Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbe
griff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
Bei einem gattungsgemäßen Verfahren wird das Fasermaterial geöff
net und die geöffneten Fasern und Schmutzbestandteile einem Luft
strom ausgesetzt, welcher die Fasern und Schmutzbestandteile auf
grund ihrer unterschiedlichen Schwebefähigkeit voneinander
trennt, woraufhin die Fasern und die Schmutzteile an unterschied
lichen Stellen gesammelt werden (DE-PS 6 27 990). Es hat sich ge
zeigt, daß ein derartiges Windsichtverfahren dazu führt, daß zu
sammen mit den groben Schmutzbestandteilen auch viele gute Fasern
aus dem Fasermaterial herausgelöst werden. Dieser Effekt beruht
darauf, daß sich die Schwebefähigkeit von Fasern, Fasertrümmern,
Staub und anderer Schmutzbestandteile in bestimmten Bereichen
überschneidet. Nach diesem bekannten Verfahren kann deshalb so
wohl eine quantitative Bestimmung des Schmutzgehaltes als auch
eine Klassifizierung desselben nur sehr unvollkommen und ungenau
erreicht werden. Eine exakte Bestimmung und Klassifizierung des
Schmutzgehaltes ist aber von großer Bedeutung, um festzustellen,
ob ein Fasermaterial sich in der vorgesehenen Weise verarbeiten
läßt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu schaffen, mit denen der Schmutz- und Feinstaubgehalt eines Fa
sermaterials exakt festgestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Da
das Fasermaterial - und mit ihm die groben Schmutzbestandteile -
während des Absaugens der leichten Staubbestandteile in seiner
Transportbahn gehalten wird, werden in diesem Bereich tatsächlich
ausschließlich Staubbestandteile vom Fasermaterial getrennt. Die
Trennung von gröberen Partikeln und Fasermaterial erfolgt durch
Fliehkraft. Durch Anwendung verschiedener Trennprinzipien läßt
sich somit eine optimale qualifizierte Trennung der verschiedenen
Arten von Schmutz vom Fasermaterial erreichen. Durch Augenschein
nahme oder durch Messen der verschiedenen Schmutz- und Staubbe
standteile und der Fasern kann dann der Schmutz- und der Fein
staubgehalt des Fasermaterials ermittelt werden, wodurch sich
dann auch festlegen läßt, welche Maschinen der Spinnmaschine vor
zuschalten und wie diese einzustellen sind.
Eine feinere Klassifizierung der ausgeschiedenen Staubbestandtei
le ist mit Hilfe des Verfahrens nach Anspruch 2 möglich.
Um quantitativ die Schmutz- und Staubbestandteile mit der Faser
menge in eine Relation bringen zu können, ist es erforderlich,
auch die Fasern zu sammeln, wobei das Prinzip für die Trennung
von Fasern und Transportluft auch Auswirkungen auf die Ausschei
dung gröberer Schmutzbestandteile hat. Somit ist für das Ermit
teln der verschiedenen Bestandteile das für die Trennung von Fa
sern und Luft verwendete Prinzip von wesentlicher Bedeutung. Das
Ausscheiden von Fasern aus dem sie transportierenden Luftstrom
erfolgt dabei vorteilhafterweise gemäß Anspruch 3, wobei
sich gemäß dem Verfahren nach Anspruch 4 die Trennempfindlichkeit
einstellen läßt.
Die quantitative Bestimmung der verschiedenen Abscheidungen und
der Fasern erfolgt zweckmäßigerweise gemäß Anspruch 5.
Das Verfahren läßt sich mit Hilfe einer nach der DE 26 48 715 B2 gattungsgemäßen Vorrich
tung durch die Merkmale des Anspruches 7 durchführen. Die spe
ziellen Anordnungen und Ausbildungen von Staubabscheideöffnung
und Schmutzabscheideöffnung, wonach in Fasertransportrichtung zu
nächst eine Staubabscheidestelle und dann eine Schmutzabscheide
stelle und anschließend eine Fasersammelstelle vorgesehen ist,
ermöglichen die getrennte Ausscheidung von Staub und Schmutzpar
tikeln, während die Sammelkammern die Partikel und die Fasern ge
trennt auffangen. Es ist somit ein getrenntes Sammeln von feinem
Staub, gröberem Schmutz und Fasern möglich. Hierdurch lassen sich
sowohl der Schmutzgehalt als auch der Feinstaubgehalt quantitativ
und auch qualitativ bestimmen.
