DE69924471T2

DE69924471T2 - Fasertestsystem für grössere mengen

Info

Publication number: DE69924471T2
Application number: DE69924471T
Authority: DE
Inventors: M. Hossein GHORASHI; E. Michael GALYON; A. Mark OVERBAY
Original assignee: Uster Technologies AG
Current assignee: Uster Technologies AG
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1999-01-25
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2019-01-26
Also published as: CN100425988C; BR9915557A; US5943907A; AU1886399A; DE69924471D1; EP1053466A1; JP2002502973A; EP1053466B1; AR014548A1; AU755454B2; TR200002303T2; WO1999040428A1; CN1290344A

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung von faserigem Material wie Baumwolle. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Entkörnung von Baumwolle und eine Vorrichtung zur Optimierung der Qualität von Baumwolle.
Der Ausdruck „Baumwolle" kann auch für „nicht entkörnte Baumwolle" oder „Gutfasern" verwendet werden. Nicht entkörnte Baumwolle besteht aus rohen, natürlichen Blüten der Baumwollpflanze, bei denen der Samen mit den Fasern der Blüte eng verbunden ist. Gutfasern bestehen aus Fasern der Blüten ohne Samen.
Entkörnung der Baumwolle umfasst das Trocknen und Entfernen von Schmutz von der nicht entkörnten Baumwolle, das Trennen der Fasern von den Samen, zusätzliche Entfernung von Schmutz aus den Fasern, Festigung der Fasern und das Abpacken in Ballen. Je nach mechanischer Leistung der Verarbeitungsanlagen, kann eine Baumwollentkörnung bis zu 68'100 kg (150'000 Pfund) nicht entkörnte Baumwolle pro Stunde zu 5450 kg (12'000 Pfund) Gutfasern pro Stunde verarbeiten und in 227 kg (500 Pfund) Ballen abpacken. Wie anzunehmen ist, besteht eine Baumwollentkörnungsanlage aus mehreren verschiedenartigen Verarbeitungsmaschinen oder Geräten. Jede Maschine ist dazu ausgebildet, eine oder mehrere physikalische Eigenschaften der Fasern zu beeinflussen.
Die Qualität der Fasern nach der Entkörnung ist abhängig von der ursprünglichen, natürlichen Qualität wie auch von der Art und vom Umfang der Reinigung, Trocknung oder Befeuchtung während dem Entkörnungsprozess. Die Farbe, Länge, Zugfestigkeit und Dichte der Fasern sind natürliche Ausdrucksformen der Qualität. Die Anwesenheit von Feuchte und Schmutz sind aber von aussen beeinflussbare Qualitätsmerkmale, die durch mechanische Einflüsse verändert werden können. Untersuchungen haben ergeben, dass die erkennbare Festigkeit von Baumwollfasern direkt proportional dem Feuchtegehalt der Faser und deshalb bei hohen Feuchtegehalten höher ist. Dementsprechend verringert sich die erkennbare Festigkeit, wenn der Feuchtegehalt der Faser, wie durch Trocknung, verringert wird und die Häufigkeit von Faserbrüchen während der Entkörnung wird erhöht.
Da es ein hygroskopisches Material ist, verändert sich der natürliche Feuchtegehalt der Baumwolle mit der relativen Feuchte der Umgebungsluft. Baumwolle, die in Zeiten hoher Luftfeuchtigkeit geerntet wird, gelangt mit einem Feuchtegehalt bis zu 12 Prozent oder mehr in die Entkörnung, während Baumwolle, die in Zeiten tiefer Luftfeuchtigkeit geerntet wird, mit einem Feuchtegehalt von 4 Prozent oder weniger in die Entkörnung gelangt. Aus diesen Gründen müssen Entkörner, die Fasern bei einer vorgegebenen Feuchte entkörnen wollen, darauf vorbereitet sein, Feuchte von der verarbeiteten Baumwolle zu- und wegzuführen. Dessenungeachtet wird Baumwolle in den Vereinigten Staaten meistens in einer einheitlichen Folge verarbeitet ohne aktuelle Schmutzmengen oder Feuchtigkeit in einer Verarbeitungspartie zu berücksichtigen. Entsprechend wird ein Teil der Baumwolle übertrocknet oder durch mehr Reiniger, als für die ursprünglich vorhandene Schmutzmenge in der Baumwolle notwendig, gereinigt. Solche unnötige oder gar schädliche Verarbeitung kann zu beeinträchtigter Faserqualität und erhöhten Kosten und/oder Verarbeitungszeit führen.
Da ein grosser Teil der amerikanischen Baumwollernte während trockenen Perioden geerntet wird und mit einer Feuchte zwischen 4 und 5 Prozent in die Entkörnung gelangt, kann die mittlere Länge solcher Baumwolle erhöht werden, indem vor der Trennung von Samen und Fasern und der Reinigung der Fasern Feuchtigkeit zugeführt wird und die Zahl der gebrochenen Fasern in der Entkörnung und in den Faserreinigern verringert wird. Doch wird die Zufuhr von Feuchtigkeit zu entkörnten Fasern die Faserlänge nicht erhöhen. Andererseits wird Baumwolle mit einer Faserfeuchte von 9 Prozent oder mehr weder problemlos entkörnt noch in den Faserreinigern sauber verarbeitet werden. So wird die Faserfeuchte von 6.5 bis 8 Prozent im Hinblick auf die Entkörnung und die Qualität des Produktes empfohlen.
Die Entfernung von Schmutz ist in erster Linie mit der Marktbeurteilung und dem Preis in Verbindung zu bringen. Aber es gibt einen Punkt, von dem an die Erträge abnehmen, wobei die Vorteile weiterer Entfernung von Schmutz, durch Schäden an Fasern und Samen und durch übermässigen Gewichtsverlust ausgeglichen werden. Die meisten modernen Entkörnungsanlagen enthalten Reinigungsvorrichtungen, um die strengsten zu erwartenden Verschmutzungen zu bewältigen, die in deren Einzugsgebiet vorkommen. Der Einsatz dieser Vorrichtungen sollte sich vorzugsweise nach der Verschmutzung der eintreffenden Baumwolle richten und sauberere Baumwollen sollten nicht der Verarbeitung in jeder Reinigungsvorrichtung der Entkörnungsanlage unterzogen werden, bloss weil diese vorhanden sind. Die Entfernung von Schmutz sollte sich darauf beschränken, was notwendig ist um die Güte zu erreichen, die durch die Farbe der Baumwolle gegeben ist. Weitere Reinigung verringert das Gewicht ohne den Wert der Ballen zu steigern.
Ein Weg um die Verarbeitungsstufen der Baumwolle zu optimieren besteht darin, die Temperatur von Ausrüstungen wie Trocknern zu regeln und gewisse Maschinen, wie Reiniger für nicht entkörnte Baumwolle und Faserreiniger, die für die vorliegende zu verarbeitende Baumwolle nicht notwendig sind, zu umgehen. Bisher wurden physikalische Eigenschaften der Baumwolle wie Schmutzgehalt, Feuchtegehalt, Farbe, Faserlänge, Längenvariation, Faserfestigkeit, Faserdehnung und Faserdicke im Entkörnungsprozess nicht überwacht. Dementsprechend gab es kein System oder Verfahren um Verfahrensschritte zu bestimmen, die die Qualität der Faser, die Güte oder den Wert optimieren. Da es kein Verfahren zur Bestimmung der optimalen Verfahrensschritte im Hinblick auf die Qualität gab, so gab es auch keine Mittel oder Apparate um eine qualitativ optimale Verarbeitung durchzuführen.
Um die Zahl der Reiniger in einer bisherigen Entkörnungsanlage zu ändern, steht das System für einige Zeit still und es entstehen Arbeitskosten, um von Hand die Einstellung der Ventile zu verändern. Man schätzt, dass bei Systemen, die mit Ventilen zur Veränderung der Flussfolge ausgerüstet sind, mindestens fünf Minuten benötigt werden, um die Ventile an einem einzigen Faserreiniger zu ändern. Eine Entkörnungsanlage hat normalerweise drei weitere Faserreinigersätze in Serie oder in paralell arbeitenden Verarbeitungslinien, aber nicht alle sind mit Bypassventilen ausgerüstet.
Um eine Maschine wie einen Faserreiniger in einem bekannten Entkörnungssystem zu umgehen, wird der Zufluss von Baumwolle durch denjenigen Entkörner gestoppt, der dem Faserreiniger unmittelbar vorgeschaltet ist. Wenn vorhanden, werden die Ventile in den Zuführleitungen für das Material zur Maschine, die zu umgehen ist, üblicherweise von Hand geschlossen. Die Maschine, die umgangen wird, wird dann stillgesetzt. Um die stillgesetzte Maschine dem Materialfluss wieder zuzuschalten, wird das Verfahren umgekehrt. Um eine Maschine wie beispielsweise einen Reiniger für nicht entkörnte Baumwolle oder einen Trockner zu umgehen, müssen alle vorgeschalteten Maschinen stillgesetzt werden, was bedeutet, dass der Baumwollfluss durch das ganze Entkörnungssystem für einige Minuten unterbrochen wird, während dem die Ventile des Reinigers für nicht entkörnte Baumwolle von Hand verstellt werden.
Kürzlich haben das Landwirtschaftsministerium der Vereinigten Staaten und andere die Entwicklung von Sensoren für die Messung von Werten für die Farbe, Feuchte und den Schmutz im Durchfluss gefördert. Solche Entwicklungen sind teilweise im US Patent Nr. 5,058,444 von W. S. Anthony und anderen, US Patent Nr. 5,087,120 von W. S. Anthony und im US Patent Nr. 5,639,955 auch von W. S. Anthony dargestellt.
Die noch hängige Patentanmeldung WO 98/06053 beschreibt ein Entkörnungssystem für Baumwolle mit Sensoren zur Messung von physikalischen Eigenschaften der Farbe und der Feuchte im Durchfluss. Zudem lehrt die Anmeldung WO 98/06053 die direkte Messung des relativen Schmutzgehaltes im Durchfluss des Systems. Daten die diesen Messungen entsprechen werden einer zentralen Recheneinheit (CPU) zugeführt. Die CPU ist ein zentraler Steuerrechner mit einer Rechenprogrammlogik, die Daten von den Durchflusssensoren erhält und verarbeitet, um eine Entscheidungsmatrix für die Entkörnung zu bilden, aus der Entscheidungen über die Abläufe des Durchflusses abgeleitet werden können und die den wirtschaftlichen Wert des Durchflusses optimiert. Wenn ein spezieller Ablauf des Durchflusses feststeht, werden entsprechende Betriebssignale an angetriebene Steuerelemente wie motorgetriebene Ventile in den Transportleitungen für die nicht entkörnte Baumwolle oder für Gutfasern ausgegeben.
Obwohl die hängige Anmeldung WO98/06053 einen wesentlichen Schritt auf die, im Herstellungsprozess erreichbare, Qualität hin darstellt, enthält die Datenbank mit den Variablen der Programm-Logik lediglich Daten zu Farbe, Feuchte und Schmutz. Die bekannte Programm-Logik berücksichtigt aber die Faserlänge, Faserlängenverteilung, Faserfestigkeit, Dehnungsfähigkeiten der Faser und den Einfluss des Faserumfangs sowie der Wandstärke auf die Mikronaire-Eigenschaften nicht.
Deshalb gibt es einen Bedarf für ein automatisches Entkörnungsregelsystem das Faserlänge, Faserfestigkeit, Faserlängenverteilungen, Dehnungsfähigkeiten der Faser und Mikronaire-Eigenschaften der Baumwolle zusammen mit Farbe, Feuchte und Schmutz bei der Entwicklung einer Prozessfolge für die Erreichung einer optimalen Qualität berücksichtigt. Deshalb ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Entkörnungsregelsystem zu schaffen, mit Sensoren zur ständigen Messung der Faserfestigkeit, Faserlänge, Längenvariation, Dehnungsfähigkeit und Mikronaire zusammen mit Farbe, Feuchte und Schmutz.
Es ist ebenfalls ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine weitgehend vereinheitlichte Gerätegruppe zu schaffen, die an vielen Orten längs des Materialflusspfades eines Entkörnungssystemes angeordnet werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gerät zu schaffen, das eine physische Probe aus einem aktiven Entkörnungsprozessstrom entnimmt, ohne den kontinuierlichen Baumwollfluss darin stark zu unterbrechen, das die physische Baumwollprobe automatisch handhabt, um die mittlere Länge der vorbeigehenden Faser, die Faserlängenvariationen, die Dehnungsfähigkeit und die Bruchkraft der Faserprobe zu bestimmen.
Es ist auch ein Ziel der Erfindung, verschiedene neue Geräte für die Messung von Mikronaire zu schaffen.
Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Mikronaire-Bestimmung erlauben, ohne die Probe zu wägen.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein geändertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Reife einer Baumwollprobe zu schaffen.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen man eine Messung der Mikronaire-Eigenschaften aus einem gerade vorbeifliessenden Strom ohne manuellen Eingriff und ohne wesentliche Unterbrechung des Stromes durchführen kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine in wesentlichen Teilen einheitliche Gerätegruppe als selbständiges Anlageteil zu schaffen, die zur Prüfung von Baumwollfasern geeignet ist, die bereits von einer Quelle wie einer Entkörnungsanlage entnommen sind, und von Hand als Probe dem selbständigen Gerät zugeführt werden.
Noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine in wesentlichen Teilen einheitliche Gerätegruppe als selbständiges Anlageteil zu schaffen, die zur Prüfung von Baumwollfasern geeignet ist, die bereits von einer Quelle wie einer Entkörnungsanlage entnommen sind, und die eine Probe ohne manuelle Hilfe entnehmen und zur Prüfung vorbereiten kann.
