte gemessen wird und
in Abhängigkeit von der Dichte eine Stranggröße beeinflußt wird. Die Erfindung betrifft
außerdem eine Vorrichtung zum Herstellen eines bewegten Faserstrangs der tabakverarbeitenden
Industrie, insbesondere eines Tabakstrangs für die Herstellung von Zigaretten, mit
einer Strangaufbauzone, mit Mitteln zum Zuführen von Einzel fasern und zum Bilden
eines Strangs in der Strangaufbauzone, mit einer StrangfUhrung, mit einem Fördermittel
zum längsaxialen Fördern des Strangs, mit Mitteln zum Messen der Dichte des Strangs
und mit einer Auswertanordnung.
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Verfahren und Vorrichtung nach der Erfindung sind außer für die Herstellung
des oben erwähnten Tabakstrangs auch für die Herstellung von Filtersträngen oder
Strängen aus Tabakersatzstoffen und aus Mischungen von Tabak und Tabakersatzstoffen
anwendbar. Wenn im folgenden nur noch von einem Tabak- oder Zigarettenstrang gesprochen
wird, so sind derartige Stränge nicht ausgeschlossen.
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Es ist notwendig, den Aufbau und di-e Eigenschaften des bewegten,
hergestellten Strangs zu kennen, insbesondere Aufschluß über die Dichte des Strangs
und die Dichteverteilung in Längsrichtung des Strangs zu erhalten, um bei Abweichungen
bestimmter Strangeigenschaften von vorgegebenen Werten rechtzeitig korrigierend
in den Herstellungsprozeß eingreifen und die Produktion von Ausschuß vermeiden
Stw:
ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den
6. Dezember 1983 zu können. Es sind daher Methoden zur Dichtemessung entwickelt
worden, deren Ergebnisse zur Regelung oder Steuerung von die Strangeigenschaften
bestimmenden Produktionsparametern verwendet werden. Es ist bekannt, die Dichte
eines bewegten Tabakstrangs mittels den Strang durchdringender Beta-Strahlen zu
bestimmen, die in einer Ionisationskammer der Dichte proportionale elektrische Signale
erzeugen. Diese Art der Dichtemessung hat jedoch den Nachteil, daß die Messung relativ
ungenau und wegen der Charakteristik der Ionisationskammer relativ träge ist.
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Außerdem erfaßt die Strangmessung mittels Beta-Strahlen das Dichteintegral
über den ganzen Strangquerschnitt und enthält keine Informationen über die örtliche
Dichteverteilung quer zur Förderrichtung des Strangs. Durch die US-PS 3 056 026
ist es bekannt, die Dichte eines bewegten Strangs mittels den Strang durchdringender
Röntgenstrahlung zu bestimmen, deren Intensität nach Durchdringen des Strangs ebenfalls
in einer Ionsationskammer bestimmt wird und dem Strangdichteintegral über den Querschnitt
des Strangs proportionale Meßsignale erzeugt. Auch diese Meßmethode läßt keine Rückschlüsse
auf die Dichteverteilung quer zum bewegten Strang zu und führt nicht zu einer differenzierten
Aussage über den Aufbau einzelner Strangabschnitte.
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Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben,
welche eine schnelle und genaue Dichtemessung und eine Oberwachung weiterer charakteristischer
Eigenschaften des Strangs erlauben, Aufschluß über die Dichteverteilung sowohl in
Stranglängsrichtung als auch quer zur Förderrichtung des Strangs geben und eine
unmittelbare Steuerung von den Strangaufbau und Strangstruktur beeinflussenden Größen
ermöglichen.
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Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung Hauni-Akte
1750, Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
das eingangs beschriebene Verfahren so zu verbessern, daß eine schnelle und genaue
Strangüberwachung und eine exakte Steuerung von den Strangaufbau und die Strangstruktur
beeinflussenden Größen möglich ist, so daß ein konstruierter Strangaufbau realisierbar
wird. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen
Art anzugeben, welche die Durchführung des Verfahrens erlaubt.
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Gelöst wird diese Aufgabe, ausgehend von einem Verfahren der eingangs
beschriebenen Art, erfindungsgemäß dadurch, daß die Dichte des Strangs in verschiedenen
Abständen von einer vorgegebenen, zur Stranglängsachse parallelen Bezugsebene gemessen
wird, und daß in Abhängigkeit von in vorgegebenen Abständen von der Bezugsebene
ermittelten Dichtemeßwerten wenigstens eine den Strangaufbau bestimmende Größe beeinflußt
wird. Die Messung der Dichte des Strangs in verschiedenen Abständen von einer vorgegebenen
Bezugsebene aus ergibt erstmals die Möglichkeit, ein Dichteprofil über die Höhe
des Strangs quer zu seiner Förderrichtung zu erzeugen und so Aufschluß über den
Einfluß der beim Strangaufbau wirksamen Parameter zu gewinnen. Dies wird gemäß der
Erfindung für eine gezielte Beeinflussung der den Strangaufbau bestimmenden Größen
genutzt. Bei Verfahren, bei denen die Fasern zur Strangbildung aus einem Luftstrom
auf einen mit Unterdruck beaufschlagten bewegten Saugstrangförderer aufgeschauert
werden, wird gemäß der Erfindung die Dichte des Strangs in verschiedenen Abständen
vom Saugstrangförderer gemessen,und es wird in Abhängigkeit von in vorgegebenen
Abständen vom Saugstrangförderer gewonnenen Dichtemeßwerten wenigstens eine den
Strangaufbau beeinflussende Größe im Sinne einer Einhaltung einer vorgegebenen Dichteverteilung
im Strang beeinflußt.
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Stw.: ZM-Strangdlchtemessung-Röntgenstrahl ung-Ergänzung Hauni-Akte
1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Um einen Strang gewissermaßen "konstruieren"
zu können, um also den Strangaufbau bereits in seinen frühen Aufbauphasen beeinflussen
zu können, sieht die Erfindung in einer bevorzugten Weiterbildung vor, daß das fasrige
Material in unabhängig voneinander beeinflußbaren Strangaufbauphasen zum Faserstrang
zusammengeführt wird, wobei durch jede Strangaufbauphase die charakteristischen
Eigenschaften eines durch diese Strangaufbauphase gebildeten Querschnittsbereichs
des Strangs maßgeblich bestimmt werden, daß die Dichte eines jeden Querschnittsbereichs
des Strangs bestimmt wird und daß den Strangaufbau in den Strangaufbauphasen beeinflussende
Größen unabhängig voneinander in Abhängigkeit von den Dichtemeßwerten in den betreffenden
Querschnittsbereichen des Strangs im Sinne der Einhaltung einer vorgegebenen Dichteverteilung
über die Höhe des Strangs beeinflußt werden. Diese Maßnahmen bieten die Möglichkeit,
schon den Strangaufbau differenziert so zu beeinflussen, daß der Strang ganz bestimmte
Eigenschaften erhält. Diese Maßnahmen eignen sich auch besonders für die kontrollierte
Herstellung eines sogenannten Kernstrangs, bei dem eine Hülle aus erstem Fasermaterial
einen Kern aus zweitem Fasermaterial umgibt. Hierfür sieht die Erfindung vor, daß
in getrennten Strangaufbauphasen nacheinander Fasern verschiedener Art bzw. Sorte
zur Bildung eines Strangs zusammengeführt werden und daß in Abhängigkeit von in
benachbarten, Fasern verschiedener Art bzw. Sorte enthaltenden Querschnittsbereichen
des Strangs gewonnenen Dichtemeßwerten den Strangaufbau in den Strangaufbauphasen
beeinflussende Größen derart beeinflußt werden, daß eine vorgegebene Strangzusammensetzung'und
Dichteverteilung eingehalten wird.
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Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Erqänzung Hauni-Akte
1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Ein nicht linearer Strangaufbau ergibt sich
bei einer weiteren Ausbildung des Verfahrens gemäß der Erfindung, welche darin besteht,
daß das faserige Material in mehreren aufeinanderfolgenden Strangaufbauphasen zum
Faserstrang zusammengeführt wird und daß in der stromauf ersten Strangaufbauphase
eine größere Fasermenge zugeführt wird als in der oder den folgenden Strangaufbauphasen.