Weitere vorteilhafte Details des Erfindungsgegenstandes sind in
den Unteransprüchen 7 bis 13 wiedergegeben.
Durch die Merkmale des Anspruches 7 lassen sich die Staubbestand
teile sortieren und ihre Anteile klar bestimmen, da die Filter
oder Siebe, welche die staubhaltige Luft zuerst passiert, gröber
sind als die folgenden Filter oder Siebe. Hierdurch werden die
feineren Flug- und Staubbestandteile durch das erste Sieb oder
Filter hindurchgelassen und erst an dem oder einem der nächsten
Filter aufgefangen, wodurch eine Trennung unterschiedlicher
Staubbestandteile erzielt wird.
Durch die Merkmale des Anspruches 8 wird erreicht, daß auch bei
größeren Mengen von Staub, der sich in der Staubsammelkammer absetzt,
der Unterdruck in der Saubabscheideöffnung im wesentlichen unver
ändert bleibt und somit gleichbleibende Verhältnisse in der Vor
richtung gewährleistet werden.
Es ist auch möglich, gemäß Anspruch 10 eine zusätzliche Vorrich
tung zum Auffangen von Staub vorzusehen.
Zur Beeinflussung der Trennung von Fasern und Staub- bzw.
Schmutzbestandteilen können die Merkmale nach Anspruch 11 vorge
sehen werden.
Die Merkmale des Anspruches 13 bewirken eine Abstellung der Lie
fervorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wenn eine über
mäßige Fasermasse auf einmal in den Bereich gelangt an welcher
die Trennung von Fasern und Schmutz bzw. Staub erfolgen soll, so
daß stets eine einwandfreie Klassifizierung des Schmutzes und
Staubes gewährleistet ist.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit nicht nur eine
Abscheidung von Staub möglich, sondern diese kann qualitativ und
quantitativ bestimmt werden. Die Vorrichtung ist daher bestens
als Testgerät zur Bestimmung des Staub- und Schmutzanteils im Fa
sermaterial geeignet.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand einer Zeichnung
näher erläutert, die im Schema eine erfindungsgemäß ausgebildete
Vorrichtung zeigt.
Das gezeigte Staub- und Schmutzmeßgerät besitzt eine Beschic
kungseinrichtung 8 mit einem Transportband 80, das sich bis in
einen Füllschacht 81 für das Fasermaterial 12 hinein erstreckt.
Für den Antrieb des Transportbandes 80 ist am unteren Ende des
Füllschachtes 81 eine Antriebswalze 82 vorgesehen. Das Transport
band 80 wird am oberen Ende des Füllschachtes 81 durch eine Um
lenkrolle 83 und eine Spannrolle 84 so umgelenkt, daß sich das
Transportband von der Umlenkrolle 82 zu einer weiteren Umlenkrol
le 85 im wesentlichen in horizontaler Richtung erstreckt. Mit der
Umlenkrolle 83 arbeitet eine Verdichterwalze 86 zusammen.
Auf der dem Transportband 80 gegenüberliegenden Seite wird der
Füllschacht 81 durch Siebe 87, 88 begrenzt. Durch das obere Sieb
88 wird dem Füllschacht 81 zur Verdichtung des Fasermaterials 12
Druckluft zugeführt, während das untere Sieb 87 der Abführung der
Druckluft durch eine Öffnung in der Rückwand (siehe Pfeil) dient.
Vom Füllschacht 81 aus gelangt das Fasermaterial 12 zu einer
Speisevorrichtung 2 und von dort zu einer Garniturwalze 3. Die
Speisevorrichtung 2 weist eine Speisewalze 20 und eine mit dieser
zusammenarbeitende Speisemulde 21 auf.
Der Speisemulde 21 der Speisevorrichtung 2 ist ein Endschalter 22
zugeordnet, der bei zu großer Auslenkung der Speisemulde 21 den
Antriebsmotor für die Antriebswalze 82 stillsetzt und damit die
weitere Zufuhr von Fasermaterial 12 zur Garnitur- oder Auflöse
walze 3 unterbindet. Hierdurch wird verhindert, daß der Staubge
halt von ungenügend aufgelöstem Fasermaterial 12, das in Form von
übermäßig großen Flocken der Speisevorrichtung 2 zugeführt wird,
gemessen wird.
Die Garniturwalze 3 ist von einem Gehäuse 32 umgeben, das die
technologisch erforderlichen Öffnungen 330 (Fasermaterialzuführ
stelle für die Zuführung des Fasermaterials 12 zur Garniturwalze)
und 331 (Fasermaterialabführstelle für die Abführung der Fasern
11 in einen Faserabführkanal 30) aufweist.