Zusammenfassung der Erfindung
In einer Entkörnungsanlage mit mehreren Verarbeitungseinheiten und Leitungen zum Fördern von Baumwolle in einem Luftstrom, sind in den Leitungen Steuerungselemente für den Durchfluss, wie ferngesteuerte, motorgetriebene Ventile angeordnet, um je nach Wahl bestimmte Verarbeitungseinheiten ein- oder auszuschliessen. Der Betriebszustand jedes Steuerelementes wird durch einen Entkörnungssteuerungsrechner bestimmt, der dazu programmiert ist, Entkörnungsschritte aufgrund von Daten aus laufenden Messungen der Eigenschaften der Baumwolle auszuwählen. Die gemessenen Eigenschaften der Baumwolle sind Faserfestigkeit, Faserlänge, Faserlängenvariation und Längsdehnung sowie Feuchte, Farbe, Verschmutzung, Mikronaire und Reife. Wenn gewünscht, kann das Programm zur Steuerung so gestaltet sein, dass es die Faserqualität, Fasergüte, den Wert der Fasern oder andere dieser Steuerungsziele bevorzugt. Die Genauigkeit und die Reproduzierbarkeit von Daten über die Eigenschaften der Baumwolle, die dem Rechner zugeführt werden, ist für die Richtigkeit des durch den Rechner gesteuerten Programmteils ausschlaggebend.
Um Baumwollproben aus dem Strom in den Leitungen auszuscheiden sieht die vorliegende Erfindung schaufelartige Probennehmer vor, die zeitweise eine Probe aus dem Strom entnehmen und diese gegen ein durchsichtiges Fenster in der Leitungswand pressen. Optische Sensoren auf der Aussenseite des durchsichtigen Fensters, sprechen auf Reflexion oder spektrographische Eigenschaften von Licht an, das von der Probenmasse reflektiert wird, die gegen die Innenseite des Fensters gepresst wird. Werte dieses reflektierten Lichtes werden vom optischen Sensor erfasst und dazu verwendet, die Farbe und den Schmutzgehalt der Probe zu bestimmen.
Der Feuchtegehalt der Probe aus dem Luftstrom, die durch die Schaufel entnommen wird, wird von einem Sensor gemessen, der ein Gitter für elektrischen Widerstand aufweist. Dieses Widerstandsgitter kann vorzugsweise in der Leitung der Wand eingebettet sein, oder in der Schaufel angeordnet sein. Da die Schaufel die gesammelte Probe gegen die Wand drückt, wird die Masse der Probe eng an das Widerstandsgitter gepresst um einen kleinen aber messbaren Kriechstrom durch die Probe zu erzeugen, dessen Wert dem Feuchtegehalt der Probe proportional ist.
Derselbe oder ein unabhängiger schaufelartiger Probennehmer kann ebenfalls dazu benützt werden, eine Probe aus einem zugeführten Strom gegen einen Schirm oder ein Gitter mit Öffnungen in der Leitungwand zu drücken. Auf der Aussenseite der Leitungswand, aber von der äusseren Atmosphäre isoliert, ist ein umlaufendes Förderband vorgesehen, das mehrere Kämme aufweist. Wenn das Förderband längs seinem geschlossenen Pfad angetrieben wird, gehen die Kämme an der äusseren Fläche des Gitters mit den Öffnungen vorbei, wobei sie wie ein Rechen eine Probe mit Fasern aus einer gepressten Fasermasse abziehen, die unter dem Druck des schaufelartigen Probennehmers durch die Gitteröffnungen austritt. Mit den Faserproben, die als Bärte an den Zähnen der Kämme befestigt sind, sind sie Proben durch eine Klemmstange fest gesichert. Wenn das Förderband fortschreitet, gelangt der Kamm mit den daran festgemachten Fasern zu einer Kämmstelle, wo die Faserprobe, die am Kamm auf dem Band befestigt ist, gekämmt wird. Eine zweite Zusatzbewegung schiebt den Kamm auf dem Band und die darauf befestigte Faserprobe zu einer Bürstenstation vor, die die Fasern im Bart weiter parallelisiert und lose Fasern und Fremdstoffe entfernt. Eine dritte Station entlang dem Förderband tastet die bartförmige Probe optisch ab um ein Längenprofil zu erstellen und so Daten zur Längenverteilung (Faserdiagramm) zu liefern, wovon die mittlere Länge, Kurzfaserlänge und Längengleichmässigkeit abgeleitet wird.
Dann wird der gestreckte Bart der Probe zwischen Klemmbacken erfasst, die an einer Kraftmesszelle befestigt sind und eine gemessene Zugfestigkeit wird zwischen dem Kamm und den Klemmbacken erzeugt bis der Bart reisst. Diese gemessene Zugfestigkeit steht zur Faserfestigkeit und zur Faserdehnung in Beziehung.
Nach der Längenmess/Reissprüfstation gelangt der im Kamm übrigbleibende Bart zu einer Wechselstation, wo die Klemmstange von den Kammzähnen gelöst wird, so dass die Faserteilchen in ein Vakuumentsorgungssystem gelangen. Für jede Station entlang dem Förderband ist ein Probenkamm vorgesehen, um einen schrittweise stetigen Fluss elektrisch übertragener Daten zu erzeugen, die proportional zur gemessenen Faserlänge, Faserlängenvariation, Faserfestigkeit und Faserdehnung sind.
Mikronaire ist ein empirisches Mass für die Feinheit von Baumwolle speziell für die Textilindustrie, das sich auf den Faserumfang und die Wandstärke der Fasern stützt. Der Wert für Mikronaire wird bestimmt, indem ein Luftstrom gemessen wird, der durch die Probe strömt. Die gesamte Oberfläche der Fasern bestimmt den Widerstand für den Luftstrom. Beim traditionellen Mikronaire-Verfahren wird eine bekannte Luftmenge durch einen Zylinder mit einem vorgegebenen Volumen hindurchgeblasen, der über eine vorgegebene axiale Länge mit Fasern gefüllt ist. Es wird der Druckverlust über diese axiale Länge gemessen und der gemessene Wert zum Gewicht der Fasern in dem Volumen in Beziehung gesetzt. Die Mikronaire-Eigenschaftsprüfung umfasst mehrere getrennte Schritte wie: Ausscheiden einer Faserprüfmenge, Einführen der Prüfmenge in eine zylindrische Prüfzelle, Ansetzen des Prüfstromflusses an die Prüfzelle und durch die Faserprüfmenge, Messen des Druckabfalls im Luftstrom in axialer Länge und Wägen der Faserprüfmenge.
In der vorliegenden Erfindung wird eine laufend durchgeführte Mikronaire-Prüfung durch eine Ableitung aus der Hauptmaterialförderleitung ermöglicht. Ein Luftstrom mit darin geförderten Fasern wird in die Ableitung geleitet wo er Fasern an der Endfläche eines porösen oder gelochten Kolbens ablegt, der eine Endfläche einer Prüfzelle bildet. Während der abgeleitete Strom weiterfliesst, sammeln sich Fasern an der porösen Kolbenfläche und entlang der Zylinderbohrung vor der Endfläche des Kolbens an. Ein Paar in axialer Richtung beabstandeter Messzonen entlang der Zylinderbohrung werden bezüglich dem Differenzdruck überwacht, der eine Angabe über die Menge angesammelter Fasern in der Zylinderbohrung liefert. Haben die angesammelten Fasern ein vorgegebenes Mass erreicht, so wird die Ableitung von der Hauptfaserförderleitung geschlossen und ein zweiter, gelochter Kolben tritt in den Sammelraum der Fasern ein, um die angesammelten Fasern zwischen den gegenüberliegenden Kolbenwänden zusammenzupressen. Das Volumen auf das die angesammelten Fasern zusammengepresst werden, ist konstant oder durch Messung bekannt. Im zweiten Fall, presst die Stirnfläche des Druckkolbens die angesammelten Fasern bis zu einem vorgegebenen Wert für den Druck oder die Kraft zusammen. Die Stellung der Stirnfläche des Kolbens bei dieser Druckkraft wird dann gemessen um das entsprechende Volumen zu bestimmen. Bei dieser Anordnung wird ein bekannter Luftstrom erzeugt, der durch die angesammelten Fasern im vorgegebenen Raum zwischen den gegenüberliegenden Kolbenflächen hindurchgeführt wird und die entsprechende Druckdifferenz wird gemessen. Nach erfolgter Messung der Druckdifferenz im bekannten Raum wird der erste poröse Kolben zurückgezogen um eine axiale Verlängerung des Sammelzylinders bis zu einer tangentialen Ausgangsleitung freizugeben. Ein plötzlicher Luftdruckimpuls gegen das dem zweiten Kolben zugekehrte Ende der angesammelten Faserprobe bewegt die Probe von der Prüfstellung in die Ausgangsleitung. Der Transport entlang der Ausgangsleitung legt die Probe auf einer Messplattform ab, mit der das Gewicht der Probe bestimmt wird, sofern eine Gewichtsbestimmung bei dem gewählten Verfahren vorausgesetzt wird. Signale die zur Druckdifferenz und dem Probengewicht (ob gemessen oder empirisch bestimmt) proportional sind, werden dem Zentralrechner für die Mikronaire-Bestimmung zugeführt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung vorzugsweiser Ausführungen erkennbar werden, die sich auf die Zeichnungen bezieht, wobei:
1A ein Schema des Flusses in einem Teil einer Baumwollentkörnungsanlage, in der die Zufuhr nicht entkörnter Baumwolle geregelt wird,
1B eine Fortsetzung des Schemas der 1A mit zwei Trocknern für nicht entkörnte Baumwolle und einer dazwischengeschalteten Stiel- und Grünzeugreinigungsmaschine,
1C eine Fortsetzung des Schemas der 1B mit zwei zusätzlichen Reinigern für nicht entkörnte Baumwolle, einem Entkörnungsteil und zwei Gutfaserreinigern,
1D eine Fortsetzung des Schemas der 1C mit der Gutfaserballenstation,
2 ein Schema einer Druchflusssteuerung für die Baumwollentkörnung gemäss der vorliegenden Erfindung,
3 eine Darstellung eines ortsfesten Probennehmers aus dem Baumwollstrom, der zur Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet ist,
4 einen Querschnitt durch die Vorrichtungen der 3 und 9, entlang der Schnittfläche 4-4 dieser Figuren,
5 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführung eines Durchflusssteuergerätes für die vorliegende Erfindung,
6 einen vergrösserten Ausschnitt des Gerätes gemäss 5 innerhalb des Umfangs des Kreises 6,
7 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführung eines Durchflusssteuergerätes für die vorliegende Erfindung,
8 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführung eines Durchflusssteuergerätes für die vorliegende Erfindung,
9 ein Schema der mechanischen Teile der ortsfesten Vorrichtung zur Prüfung der Länge und der Zugfestigkeit einer Faserprobe für die vorliegende Erfindung,
10 eine geschnittene Seitenansicht schematisch dargestellter mechanischer Teile des Prüfgerätes für Eigenschaften der Länge und Zugfestigkeit der Fasern, gemäss der Erfindung,
11 eine teilweise geschnittene Aufsicht schematisch dargestellter mechanischer Teile des Prüfgerätes für Eigenschaften der Länge und Zugfestigkeit der Fasern gemäss der Erfindung,
12 eine geschnittene Seitenansicht schematisch dargestellter mechanischer Teile des Prüfgerätes für Eigenschaften der Länge und Zugfestigkeit der Fasern, gemäss der Erfindung in Explosionsdarstellung,
13 eine Ansicht der Stirnfläche des Prüfgerätes für Eigenschaften der Länge und Zugfestigkeit der Fasern, gemäss der Erfindung,
14 einen Querschnitt durch Elemente für die optische Abtastung des Gerätes gemäss 13, entlang einer Schnittfläche 14-14,
15 einen Querschnitt durch Elemente für die Messung der Zugfestigkeit des Gerätes gemäss 13 entlang einer Schnittfläche 14-14,
16 eine vergrösserte Darstellung eines Teils von Elementen im Kreis 16 der 15,
17 eine schematische Darstellung mechanischer Teile der ersten Ausführung eines ortsfesten Prüfgerätes zur Entnahme von Proben sowie für die Mikronaireprüfung, gemäss der vorliegenden Erfindung bei der Entnahme einer Probe,
18 eine schematische Darstellung mechanischer Teile der ersten Ausführung eines ortsfesten Prüfgerätes zur Entnahme von Proben sowie für die Mikronaireprüfung beim Messen des Luftdurchflusses,
19 eine schematische Darstellung mechanischer Teile der ersten Ausführung eines ortsfesten Prüfgerätes zur Entnahme von Proben sowie für die Mikronaireprüfung beim Entladen einer Probe,
20 eine Vergrösserung eines Teils eines Luftmessabschnittes der ersten Ausführung eines Mikronaire-Prüfgerätes,
21 eine schematische Darstellung einer ersten alternativen Ausführung eines Probenentnahmegerätes,
22 eine erste alternative Ausführung eines Mikronaire-Prüfgerätes,
23 eine zweite alternative Ausführung eines Mikronaire-Prüfgerätes,
24 eine schematische Darstellung einer zweiten alternativen Ausführung eines Probenentnahmegerätes,
25 eine vergrösserte Darstellung eines Faserbartes der für die Prüfung vorbereitet ist,
26 eine perspektivische Ansicht eines halbautomatischen selbständigen Prüfgerätes und
27 eine perspektivische Ansicht einer Kassette für ein halbautomatisches selbständiges Prüfgerät und
28A–28D Perspektiven sowie Auf- und Ansichten eines ortsfesten, manuellen Prüfgerätes zeigt.