Ein solcher nicht linearer Strangaufbau bewirkt, daß sich der in der ersten Strangaufbauphase
im Strang zusammengeführte überproportionale Faseranteil beim Transport durch die
folgenden Strangaufbauphasen konsolidiert, so daß ein Strang homogenerer Struktur
erzeugt wird.
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Als besonders kritisch für die Struktur und die Eigenschaften des
fertigen Strangs wurden die Eigenschaften der ersten unmittelbar auf dem Strangförderer
liegenden Faserschicht erkannt, die in der ersten Strangaufbauphase gebildet wird.
Um den Aufbau dieser für die Strangeigenschaften wichtigen unteren Schicht des Strangs
kontrollieren und beeinflussen zu können, sieht die Erfindung in einer weiteren
bevorzugten Weiterbildung vor, daß die Fasern zur Strangbildung aus einem Luftstrom
auf einen Saugstrangförderer aufgeschauert werden, daß die Dichteverteilung im Strang
quer zum Saugstrangförderer gemessen wird und daß in Abhängigkeit von der Dichte
des Strangs in einem kleinen Abstandsbereich unmittelbar über dem Saugstrangförderer
wenigstens eine den Strangaufbau in der ersten Strangaufbauphase bestimmende Größe
im Sinne der Einhaltung eines vorgegebenen Dichtewertes des Strangs beeinflußt wird.
In weiterer Fortführung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Strang aus faserigem
Material mit Fasern unterschiedlicher Länge gebildet wird und daß beim Abfallen
der Dichtemeßwerte unter einen vorgegebenen Wert die Zufuhrmenge von kurzen Fasern
vergrößert wird. Dies
Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung
Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 erlaubt, Dichtesenken zu schließen,
die durch einen zu geringen Kurzfaseranteil im Strang entstehen können.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der
Erfindung besteht darin, daß mittels den Strang durchdringender Röntgenstrahlung
ein Strangbild erzeugt wird, dessen Intensitätsverteilung der Dichteverteilung im
Strang quer zu dessen Förderrichtung entspricht, daß das Strangbild zur Gewinnung
von der Dichte des Strangs in unterschiedlichen Abständen von einer Bezugsebene
entsprechenden Meßsignalen abgetastet und ausgewertet wird und daß in Abhängigkeit
von den die Strangdichte in vorgegebenen Abständen von der Bezugsebene repräsentierenden
Meßsignalen wenigstens eine den Strangaufbau bestimmende Größe im Sinne der Einhaltung
vorgegebener Dichtewerte beeinflußt wirdPie Erfindung nutzt somit erstmals die an
sich bekannte Fähigkeit der Röntgenstrahlung aus, ein Material, hier den Strang,
geradlinig zu durchdringen und ein dem Aufbau des Strang entsprechendes Strangbild
zu erzeugen. Das Strangbild wird abschnittsweise abgetastet und ausgewertet, so
daß ortsabhängige Informationen über den Strangaufbau gewonnen werden. Besonders
einfach gestaltet sich das Verfahren nach der Erfindung, wenn das Strangbild eindimensional,
also linienförmig, abgetastet wird. Legt man, wie es die Erfindung vorsieht, die
Abtasteinrichtung quer zur Strangförderrichtung, so erhält man Aufschluß über das
nach der Höhe des Strangs differenzierte Dichtprofil. Bei zweidimensionaler, also
flächiger Abbildung des Strangs kann das Strangbild entlang parallel zur Strangförderrichtung
verlaufender Linien abgetastet und ausgewertet werden. Auch diese Art der Messung
gibt Aufschluß über das Dichteprofil des Strangs in Abhängigkeit von der Höhe über
dem Strangförderer.
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Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung Hauni-Akte
1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann
der Strang mit einer gepulsten Röntgenstrahlung durchleuchtet werden.
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Dadurch entstehen stehende, zweidimensionale Strangbilder, die abgetastet
und ausgewertet werden. Die Auswertung der Strangbilder führt zu Steuersignalen,
die eine den Strangaufbau bestimmende Größe beeinflussen oder zum Aussondern fehlerhafter
Strangabschnitte verwendet werden.
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Nach der Erfindung kann das mittels gepulster Röntgenstrahlung erzeugte
stehende zweidimensionale Strangbild nach der Faserorientierung ausgewertet werden,
und es kann in Abhängigkeit von der Faserorientierung im Strang eine den Strangaufbau
bestimmende Größe beeinflußt werden.
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Als den Strangaufbau bestimmende Größen sind gemäß der Erfindung die
beim Strangaufbau und/oder bei der Strangförderung wirkende Luftströmung nach Betrag
und/oder Richtung die Menge und/oder die Geschwindigkeit der zugeführten Fasern
nach Betrag und/oder Richtung, der im zugeführten faserigen Material enthaltene
Kurzfaseranteil und/oder der Unterdruck am Saugstrangförderer anzusehen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird außerdem bei einer
Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als
Mittel zum Messen der Strangdichte ein ortsauflösendes Meßmittel vorgesehen ist,
welches eine Reihe der Dichteverteilung im Strang quer zur Strangförderrichtung
entsprechender Dichtemeßsignale abgibt und daß die Auswertanordnung Mittel zum Auswerten
der der Dichteverteilung entsprechenden Dichtemeßsignale und Mittel zum Erzeugen
von Steuersignalen in Abhängigkeit von den Dichtemeßwerten des ortsauflösenden Meßmittels
aufweist. Der Einsatz eines gemäß der Erfindung vorgesehenen ortsauflösenden Meßmittels
erlaubt also, ein über die
Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung
Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Stranghöhe differenziertes Dichteprofil
des Strangs zu gewinnen. Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Vorrichtung sieht vor, daß die Strangaufbauzone aus wenigstens zwei Strangaufbauabschnitten
besteht, wobei die Faserzufuhr in jedem Strangaufbauabschnitt die Eigenschaften
eines Querschnittsbereichs des Strangs bestimmt, daß jeder Strangaufbauabschnitt
Zuführmittel für das faserige Material mit unabhängig steuerbaren, mit der Auswertanordnung
verbundenen Steligliedern aufweist und daß die Auswertanordnung Mittel zum getrennten
Erfassen der Strangdichte in den genannten Querschnittsbereichen des Strangs und
zum Beaufschlagen der entsprechenden Steliglieder mit in Abhängigkeit von der Dichte
in den betreffenden Querschnittsbereichen des Strangs gewonnenen Steuersignalen
aufweist. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Einteilung der Strangaufbauzone in
mehrere Strangaufbauabschnitte erlaubt den getrennten Eingriff in die aufeinanderfolgenden
Strangaufbauphasen, wobei die Beeinflussung der Strangaufbauphasen in den Strangaufbauabschnitten
in Abhängigkeit von dem mit dem ortsauflösenden Meßmittel gewonnenen Dichteprofil
erfolgt.
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Als ortsauflösendes Meßmittel ist gemäß der Erfindung eine Röntgenstrahlenquelle
und ein ortsauflösender Detektor als Röntgenstrahlungswandler vorgesehen. Die Auswertanordnung
weist Mittel zum Auswerten der auf der Detektoranordnung enthaltenen, von der Dichteverteilung
im Strang abhängigen Informationen und zum Erzeugen von der Dichte in unterschiedlichen
Querschnittsbereichen des Strangs entsprechenden Steuersignalen auf. Das aus der
Röntgenstrahlenquelle und der ortsauflösenden Detektoranordnung bestehende ortsauflösende
Meßmittel erweist sich als hervorragend geeignet für die Gewinnung eines Dichteprofils
über die Höhe des Strangs. Als ortsauflösende
Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung
Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Detektoranordnung können ein Dioden-Array,
ein CCD-Array, also eine ladungsgekoppelte Halbleiteranordnung, oder ähnliche Einrichtungen
vorgesehen sein. Apparativ besonders einfach ist die Vorrichtung nach Erfindung
dann, wenn eine eindimensional ausgebildete Detektoranordnung vorgesehen ist. Um
auch Aufschluß über die Struktur des Strangs zu erhalten, kann die Detektoranordnung
jedoch auch zweidimensional ausgebildet sein. Insbesondere in diesem Fall kann für
die Abbildung des Strangs ein röntgenempfindlicher Schirm und als ortsauflösende
Detektoranordnung eine Fernsehkamera eingesetzt werden. Auch ein Röntgenbildverstärker
ist als ortsauflösende Detektoranordnung einsetzbar.