Zwischen der Speisevorrichtung 2 und dem Faserabführkanal 30 ist
im Gehäuse 32 in der Umfangswand eine Staubabscheideöffnung 4
vorgesehen, die durch eine siebartige Fläche 5 abgedeckt ist. Die
siebartige Fäche 5 weist Sieböffnungen 50 auf, die entgegenge
setzt zur Fasertransportrichtung (siehe Pfeil 34) in einem spit
zen Winkel geneigt sind. An der der Garniturwalze 3 abgewandten
Seite der siebartigen Abdeckung 5 stützt sich die erwähnte Spei
semulde 21 in üblicher Weise ab. An die Staubabscheideöffnung 4
schließt sich ein schlauchartiger Kanal 41 an, an welchen über
eine Staubsammelkammer 9 und Verbindungsleitungen 92 und 97 (auf die
später noch eingegangen wird) eine Saugluftquelle 43 angeschlos
sen ist. Die Staubsammelkammer 9 weist in Saugrichtung hintereinander
ein Sieb 90 für Kurzfasern und Flug und ein Staubfilter 91 auf.
An die Verbindungsleitung 92 zwischen Staubsammelkammer 9 und Saug
luftquelle 43 ist ein Ventil 93 angeschlossen, das durch Öffnen
die Verbindung mit der Atmosphäre herstellt und dadurch den in
der Staubabscheideöffnung 4 wirkenden Unterdruck absenkt.
Um auch schwere Schmutzbestandteile aus dem Faser-/Luftstrom aus
scheiden zu können, die in der Regel eine größere Masse und dem
zufolge auch eine größere Trägheit als Einzelfasern aufweisen,
ist in der die Garniturwalze 3 umgebenden Wand des Gehäuses 32 in
Fasertransportrichtung (Pfeil 34) nach der Staubabscheideöffnung
4 eine Schmutzabscheideöffnung 37 vorgesehen, die in einem für
das Zentrifugieren der Schmutzbestandteile ausreichenden Stück
Wandung von der Fasermaterialzuführstelle (Öffnung 330) entfernt
angeordnet ist und an welche sich ein Sammelbehälter 38 an
schließt.
Der Faserspeisekanal 30 endet in einem Fasersammelbehälter 94,
der unter Zwischenschaltung eines Siebes 95 und einer Drossel 96
über die Verbindungsleitung 97 mit der Saugluftquelle 43 verbun
den ist. Zwischen Fasersammelbehälter 94 und Drossel 96 ist ein
Ventil 98 vorgesehen, mit welchem die Verbindung mit der Atmo
sphäre hergestellt werden kann, um den im Faserspeisekanal 30
wirksamen Unterdruck steuern zu können.
Durch entsprechende Abstimmung der Unterdrücke in der Staubab
scheideöffnung 4 und im Faserspeisekanal 30 mit Hilfe der Ventile
93 und 98 sowie der Drossel 96 wird festgelegt, welcher Anteil an
Kurzfasern durch die siebartige Fläche 5 in die Filterkammer 9
gelangen darf, wobei eine Anordnung der Sieböffnungen 50 im spit
zen Winkel entgegengesetzt zur Fasertransportrichtung (Pfeil 34)
sicherstellt, daß größere Einzelfasern 11 sich nicht auf der
siebartigen Fläche 5 absetzen und die Sieböffnungen 50 blockie
ren.
Das zu überprüfende Fasermaterial 12 wird zu einem gleichmäßigen
Vlies verdichtet, dessen Abmessungen einem für Offenend-Spinnma
schinen üblichen Faserband entsprechen. Das Fasermaterial 12 wird
zwischen Verdichterwalze 86 und Umlenkwalze 84, unterstützt von
dem durch das Sieb 88 zugeführten Luftstrom, und mit Hilfe der
Speisevorrichtung 2 der Garniturwalze 3 zugeführt. Dabei gewähr
leistet die pneumatische Verdichtung der Flockensäule im Füll
schacht 81 eine gleichmäßige Materialzufuhr zur Garniturwalze 3.
Sollten trotzdem ausnahmsweise größere Flocken der Speisevorrich
tung 2 zugeführt werden, so bewirkt der durch Verschwenken der
Speisemulde 21 betätigte Endschalter 22 ein Stillsetzen der An
triebswalze 82 und somit der Faserzuführung zur Auflöse- oder
Garniturwalze 3. Es erfolgt somit durch die Garniturwalze 3 eine
Auflösung des Fasermaterials 12.