Beschreibung vorzugsweiser Ausführungen
Verfahrensfluss-System
Wir beziehen uns auf die 1A–1D der Zeichnungen worin gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Maschinen oder Elemente in den verschiedenen Figuren der Zeichnungen bezeichnen und wo ein typisches Entkörnungssystem für Baumwolle dargestellt ist. Normalerweise wird Baumwolle in Sequenzen durch und zwischen jeder Verarbeitungsstation in einem Luftstrom in Luftleitungen gefördert. Die Geschwindigkeit des Luftstromes in einem Teleskopaufnahmesystem für fluidisierten Transport von nicht entkörnter Baumwolle kann zwischen 28 und 30 m/sec betragen. Die Geschwindigkeit des Luftstromes für fluidisierten Transport von Baumwollfasern beträgt etwa 10 bis 18 m/sec.
Die Baumwolle kann von den Anbaufeldern an die Entkörnung in losen Klumpen oder in festen Modulen geliefert werden. Ablieferungen in losen Klumpen werden durch Vakuum über die teleskopische Aufnahmeleitung 10 in die Zuführtransportleitung 20 gesaugt. Feste Module 16, die so gross wie Bahnwagen oder Überlandlastwagen sind, können andererseits über einem Förderband 15 entladen werden, so dass eine gesteuerte Zufuhr in einen Verteilkopf 12 und gegen eine Batterie von drehbar angetriebenen Rollen 14 mit Nadeln erfolgt. Die nadelbewehrten Rollen fräsen das Modul entlang seiner Vorderfläche ab, um die einzelnen Klumpen aus nicht entkörnter Baumwolle zu lösen, die dann durch den Zug eines Ventilators in einen Zuführ-Rüttelapparat 17 fallen. Ein Saugrohr 11 leitet den Fluss nicht entkörnter Baumwolle in das Zuführ-Transportrohr 20.
Neben der Verarbeitungslinie für nicht entkörnte Baumwolle kann ein Ausscheider 22 für Grünzeug und Steine liegen. Durch Maschinen getrennte Baumwolle enthält oft viele grüne, unreife Knollen, die bei der Entkörnung Schwierigkeiten machen, indem sie beispielsweise die Zähne der Entkörnungssäge verschmieren, die Saatrolle abbremsen, klebendes Material an der Innenseite der Rollengehäuse und an den Sägen sowie an bewegten Oberflächen der Entkörnungsanlagen und anderen Maschinen ansammeln. Viele grüne Klumpen werden durch die Reinigungsmaschinen aufgebrochen und deren Inhalt fügt der benachbarten Baumwolle Feuchtigkeit zu. Ebenso wird Feuchtigkeit von anderen feuchten pflanzlichen Materialien der trockenen Baumwolle zugeführt und damit werden Probleme bei der Entkörnung verursacht. Baumwolle und nicht entkörnte Baumwolle, insbesondere wenn sie unreif ist, enthält kleine Mengen von Substanzen die klebrig werden, wenn sie feucht sind und die Verklebung der Entkörnungsmaschinen verursachen. Zudem werden Spindeltreiber und Maschinenabstreifer Steine, Klumpen, Metallschrott, Wurzeln oder andere schwere Objekte im Feld aufnehmen. Diese Verunreinigungen müssen entfernt werden bevor die Baumwolle die Entkörnungsmaschine erreicht und Schaden an der Maschine anrichtet, den Fluss hemmt oder Feuer entfacht.
Eine unter mehreren möglichen Arten von Ausscheidern für Grünzeug und Steine arbeitet mit Zentrifugalkraft, die beim plötzlichen Richtungswechsel der Flussrichtung entsteht. Offene, reife Klumpen neigen dazu, besser dem Luftstrompfad zu folgen als schwerere, dichtere Materialien. Solche dichte Materialien neigen dazu einer geraden Laufbahn zu folgen, die zum plötzlichen Richtungswechsel des Luftstromes tangential verläuft. Dieser tangentiale Pfad führt in einen Sammelraum für Verunreinigungen und zum Ausschluss vom System.
Die Zufuhrmenge der nicht entkörnten Baumwolle in der Transportleitung 20 und durch den Ausscheider für Grünzeugklumpen und Steine wird durch einen Druckraum 24 geregelt. Sensoren im Druckraum schalten das Ansaugen ein und aus, indem ein Ventil in der Transportleitung 20 geöffnet und geschlossen wird.
Nach dem Auslauf des Vakuumbehälters 26 tritt der Fluss nicht entkörnter Baumwolle in eine erste Trocknerzuführleitung 28 ein, welche den Fluss an einen ersten Trockenturm 30 abgibt, wie in 1B gezeigt. Wenn der Baumwollstrom in den Trockner eintritt, wird der Strom mit trockener, geheizter Luft gemischt. Eine Ausgangsleitung 32 aus dem ersten Trockner fördert den fluidisierten Strom nicht entkörnter Baumwolle in einen ersten geneigten Flussreiniger 34 mit sechs Zylindern, der fein zerteilte Teilchen entfernt und Baumwollsaat öffnet und für die Trocknung und den folgenden Extraktionsprozess vorbereitet. Der Reiniger 34 mit den Zylindern besteht aus einer Serie Zylinder mit Spitzen. Meist sind dies vier bis sieben davon, die die Baumwollsaat lockern und durch Reinigungsflächen hindurch fördern, die kleine Öffnungen oder Schlitze haben. Die Reinigungsflächen können entweder aus konkaven Sieben oder Abschnitten mit Drahtgittern oder aus gerippten Scheiben bestehen. Fremdstoffe, die durch die Zylinder aus der nicht entkörnten Baumwolle entfernt wurden, fallen durch die Siebe, Drahtgitter oder Öffnungen in den Sieben hindurch und werden durch eine Leitung 36 für Abfall gesammelt. Der verarbeitete Flussstrom wird an einen Vakuumauslauf 38 und eine Transportleitung 39 abgegeben. Eine Vakuumzuführleitung 37 erhält eine Druckdifferenz über die Siebe oder Gitter aufrecht, um den Durchgang von entferntem Schmutz durch die Siebe oder Gitter in die Abfallsammelleitung zu bewirken.
Der nächste Reiniger für nicht entkörnte Baumwolle in einer typischen Entkörnungsanlage kann eine Haft- und Grünzeugmaschine 40 mit zwei Sägezylindern 42 und einem Regeneriersägezylinder 44 sein. Gereinigte Baumwolle geht durch den Vakuumauslauf 45 in die zweite Turmreinigerzuführleitung 47. Schmutz und Material, das durch die Haft- und Grünzeugmaschine 40 ausgeschieden wurde, geht durch den Vakuumauslauf 49 in die Schmutzablaufleitung 50.
Richtiges Trocknen feuchter Baumwolle ist für den Pflanzer, den Entkörner und den Spinner in mehrerer Hinsicht vorteilhaft. Die Trockner bereiten die nicht entkörnte Baumwolle für schonendere und kontinuierlichere Arbeitsweise der Entkörnungsanlage vor, indem überschüssige Feuchtigkeit entfernt und teilweise geöffnete Locken aufgerissen werden. Aus diesen Gründen wird bei gut ausgelegten Entkörnungsanlagen eine genügende Trocknungskapazität bereitgestellt, um auch mit schlimmstmöglichen Umständen zurechtzukommen. Übertriebene Trocknung kann aber auch Qualitätsprobleme verursachen. Schäden bei zu starker Trocknung haben zwei Ursachen: zu stark erhitzte Fasern und übermässige Faserbrüche. Wenn man Baumwolle mit mechanischen Reinigern, Entkörnern und mit Faserreinigern mit Sägen behandelt, wenn sie zu trocken und spröde ist, so werden Faserbrüche verursacht und die mittlere Faserlänge wird verringert. Wenn der zweite Turmtrockner 52 benützt wird, so tritt der Materialfluss durch die Ablaufleitung 54 des zweiten Trockners aus, um einem zweiten Reiniger 56 mit geneigten Zylindern, wie in 1C gezeigt, zugeführt zu werden. Da die mit Spitzen versehenen Zylinder die Baumwollsaat über und unter der Zylinderanordnung hindurchführen, bewirkt das Vakuum in der Zugleitung 59, dass Luft durch die Baumwolle und die Siebe oder Gitter hindurchfliesst. Trockene Verunreinigungen in der Baumwolle, die durch die Wirkung der Zylinder mit den Spitzen gelöst werden, werden durch die Siebe oder Gitter hindurchgezogen, an die Schmutzsammelleitung abgegeben und durch die Schmutzleitung 58 entfernt. Annehmbare Baumwolle wird am Kopf der geneigten Zylinder in einen Vakuumausgang 60 und in eine Transportzwischenleitung 62 geleitet, um dann an eine dritte Reinigungsmaschine 64 mit geneigten Zylindern abgegeben zu werden.
Dieser dritte Reiniger aber hat auch einen Regenerier-Sägezylinder 66 für die Fasern, der lose Fasern, welche im Fluss erfasst werden, in einen Vakuumausgang 68 entlädt. Gutfasern, die durch den Vakuumausgang 68 gehen, können entweder in den Gutfaser-Luftreiniger 80 für die Fasern oder in einen gesteuerten Sägereiniger 82 in Flusstrom nach dem Entkörner geleitet werden. Der Hauptstrom aus dem dritten Reiniger 64 mit geneigten Zylindern wird dann in einen Schraubenförderer und Verteiler 72 geleitet um entlang einem Abgang 74 in den Zuführer 76 der Entkörnungsanlage zu gelangen. Die Hauptfunktion des Zuführers besteht darin, den Fluss der nicht entkörnten Baumwolle zum Entkörner gleichmässig und mit gesteuerter Geschwindigkeit zu gestalten.
Der Entkörnungsstand 78 ist das Herz der Entkörnungsanlage. Dieser Mechanismus trennt die Baumwollsaat von der Baumwoll-Gutfaser. Die Leistung des Systems, die Qualität und die Spinnleistung, die mit den Gutfasern erreicht werden kann, hängt von den Arbeitsbedingungen bei der Entkörnung ab. Die Arbeitsqualität im Entkörnungsstand kann jede üblicherweise gemessene Fasereigenschaft mit Ausnahme von Faserfestigkeit und Mikronaire beeinflussen. Normalerweise ist unmittelbar nach dem Entkörnungsstand ein Lufttrockner 80 für die Gutfasern angeordnet. Lose Gutfasern aus dem Entkörnungsstand werden durch eine Leitung in einem Raum des Lufttrockners hindurchgeblasen. Luft und Baumwolle, die sich in der Leitung bewegen, wechseln plötzlich die Richtung, wenn sie einen engen Schmutzausscheidespalt durchqueren. Fremdstoffe die schwerer sind als die Baumwollfasern und die von den Fasern nicht zu stark festgehalten werden, werden durch die Zentrifugalkraft durch den Spalt ausgeschieden.
Ein fluidisierter Gutfaserfluss aus dem Entkörnungsstand 78 und dem Lufttrockner 80 für die Gutfasern wird durch die Sägetrockner 82 in einer Kondensiertrommel mit den Sieben zu einer Masse geformt. Die Masse wird dann einer oder mehreren Gruppen von Druckrollen zugeführt, zwischen Zuführrollen und Platten oder Schienen mit sehr kleinem Abstand hindurchgedrückt und an einen Sägezylinder geliefert. Jede Gruppe der Druckrollen dreht leicht schneller als die vorausgehende Gruppe und bewirkt eine Verjüngung der Masse. Die Zuführrollen und die Platten halten die Masse fest, so dass die Sägezähne, die die Fasern ergreifen, die Masse kämmen. Die Zähne der Sägezylinder fördern die Fasern an einen Entladepunkt. Während die Fasern am Sägezylinder durch ein Zusammenwirken von Zentrifugalkraft, Scheuerwirkung zwischen dem Sägezylinder und Gitterstäben und der, durch einen Luftstrom unterstützten, Schwerkraft gereinigt werden, können die Fasern von den Sägezähnen auch durch eine drehende Bürste, einen Luftstrom oder Ansaugluft entfernt werden. Je nach Anzahl und Leistung der dazu beitragenden Entkörnungsstufen können mehrere Sägereiniger 82 zu einer parallel arbeitenden Batterie 84 oder in einer Serieanordnung zusammengeschaltet werden.
Die Bildung eines Ballens ist der letzte Schritt in der Verarbeitung von Baumwolle in der Entkörnung. Das System zur Ballenbildung besteht aus einer Batterie Verdichter 90, einer Gutfaserrutsche 94, einem Zuführer 96 für Gutfasern und einer Ballenpressmaschine 98 wie in 1D dargestellt. Gereinigte Gutfasern fliessen von der Gutfaserreinigerbatterie 84 in eine Zuführleitung 86 zum Verdichter. Die Verdichter 90 haben eine langsamdrehende, gesiebte oder gelochte Trommel 92, die durch Metall abgedeckt ist, auf welcher die entkörnten Gutfasern eine Masse bilden. Die Masse wird durch Abnehmerrollen an die Gutfaserrutsche 94 abgegeben. Förderluft, die durch einen Axial- oder Zentrifugalventilator mit hohem Durchfluss angeliefert wird, tritt durch das Sieb auf der Trommel hindurch und wird an einem Ende der Trommel über eine Luftleitung 99 entfernt. Die Gutfaserrutsche besteht aus einem Blechtrog, der die Verdichterbatterie 90 mit dem Gutfaserzuführer 96 des Ballenbilders 98 verbindet. Die Gutfaserrutsche hat einen Neigungswinkel von 33° bis 45° gegen die Waagrechte um eine Rutschbewegung der Gutfasermasse, ohne dass sie rollt, sicherzustellen.