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Selbstverständlich können für die zweidimensionale Abtastung des Strangsbildes
auch zweidimensionale Dioden-oder CCD-Arrays verwendet werden.
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Die ortsauflösende Detektoranordnung ist mit einer Auswertanordnung
verbunden, welche eine Steuerschaltung aufweist, an die ihrerseits wenigstens ein
Stellglied zur Beeinflussung einer den Strangaufbau bestimmenden Größe angeschlossen
ist. An die Steuerschaltung können die Luftströmung zum Strangförderer nach Größe
und /oder Richtung beeinflussende, die Faserzufuhr nach Menge, Geschwindigkeit und/oder
Richtung beeinflussende, die Zufuhrmenge des Kurztabakanteils beeinflussende und/oder
den Unterdruck am Saugstrangförderer beeinflussende Steliglieder angeschlossen sein.
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Mit der Erfindung ist es möglich, eine praktisch trägheitsfreie Dichtemessung
durchzuführen. Das Meßverfahren gibt Aufschluß über die Dichteverteilung in vorgegebenen
Strangabschnitten quer zur Strangförderrichtung und über die Strangstruktur und
den Strangaufbau. Sie macht somit eine feinfühlige Steuerung der Strangherstellung
in Abhängigkeit
Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-ErgänZung
Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 von der Strangdichte in vorbestimmten
Stranghöhen über dem Strangförderer und sogar ein konstruktives Eingreifen in die
Strangaufbauvorgänge möglich. Als besonders nützlich wird die Erfindung für die
Oberwachung von hergestellten Kernstranggebilden angesehen, da sie den sehr frühzeitigen,
gezielten Eingriff in den Strangaufbau gestattet. Darübehinaus erlaubt die Erfindung
die Bestimmung von charakteristischen Eigenschaften des Strangs, wie beispielsweise
die Bestimmung des Kurzfaseranteils der Tabakfraktion, der Faserorientierung und
der Kopfverstärkung, die mit bisher verwendeten Meßeinrichtungen zumindes-t in dieser
Präzision nicht durchführbar waren.
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Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Eroänzung Hauni-Akte
1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung
näher erläutert.
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Es zeigen: Figur 1 eine Ansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines
Tabakstrangs, Figur 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung,
Figur 3 einen schematischen Querschnitt durch einen nichtumhüllten Strang und eine
Meßeinrichtung mit Auslese-, Auswert-und Steuerschaltung, Figur 4 eine Ansicht entlang
IV-IV in Figur 3, Figur 5 eine Ansicht einer zweidimensionalen Detektoranordnung,
Figur 6 eine schematische Darstellung einer aus drei Strangaufbauabschnitten bestehenden
Strangaufbauzone, Figur 7 einen Ausschnitt aus einer mehrteiligen Strangaufbauzone
für nicht linearen Strangaufbau, Figur 8 ein Diagramm eines typischen Dichteprofils
über den Strangquerschnitt und Figur 9 in schematischer Darstellung eine andere
Ausführungsform der Auswert- und Steuerschaltung.
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Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung Hauni-Akte
1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen
eines Zigarettenstrangs, im dargestellten Fall eine Zigarettenstrangmaschine vom
Typ PROTOS der Anmelderin. Von einer Schleuse 1 wird ein Vorverteiler 2 portionsweise
mit Tabak beschickt. Eine Entnahmewalze 3 des Vorverteilers 2 ergänzt gesteuert
einen Vorratsbehälter 4 mit Tabak, aus dem ein Steil förderer 5 Tabak entnimmt und
einen Stauschacht 6 gesteuert beschickt. Aus dem Stauschacht 6 entnimmt eine Stiftwalze
7 einen gleichförmigen Tabakstrom, der von einer Ausschlagwalze 8 aus den Stiften
der Stiftwalze 7 herausgeschlagen und auf ein mit konstanter Geschwindigkeit umlaufendes
Streutuch 9 geschleudert wird.
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Ein auf dem Streutuch 9 gebildetes Tabakvlies wird in eine Sichteinrichtung
11 geschleudert, die im wesentlichen aus einem Luftvorhang besteht, den größere
bzw. schwerere Tabakteile passieren, während alle anderen Tabakteilchen von der
Luft in einen von einer Stiftwalze 12 und einer Wand 13 gebildeten Trichter 14 gelenkt
werden. Von der Stiftwalze 12 wird der Tabak in einen Tabakkanal 16 gegen einen
Strangförderer 17 geschleudert, an dem der Tabak mittels in eine Unterdruckkammer
18 gesaugter Luft gehalten und ein Tabakstrang aufgeschauert wird. Ein Egalisator
19 entfernt überschüssigen Tabak von dem Tabakstrang, der dann auf einen im Gleichlauf
geführten Zigarettenpapierstreifen 21 gelegt wird. Der Zigarettenpapierstreifen
21 wird von einer Bobine 22 abgezogen, durch ein Druckwerk 23 geführt und auf ein
angetriebenes Formatband 24 gelegt. Das Formatband 24 transportiert den Tabakstrang
und den Zigarettenpapierstreifen 21 durch ein Format 26, in dem der Zigarettenpapierstreifen
21 um den Tabakstrang gefaltet wird, so daß noch eine Kante absteht, die von einem
in Figur 2 angedeuteten Leimapparat 25 in bekannter Weise beleimt wird. Darauf wird
die Klebnaht geschlossen und von einer Tandemnahtplätte 27 getrocknet. Ein so gebildeter
Zigarettenstrang 28
Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntaenstrahlung-Ergänzung
Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 durchläuft ein Strangdichtemeßgerät
29 und wird von einem Messerapparat 31 in doppeltlange Zigaretten 32 geschnitten.
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Die doppeltlangen Zigaretten 32 werden von einer gesteuerte Arme
33 aufweisenden Obergabevorrichtung 34 einer Obernahmetrommel 36 einer Filteransetzmaschine
37 übergeben, auf deren Schneidtrommel 38 sie mit einem Kreismesser in Einzelzigaretten
geteilt werden.
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Förderbänder 39 und 41 fördern überschüssigen Tabak in einen unter
dem Vorratsbehälter 4 angeordneten Behälter 42, aus dem der rückgeführte Tabak von
dem Steil förderer 5 wieder entnommen wird.
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Mit dem Bezugszeichen 43 ist einem Bereich des nichtumhüllten Strangs
vor dem Trimmer 19 angeordnete Meßeinrichtung bezeichnet, die gemäß der Erfindung
den Tabakstrang mit Röntgenstrahlung durchleuchtet und auf einem ortsauflösenden
Röntgenstrahlenwandler abbildet. Auch das die Dichte des umhüllten Tabakstrangs
28 messende Strangdichtemeßgerät 29 kann eine Röntgenstrahlenquelle und eine ortsauflösende
Detektoranordnung aufweisen.
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Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine vorrichtung zum Herstellen
eines Tabakstrangs nach der Erfindung, welche die Anordnung der Meßeinrichtungen
29 und 43 für die Strangmessung mit Röntgenstrahlung deutlicher als Figur 1 erkennen
läßt. Gleiche Teile sind in Figur 2 mit denselben Bezugszeichen versehen wie in
Figur 1. Figur 2 zeigt den Tabakkanal 16, über dessen luftdurchlässigen Boden der
Strangförderer 17 läuft, und die mit der Saugseite eines Gebläses 44 verbundene
Unterdruckkammer t8, die durch den Strangförderer und den Boden des Tabakkanals
16 eine Luftströmung erzeugt. In Figur 2 sind im Bereich des Tabakkanals 16 schräge
Schlitze 46 angedeutet, durch welche Schrägluft mit einer Strömungskomponente in
Stw.:
ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den
6. Dezember 1983 Förderrichtung des Strangs aus einer seitlich im Tabakschacht 47
mündenden Zuführung 46' austritt. In Richtung des Pfeils 47 wird Tabak von unten
her unter der Wirkung der durch das Tabakband in die Unterdruckkammer 18 eintretenden
Luftströmung gegen den Strangförderer 17 geschauet.