Auf ihrem Weg von der Speisevorrichtung 2 zum Faserabführkanal 30
werden die Fasern über die siebartige Fläche 5 geführt, welche
die Staubabscheideöffnung 4 abdeckt. Im Bereich dieser siebarti
gen Fläche 5 sind die Einzelfasern der Wirkung des in Richtung
des Pfeiles 34 rotierenden Luftwirbels und der Wirkung des durch
die Sieböffnungen 50 in die Staubabscheideöffnung 4 gesaugten Luft
stromes ausgesetzt. Dieser zweite Luftstrom, der eine Trennung
von Staub und Fasermaterial bewirkt und dem das Fasermaterial im
Bereich der siebartigen Fläche 5 ausgesetzt wird, ist in der ge
zeigten Ausführung zur Vermeidung von Verstopfungen der siebarti
gen Fläche 5 durch Neigung der Sieböffnungen 50 im spitzen Winkel
entgegengesetzt zur Fasertransportrichtung (Pfeil 34) ebenfalls
in diesem spitzen Winkel zu dieser Fasertransportrichtung orien
tiert und wird in dieser Richtung vom Fasermaterial weggeführt.
Die Einzelfasern 11 werden aufgrund der Trägheit und/oder auf
grund der kämmenden Einwirkung der Auflösewalze 3 daran gehin
dert, diesem im spitzen Winkel entgegengesetzt zur Transportrich
tung orientierten Luftstrom zu folgen. Sie setzen vielmehr ihren
Weg zum Faserabführkanal 30 fort. Die praktisch trägheitslosen
Staubbestandteile dagegen besitzen infolge ihrer geringen Größe
einen hohen Luftwiderstand und haben damit eine geringere Sinkge
schwindigkeit. Sie können deshalb auch längere Zeit im gas- bzw.
luftgetragenen Zustand verbleiben und mit der Luftbewegung trans
portiert werden. Die Staubpartikel folgen somit der durch den
Luftstrom aufgezwungenen Richtungsänderung und gelangen durch die
Sieböffnungen 50 hindurch zur Staubsammelkammer 9, wo sie aufgefangen
werden.
Durch geeignete Wahl und Hintereinanderordnung von Sieben und
Filtern mit zunehmender Feinheit (z. B. des Siebes 90 und des
Staubfilters 91) wird eine einwandfreie Trennung von Kurzfasern
und Flug einerseits und Staub andererseits erzielt. Durch eine
Erweiterung des durch die Luft durchströmten Querschnitts in der
Staubsammelkammer 9 gegenüber dem Kanal 41 und der Verbindungsleitung
92, um eine erweiterte Staubsammelkammer zu bilden, wird er
reicht, daß auch nach Ablagerung von Flug und Staub in dieser
Staubsammelkammer 9 der Unterdruck in der Staubabscheideöffnung nicht
wesentlich beeinträchtigt wird.
Gröbere Schmutzbestandteile werden durch Fliehkraft an der
Schmutzabscheideöffnung 37 abgesondert und sodann im Sammelbehäl
ter 38 aufgefangen, während die Fasern über den Faserabführkanal
30 in den Fasersammelbehälter 94 gelangen.
Nach durchgeführtem Test können dann die angefallenen Mengen
Staub (am Staubfilter 91), Kurzfasern (am Sieb 90), Schmutzparti
kel (im Sammelbehälter 38) und Gutfasern (im Fasersammelbehälter
94) durch Messen ermittelt werden. Dieses Messen kann auf ver
schiedene Weise, z. B. auch elektronisch, erfolgen. Beispielsweise
sind im Bereich des Faserspeisekanals 30 und der Schmutzabschei
deöffnung 37 Sensoren zum Zählen der Fasern 11 bzw. der Grob
schmutzbestandteile vorgesehen. Statt eines Staubfilters kann in
der Staubsammelkammer 9 eine Piezoquarzscheibe vorgesehen sein, auf
welcher sich der Staub absetzt und dabei die Frequenz des staub
haltigen Quarzes ändert. Das Maß der Staubmassenbelegung läßt
sich durch Vergleich mit einem Referenzquarz ermitteln.