Materialtransportsystem
In 2 sind die wichtigsten, oben beschriebenen und in den 1A–1D gezeigten Verarbeitungsmaschinen in einem Blockdiagramm dargestellt. Linien, die Blöcke verbinden, die Maschinen darstellen, stellen Transportleitungen für Baumwolle dar. Pfeile in den Transportleitungen stellen die überwiegende Förderrichtung in der betreffenden Leitung dar. Vereinfacht ist jede Verarbeitungsmaschine mit einer eingehenden und einer ausgehenden Förderleitung für Baumwolle dargestellt. In Wirklichkeit ist das Leitungssystem viel komplizierter mit Parallelwegen und Nebenwegen für Flüsse, die durch Ventilatoren angetrieben werden und durch vakuumbetätigte Abläufe überwacht werden. Für die vorliegenden Belange genügt es aber die Durchflusssteuerung in und von den betreffenden Verarbeitungsmaschinen durch ein einziges Symbol 100 für ein Vierwegeventil darzustellen. Es ist aber zu beachten, dass die gegenwärtig verwendeten Elemente zur Steuerung des Durchflusses für jede Maschine aus mehr als einem Gerät bestehen können. Die Steuerung des Durchflusses kann von demjenigen eines Vierwegeventils verschieden sein oder Flusssteuerelemente zwischen bestimmten Verarbeitungsmaschinen können ganz weggelassen sein. Die Vierwegeventile 100A–100K stellen zwei Wege für den Fluss zur Verfügung wobei der Hauptmaterialfluss abwechslungsweise in eine damit verbundene Verarbeitungsmaschine oder an dieser vorbei geführt werden kann, wie das Steuersignale aus dem Rechner 200 vorgeben können. Wird ein Hauptmaterialfluss in die Verarbeitungsmaschine geleitet, so wird der Materialfluss aus der Verarbeitungsmaschine so angegeben, dass er in das Vierwegeventil zurückgeführt wird um von dort gesteuert in den Hauptmaterialfluss zurückzugelangen. Wird eine Verarbeitungsmaschine umgangen, so wird die Ausgangsleitung aus der Maschine entweder geschlossen oder an die Eingangsleitung zugeschaltet, damit ein geschlossener Kreislauf gebildet wird.
Jedes Ventil 100A–K wird von einem Motor angetrieben, der an die spezifische Anwendung angepasst ist. Solche Motoren können elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben sein. Hier wird der Ausdruck „Motor" so weit gefasst, dass rotierende und lineare Antriebe eingeschlossen sind. So umfasst die Motorsteuerung alle Aktionen und Geräte die wichtig sind, wenn man ein bestimmtes Steuersignal aus dem Rechner 200 in einen gewünschten Durchfluss umsetzen will. Diese Technik ist dem Fachmann auf diesem Gebiete wohlbekannt und wird deshalb hier nicht weiter beschrieben, mit Ausnahme einiger Mechanismen, wie sie in den 5–8 gezeigt sind, die sich für die Durchflusssteuerung speziell eignen. Dementsprechend stellen Linien 102A–K in 2, die Flusssteuergeräte 100A–K mit dem Rechner 200 verbinden, die betreffenden Übertragungswege für Steuersignale dar.
Mit den Leitungen für die Förderung der Baumwolle zwischen jeder Verarbeitungsmaschine sind Sensoren mit Datenübertragern 120A–L verbunden, die an Signalleitungen 122A–L angeschlossen sind. In Wirklichkeit kann jeder Datenübertrager 120 aus 2 eine Mehrzahl von Datenübertragern umfassen, wobei jeder Übertrager davon einer bestimmten Baumwolleigenschaft dient, die durch ein geeignetes Prüfgerät ermittelt wird.
Baumwollprobenentnahme
3 zeigt in transparenter Darstellung eine typische Leitung 110 mit viereckigem Querschnitt für die fluidisierte Förderung von Baumwolle in einem Luftstrom, der durch den Pfeil 112 dargestellt ist. Entlang einer Wand 104 der Leitung ist eine Senke 114 für Proben vorgesehen mit einem Boden 116 zwischen Seitenwänden 118. Im Boden 116 ist ein durchsichtiges Fenster 124 und eine Matrix 126 aus Öffnungen im Boden vorgesehen. Zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden 118 ist über eine Achse 136, die zum Boden parallel verläuft, eine Klappe 130 drehbar angeordnet. Aus dem Querschnitt gemäss 4 kann man erkennen, dass der Boden 116 der Senke einen gewissen Abstand zu der flussaufwärts gerichteten Wand 132 der Klappe aufweist, wenn die Klappe aus dem Strom ausgeschwenkt ist. Vorzugsweise liegt die flussabwärts gerichtete Wand 134 im Wesentlichen parallel zur Ebene der Leitungswand 104, wenn die Klappe 130 aus dem Strom herausgedreht ist. Die Drehung der Klappe kann durch irgendwelche Antriebsmittel bewirkt sein, wie einem hier nicht gezeigten Linearmotor der über einen Hebelarm 138 einwirkt.
Wie in den U.S. Patenten 5,087,120 und 5,639,955 beschrieben, wird eine Baumwollprobenmenge im Fluss in der Leitung schnell durch die flussaufwärts gerichtete Wand 132 angesammelt, wenn diese in den Flussstrom hineinragt. Weitere Drehung der Klappe drückt die angesammelte Baumwollprobe als eng verdichtete Baumwollmasse 128 in die Senke 114 und gegen das Fenster 124 und die aus Öffnungen gebildete Matrix 126. Auf der Aussenseite des Fensters 124 ist ein optisches Analyseinstrument 150 zur Erfassung der Baumwolleigenschaften wie Farbe und Schmutzgehalt angeordnet. Dafür geeignet sind Instrumente, die auf einer Videokamera beruhen, und durch die Firma Motion Control, Inc. und Zellweger Uster Inc. hergestellt werden. Diese sind im U.S. Patent 6,052,182 beschrieben. Licht, das von der Baumwolloberfläche reflektiert wird, die vor der Innenfläche 124 des Fensters verdichtet ist, stimuliert elektrische Signale von der Videokamera 150. Diese Signale oder eine angepasste Form davon werden dem Rechner 200 als rohe Eingangssignale übermittelt, die proportional zur Farbe und dem Schmutzgehalt der Baumwolle sind.
Am Boden 116 der Senke 114 ist ein elektrisch geladenes Gitter 140 befestigt, das mindestens zwei parallele Leiterelemente aufweist. Die Leiterelemente sind nicht isoliert um intensiven elektrischen Kontakt mit der, gegen die stromaufwärts gerichtete Fläche 132 der Klappe 130, aufgestauten Baumwolle zu fördern, wenn die Klappe gedreht wird, um die Anhäufungen gegen das Gitter 140 zu drücken. Kriechströme zwischen den parallelen Leitern werden über die verdichtete Baumwollprobe geleitet, die einen veränderlichen Widerstand bildet. Der Wert des Widerstandes der Baumwollprobe 128 ist dem Feuchtegehalt der Baumwollprobe proportional. Bei einer bekannten Spannung zwischen den parallelen Schaltungen, ist der Feuchtegehalt der Probe zum entsprechenden Stromfluss in der Schaltung proportional. Werfe für diesen Stromfluss werden deshalb dem Rechner 200 als Feuchtewerte der Probe übermittelt.
In einer anderen Ausführung sind die parallelen Leiter für die Erfassung des Feuchtegehaltes an der stromaufwärts gerichteten Fläche 132 der Klappe 130 befestigt. Der Sensor zur Ermittlung des Feuchtegehaltes ist genauer im U.S. Patent 6,020,744 beschrieben.
Anhäufungen von Baumwolle 128 gegen die stromaufwärts gerichtete Fläche 132 der Klappe 130, die in der Senke 114 durch die Drehung der Klappe verdichtet werden, werden auch gegen die Matrix 126 mit den Öffnungen gedrückt. Als Folge davon werden linsenförmige Beulen 142 aus Fasern gebildet, die aus den Öffnungen 126 in der Aussenfläche der Platte austreten. Aus den 4 und 9 ist ersichtlich, dass ein umlaufendes Förderband, wie ein Endlosband 160, mit mehreren daran befestigten Kammelementen 162 über mehrere Zahnräder 164 umläuft. Jeder Kamm ist mit einem drehbaren Zinkenträger versehen, wie das im U.S. Patent Nr. 5,178,007 beschrieben ist. Dieses endlose Trägerband ist an der Leitung 110 oder anderen starren Strukturelementen befestigt, um die Laufbahn der Kämme 162 nahe an der Aussenfläche der Platte mit den Öffnungen und der Matrix mit den Baumwollbeulen 142 vorbeizuführen. Die Bewegung der Kämme 162 treibt die vorstehenden Zinken durch die vorstehenden Beulen 142 aus Baumwolle hindurch um eine Teilprobe aus Baumwollfasern zu entnehmen.
Diese Teilprobe wird als „Bart" bezeichnet, weil sie wie eine längliche, dünne, flache Ansammlung von Fasern verschiedener Länge aussieht. Die Bewegung des Trägerbandes erfolgt vorzugsweise schrittweise wobei die Länge jedes Schrittes der Bewegung an den minimalen Abstand zwischen verschiedenen Stationen 166, 168, 170 und 172 zur Vorbereitung des Bartes und zur Prüfung angepasst ist. Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Kämmen 162 entlang dem Band entspricht vorzugsweise dem Bewegungsintervall des Bandes. Die Pause zwischen den Bewegungen des Trägerbandes wird durch die längste jener Zeiten bestimmt, die zur Verarbeitung des Bartes notwendig ist. Üblicherweise wird die Standzeit durch jene Zeit bestimmt, die ein voller Zyklus des Zugprüfgerätes 170 benötigt. Die Bewegung des Trägerbandes 160 wird durch einen hier nicht gezeigten Motor erzeugt, der an ein Zahnrad 164 für das Trägerband gekoppelt ist. Die Steuerung des Antriebsmotors für das Band kann der Rechner 200 besorgen, was aber nicht notwendigerweise so sein muss. Der Betrieb des Bandes 160 ist im Wesentlichen vom Betrieb des Rechners 200 unabhängig, mit Ausnahme der Übertragung von Daten über die Fasereigenschaften an den Rechner 200.
Das Entnehmen einer Probe durch die Klappe 130 ist ebenfalls ein schrittweiser Vorgang der auch eine Phase zur Entfernung der Probe umfasst. Nachdem mindestens eine Videoaufnahme der verdichteten Baumwollprobe 128 gemacht und mindestens ein Bart als Teilprobe entnommen wurde, wird die Klappe 130 von der verdichteten Probe 128 weg und in eine stromabwärts liegende Mulde 144 gedreht, aus der sie nicht hervorragt. Normale Grenzschichtturbulenzen und die Saugwirkung, die vom Hauptstrom 112 in der Leitung ausgeht, entfernen die verdichtete Probe 128 aus der Senke 114 und von der stromaufwärts gerichteten Seite der Klappe 130.
Proben aus dem Strom 112 in der Hauptleitung werden für die Mikronaire-Messung vorzugsweise durch eine Nebenleitung 180, wie in 3 gezeigt, entnommen. Es gibt viele wohlbekannte Techniken um einen kleinen Stromfluss aus einem grösseren Stromfluss abzuzweigen und die meisten werden ein Teilvakuum oder eine Zone mit kleinerem absolutem Druck in der Nebenleitung 180, nahe der Abzweigung 182 von der Hauptleitung 100, verwenden. Im Beispiel der 3 bewirkt das Ausfahren der Klappe 130 einen lokalen statischen Druckanstieg im Hauptstrom in der Nähe der Abzweigung 182. Ein kleiner, von der Abzweigung 182 wegführender Ausgangsstrom in der Nebenleitung 180 wird Baumwollteilchen aus dem Hauptstrom in die Nebenleitung 180 ziehen. Eine ständige Unterdruckquelle für die Nebenleitung 180 wird üblicherweise durch ein Scheibenventil 184 in der Nebenleitung 180 gesteuert. Die Welle zur Lagerung der Scheibe kann beispielsweise durch einen Kurbelarm 186 und einen nicht gezeigten Linearmotor gedreht werden.
Eine andere Art oder Vorrichtung zur Entnahme einer Probe für die Mikronaire-Prüfung oder für andere Prüfungen ist in 21 gezeigt. Eine angesammelte Baumwollprobe 128 in der Transportleitung 110 wird durch irgendwelche geeignete Mittel, wie ein reversierbarer Kolben 146, gepresst, der das Baumwollbett 128 gegen die rotierenden Zinken oder Zähne 149 eines Kardenzylinders 148 drückt. Eine schlitzförmige Öffnung 158 in der Leitungswand 104 ermöglicht ein geringes Eindringen der Bahn der Zähne 149 in das angesammelte Baumwollbett 128. Fasern, die durch die Zähne 149 aus dem angesammelten Bett 128 entfernt werden, werden durch die Zähne 149 in der drehenden Bewegungsbahn des Kardenzylinders 148, in einen Walzenspalt 188 zwischen einer umlaufenden Bürste 246 gebracht. Hier entfernt die sich rascher drehende rotierende Bürste 246 die Proben von den Zähnen des Kardenzylinders. Eine Vakuumleitung 248 mit einer Ansaugöffnung neben dem Umfang der Bürste 246 zieht die Fasern, die durch die Borsten der Bürste gehalten sind in die Leitung hinein, um sie einer Mikronaire-Prüfkammer zuzuführen.