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An die Meßeinrichtung 43 ist eine Auslese- und Auswertanordnung 48
angeschlossen, deren Ausgangssignale in einer Steueranordnung 49 zu Steuersignalen
zur Beeinflussung von vorgegebene Strangeigenschaften bestimmenden Größen verarbeitet
werden. Die Steueranordnung 49 ist ausgangsseitig mit einem Stellglied 51 zur Beeinflussung
des Unterdrucks in der Unterdruckkammer 18 und einem Stellglied 52 zur Beeinflussung
der Schrägluft durch die Schrägschlitze 46 verbunden. An die Steueranordnung 49
können noch weitere Steliglieder sowie ein Mittel zum Auswerfen fehlerhafter Strangabschnitte,
das vorzugsweise an der an die Strangmaschine angeschlossenen Filteransetzmaschine
angeordnet und hier nicht gezeigt ist, angeschlossen sein. Das Strangdichtemeßgerät
29 ist an eine Auslese- und Auswertanordnung 54 angeschlossen, deren Ausgang mit
dem Stellglied 53 und/oder einem nicht gezeigten Mittel zum Auswerfen fehlerhafter
Strangabschnitte verbunden ist.
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Figur 3 zeigt die erfindungsgemäß vorgeschlagene Meßeinrichtung 43
in einem schematischen Querschnitt. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen
versehen wie in den Figuren 1 und 2. Auf dem luftdurchlässigen Boden 56 des Tabakkanals
16 läuft als Strangförderer das luftdurchlässige Tabakband 17, das zwischen Kanalwangen
57 einen aufgeschauerten Tabakstrang 58 fördert. Auf einer Seite des Tabakkanals
16 ist eine Röntgenstrahlenquelle in Gestalt einer herkömmlichen Röntgenröhre angeordnet.
Auf der der
Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung
Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Röntgenstrahlenquelle 59 gegenüberliegenden
Seite des Tabakkanals ist ein Röntgenstrahlendetektor 61 im Strahlengang des Röntgenstrahls
62 angebracht. Der Röntgenstrahl 62 ist durch Kollimatorspalte 63 und 63' begrenzt.
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Die als Röntgenstrahlungsquelle 59 eingesetzte Röntgenröhre weist
in dem speziellen Anwendungsfall beispielsweise eine Wolframanode auf und wird mit
einer Spannung von 14 bis 20 Kilovolt betrieben. Die Seitenwangen 57 des Tabakkanals
16 sind als für Röntgenstrahlung durchlässige Fenster ausgebildet und bestehen zu
diesem Zweck an dieser Stelle beispielsweise aus dünnen Titanblechen. Als Röntgenstrahlendetektor
61 kommen in erster Linie eindimensionale Dioden- oder CCD-Arrays in Betracht, welche
eine vertikale Linie des auf dem Array erzeugten Strangbildes 71 abtasten.
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Ist eine Information über die Struktur des Stranges, seinen Aufbau
in einem bestimmten Abschnitt, die Faserorientierung oder die Faserlänge erwünscht,
so kann als Röntgenstrahlendetektor 61 auch ein zweidimensionales, also flächenhaftes
Dioden-Array, CCD-Array (Matrix) oder ein Röntgenschirm verwendet werden, mit denen
eine zweidimensionale Auswertung des Strangbildes möglich wird.
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Zum Auslesen der auf dem Röntgenstrahlendetektor 61 erscheinenden
Informationen ist an den Röntgenstrahlendetektor eine Auslese- und Auswertanordnung
48 angeschlossen.
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Diese weist eine Ausleseschaltung 50 auf, welche mit einer vorgegebenen
Taktfrequenz die einzelnen Punkte bzw. Linien des Arrays 61 nach dessen Informationsinhalt
abfragt. Der Ausgang der Ausleseschaltung 50 ist mit einem Spannungs-Frequenz-Wandler
65 verbunden, dessen Ausgang am Eingang eines Zählers 64 liegt. Außerdem ist die
Ausleseschaltung 50 mit einem Taktzähler 66 verbunden, der den Auslesetakt der Ausleseschaltung
50 zählt und dessen Ausgang
Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Rbntgenstrahlung-Eränzung
Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 ebenfalls an den Zähler 64 angeschlossen
ist. Vom Zähler 64 abgegebene Signale gelangen zum Eingang der Steueranordnung 49.
Hierzu ist der Ausgang des Zählers 64 mit dem Eingang eines Digital-Analog-Wandlers
67 verbunden, der seinerseits mit einem Eingang eines Komparators 68 verbunden ist,
dessen zweiter Eingang von einem Sollwertgeber 69 beaufschlagt wird. Am Ausgang
des Komparators 68 erscheinen bei Abweichungen der vom Digital-Analog-Wandler 67
abgegebenen analogen Signale von den Sollwertsignalen des Sollwertgebers Steuersignale,
mit denen beispielsweise über die in Zusammenhang mit Figur 2 beschriebenen Stellglieder
eine den Strangaufbau bestimmende Größe beeinflußt werden kann.
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Anstelle der Zähler 64 und 66 und der Steueranordnung 49, mit denen
eine integrierende Auswertung der in der Auslese- und Auswertanordnung 48 erzeugten
Meßsignale möglich ist, kann über einen Analog-Digital-Wandler 65' der Auslese-
und Auswertanordnung 48 die in einem strichpunktierten Kasten 49' gezeigte Steueranordnung
angeschlossen werden, welche eine Steuerschaltung für eine nach dem Ort aufgelöste
Auswertung der von der Auslese- und Auswertanordnung 48 gewonnenen Meßsignale enthält.
Ober die gestrichelte Verbindung 72 ist der Analog-Digital-Wandler 65' mit einem
Speicher 74 verbunden, der so viele Speicherplätze aufweist, wie der Röntgenstrahlendetektor
61 Informationen pro Strangquerschnitt enthält. Ein zweiter Speicher 76 mit ebensoviel
Speicherplätzen dient als Referenzwertspeicher. Der Speicher 74 und der Referenzwertspeicher
76 sind beide an einen Komparator 77 angeschlossen, der die vom Speicher 74 gespeicherten
aktuellen Werte mit entsprechenden Werten des Referenzspeichers 76 vergleicht und
entsprechende Steuersignale abgibt, die unmittelbar oder nach Umwandlung in Analog-Signale
zur
Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-ErgänZUn9 Hauni-Akte
1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Beeinflussung von Stellgliedern zur Verfügung
stehen.
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Figur 4 zeigt in einer Ansicht entlang IV-IV der Figur 3 einen Röntgenstrahlungswandler
in Gestalt eines eindimensionalen Dioden- oder CCD-Arrays 79 mit einer einzigen
Diodenreihe 81. Das Tabakband 17 und der vom Tabakband getragene Tabakstrang 58,
deren Verlauf mit gestrichelten Linien angedeutet ist, bewegen sich in Richtung
des Pfeiles 78. Die Diodenreihe 81 verläuft senkrecht zur Förderrichtung 78 des
Strangs 58. Die den Strang durchdringende Röntgenstrahlung erzeugt auf dem Dioden-Array
79 ein Strangbild 71, dessen Größe vom Spalt 63 in der Blende 60 bestimmt ist.
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Figur 5 zeigt eine zweidimensionale Dioden- oder CCD-Matrix 79', die
in flachenhafter Anordnung mehrere Diodenreihen 81 nebeneinander aufweist.
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Die Funktionsweise der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt. Der
im Tabakkanal 16 auf dem Strangförderer 17 aufgeschauerte Tabakstrang 58 wird -in
Richtung des Pfeiles 78 (vergl. Figuren 3 und 4) bewegt. Ein von der Röntgenstrahlenquelle
59 ausgehender Röntgenstrahl 62, der von den Blenden 60 und 60' begrenzt wird, durchdringt
den nichtumhüllten Tabakstrang 58 und bildet ihn auf einer Fläche, die dem Spalt
63 in der Blende 60 entspricht, auf dem als Röntgenstrahlendetektor 61 vorgesehenen
Dioden-Array 79 ab. Das Dioden-Array 79 (Figur 4) weist eine Reihe von beispielsweise
1024 Dioden auf, die quer zur Förderrichtung 78 des Strangs 58 verläuft. Die Intensitätsverteilung
des Strangbildes 71 auf dem Dioden-Array 79 entspricht exakt der Dichteverteilung
des Tabaks im Strang 58.