Auch diese Vorrichtung kann abgewandelt werden, z. B. durch Ände
rung der siebartigen Fläche, durch Wahl einer anderen Faserzufüh
rung (anderer Füllschacht oder Zuführung in Form eines Faserban
des aus parallelisierten Fasern). Die Staubabscheidung ist desto
besser, je größer der Auflösungsgrad des Fasermaterials ist. Be
vor das Fasermaterial der zuvor beschriebenen Vorrichtung zuge
führt wird, wird es deshalb mit Hilfe von Strecken etc. paralle
lisiert und als Faserband mit parallelisierten Fasern der Auflö
sewalze 3 vorgelegt. Die aus diesem Faserband herausgelösten Fa
sern 11 haben somit, bevor sie dem durch die siebartige Fläche 5
hindurchgesaugten Luftstrom ausgesetzt werden, ebenfalls eine
parallele Lage.
Um - gerade bei Vorlage ungeordneter Fasern - das Meßergebnis zu
optimieren, ist es auch möglich, die im Fasersammelbehälter 94
gesammelten Fasern 11 zweimal oder öfter durch die in der Figur ge
zeigte Vorrichtung laufen zu lassen.
Es ist ferner möglich, beim Füllschacht 81 das Sieb 87 ebenfalls
mit Sieböffnungen zu versehen, die im spitzen Winkel entgegenge
setzt zur Fasertransportrichtung orientiert sind. Hierbei wird
die Abluft durch die Staubsammelkammer 9 oder eine zweite derartige
Sammelkammer gesaugt, damit auch die dort anfallende Abfallmenge
gemessen werden kann. In diesem Fall befindet sich die siebartige
Fläche nicht in einer eine Walze umgebenden Wand, doch ist auch
hier eine Staubabscheidung möglich, ohne daß die evtl. sich von
ihrem Faserverbund als Flocke, Wattebahn, Vlies oder Faserband
lösenden Einzelfasern durch diese siebartige Fläche abgesaugt
werden, da auch hier der Saugluftstrom im spitzen Winkel entge
gengesetzt zur Fasertransportrichtung gegen den Fasertransportweg
vom Fasermaterial abgeführt wird.
Durch den Luftstrom, der durch die Sieböffnungen 50 gesaugt wird,
wird auch leichter Flug abgesaugt, der in der Regel ohne Schwie
rigkeiten die Sieböffnungen 50 passiert. Trotzdem läßt es sich
nicht vermeiden, daß sich mit der Zeit auch einige Kurzfasern und
etwas Faserflug an den Sieböffnungen 50 festsetzen. Um eine Be
einträchtigung der Staubabscheidung zu vermeiden, ist gemäß dem
gezeigten Ausführungsbeispiel in der Speisemulde 21 eine Blas
luftdüse 44 vorgesehen, die in entgegengesetzter Richtung zu der
die siebartige Fläche 5 durchströmenden Luft gegen die der Auflö
sewalze 3 abgewandte Seite dieser Fläche 5 gerichtet ist. Der
Blasluftdüse 44 ist dabei eine Steuervorrichtung zugeordnet, die
einen kurzzeitigen Druckluftstrahl erzeugt. Diese Steuervorrich
tung weist dabei beispielsweise ein Ventil auf, das die Blasluft
düse 44 kurzzeitig mit der Druckluftseite der Saugluftquelle 3
verbindet, welche den Unterdruck in der Staubabscheideöffnung 4
erzeugt. Die Steuervorrichtung kann hierzu auf unterschiedliche
Weise gesteuert werden. So ist es möglich, daß die Steuervorrich
tung periodische Steuerimpulse zur Steuerung eines der Blasluft
düse 44 vorgeschalteten Ventils abgibt. Es kann aber auch der
Schmutzabscheideöffnung 4 eine Unterdruckmeßeinrichtung zugeord
net sein. Wenn durch teilweises Abdecken der Sieböffnungen 50 der
Unterdruck einen vorgegebenen Toleranzbereich verläßt, so wird
hierdurch über die Steuervorrichtung die Druckluft freigegeben.
Natürlich ist auch eine manuelle Steuerung eines Steuerventils
für die Blasluftdüse 44 möglich.
Durch die Blasluftdüse 44 wird kurzzeitig ein Luftstrahl auf die
der Auflösewalze 3 abgewandte Seite der siebartigen Fläche 5 ge
richtet. Dieser Luftstrom, der somit entgegengesetzt zu der sonst
die siebartige Fläche 5 durchströmende Luft orientiert ist, hebt
alle evtl. in den Sieböffnungen festhängenden Bestandteile von
der siebartigen Fläche 5 ab.