In anderen Ausführungen wird die Baumwollprobe nicht automatisch aus dem Baumwollstrom in der Entkörnungsanlage entnommen und dem Prüfgerät zugeführt. In diesen anderen Ausführungen wird die Baumwollprobe auf andere Weise entnommen und einem eigenständigen Prüfgerät zugeführt. Das eigenständige Prüfgerät kann alle oder eine bestimmte Anzahl verschiedener Kombinationen von hier beschriebenen Instrumenten enthalten, einschliesslich Prüfgeräte für die Faserlänge, Faserlängenverteilung, Faserfestigkeit, Faserdehnung, Faserfeuchtegehalt, Faserverschmutzung, Faserschmutzbestimmung, Faserfarbe, Faserfarbenverteilung, Fasermikronaire und Faserreife. Vorzugsweise enthält das eigenständige Prüfgerät, Prüfgeräte für die Faserlänge, Faserfeuchte und Faserfarbe.
In einer Ausführung, die in 26 dargestellt ist, werden grosse Baumwollproben gesammelt und dem Prüfgerät 400 in Behältern oder Kassetten 402, wie in 27 dargestellt, zugeführt. Die Behälter oder Kassetten 402 haben vorzugsweise eine Kennzeichnung, so dass jeder Behälter oder jede Kassette 402 durch das Prüfgerät 400 identifiziert werden kann. Ein Mittel dazu ist ein entfernbarar Strichcode 404 auf jedem Behälter oder jeder Kassette 402, der durch das Prüfgerät 400 gelesen wird und mit welchem alle Messungen des Prüfgerätes 400 zueinander in Beziehung gesetzt werden. Die Behälter oder Kassetten 402 werden in ein automatisiertes Lager- und Zuführsystem geladen, wie beispielsweise ein bewegtes Förderband 406. Auf diese Weise können Behälter oder Kassetten 402 mit neuen Baumwollproben der Prüfstation 400 zugeführt und geladen werden, während die Prüfstation 400 immer noch Messungen an einem zuvor geladenen Behälter oder Kassette 402 durchführt. Sind die Messungen am vorliegenden Behälter oder Kassette 402 abgeschlossen, wird das Lager- und Zuführsystem um eine Einheit fortgeschaltet und bringt den nächsten Behälter oder Kassette 402 in eine Position, wo die Baumwollprobe darin gemessen werden kann, während der vorausgehende Behälter oder Kassette auf einen Ausstosser gelegt wird, wie beispielsweise ein anderes bewegtes Förderband 408. Die vorgehend gemessene Baumwollprobe wird automatisch in ein Zwischenlager gebracht, von wo sie später entnommen werden kann.
In dieser Ausführung werden vorzugsweise Teilproben aus der Baumwollprobe im Behälter oder der Kassette 402 entnommen. Beim Entnehmen der Teilproben wird die Baumwollprobe vorzugsweise stärker geöffnet. Mit anderen Worten neigt der Vorgang der Entnahme der Teilprobe dazu, die Fasern in der Baumwollprobe stärker zu vereinzeln. Eine solche Vorrichtung zur Entnahme von Proben ist in der 24 gezeigt und enthält ein Paar Endlosbänder 350 und 351, die in entgegengesetzter Umlaufrichtung angetrieben sind. Das Segment 382 des Endlosbandes 350 arbeitet mit dem Segment 384 des Endlosbandes 351 zusammen, um die Grenzen einer Faserfangzone 380 dazwischen zu bilden. Diese Bandsegmente 382 und 384, die sich in entgegengesetzten Richtungen in den betreffenden Umlaufbahnen bewegen, laufen in einer gemeinsamen Kehlzone 386 zusammen.
Das Band 351 wird über Tragrollen, einschliesslich 352 und 353, angetrieben, mit Achsen, die zu Rahmenelementen 354 feststehend sind. Die Drehachsen der Tragrollen 355, 356 und 357 sind aber an einem verschiebbaren Arm 358 befestigt. Die Drehachse der Tragrolle 355 ist auch in einem Schwinghebel 360 mit einer Drehachse am anderen Ende, die mit derjenigen des Kardenzylinders 362 zusammenfällt, gehalten. Die Drehachsen der Tragrollen 355 und 350 können ebenfalls nur in Führungsschlitzen 366 und 368 in Rahmenelementen 354 gleiten. Die Verschiebebewegung des Armes 358 hängt vom Hub der Hubstange 370 im Zylinder 372 ab. Ausfahren der Hubstange 370 verschiebt das Endlosband 350 über die Achse des Kardenzylinders 362, wobei die Führungsschlitze 366 und 368 die Lage des Endlosbandes 350 zum Endlosband 351 aufrechterhalten. Diese Verschiebung passt das Volumen der Faserfangzone 380 zwischen den Endlosbändern an, um Baumwollteilchen in der Kehlzone 386 dazwischen zu halten. Diese Kehlzone 386 mündet in den Spalt zwischen den Kardenzylindern 362 und 364. Die aus dem Spalt zwischen den Kardenzylindern hervortretenden, völlig geöffneten Baumwollteilchen werden in die Vakuumdüse 374 hineingezogen, um über die Entladeleitung 376 in einen Mikronaire-Messraum oder ein anderes Messgerät für Baumwolleigenschaften, wie ein Baumwollreifeprüfgerät, zu gelangen.
In einer anderen Ausführung werden die Teilproben für die Mikronaire- und Reifeprüfungsstationen durch den Kardier- und Wechselapparat entnommen, wie dies genauer an anderer Stelle beschrieben und in 21 gezeigt ist.
Vorzugsweise werden die Faserteilproben für die Faserlängen-, Längenverteilungs-, Zugfestigkeits-, und Dehnungsmessstationen 422 mit einem Kamm auf einem umlaufenden Band, wie dies anderswo hier genauer beschrieben ist, entnommen. Die Kämme berühren die Baumwolle innerhalb der Kassette 402 in einer oder mehreren verschiedenen Arten. Beispielsweise können die Kämme die Baumwolle durch einen Schlitz 410 im Oberteil, im Boden oder in den Seiten der Kassette 402 erfassen. Oder, die Kämme können die Baumwollproben aus den Öffnungen 412 aus dem Oberteil, dem Boden oder den Seiten der Kassette 402 ziehen, wo die Baumwolle, durch einen Druckkolben 418, der von der anderen Seite in die Kassette 402 eintritt, durch die Öffnungen 412 gepresst wird.
Die Teilproben für die Bestimmung der Faserfarbe, Farbverteilung, Schmutzgehalt und Schmutzart werden vorzugsweise dadurch erfasst, dass die Faserprobe in der Kassette 402 mit einem Druckkolben 418, der über einen Durchlass 414 auf einer Seite in die Kassette 402 eintritt, und die Baumwollteilprobe gegen eine transparente Platte der Prüfstation 420 für die Baumwolleigenschaften drückt, die neben einem zweiten Durchlass 416 auf der gegenüberliegenden Seite der Kassette 402 angeordnet ist. Die Prüfstation für die Faserfeuchte ist in einer Ausführung neben der transparenten Platte und in einer anderen Ausführung am Ende des Druckkolbens 418 angeordnet.
In einer weiteren Ausführung, wie sie in den 28A–28D dargestellt ist, erfasst das eigenständige Prüfgerät keine Teilproben aus dem Behälter oder der Kassette 402. In dieser Ausführung werden die Teilproben in anderer Weise vorbereitet, beispielsweise indem die Baumwollprobe von Hand geöffnet und einzeln neben oder in die Prüfflächen oder Kammern gelegt werden, wo die Messungen durchgeführt werden. Beispielsweise wird die Probe für die Ermittlung des Feuchtegehaltes auf das Prüffeld 424 des Feuchtigkeitssensors gelegt und die Probe für die Bestimmung des Mikronaire wird in die Mikronairekammer 426 gelegt. Dann wird die Probe für die Bestimmung der Länge, der Zugfestigkeit, der Dehnung und der Faserlängenverteilung auf ein Öffnungsgitter 428 gelegt wo ein Kamm die Teilprobe erfassen kann. Deshalb ist dies eine eher handbetriebene Ausführung der Erfindung, die bei einer Entkörnung mit geringerer Produktionsleistung oder bei einer Entkörnung, bei der die rohe Baumwolle über die Zeit gesehen sehr einheitliche Eigenschaften aufweist, eingesetzt werden kann, so dass die voll automatisierte Steuerung der anderen Ausführungen nicht erforderlich ist.
In einer vorzugsweisen Ausgestaltung dieser Ausführung presst und umschliesst ein Mittel zur Aufnahme von Fasern, wie eine bewegbare Platte 430, eine Faserprobe stillstehend zwischen der Platte 430 und einer Umfangsfläche wie die Prüffläche 432. Das Prüffeld 424 für die Feuchtemessung kann entweder in der beweglichen Platte 430 oder auf der Prüffläche 432 angeordnet sein. Die Prüfstation 436 für die Farbe der Fasern ist vorzugsweise neben einem transparenten optischen Fenster 438 in einem Teil der Prüffläche 432 angeordnet.
Eine Platte 428 mit Öffnungen ist vorzugsweise neben dem optischen Fenster 438 in der Prüffläche 432 angeordnet. Die bewegliche Platte 430 drückt einen Teil der Baumwollprobe durch die Öffnungen 440 hindurch. Dieser Teil der Baumwollprobe wird auf der anderen Seite der Platte 428 von einem Kamm erfasst und einer Faserprüfstation zugeführt, wie beispielsweise einer Faserlängenprüfstation. Der Kamm kann ein Teil eines umlaufenden Probennehmers sein, wie er hier an anderer Stelle genauer beschrieben ist. Oder, der Kamm kann ein einzelner Kamm sein, der auf einer Bahn zu einer Putzstation und dann zu einer Prüfstation läuft und dann auf derselben Bahn zurückgeht um eine neue Teilprobe zu holen. In der vorzugsweisen Ausführung wird der Kamm relativ zu der Baumwollprobe bewegt, die im Vergleich zum Rest des Prüfgerätes stillsteht. Das vereinfacht den mechanischen Betrieb der Teilprobenerfassung wesentlich und erlaubt es die anderen Prüfungen, wie Feuchtegehalt und Schmutzgehalt an Teilen derselben Faserprobe durchzuführen, die auch der Faserlängenprüfung dient.
Eine Konsole 442 wird benützt, um Angaben zur Identifikation und andere Angaben über die geprüfte Faserprobe einzugegeben. Diese Angaben können über eine Tastatur 446 oder einen Strichcodeleser 444 eingegeben werden. Die Angaben und Prüfergebnisse werden auf der Anzeige 448 angezeigt.
Führung des Flusses
Sieht man die 5 und 6 zusammen an, so wird ein typischer Apparat zur Führung eines Flusses gezeigt, der den Faserreiniger 82I mit der Säge bedient. Dieselben Prinzipien für die Führung des Flusses, die nachfolgend im Hinblick auf den Faserreiniger 82I beschrieben werden, sind ebenfalls auf die anderen Maschinen für die Verarbeitung und Aufbereitung der Materialien im Entkörnungssystem, wie Trockner und Trennvorrichtungen für grüne Ballen, anwendbar.
Für das gewählte Beispiel verbinden Querleitungen 106I und 108I den Flusssteuerkörper 100I (4-Wegeventil) mit einer Hauptflussleitung 110I. Zwischen den Anschlüssen an die Hauptleitung 110I oder den Querleitungen 106I und 108I ist ein Flusstor 196I angeordnet, welches über einen Linearmotor 197I in einem Betriebsquadranten gedreht werden kann. Wenn das Flusstor 196I aufgemacht wird, so wird der Hauptstrom zwischen einer stromaufwärtsliegenden Sektion 110I und einer stromabwärtsliegenden Sektion 110J verhindert. Wenn das Flusstor 196I aufgemacht wird, um den Fluss zwischen den Sektionen 110I und 110J anzuhalten, so treibt der Linearmotor 199I das Flusstor 198I in dem Sinne an, dass dieses eine Stellung einnimmt, in der die Flussverbindung zwischen der stromaufwärtsliegenden Sektion 110I und der Eingangs-Verbindungsleitung 106I geöffnet wird. Zudem treibt der Linearmotor 194I die Umschaltplatte 190I in eine Stellung, bei der der eintretende Strom vom austretenden Strom isoliert wird. Dementsprechend wird der Strom, der die Baumwolle mitreisst und der in der Leitung 110I eintrifft, in die Übergangsleitung 106I und schliesslich in die Zuführleitung 81I für den Faserverdichter geleitet. Die Entladeleitung 86I befördert den Strom, der aus dem Faserreiniger 82I kommt, zurück zur Flusssteuerung 100I und von dort in die Übergangs-Entladeleitung 108I und von dort zurück in die stromabwärtsgerichtete Sektion der Hauptstromleitung 110J.
Unter anderen Bedingungen dreht der Apparat zur Führung des Flusses gemäss 5 und 6 das Flusstor 196I im Hauptfluss um die Hauptleitung zwischen dem stromaufwärts liegenden Abschnitt 110I und dem stromabwärts liegenden Abschnitt 110J zu öffnen. Gleichzeitig wird das Flusstor 198I gedreht, um die Verbindung zwischen dem stromaufwärts liegenden Abschnitt 110I und der Übergangsleitung 106I zu schliessen. Obwohl der Hauptstrom zum Reiniger 82I durch das Flusstor 198I gesperrt ist, ist es wichtig, dass die Verarbeitungsmaschine von der Hauptstromleitung 110J wegen der Steuerung der Saugkraft isoliert ist. Deshalb wird die Flussumschaltplatte in die geschlossene Lage gedreht, die den Eingang des Reinigers und der Abgangsleitungen 81I und 86I vom Ausgang 108I des Flussreglers in der Hauptleitung 110J isoliert.