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Durch Messung der Intensität der Röntoenstrahlung, die die einzelnen
Dioden der Diodenreihe 81 trifft, kann ein
Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung
Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Dichteprofil des Strangs über
seine Höhe gewonnen werden.
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Jeder Meßvorgang besteht aus einer Belichtungsphase und einer Auslesephase.
Während der Belichtungsphase durchdringt der Röntgenstrahl den Strang und bildet
ihn auf dem Röntgenstrahlendetektor ab. Die Belichtungsphase kann je nach Einstellung
etwa zwischen 10 und 500 Millisekunden (msec) dauern. In der Auslesephase werden
die in den Dioden der Diodenreihe 81 in Form von Spannungswerten enthaltenen Informationen,
welche der Intensität der in der vorangegeangengen Belichtungsphase nach Durchgang
durch den Strang aufgetroffenen Röntgenstrahlung entsprechen, mittels der Ausleseanordnung
50 nacheinander ausgelesen, wobei die Auslesung bei der dem Strangförderer 17 am
nächsten liegenden Diode beginnt. Das Auslesen geschieht im Auslesetakt, beispielsweise
mit 300 Kilohertz (kHz), so daß jede Auslesephase, die das einmalige Auslesen aller
dioden der Diodenreihe umfaßt, etwa 10 Millisekunden (msec) erfordert. Jeder der
beispielsweise 1024 Dioden des Arrays wird dabei ein der aktuellen Intensität des
auftreffenden Röntgenstrahls entsprechender Spannungswert entnommen. Da der Röntgenstrahl
den Tabakstrang geradlinig durchdringt, entspricht der Spannungswert jeder Diode
der Dichte des Strangs in einem bestimmten Abstand vom Strangförderer 17, der der
Lage der Diode entspricht. Die im Strangbild enthaltene Dichteinformation ist also
durch Verwendung des ortsauflösenden Dioden-Arrays 79 nach der Höhe über dem Strangförderer
differenziert auslesbar.
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Die nach jeder Belichtung des DiodenArrays an den Dioden anstehenden
und mittels der Ausleseanordnung 48 nacheinander mit der Taktfrequenz ausgelfsenen
Spannungswerte werden im Spannungs-Frequenz-Wandler 65 in Impulsfolgen verwandelt.
Die Zahl der Impulse jeder Impulsfolge entspricht dem
Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung
Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Spannungswert einer Diode und
damit der Dichte des Strangs in einer bestimmten Höhe über dem Strangförderer 17.
Jede Impulsfolge liegt zeitlich innerhalb eines Auslesetaktes.
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Eine durch die Erfindung gegebene Möglichkeit der Auswertung der am
Ausgang der Ausleseanordnung zur Verfügung stehenden Meßsignale besteht darin, sie
über die in Figur 3 gestrichelt dargestellte Verbindung 72 und über den Analog-Digital-Wandler
65' in die strichpunktiert eingerahmte Steueranordnung 49' einzugeben. Hier gelangen
die Impulsfolgen in den Speicher 74, aus dem sie nacheinander zur Erzeugung von
Steuersignalen von einem Komparator 77 abgerufen und mit in dem zweiten Speicher
76 gespeicherten Sollwerten verglichen werden. Die vom Komparator 77 (Mikrocomputer)
erzeugten Steuersignale können zur Beeinflussung einer oder mehrerer Größen genutzt
werden, welche für vorgegebene Strangeigenschaften bestimmend sind. Solche vorgegebene
Strangeigenschaften bestimmende Größen sind beispielsweise die Größe des Unterdrucks
in der Unterdruckkammer IS, die Menge der durch die Schrägluftschlitze 46 eintretenden
Luft, die Menge und Geschwindigkeit des zum Strang zusammengeführten Tabaks und
andere.
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Bei Verwendung eines zweidimensionalen Röntgenstrahlendetektors, also
beispielsweise einer zweidimensionalen Diodenmatrix, wie sie in Figur 5 dargestellt
ist, ist es mit dieser Anordnung möglich, die Struktur des Strangs und die Faserorientierung
zu untersuchen und Faserklumpen, die zu Strangstoppern führen können, frühzeitig
festzustellen.
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Eine zweite durch die Erfindung gegebene Möglichkeit der weiteren
Auswertung der am Ausgang der Ausleseanordnung 50 anstehenden Meßsignale besteht
darin, tiber den Spannung-Frequenz-Wandler 65 einem Zähler 64
Stw.:
ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den
6. Dezember 1983 aufzugeben, der die Impulse mehrerer aufeinanderfolgender Impulsfolgen
oder aller Impulsfolgen eines Auslesevorgangs aufsummiert. Die Zahl der jeweils
aufzusummierenden Impulsfolgen wird im Taktzähler 66 vorgegeben, der an die Ausleseanordnung
50 angeschlossen ist und die Auslesetakte, mit denen die Auslesung erfolgt, zählt.
Auf diese Weise kann die Dichte besonders interessierender Strangabschnt te gesondert
ermittelt werden, indem eine bestimmte Taktzahl vorgegeben wird, nach welcher der
Taktzähler 66 den Zählvorgang im Zähler 64 beendet. Am Ausgang des Zählers 64 steht
dann ein Signal , das dem integral der Dichte in dem Strangabschnitt entspricht,
der durch die Wahl der Anzahl der'im Zähler 64 zu summierenden Impulsfolgen vorgegeben
ist. Gemäß der Erfindung können so, beginnend mit einem Auslesevorgang im Zähler
66, beispielsweise 400 Takte vorgegeben werden. Das bedeutet, daß die ausgelesenen
und im Spannung-Frequenz-Wandler 65 in Impulsfolgen umgesetzten Spannungswerte der
dem Strangförderer t7 nächsten 400 der insgesamt beispielsweise 1024 Dioden des
Dioden-Arrays aufsummiert werden. Dies entspricht bei einer angenommenen Stranghöhe
von etwa 10 mm einem Strangabschnitt von ungefähr 4 mm über dem Strangförderer 17.
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Nach Ablauf der 400 vorgegebenen Auslesetakte unterbricht der Taktzähler
66 den Zählvorgang im Zähler 64, und an dessen Ausgang erscheint ein Signal , das
der Dichte des bis zu 4 mm Höhe über dem Strangförderer liegenden Strangabschnitts
entspricht. Durch entsprechende Vorgabe eines Auslesetaktes, bei dem die Zählung
des Taktzählers 66 beginnt, kann die Dichte jeder beliebigen Höhenlage innerhalb
des Tabakstrangs bestimmt werden. Durch Vorgabe der Anzahl der Auslesetakte kann
mit dem Zähler 66 die Breite der Schicht des Tabakstrangs vorgegeben werden, dessen
Dichte bestimmt werden soll. Durch die Erfindung ist also eine Höhenabtastung der
Dichte des Tabakstrangs möglich.
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Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergkintung Hauni-Akte
1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Das am Ausgang des Zählers 64 erscheinende
Signal wird im Digital-Analog-Wandler 67 in ein Analog-Signal umgesetzt und im Komparator
68 mit einem Sollwertsignal des Sollwertgebers 69 verglichen, so daß der Komparator
68 bei Abweichung vom Sollwert ein Steuersignal abgibt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches eine besonders vorteilhafte
Nutzanwendung der Erfindung darstellt, wird im Zusammenhang mit den Figuren 6 und
9 beschrieben.
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Gleiche Teile sind hier wieder mit denselben Bezugszeichen versehen
wie in den voraufgehenden Zeichnungen.