Eine andere Ausführung der automatischen Flussregelung für die vorliegende Erfindung ist in der 7 schematisch dargestellt. In dieser Ausführung isoliert das Schliessen des Flusstores 212 durch den Drehantrieb 214 den stromaufwärts gerichteten Abschnitt 110B des Hauptflusses vom stromabwärts gerichteten Abschnitt 110C. Darauf abgestimmt stellt der ferngesteuerte Drehantrieb 218 das Flusstor 216 so, dass ein Durchgang von der Hauptleitung 110B zum Eingang des Flussreglers 106B geöffnet wird. Zudem stellt der ferngesteuerte Drehantrieb 211 die Flussumschaltplatte 210 des Vierwegeventils 100B so ein, dass der Flussstrom zum Reiniger mit dem geneigten Zylinder 34 vom Ausgangsstromfluss 39 isoliert wird. Gleichzeitig schliesst das Vierwegeventil 100B die Ausgangsleitung des Zylinderreinigers an die Ausgangsleitung 108B des Ventils und an den stromabwärts gerichteten Abschnitt 110C des Hauptflussstromes an.
Sollten die Werte der Materialeigenschaften bestimmen, dass die Verarbeitung des Materialflusses in der Haft- und Grünzeugmaschine 40 unnötig und unerwünscht ist, so öffnet der ferngesteuerte Drehantrieb 226 das Flusstor 224 und schliesst die Eingangsleitung 106C aus dem Hauptstrom 110C in die Maschine 40. Das Flusstor 220 wird durch den ferngesteuerten Drehantrieb 222 angetrieben um den Abschnitt 110C des Hauptstromes zum nächstfolgenden Abschnitt 110D zu öffnen.
Die Ausführung der Erfindung gemäss 8 verwendet einen Y-förmigen Verbindungsabschnitt 228 für die Leitung, an der Verbindung vom Eingang 106B der Flusssteuerung zur Hauptstromleitung 110. In dieser Ausführung der Erfindung drehen sich die Flusstore 212 und 216 im Wesentlichen parallel und können demnach über einen einzigen Antrieb betätigt werden.
Längen- und Zugfestigkeitsprüfung für Fasern
Wiederum gemäss 9, hält das Endlosband nach der ersten Schrittbewegung nach der Entnahme eines Faserteilprobenbartes 161 durch einen Kamm 162 auf dem Endlosband, den Kamm vor einer ersten Putzstation 166 an. Diese erste Putzstation 166 enthält vorzugsweise einen drehenden Kardenzylinder 167 mit steifen, drahtförmigen Borsten, um die einzelnen Fasern eines Bartes aufzurichten und verknotete Faserklumpen, die man „Nissen" nennt, zu entfernen. Ein Luftstrom kann über den rotierenden Kardenzylinder geleitet werden, um die Borsten des Zylinders von Nissen und losen Fasern zu reinigen.
Eine zweite Schrittbewegung des Endlosbandes stellt den Kamm mit dem kardierten Bart 161 ausgerichtet vor den Verschiebepfad einer Station 168 mit rotierenden Bürsten. Die Bürstenstation 168 ist auf linearen Lagern 169 befestigt, um eine gesteuerte Bewegung auszuführen, die durch einen zweiten, hier nicht gezeigten Schrittmotor zwischen einer, so nahe am Band mit den Kämmen 162 wie möglich gelegenen, Arbeitsstellung und einer Ruhestellung zu bewegen, die weiter vom Bewegungspfad der Kämme 162 entfernt ist. Der vorgehend kardierte Bart wird nun in einen Spalt zwischen einer feineren Drehbürste 154 mit biegbaren Borsten und einer damit zusammenarbeitenden Platte 156 hineingezogen. Ist das Bürstintervall beendet, so zieht sich die Bürstenstation 168 vom Endlosband auf dem Verschiebepfad zurück, der durch die linearen Lager 169 bestimmt ist.
Die dritte Schrittbewegung des Endlosbandes 160 richtet den gekämmten und gebürsteten Bart 161, der aus dem, durch das Endlosband geförderten, Kamm 162 austritt, auf einen Probenschlitz 230 (in 9 nicht dargestellt) im Längen/Zugfestigkeits-Prüfgerät 170 aus. Das Längen/Zugfestigkeits-Prüfgerät 170 wird durch einen dritten Schrittmotor, der hier nicht gezeigt ist, als Einheit dem linearen Lager 176 entlang hin- und herbewegt. Gemäss den 10 bis 16 hat das Prüfgerät 170 ein Gehäuse mit einer Stirnwandplatte 232. Insbesondere gemäss 14 trägt die Stirnwandplatte des Gehäuses eine steife Lichtführungsplatte 233 mit einer „schwimmenden" Befestigung, die es der Lichtführungsplatte 233 erlaubt, in beschränktem Masse eine unabhängige Bewegung zur Stirnwandplatte 232 auszuführen. Ein Schlitz 230 in der Lichtführungsplatte 233 teilt die Platte in einen oberen Lichtführungsteil 234 und einen unteren Lichtführungsteil 236 auf. Das obere Ende 238 des oberen Lichtführungsteils 234 aus Glas ist ein Empfänger für diffuses Licht mit einer matten, konkaven Oberfläche. Entlang der optischen Achse der konkaven Vertiefung des Empfängers liegt eine Reihe mehrerer Licht emittierender Dioden (LED) 240. Entlang des unteren Endes des unteren Lichtführungsteils 236 ist ein länglicher, flächiger Photosensor 242 angeordnet. Die kritischen empfindlichen Elemente dieses Lichtsensors sind miteinander verbunden um deren Ausrichtung sicherzustellen. Ein Saugrohr 244 saugt Luft aus dem Gehäuse an, um einen Luftzug im Schlitz 230 für den Bart zu stimulieren. Indem die Stirnwand des Prüfgerätes durch die Drehbewegung des Schrittmotors entlang des linearen Lagers 176 zum Endlosband vorrückt, sichert der Luftzug in den Schlitz 230 das Eindringen des Bartes 161 in den Schlitz 230.
Das Eindringen des Bartes 161 in den Schlitz 230 sperrt eine kalibrierte Lichtübertragung vom oberen Lichtführungsteil 234 in den unteren Lichtführungsteil 236, wobei die Signalwerte aus dem Photosensor 242 beeinflusst werden. Indem die Werte der Signale aus dem Photosensor mit der Lage des Prüfgerätes 170 koordiniert werden, wenn der Bart in den Schlitz 230 vorrückt, können aus der Beschaffenheit des Bartes die grössten Faserlängen und die Faserlängenvariationen bestimmt werden. Die Winkellage des Schrittmotors gibt die relative Lage des Prüfgerätes 170 mit grosser Genauigkeit an das Steuerprogramm für das Prüfgerät an. Werte für die Faserlänge und Faserlängenvariation für jede Teilprobe, die als Bart aus dem Hauptstrom entnommen wird, werden mit einer vorgegebenen Zahl vorausgehender Werte kombiniert, um einen representativen Mittelwert zu bilden.
Es wird sich als nützlich erweisen, die Werte, die durch das Längen/Zugfestigkeits-Prüfgerät erfasst werden, zu wiederholen. Wenn der Bart zwischen den oberen und unteren Lichtführungen vorrückt, so gibt die anfängliche Verminderung der Übertragung von Licht über den Schlitz 230, wie sie vom Photosensor erfasst wird, an, dass der vordere Rand der längsten Faser im Bart eintrifft. Dieses Ankunftssignal ist mit dem gleichzeitigen Schrittmotorsignal für einen Lagereferenzpunkt korreliert. Diese Korrelation geht weiter bis die Signale aus dem Photosensor 242 im Wesentlichen unverändert bleiben wenn der Bart weiter eindringt. In dieser Lage wird das Signal aus dem Schrittmotor durch das Steuerprogramm gespeichert um eine lineare Differenz zwischen dem Referenzpunkt für den vorderen Rand und dem Stabilisationspunkt für die Signale aufzulösen. Aus dem unveränderten Signal des Photosensors wird geschlossen, dass alle Fasern des Bartes mindestens lange genug sind, um die Übertragung des Lichtes über den Schlitz zu unterbrechen. Dementsprechend bestimmt diese Position im Schlitz die kürzeste Faser im Bart. Auch bei weiterem Vorrücken des Bartes im Schlitz wird kein weiteres Licht abgeschattet. Der lineare Abstand zwischen dem Referenzpunkt und dem Stabilisationspunkt entspricht deshalb der Längenvariation der Fasern.
Das vorgehende Verfahren kann über eine iterative Berechnung erweitert werden um Zwischenstellungen im Schlitz zwischen dem Referenzpunkt und dem Stabilisationspunkt mit einer Grösse oder einem Prozentsatz der Lichtverminderung zu korrelieren, die jedem linearen Schritt der Längendifferenz entspricht, um eine Schätzung der Längenverteilung zu ermöglichen.
Wenn das Prüfgerät 170 am nächsten zu den Kämmen 162 auf dem Endlosband liegt, ist der Bart 161 so weit in den Schlitz 230 eingeführt, dass er zwischen zwei Klemmbackenpaare 250 und 252 (16) zu liegen kommt. Die Klemme 250 ist innerhalb des Gehäuses des Prüfgerätes 170, das durch die linearen Lager 176 gestützt wird, ortsfest angeordnet. Die Klemme 252 erhält in Bezug auf die ortsfeste Klemme 250 eine Vor- und Rückwärtsbewegung. Die Vor- und Rückwärtsbewegung der Klemme 252 erfolgt parallel zur Bewegung auf dem linearen Lager 176. Die ortsfeste Klemme 250 besteht aus einer ortsfesten unteren Klemmbacke 250b und einer bewegbaren oberen Klemmbacke 250a. Zwei abgestimmte Pneumatik-Zylinderpaare 260 sind mit der ortsfesten unteren Klemmbacke 250b verbunden. Stifte 262, die aus jedem Zylinder 260 herausragen und durch den Kolben bewegt werden, sind mit der bewegbaren oberen Klemmbacke 250a der ortfesten Klemme 250 verbunden. Einander gegenüberliegende Klemmbalken 254a und 254b, die an der oberen Klemmbacke 250a und an der ortsfesten unteren Klemmbacke 250b befestigt sind, sind auf die Ebene des Bartes im Schlitz 230 ausgerichtet und erhalten dazwischen den Bart 161, wenn sie geöffnet sind.
Die bewegliche Klemme 252 umfasst ebenfalls eine ortsfeste untere Klemmbacke 252b und eine bewegbare obere Klemmbacke 252a. Pneumatikzylinder 264 sind mit der ortsfesten unteren Klemmbacke 252b verbunden. Kolbenstifte 266, die aus den betreffenden Zylinder 264 herausragen, sind mit einer bewegbaren oberen Klemmbacke 252a verbunden. Ein Klemmbalken 256a ist an der bewegbaren oberen Klemmbacke 252a über der Eindringebene des Bartes befestigt und der Klemmbalken 256b ist an der ortsfesten unteren Klemmbacke 252b unterhalb der Eindringebene des Bartes befestigt.
Ein Mechanik wie eine Hebeschraube oder ein Schneckengetriebe, die eine Hin- und Herbewegung bewirkt, und die an der unteren Klemmbacke 250b der Klemme 250 mit fester Position und der unteren Klemmbacke 252b der bewegbaren Klemme 252 befestigt ist, wird durch einen hochpräzisen Schrittmotor 174 angetrieben. Ein Kalibriermagnet 268, der an der unteren Klemmbacke der beweglichen Klemme 252 befestigt ist, arbeitet mit einem Kalibrierschalter 269 zusammen, um die Genauigkeit der Abstandsmessungen zwischen den festen und den bewegten Klemmen aufrechtzuerhalten, die aus den Winkelstellungssignalen des Schrittmotors abgeleitet sind. Zudem ist die Übertragungsmechanik über eine Ladungs- oder Kraftmesszelle 270 mit der bewegten Klemme verbunden. Eine schwimmende Dichtung 272 nimmt Anpassungen für die Kalibrierung zwischen der Kraftmesszelle 270 und der bewegten Klemme 252 auf.
Für übereinstimmende und aussagekräftige Messungen der Faserdehnung und Zugfestigkeit ist es vorzuziehen, dass die Anzahl der Fasern, die der Zugfestigkeit ausgesetzt werden, bekannt ist, oder dass zumindest eine übereinstimmende Anzahl für die Messung ausgesondert wird. Aus den Angaben über die Länge und die Längenverteilung, die man vom Lichtsensor erhält, kann eine Aufsicht des Bartes 161 wie in 25 dargestellt, gezeigt werden. In der Ebene des Bartes kann die Lage einer ebenen Linie 163 im Vergleich zu einer Referenzebene bestimmt werden. Die Lage dieser Linie 163 wird so gewählt, dass sie eine vorgegebene Anzahl Fasern überquert und zwar unabhängig von der Verteilung der Fasern über die Ebene des Bartes. Die Lage des Prüfgerätes 170 wird deshalb zum Bart 161 so eingestellt, dass die Linie 163 zwischen die Klemmbacken 254 und 256 zu liegen kommt. Dann werden die Pneumatikzylinder 260 und 264 mit Druckluft gefüllt um die bewegbaren Klemmbacken 250a und 252a gegen die betreffenden ortsfesten Klemmbacken 250b und 252b zu bewegen. Dementsprechend wird eine im Wesentlichen übereinstimmende Anzahl Fasern im Bart 161 zwischen den betreffenden Paaren der Klemmbalken 254 und 256 eingeklemmt. Während der Klemmung treibt der Schrittmotor 174 die Mechanik an, um die bewegbaren Klemmbacken 252 von den ortsfesten Klemmbacken 250 wegzubewegen. Summiert man die Drehimpulse des Schrittmotors mit dem Übertragungsverhältnis, so erhält man den linearen Abstand zwischen den Klemmbackenpaaren mit guter Genauigkeit. Parallel zur Bewegung der Klemmbacken ermittelt die Kraftmesszelle 270 die Kraft, die benötigt wird, um die Faserdehnung fortzuführen und übermittelt die Werte dem Steuerungsrechner. Die Messung von Kraft und Dehnung am Bart der Teilprobe wird solange fortgesetzt bis die Fasern reissen. Wenn der Bart zwischen den beiden Klemmenpaaren 254 und 256 reisst, ist der Wert der Faserdehnung und der maximalen Zugfestigkeit bestimmt. Anschliessend bewirkt der Steuerrechner die Öffnung der Klemmzylinder. Das festgehaltene Bartende, das zwischen den Klemmbalken 256 geklemmt war, wird durch den Luftzug aus der Saugleitung 244 der durch den Schlitz 230 geht, entfernt. Das vordere Ende des Bartes 161 bleibt am Kamm 162 auf dem Band befestigt. Wie in 9 gezeigt, bewirkt die folgende Bewegung des Bandes 160, dass der Kamm 162 auf die Entsorgestation 172 für den Bart ausgerichtet wird. Hier wird der Klemmmechanismus des Kammes 162 geöffnet und der Rest des Bartes wird durch eine Bürste und durch Vakuum entfernt.
Der Fachmann auf diesem Gebiet erkennt hier den Sinn, den die Anordnung des Längen/Zugfestigkeits-Messsystems gemäss den 9–16, vor und nach den schwierigsten Baumwollverarbeitungen, wie Trocknen und Entkörnen, ergibt. Es ist besonders sinnvoll zu wissen, ob die mittlere Länge in einem Flusssystem beim Durchgang durch einen Satz Trockner, abnimmt. Dementsprechend sind Änderungen in gewissen stromaufwärts stattfindenden Verarbeitungen angezeigt, wenn Fasern, die aus dem Entkörnungsgerät austreten, eine Verringerung der mittleren Zugfestigkeit erkennen lassen.
Mikronaire Prüfung
Die Grundlage für die Bestimmung eines Mikronaire Wertes stammt von der Gleichung von Koxeny, die eine glaubhafte Näherung für die Durchlässigkeit von Pulvern mit einer vernachlässigbaren Zahl blinder Poren ergibt. Siehe „The American Institute of Physics Handbook". Diese Gleichung gibt die Beziehung zwischen dem Widerstand eines Luftstromes über einer Oberfläche und einer gegebenen Masse in einem bekannten Volumen an. M = (RM)x
Wenn:
und: X = 1 + [(W – 10)100][0.00125 – |3.5 – RM|0.00015]wobei über einem Gewichtsbereich der Proben zwischen 8 und 12 Gramm:

M: = Korrigierter Mikronaire-Wert
RM: = Roher Mikronaire-Wert
HMC: = Oberer Eichwert der Baumwolle
LMC: = Unterer Eichwert der Baumwolle
LMP: = Druck der Baumwolle beim unteren Eichwert
HMP: = Druck der Baumwolle beim oberen Eichwert
P: = Druck der Baumwolle bei der Prüfung
W: = Gewicht der Baumwolle bei der Prüfung in Gramm

Bezüglich des Beispiels gemäss 3, erzeugt das Aufrichten der Klappe 130 einen lokal begrenzten Druckbereich, der einen Zug von aussen durch die Nebenleitung 180 ergänzt, und bewirkt, dass Probenmaterial aus dem Hauptstrom in das Mikronaire-Prüfgerät fliesst. Die 17 bis 19 zeigen einen Apparat zur Entnahme einer Probe, der ein gelochtes Abdeckblech 280 verwendet, um eine lokal begrenzte Druckzone um die Öffnung 182 in die Mikronaire-Nebenleitung 180 zu erzeugen. Wie die Klappe 130 auch, wird das gelochte Abdeckblech 280 durch einen nicht gezeigten, durch den Rechner gesteuerten Drehantrieb gezielt in eine oder von einer Arbeitsstellung im Strom der Hauptleitung 110 gedreht.
Ein erstes unserer Mikronaire-Prüfgeräte hat eine Zylinderbohrung 292 mit Kolben 294 und 296 um axial gegenüberliegende Enden der Zylinderbohrung 292 zu begrenzen. Jeder Kolben 294 und 296 kann sich zwischen einer äusseren und einer inneren Lage bezüglich Luftdruckzylindern 295 und 297 hin- und herbewegen. Einer oder beide Kolben 294 und 296 sind gelocht oder porös damit Luft sich frei hindurch bewegen kann. Aber solche Löcher sind klein genug, um jegliche Fasen in einem Luftstrom der durch sie hindurchfliesst, zurückzuhalten. Zwischen der Endfläche 298 des Zylinders 295 und der Fläche des Kolbens 294, die beide der Kolbenstange zugekehrt sind, liegt ein Gleichrichtermechanismus für den Luftstrom, der hier nicht gezeigt ist, und der es erlaubt, dass ein Luftstrom in die Zylinderbohrung 292 eintritt, wenn der Kolben 294 durch den Antriebszylinder 295 ausgefahren ist. Ein solcher Mechanismus kann aus einem Loch in der Wand der Zylinderbohrung 292 bestehen, das verdeckt oder in anderer Weise durch den Kolben 294 geschlossen wird, wenn dieser zurückgefahren wird.
Gemäss einer gegenwärtig bevorzugten Ausführung dieses Mikronaire-Prüfgerätes beträgt der Durchmesser der Bohrung des Mikronairezylinders etwa 0.04 m (1.5 Zoll). Die axiale Länge einer mittleren Probensammelzone X in der Zylinderbohrung 192 beträgt etwa 0.15 m (6.0 Zoll). Zwischen der ebenen Fläche des zurückgefahrenen Kolbens 294 und der stromaufwärtsliegenden Begrenzungsfläche der Sammelzone X durchdringt die Nebenleitung 180 die Wand des Mikronaire-Zylinders 292 mit einem Neigungswinkel, der genügend klein ist, um einen weichen Übergang der fluidisierten Fasern aus der Nebenleitung 180 in die Zylinderbohrung 292 zu ermöglichen. Entsprechend dringt eine Vakuumsaugleitung 300 mit geringem Neigungswinkel durch die Zylinderwand 292 zwischen der stromabwärtsliegenden Begrenzungsfläche der Sammelzone X und der Fläche des zurückgefahrenen Kolbens 296 ein.
Innerhalb der Probensammelzone X der Mikronaire-Prüfbohrung 292 liegt eine Differenzdruck-Messzone Y, die etwa 4.0 Zoll lang ist. Gemäss 20 ist die Wand des Zylinders mit der Bohrung 292 an ihrem Umfang so gelocht, dass zwei je in einer Ebene ausgerichtete Gruppen 302 und 304 mit Öffnungen entstehen. Die stromaufwärtsliegende Gruppe der Öffnungen 302 mündet in eine stromaufwärtsliegende Ringleitung 306. Die stromabwärtsliegende Gruppe der Öffnungen 304 mündet in ein stromabwärtsliegende Ringleitung 308. Die beiden Ringleitungen sind wirkungsmässig an einen Differenzdrucksignalgeber 310 angeschlossen.
Ein Betriebszyklus des Mikronaire-Prüfgerätes beginnt beispielsweise damit, dass der stromaufwärtsliegende gelochte Kolben 294 zurückgefahren und der stromabwärts liegende gelochte Kolben 296, wie in 17 gezeigt, ausgefahren wird. Zudem wird das Scheibenventil 184 durch den Drehantrieb 186 auf die Achse der Nebenleitung 180 gerade ausgerichtet um die Nebenleitung 180 zur Probensammelzone X der Mikronaire-Zylinderbohrung 292 hin zu öffnen. Wenn in der Saugleitung 300 ein Vakuum erzeugt wird, zieht ein Luftzug durch den gelochten Kolben 296 Fasern aus der Leitung 110 durch die Nebenleitung 180 und in die Probensammelzone X. Geförderte Fasern werden durch die Stirnfläche des stromabwärtsliegenden Kolbens 296 ausgesondert und in der Probensammelzone angehäuft. Dadurch, dass die Anhäufung wächst und verdichtet wird, steigt der Widerstand im Luftstrom über die Anhäufung. Die Menge der Anhäufung steht in Beziehung zur Druckdifferenz über der angehäuften Masse. Wenn der Druckunterschied zwischen den stromaufwärtsliegenden Öffnungen 302 und den stromabwärtsliegenden Öffnungen 304, wie er durch den Differenzdrucksignalgeber 310 überwacht wird, bis zu einem Grenzwert ansteigt, der für eine genügende Anhäufung für eine Mikronaireprüfung steht, gibt der Steuerrechner einen Befehl an den Drehantrieb 186 ab, der die Schliessung des Scheibenventils 184 bewirkt. Dann wird der stromaufwärtsliegende Antriebszylinder 295 betätigt, um den stromaufwärtsliegenden Kolben 294 auszufahren. Zu dieser Zeit sind dann beide Kolben 294 und 296 ganz ausgefahren um ein variables aber bestimmbares Volumen Z in der Zylinderbohrung 292 zu bestimmen. Dieses Volumen Z wird durch eine im Wesentlichen bekannte Menge verdichteter Fasern besetzt.
Es soll daran erinnert werden, dass, wenn der stromaufwärtsliegende Kolben 294 ganz eingefahren ist, Luftdurchgänge von Aussen in das Innere der Zylinderbohrung 292 geschlossen sind. Wenn der stromaufwärtsliegende Kolben 294 ausgefahren ist, sind diese äusseren Zugänge geöffnet. Nun kommt der Luftzug, der durch die Vakuum-Saugleitung 300 getrieben wird, aus einem Raum jenseits des stromaufwärtsliegenden Kolbens 294, durchquert die Löcher im Kolben und die zwischen den beiden Seiten der Kolben angehäufte Fasermasse. Siehe 18. Da der Druckabfall in den Kolben entweder vernachlässigbar oder ein kalibrierter Wert ist, wird der Druckabfall der Luft durch die verdichtete Fasermasse über die Länge entlang der Achse des Volumens Z durch den Differenzdurcksignalgeber 320 gemessen. Der Steuerrechner erhält vom Differenzdurcksignalgeber 320 ein Signal, das der Druckdifferenz entlang der Achse des Volumens Z entspricht.
Gemäss 19 wird der stromabwärtsliegende Kolben 296 durch den Antriebszylinder 297 zurückgezogen, nachdem der zweite Differenzdruck durch den Differenzdurcksignalgeber 320 gemessen wurde, wobei die Vakuum-Saugleitung 300 direkt zur Zylinderbohrung 292 hin geöffnet wird. Da die angesammelte Fasermasse nicht länger durch die Stirnfläche des Kolbens 296 zurückgehalten wird, bewegt sie sich als Pfropfen in die Saugleitung 300. Die Leitung 300 fördert den Pfropfen auf eine Waage 312. Signale die dem Gewicht des Faserpfropfens entsprechen, werden an den Steuerrechner 200 übertragen, um mit den Werten der Signale aus dem Differenzdurcksignalgeber 310 koordiniert zu werden und den Mikronaire-Wert für diese Probe zu berechnen.
Eine andere Ausführung des Mikronaire-Prüfgerätes ist durch die Explosionsdarstellung der 22 gezeigt. Diese Anordnung benötigt nur eine Faserprobenzuführleitung 278, die in einen Hauptrohrkörper 274 mündet. Ein Luftzug aus der ersten Förderleitung (nicht gezeigt) durchquert den Hauptrohrkörper 274, die konzentrisch angeordnete Messkammer 276 und ein Paar diametral gegenüberliegende abgeschirmte Anschlüsse 282 des Flusssteuerungs-Kugelelementes 287. Das Kugelelement 287 hat auch einen offenen Anschluss 285. In einer ersten Drehstellung, die durch einen nicht gezeigten Drehgeber gesteuert wird, sind die abgeschirmten Anschlüsse 282 zum Ventilkörper 284 offen. Eine zweite Drehstellung des Kugelelementes 287, welche zur ersten um 90° gedreht ist, verbindet den offenen Anschluss 285 mit dem Ventilkörper 284.
Ein Differenzdruckmesser wie jener, der mit Bezug auf die 20 beschrieben ist, ist in der Messkammer 276 vorgesehen. Koaxial und zur Messkammer 276 ausgerichtet, ist eine poröser oder gelochter Kolben 322 zur Verdichtung der Probe am Ende einer Kolbenstange 324 angeordnet. Die Kolbenstange 324 hat einen gleitenden Durchgang durch den Deckel 325 des Hauptrohrkörpers 324. Das äussere Ende der Kolbenstange 324 ist mit einem hier nicht gezeigten positionsgesteuerten Pneumatikzylinder verbunden und angetrieben, der auch eine Angabe über seine Lage liefert. Der Pneumatikzylinder mit Positionsangabe ist im Wesentlichen ein doppelt wirkender Pneumatikzylinder der durch Druckluft in beiden entgegengesetzten Richtungen nach Wahl angetrieben wird. Zusätzlich wird die Lage eines sich verschiebenden Elementes, wie dem Kolben oder der Kolbenstange, in Bezug auf den Zylinder oder umgekehrt verfolgt. In jedem Fall ist ein Steuersignal verfügbar, das die Lage angibt, um die relative Lage des bewegten Elementes wie des Druckkolbens 322 zu steuern oder zu melden.