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In Figur 6 ist die Strangaufbauzone 82 einer Vorrichtung nach der
Erfindung gezeigt. Diese besteht, wie schon im Zusammenhang mit der Figur 2 beschrieben,
aus einem Tabakschacht 47, durch welchen vereinzelte Tabakfasern in einem Luftstrom
gegen einen in einem Tabakkanal 16 umlaufenden Saugstrangförderer 17 geschauert
werden, wobei sie einen Tabakstrang 58 aufbauen. Der Saugstrangförderer 17 ist von
der Rückseite her durch eine Unterdruckkammer 18, die-mit einer in Figur 6 nicht
gezeigten Unterdruckquelle verbunden ist, mit Unterdruck beaufschlagt, so daß der
gebildete Tabakstrang 58 an dem Saugstrangförderer 17 gehalten und in Richtung des
Pfeiles 78' gefördert wird.
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Zwischenwände 83 teilen den Tabakschacht 47 in drei Schachtabschnitte
A', B', 0', welche drei Strangaufbauabschnitte A, B und C der Strangaufbauzone 82
definieren.
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In jedem der Tabakschachtabschnitte A', B', C' ist in wenigstens einer
der Seitenwände eine Luftzuführung vorgesehen, welche in Figur 6 durch bewegliche
Lamellen 46a, 46b, 46c angedeutet ist. Die Lamellen sind um Drehgelenke 84 mit Hilfe
von Antrieben 84a, 84b und 84c in ihrer Schräglage veränderbar, wodurch die Richtung
der durch die Luftzuführungen zugeführten Luftströmungen beeinflußbar ist.
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Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung Hauni-Akte
1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Die zwischen den Lamellen 46 in die Schachtabschnitte
A1> B' und C'eintretenden Luftmengen bzw. die Luftgeschwindigkeit werden durch
Steliglieder 52a, 52b und 52c gesteuert. In Figur 6 ist nur eine die Stellglieder
52a, b und c mit den Luftzuführungen verbindende Leitung dargestellt. Tatsächlicht
führt jedoch zu jeder Luftzuführung eine getrennte Zuleitung.
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Die in Figur 1 gezeigte, als Schleuderwalze wirkende Stiftwalze 12
ist im Ausführungsbeispiel der Figur 6 in drei Stiftwalzen 12a, 12b und 12c aufgeteilt,
die voneinander unabhängig mittels Antrieben 85a, 85b und 85c antreibbar sind. Die
Drehmomentübertragung von dem Antrieb 85a zur Stiftwalze 12a geschieht über Zahnräder
85 und eine Hohlwelle 86, in welcher die Antriebswelle 86' der Stiftwalze 12b umläuft.
Die Stellglieder 52a bis c, 84a bis c und 85a bis c sind an die Steueranordnung
49a angeschlossen, welche wie die Steueranordnungen 49 und 49' der Figur 3 Teil
der Auswertanordnung 48 ist.
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Die Auswertanordnung 48 ist an die Meßeinrichtung 43 angeschlossen,
deren ortsauflösende Detektoranordnung sie ausliest und auswertet.
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Einzelheiten der Steueranordnung 49a sind in Figur 9 gezeigt. Wie
schon im Zusammenhang mit Figur 3 beschrieben, gelangen von der Ausleseanordnung
50 in Abhängigkeit von dem Dichteprofil des Strangs erzeugte Meßsignale zu dem Analog-Digital-Wandler
65', der diese Meßsignale in Folgen digitaler Signale umwandelt. Diese digitalisierten
Signale gelangen an die Eingänge von drei Schaltungszügen 87a, 87b und 87c, die
identisch aufgebaut sind. Den Eingang eines jeden dieser Schaltungszüge bildet ein
UND-Glied 88a, 88b und 88c, dessen erster Eingang mit dem Au3-gang des Analog-Digital-Wandlers
65' und dessen zweiter
Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung
Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Eingang mit dem Ausgang eines
Zählers 89a, 89b bzw. 89c verbunden ist. Der Ausgang eines jeden Zählers ist darüberhinaus
zum Reset-Eingang R des betreffenden Zählers zurückgekoppelt. Der Zähleingang Z
eines jeden dieser Zähler ist mit der Taktleitung der Ausleseanordnung 50 verbunden.
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Der Ausgang eines jeden UND-Gliedes 88a bis c ist mit dem Eingang
eines Speichers 90a, 90b bzw. 90c verbunden, der soviele Speicherplätze aufweist,
wie der Röntgenstrahlendetektor der Meßeinrichtung 43 Informationen enthält. Der
Ausgang eines jeden Speichers 90a bis c liegt am ersten Eingang eines Komparators
91a, b bzw. c, dessen zweiter Eingang mit einem Referenzwertspeicher 92a, b bzw.
c verbunden ist, der auf ebenso vielen Speicherplätzen Referenzwerte für alle digitalisierten
Meßwerte je Auslesevorgang enthält. Die von den Komparatoren 91a, b bzw. c abgegebenen
Steuersignale gelangen über Verstärker 93a, b bzw. c zu Stellgliedern Xa, Xb bzw.
Xc. Hierbei kann es sich beispielsweise um die Stellglieder 52a bis c, 84a bis c
oder 85a bis c handeln, welche den Strangaufbau in unterschiedlichen Strangaufbauzonen
bestimmende Größen beeinflussen.
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Die Funktionsweise und einige Anwendungsmöglichkeiten der in den Figuren
6 und 9 gezeigten Vorrichtung werden nun unter Zuhilfenahme des Diagramms in Figur
8 erläutert.
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Figur 8 zeigt ein mit einer Meßeinrichtung 43 am nichtumhüllen Strang
gewonnenes Dichteprofil eines Strangquerschnitts, wobei die Dichte D in relativen
Einheiten in Abhängigkeit vom Abstand H vom Saugstrangförderer (in mm) dargestellt
ist. Die gestrichelt dargestellte Kurve I zeigt den idealen Dichteverlauf über die
Höhe des Strangs, der in der Realität praktisch nicht vorkommt. Ideal wäre hiernach
über die ganze Höhe des Strangs eine gleich-
Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung
Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 bleibende Dichte, die an der Strangoberfläche
auf Null abfällt. Ziel der durch die Erfindung vorgeschlagenen Maßnahmen ist es
nun, den tatsächlich realisierbaren Dichteverlauf über die Höhe des Strangs möglichst
optimal diesem idealen Dichteverlauf anzupassen. Das in Figur 8 eingezeichnete Dichteprofil
R kommt diesem Ziel recht nahe.
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Besonders kritisch ist der Verlauf des Dichteprofils in dem Bereich
a geringsten Abstandes vom Saugstrangförderer und in dem Bereich c größten Abstandes
vom Saugstrangförderer, wobei die Dichte in dem Bereich a die Dichte in dem Bereich
c maßgeblich beeinflußt. Ist der Tabakstrang in geringem Abstand über dem Saugstrangförderer
zu dicht , so wird die Dichte in größerem Abstand vom Saugstrangförderer nicht mehr
befriedigend sein, da die durch den Saugstrangförderer strömende Halteluft nicht
mehr ausreicht, die in größerem Abstand vom Saugstrangförderer aufgeschauerten Fasern
im Strang zu verdichten. Naturgemäß ergibt sich aber in geringem Abstand über dem
Saugstrangförderer, also im Bereich a, immer eine höhere Dichte als in größerem
Abstand vom Saugstrangförderer. Die Erfindung bietet nun die Möglichkeit, dieses
Dichteprofil des Strangs gezielt zu beeinflussen.
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Die Zuordnung der von der Meßeinrichtung 43 in verschiedenen Abständen
vom Saugstrangförderer gemessenen Dichtewerte zu den betreffenden Abstandsabschnitten
a, b oder c im Dichteprofil der Figur 8 und die Beeinflussung der die Eigenschaften
der Abstandsabschnitte bestimmenden Strangaufbauphasen in den Strangaufbauabschnitten
A, B und C geschehen mittels der Auswertanordnung 49a, deren Funktionsweise anhand
der Figur 9 erläutert wird.
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Die Ausleseanordnung 50 gibt, wie schon im Zusammenhang mit der Figur
3 erläutert, bei jedem Meßvorgang (darunter
Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung
Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 wird hier das einmalige Auslesen
aller Dioden des Arrays verstanden) eine Serie von Meßimpulsen ab, welche den Dichtewerten
des Strangs in Abhängigkeit von der Höhe über dem Saugstrangförderer entsprechen.
Der Auslesevorgang wird von einem Taktgeber 94 getaktet, so daß die Auslesefrequenz
beispielsweise etwa 300 kHz beträgt, Die Meßsignale,entsprechend der Art des verwendeten
Arrays bei jedem Meßvorgang beispielsweise 1024, werden im Analog-Digital-Wandler
65' digitalisiert und gelangen dann zu den ersten Eingängen der UND-Glieder 88a,
b und c. Der zweite Eingang der UND-Glieder wird von je einem der Zähler 89a bis
89c beaufschlagt, welche am Beginn eines Meßvorgangs gestartet werden. Der erste
Zähler 89a ist im gezeigten Ausführungsbeispiel so eingestellt, daß er während der
ersten 400 Auslesetakte ein Ausgangssignal an den zweiten Eingang des UND-Gliedes
88a gibt, so daß während dieser Zeit die'im Abstandsbereich a gewonnenen ersten
400 Meßsignale zum Eingang des Speichers 90a gelangen. Diese Meßsignale werden also
im ersten Schaltungszweig 87a verarbeitet, während die anderen Schaltungszweige
inaktiv bleiben, weil die UND-Glieder 88b und 88c mangels eines entsprechenden Signals
am zweiten Eingang sperren. Die das UND-Glied 88a passierenden Meßsignale werden
im Speicher 90a zwischengespeichert und vom Komparator 91 a nacheinander einzeln
abgerufen, wo sie mit Referenzwerten verglichen werden, die im Referenzwertspeicher
92a abgelegt sind. Diese Referenzwerte geben die gewünschten Dichtewerte und den
gewünschten Dichteverlauf in Abhängigkeit vom Abstand H von dem Saugstrangförderer
im Abstandsbereich a an, wie er z. B. durch den entsprechenden Kurvenabschnitt der
Kurve R in Figur 8 repräsentiert ist.
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Weicht die Dichte in dem genannten Abstandsbereich a von dem gewünschten
Dichteprofil über ein vorgegebenes Maß hinaus ab, so erzeugt der Komparator 91a
Fehlersignale,
Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung
Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 die über den Verstärker 93a zu
einem oder mehreren Stellgliedern Xa gelangen, welche die erste Strangaufbauphase
im ersten Strangaufbauabschnitt A beeinflussen. Kritisch sind in diesem Abstandsbereich
a vom Saugstrangförderer insbesondere Dichteabweichungen nach oben, wie sie z. B.
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durch die Kurve S in Figur 8 veranschaulicht sind. In diesem Falle
werden eines oder mehrere Steliglieder Xa derart mittels der vom Komparator 91a
abgegebenen Steuersignale gesteuert, daß sich die Dichte im Abstandsbereich a ihrem
Sollprofil annähert. Als Stellglieder Xa kommen beispielsweise die in Figur 6 gezeigten
Stellglieder 52a für die Menge der Schrägluftströmung, 84a für die Beeinflussung
der Richtung der Schrägluft oder 85a für die Beeinflussung der Menge und Geschwindigkeit
der zugeführten Tabakmenge im Strangaufbauabschnitt A infrage.
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Zur Einhaltung des gewünschten Dichteprofils im betreffenden Abstandsbereich
können gleichzeitig mehrere der Steliglieder mit entsprechenden Steuersignalen beaufschlagt
werden. Weicht der gemessene Dichteverlauf im Abstandsbereich a beispielsweise nach
oben von dem Sollverlauf ab, so kann im Strangaufbauabschnitt A die Geschwindigkeit
und die Menge des zuge-führten Tabaks herabgesetzt werden, wobei gleichzeitig auch
die Schrägluftströmung verringert werden kann. Umgekehrt kann bei einem Abfallen
der Dichte im Abstandsbereich a unter vorgegebene minimale Werte die Tabakzufuhr
durch Beaufschlagen des Stellgliedes 85a erhöht und die Schrägluftzufuhr durch Beaufschlagen
der Stellglieder 52a und 84a verstärkt und in der Richtung verändert werden.
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Sind die ersten 400 Takte des Meßvorgangs vorbei, so verschwindet
das Ausgangssignal des Zählers 89a, und der Zähler wird über den Rücksetz- oder
Reset-Eingang R Zurückgesetzt. Gleichzeitig beginnt das UND-Glied 88a zu
Stw.:
ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den
6. Dezember 1983 sperren, so daß der Schaltungszweig 87a inaktiviert wird.
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Beim Auslesetakt 401 erscheint am Ausgang des Zählers 89b ein Signal,
das über das UND-Glied 88b den Schaltungszweig 87b aktiviert.
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Die im Abstandsbereich b im Abstand H von 4 - 8 mm gewonnenen Meßsignale
werden jetzt im zweiten Schaltungszweig 87b wie oben beschrieben verarbeitet. Das
Verschwinden des Ausgangssignals des Zählers 89b setzt diesen über den Rücksetzeingang
R zurück. Fehlersignale des Komparators 91b beaufschlagen Stellglieder Xb, welche
die charakteristischen Eigenschaften des Strangs im Abstandsbereich b bestimmende
Größen der zweiten Straugaufbauphase im zweiten Strangaufbauabschnitt B beeinfilussen.
Diese Stellglieder sind beispielsweise die Stellglieder 52b, 84b und 85b" welche
die Tabakzufuhr im Strangaufbauabschnitt B beeinflussen, (vergl. Figur 6). Das Verschwinden
des Ausgangssignals des Zählers 89b setzt diesen über den Rücksetzeingang R zurück
und inaktiviert den Schaltungszweig 87b. Der Auslesetakt Nummer 801 bewirkt danach
ein Ausgangssignal des Zählers 89c, welches über das UND-Glied 88c die Aktivierung
des Schaltungszweigs 87c zur Folge hat, der die im Abstandsbereich c von 8 - 12
mm gewonnenen Meßsignale wie zuvor beschrieben verarbeitet. Beim Verschwinden des
Ausgangssignals des Zählers 89c wird dieser über den Rücksetzeingang R zurückgesetzt.
Der erste Ausl eseimpul s des folgenden Auslesevorgangs setzt dann wieder alle Zähler
89a - c neu. Die vom Komparator 91c aufgrund von Dichteabweichungen im Abstandsbereich
c von 8 - 12 mm erzeugten Fehlersignale beaufschlagen Stellglieder Xc, welche die
dritte Strangaufbauphase im Strangaufbauabschnitt C beeinflussen. Auch hier können
über die Stellglieder 52c die Größe der Schrägluftströmung, 84c die Richtung der
Schrägluftströmung und 85c die Menge und
Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung
Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Geschwindigkeit des zugeführten
Tabaks beeinflußt werden, so daß sich im Abstandsbereich c des Dichteprofils im
Strang der gewünschte optimale Dichteverlauf einstellt.
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Die Erfindung ermöglicht es also nicht nur, den Tabakstrang Schicht
für Schicht aufzubauen, sondern sie bietet in besonders vorteilhafter Weise auch
die Möglichkeit, die die Schichten bildenden Strangaufbauphasenaufgrund präziser
Meßergebnisse gezielt zu beeinflussen. So kann der Tabakstrang mit den Mitteln der
Erfindung nahezu nach Belieben "konstruiert" werden.
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Mit der in Figur 6 gezeigten Vorrichtung mit in unterschiedliche Strangaufbauabschnitte
A, B und C unterteilter Strangaufbauzone 82 können in sehr vorteilhafter Weise unterschiedliche
Tabaksorten zur Strangbildung zusammengeführt werden. So läßt sich mit dieser Vorrichtung
ein sogenannter Kernstrang herstellen, bei dem ein Kern aus einer zweiten Tabaksorte
in zwei Schichten einer ersten Tabaksorte eingebettet ist. Hierzu wird im Strangaufbauabschnitt
A zunächst Tabak der ersten Sorte zugeführt, auf welchen im Strangaufbauabschnitt
B dann Tabak der zweiten Sorte abgelegt wird. Im Strangaufbauabschnitt C wird dieser
Strangaufbau mit Tabak der ersten Sorte ergänzt.