Baumwollteilchen die im Luftstrom aus der Hauptleitung gefördert werden, werden auf der Abschirmung des kugelförmigen Anschlusses 282 abgelegt. Die Anhäufung dieser Teilchen in der Messkammer 276 wird durch den Differenzdruckmesser gemäss 20 erfasst und verfolgt. Wenn eine Druckdifferenz, die einer genügenden Menge angehäufter Baumwollprobe entspricht, gemessen wird, stellt das Steuerprogramm die Zugluftquelle und damit auch die weitere Zufuhr von Baumwolle in die Messkammer ab. Dann schiebt der Pneumatikzylinder mit der Positionsangabe den Druckkolben 322 in der Messkammer 276 soweit vor, bis ein vorgegebener Druck auf die angehäufte Probe erreicht ist. Gleichzeitig wird die Lage des Kolbens dem Steuerprogramm mitgeteilt, womit wichtige Angaben für die Bestimmung des Probenvolumens geliefert werden. In dieser Lage wird ein Luftstrom vorbekannter Menge in die verdichtete Probe eingeleitet, der auch den Druckkolben 322 und den abgeschirmten Anschluss 282 durchquert. Der Luftwiderstand wird aus dem Druckverlust über die verdichtete Probe in Abhängigkeit der bekannten Luftmenge bestimmt. Dann wird der Mikronaire Wert durch den Rechner 200 in Abhängigkeit des Luftwiderstandes und anderer bekannter Parameter berechnet.
Ist die Luftwiderstandsmessung beendet, so wird das Kugelelement zur Flusssteuerung um 90° gedreht, um den offenen Anschluss 285 auszurichten. Indem der Druckkolben 322 durch den Pneumatikzylinder mit der Positionsangabe weiter ausgefahren wird, wird die Baumwollprobe aus der Messkammer 276 ausgestossen und an die automatische Wägestation 312, wie für die Ausführung gemäss 19 beschrieben, abgegeben. Solche Angaben über das Gewicht können für die Überprüfung der Masse benötigt werden. Wenn gewünscht, kann die ausgestossene Probe auch entfernt oder wiederverwendet werden. In jedem Fall wird die Winkelstellung des Kugelelementes in die Stellung für die Anhäufung zurückgestellt, nachdem die Probe durch das Kugelelement 287 hindurch ausgestossen wurde.
Eine dritte Ausführung eines Mikronaire-Prüfgerätes gemäss der Erfindung enthält die Vorrichtung gemäss 23, wobei ein Baumwollprobenkern 129 aus einer grösseren Anhäufung 128 durch den Kernstempel 330 ausgesondert wird. Die grössere Anhäufung 128 kann durch eines aus mehreren bekannten Mitteln, wie eine Klappe 130 mit einer Kernöffnung 139, verfestigt werden. Der Kernstempel 330 mit zugespitztem Ende 332 ist auf die Kernöffnung 139 ausgerichtet. Der Stempelkörper wird durch ein hohles Stangenelement 334 hin- und hergeschoben, um das zugespitzte Ende 332 in einen kreisförmigen Schneid/Dichtungskanal 336 in der Leitungswand 104 einzuführen. Es ist nicht wesentlich, dass der Probenkern 129 ganz von der grösseren Anhäufung 128 getrennt wird.
Im Innern des Umfangs des Kanals 336 sind eine oder mehrere Öffnungen 338 in der Leitungswand vorgesehen, die zur Atmosphäre hin offen sein können. Eine mechanisch verschiebbare Platte 339 kann auf der Aussenseite der Leitungswand 104 angeordnet sein, um, wenn gewünscht, gezielt Öffnungen 338 zu schliessen. Ein gelochter Druckkolben 340 ist zur Messkammer 344 des Kernstempels 330 koaxial angeordnet. In axialer Richtung ist der Kolben 340 durch eine Kolbenstange 342 gehalten, die mit dem Verdichtungskolben 340 verbunden und koaxial im Inneren des Stangenelementes 334 angeordnet ist. Eine Luftablassleitung 346 durchdringt die zylindrische Wand des Kernstempels 330. Ein Luftdruck (oder Vakuum) innerhalb der Messkammer 344 wird durch einen Druckaufnehmer 348 erfasst und dem Steuerrechner übermittelt.
Diese Ausführung der Mikonaire-Erfindung gemäss 23 ist im Gesamtstrom des Prozesses nach dem Entkörner und dem Gutfaserreiniger am nützlichsten, wo ganz geöffnete Baumwollproben erhalten werden können. Solche ganz geöffnete Proben werden gewünscht, um gleichmässige Faserdichte und gleichmässigen Probenaufbau in der Messkammer 344 sicherzustellen.
Die Bewegung des Stangenelementes 334 ist eine einfache, volle Hubbewegung die mit dem Verdichterelement 130 koordiniert ist. Die Bewegung des Druckkolbens 340 dagegen, wird in kleinen Schritten zwischen Hubbegrenzungen innerhalb der Messkammer 344, durch einen nicht gezeigten geregelten Pneumatik- oder Elektromotor, gesteuert, der die Kolbenstange 342 antreibt. Eine Funktion der Regelung des Kolbens 340 besteht darin, den Druck (oder die Kraft) des Kolbens 340 auf die Probe 129 innerhalb eines vorgegebenen Bereiches für den Betriebspunkt zu steuern. Dann übermittelt die Regelung die Lage der Stirnfläche des Kolbens 340 um daraus ein entsprechendes Messkammervolumen zu berechnen, das zwischen extremen Stellungen des Kolbens 340 unendlich variieren kann.
Wenn eine Probe 129 durch den Druckkolben 340 einen vorgegebenen Druck erfährt und ein bekanntes Volumen in der Messkammer besetzt, wird das entsprechende Gewicht der Probe 129 durch einen Algorithmus bestimmt. Eine bekannte Luftmenge, die durch die Leitung 346 austritt, wird mit dem Druck in der Messkammer koordiniert, der durch den Druckaufnehmer 348 gemessen wird. Aus diesem Datensatz kann ein „gewichtsloser" Mikronaire-Wert berechnet werden.
Eine weitere Anwendung der Ausführung gemäss 23 kann Eigenschaften der Baumwollprobe bestimmen, die bekannten Werten für die „Reife" entsprechen. Gemäss dem vorbekannten Verfahren zur Messung des „Reifewertes", wird ein Menge voll geöffneter Baumwolle mit bekanntem Gewicht in ein erstes bestimmtes Volumen gepresst und eine „niedrige" Luftmenge wird durch das erste verdichtete Volumen geleitet, wobei die Druckdifferenz erfasst wird. Dann wird dieselbe Probe weiter verdichtet bis sie ein zweites bestimmtes Volumen einnimmt und eine „hohe" Luftmenge wird durch dieses zweite Volumen geleitet. Die Druckdifferenz bei „hohem" Luftdurchsatz wird mit derjenigen bei „niedrigem" Luftdurchsatz kombiniert, um die Reife der Fasern gemäss der klassischen ASTM-Formel zu berechnen.
Ein veränderter Wert für die Reife kann aus einem Betriebsverfahren bestimmt werden, das die Vorrichtung gemäss 23 benützt und wo der Druckkolben 340 so programmiert ist, dass er nach und nach zwei oder mehr Stellungen einnimmt. Bei jeder vorgegebenen Stellung des Kolbens, die ein entsprechendes Volumen begrenzt, werden der Luftdurchsatz durch die Probe, die Druckdifferenz über die Probe und der Druck des Kolbens ermittelt und gespeichert. Aus den gespeicherten Daten kann die Reife der Baumwolle bestimmt werden. Dieses Verfahren zur Bestimmung der Reife kann schrittweise oder kontinuierlich erfolgen.
Die vorgehende Beschreibung vorzugsweiser Ausführungen der Erfindung wurde zum Zwecke der Illustrierung und Beschreibung vorgelegt. Diese sind nicht abschliessend oder zur Begrenzung der Erfindung auf eine bestimmte dargestellte Form gedacht. Im Hinblick auf die oben erteilten Lehren, sind naheliegende Änderungen oder Abweichungen möglich. Die Ausführungen wurden gewählt und beschrieben um die besten Darstellungen der Prinzipien der Erfindung und deren praktische Anwendungen anzugeben, um damit einem Durchschnittsfachmann die Möglichkeit zu geben, die Erfindung in verschiedenen Ausführungen und mit verschiedenen Änderungen zu benützen, wie dies die spezielle Anwendung gebietet. Alle diese Ausführungen und Variationen liegen im Schutzbereich der Erfindung wie er durch die angefügten Ansprüche bestimmt ist, wenn diese mit jener Breite ausgelegt werden, welche diesen fairerweise, gesetzlich und gerechterweise zustehen.

Claims

Prüfapparat für Eigenschaften von Baumwollfasern mit einer Seitenwand (118) mit einer Innenseite und einer Aussenseite, Mitteln (114, 130) zum Aufnehmen von Fasern, die eine Faserprobe (128) in ruhender Stellung zwischen einer Innenseite der Mittel zum Aufnehmen der Fasern und der Innenseite der Seitenwand festhalten, einer Prüfstation (140) für die Feuchtigkeit in den Fasern, welche neben der Innenseite der Mittel zum Aufnehmen der Fasern angeordnet ist, um die Feuchte in der Faserprobe zu erfassen, Öffnungen (126) welche in einem ersten Abschnitt der Seitenwand angeordnet sind, die sich zwischen der Innenseite und der Aussenseite der Seitenwand erstrecken, wobei die Mittel zum Aufnehmen der Fasern mindestens einen Teil der Faserprobe so pressen, dass sie durch die Öffnungen hindurch von der Aussenseite der Seitenwand herausragen, Mitteln (162) zur Entnahme von Teilproben (161) aus jenem Teil der Faserproben, der durch die Öffnungen in der Seitenwand herausragt, wobei die Mittel zur Entnahme von Teilproben, die Teilprobe einer Faserlängenprüfstation (170) zuführen, um die Länge der Fasern in der Faserteilprobe zu erfassen, einem optischen Fenster (124), welches in einem zweiten Abschnitt der Seitenwand angeordnet ist, wobei sich das optische Fenster zwischen der Innenseite und der Aussenseite der Seitenwand erstreckt und die Mittel zum Aufnehmen der Fasern mindestens einen Teil der Faserprobe gegen das optische Fenster drücken und einer Prüfstation (150) für die Farbe der Fasern, welche neben dem optischen Fenster auf der Aussenseite der Seitenwand angeordnet ist, um die Farbe der Faserprobe zu bestimmen.
Prüfapparat für Fasereigenschaften nach Anspruch 1, wobei die Mittel zur Entnahme von Teilproben die Faserteilprobe weiter zu einer Prüfstation (170) für die Zugkraft der Fasern führen.
Prüfapparat für Fasereigenschaften nach Anspruch 1, wobei die Mittel zur Entnahme von Teilproben die Faserteilprobe weiter zu einer Prüfstation (170) für die Längenverteilung der Fasern führen.
Prüfapparat für Fasereigenschaften nach Anspruch 1, wobei die Mittel zur Entnahme von Teilproben die Faserteilprobe weiter zu einer Prüfstation (170) für die Dehnung der Fasern führen.
Prüfapparat für Fasereigenschaften nach Anspruch 1, mit einer Prüfstation (150) für die Farbverteilung der Fasern, welche neben dem optischen Fenster auf der Aussenseite der Seitenwand angeordnet ist.
Prüfapparat für Fasereigenschaften nach Anspruch 1, mit einer Prüfstation (150) für den Schmutzgehalt der Fasern, welche neben dem optischen Fenster auf der Aussenseite der Seitenwand angeordnet ist.
Prüfapparat für Fasereigenschaften nach Anspruch 1, mit einer Prüfstation (150) für die Bestimmung der Verunreinigungen in den Fasern, welche neben dem optischen Fenster auf der Aussenseite der Seitenwand angeordnet ist.
Prüfapparat für Fasereigenschaften nach Anspruch 1, wobei die Mittel zur Entnahme von Teilproben weiter einen Kamm (162) zur Probenentnahme aufweisen, der zu jenem Teil der Fasern, die aus den Öffnungen herausragen, verschiebbar ist und der eine Teilprobe aus der Faserprobe, die aus den Öffnungen herausragen, erfasst und entfernt.
Prüfapparat für Fasereigenschaften nach Anspruch 1, wobei die Mittel zur Entnahme von Teilproben eine Karde (148) mit radial von einer zylindrischen Oberfläche abstehenden Elementen aufweisen, wobei die Karde so drehbar angetrieben ist, dass die Elemente auf einem Bogen bewegt werden, dabei die Faserprobe durch die Öffnungen erfassen und die Elemente die Teilprobe aus Fasern von der Faserprobe entnehmen, sowie eine drehbare Bürste (246) neben der Karde um die Teilprobe aus Fasern von den abstehenden Elementen abzubürsten und eine Vakuumdüse (248) um die Teilprobe aus Fasern von der drehbaren Bürste zu entfernen, aufweisen.
Prüfapparat für Fasereigenschaften nach Anspruch 1, wobei die Vakuumdüse die Teilprobe an eine Prüfstation für die Mikronairebestimmung der Fasern abgibt.
Prüfapparat für Fasereigenschaften nach Anspruch 1, wobei die Vakuumdüse die Teilprobe an eine Prüfstation für die Reifebestimmung der Fasern abgibt.