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Der Aufbau dieses Kernstrangs kann mittels der Meßeinrichtung 43 problemlos
differenziert überwacht werden und die Zusammensetzung des Strangs und seine Eigenschaften
können mittels der beschriebenen Vorrichtung gezielt beeinflußt werden. Die Erfindung
ermöglicht daher auch hier einen konstruierten Strangaufbau.
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Die beschriebene Vorrichtung erlaubt es auch, in den Strangaufbauabschnitten
A, B und C unterschiedliche Tabakmengen zum Strang zusammenzuführen. So kann beispielswfise,
Stw.
ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-ErgUnzung Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den
6. Dezember 1983 wie es in Figur 7 gezeigt ist, entgegen der zur Zeit üblichen Praxis5
nach der der Strang in der Strangaufbauzone keilförmig aufgebaut wird (vergl. gestrichelte
Linie 95 in Figur 7), im ersten Strangaufbauabschnitt A eine größere Tabakmenge
zur Strangbildung auf den Saugstrangförderer 17 aufgebracht werden, die in den folgenden
Strangaufbauabschnitten durch Zufuhr geringerer Tabakmengen zur gewünschten Stranghöhe
ergänzt wird. Durch diesen nichtlinearen Strangaufbau (96 in Figur 7) bildet sich
in der ersten Strangaufbauzone A zunächst ein größeres Polster für die in den folgenden
Strangaufbauzonen B und C zugeführten Tabamengen und es wird erreicht, daß während
der Förderung über den längeren Förderweg sich der größte Faseranteil des Strangs
unter der Saugluftwirkung durch den Saugstrangförderer konsolidiert, so daß insgesamt
ein homogeneres Dichteprofil über die Höhe des Strangs zu erwarten ist0 Zu den als
Stellglieder Xa - c oben bereits erwähnten Steligliedern 52a - c, 84a - c und 85
a- c kommt noch das in der Figur 2 und 6 gezeigte Stellglied 51 für die Beeinflussung
des Unterdrucks in der Unterdruckkammer 18, das insbesondere in Abhängigkeit von
im Abstandsbereich a dicht über dem Saugstrangförderer erzeugten Steuersignalen
beaufschlagt werden kann.
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Insgesamt bietet die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Dichtemessung,
welche nach der Stranghöhe über dem Saugstrangförderer differenzierte Dichtemeßwerte
liefert, die sehr vorteilhafte Möglichkeit, die Strangbildung in weiten Grenzen
beliebig zu beeinflussen. So kann ein in seinen Eigenschaften wesentlich homogenerer
Strang erzeugt werden, der auch zu Zigaretten mit verbesserten und gleichmäßigeren
Eigenschaften führt.
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Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung Hauni-Akte
1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 Wie festgestellt wurde und der in Figur 8
dargestellte Verlauf des Dichteprofils zeigt, ist die Dichte des Tabakstrangs in
geringer Höhe über dem Saugstrangförderer besonders bestimmend für die Qualität
der hergestellten Zigaretten. Die Dichte des Strangs in geringer Höhe über dem Saugstrangförderer
ist insbesondere auch abhängig von dem Unterdruck in der Unterdruckkammer 18. So
kann auch bei Strangmaschinen, welche wie die im Zusammenhang mit Figur 2 beschriebene
eine einzige, nicht unterteilte Strangaufbauzone aufweisen, deren Strangaufbau in
Abhängigkeit von den Dichtemeßwerten unmittelbar über dem Saugstrangförderer beeinflußt
werden. Mit dem vom Komparator 68 (Figur 3) abgegebenen, der Dichte eines Strangabschnitts
von geringer Höhe über dem Strangförderer entsprechenden Steuersignal wird hierzu
in besonders bevorzugter Weise über das Stellglied 51 (Figur 2) der Unterdruck in
der Unterdruckkammer beeinflußt, so daß optimale Dichteverteilungen im Strang erreicht
werden können. Aber auch hier können andere Einflußgrößen des Strangaufbaus, wie
beispielsweise die Menge der Schrägluft, durch die Schrägluftschlitze 46 oder ihre
Richtung sowie die zugeführte Tabakmenge in Abhängigkeit von den vom Komparator
68 abgegebenen Steuersignalen beeinflußt werden, was ebenfalls die optimale Dichteverteilung
im Strang fördert.
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Wie der nichtumhüllte Tabakstrang 58 kann auch der umhüllte Tabakstrang,
der Zigarettenstrang, in einer Dichtemeßeinrichtung, wie sie durch die Erfindung
vorgeschlagen wird, mit Röntgenstrahlen durchleuchtet und auf einem Röntgenstrahlendetektor
abgebildet werden (vergl. Figuren 1 und 2).
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Die Meßanordnung ist im wesentlichen ebenso aufgebaut wie die in den
Figuren 3 und 4 für die Dichtemessung am nichtumhüllten Tabakstrang gezeigte. Die
Auslese- und Auswerten anordnung 54 stimmt völlig mit der im Zusammenhang mit er
Stw.:
Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung Hauni-Akte 1750 - Bergedorf, den
6. Dezember 1983 Figur 3 beschriebenen Anordnung 48 überein. Ordnet man die Diodenreihe
81 des Dioden-Arrays 79 (vergl. Figur 4) in der Meßeinrichtung 29 (Figur 2) für
die Dichtemessung am umhüllten Tabakstrang vertikal zur Förderrichtung des Strangs
an, so bietet die Dichtemessung am Zigarettenstrang die zusätzliche Möglichkeit,
die Kopfverstärkungszonen des Strangs zu prüfen und Abschnitte mit unzureichender
Kopfverstärkung auszusondern. Außerdem kann in Abhängigkeit von den am umhüllten
Strang gemessenen Dichtewerten noch die Position des Trimmers 19 beeinflußt werden.
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nstelle eines eindimensionalen Dioden-Arrays, also eines Dioden-Arrays
mit einer einzigen Reihe 81 von Dioden, kann auch eine zweidimensionale Dioden-Matrix
79' mit mehreren Diodenreihen 81' eingesetzt werden, wie sie in Figur 5 gezeigt
ist. Diese erlaubt die zweidimensionale Abtastung von mittels gepulster Röntgenstrahlung
erzeugten stehenden Strangbildern und eröffnet die Möglichkeit, andere Strangeigenschaften
wie z. B. die Faserorientierung zu bestimmen und daraus Steuersignale für die Beeinflussung
von Größen abzuleiten, die diese Strangeigenschaften bewirken. So kann die Faserorientierung
im Strang in gewissen Grenzen, beispielsweise durch die Beeinflussung der Richtung
und der Stärke der Schrägluft, gesteuert werden. Das Auslesen einer solchen zweidimensionalen
Dioden-Matrix geschieht ebenso wie das des eindimensional ausgebildeten Dioden-Arrays,
mit dem Unterschied, daß die Dioden den Zeilen oder Spalten der Matrix folgend nacheinander
ausgelesen werden und daß die Auslesephase der größeren Diodenzahl entsprechend
mehr Zeit in Anspruch nimmt. Als Vorteil ergibt sich die oben schon genannte Möglichkeit
einer genauen Analyse der Strangstruktur.
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Stw.: ZM-Strangdichtemessung-Röntgenstrahlung-Ergänzung Hauni-Akte
1750 - Bergedorf, den 6. Dezember 1983 In der Beschreibung wurde die Meßwertauswertung
der Einfachheit halber so dargestellt, daß die Einzelmeßwerte der aufeinanderfolgenden
Meßvorgänge zu Steuersignalen für die Beeinflussung der Strangaufbauphasen verarbeitet
werden.
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In der Praxis werden aber in der Regel die Mittelwerte entsprechender
Einzelmeßwerte einer vorgegebenen Anzahl aufeinanderfolgender Meßvorgänge für die
Erzeugung der Steuersignale genutzt, um eine gleichmäßige und ruhige Steuerung der
Strangaufbauphasen zu gewährleisten. Diese Steuerung in Abhängigkeit von Mittelwerten
aufeinanderfolgender Meßwerte ist allgemein bekannt und bedarf hier keiner näheren
Beschreibung.