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Vorrichtung zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes laufender Bahnen,
insbesondere von Textil-, Papier-oder Kunststoffbahnen Die Erfindung bezieht sich
auf eine Vorridtung zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes laufender Bahnen, insbesondere
von Textil- Papier- oder Runststoffl)ahllen .
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Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine Abtastvorriditung
zu schaffen, die einfach im Aufbau und zuverlässig im Betrieb den wahren Feuchtigkeitsgehalt
von Bahnen durch elektrische Methoden laufend zu messen gestattet und eine elektrische
Regelgröße liefert, die dem tatsächlichen Feuchtigkeitszustand in der Bahn über
Länge und Breite entspricht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Abtastwalze
mit besonderer Oberflächenform von der laufenden Bahn mitgenommen wird.
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Zur Ermittlung der Feuchtigkeit im Babuvolumen wird bekanlltlich durch
die Bahn hindurchgemessen und die Unterwalze als Gegenelektrode benutzt. Länge und
volle Breite der Bahn werden in Abhängigkeit von der Oberfläcbenform der Walze in
kleinen, definierten Flächenelementen fortlaufend abgetastet. Mit jeder Umdrehung
der Abtastwalze wird die Bahnbreite einmal erfaßt und durch Integration der Augenblickswerte
aus jedem Flächenelement ein echter Mittelwert der durch elektrische Messung bestimmten
Feuchtigkeit gewonnen der eine einwandfreie Feuchtigkeitsmessung und -regelung ermöglicht.
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Die Erfindung bezieht sich also nicht auf den allgemeinen Gedanken,
einzelne Teilstreifen einer fortlaufenden Bahn nacheinander periodisch abzutasten
und auch einen Umschalter zu verwenden. Dies ist an sich bekannt, ebenso auch die
kontinuierliche WIessung von bestimmten Streifen, z. B. drei iiber die Bahnbreite
verteilten Streifen mit drei kleinen zylindrisclle Abtastrollen. die aber keinen
Rüclischluß auf den Gesamtzustand der Bahn zulassen.
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Die an sich bekannten Abtaster mit einer oder mehreren eingängigen
Metallspiralen haben den Nachteil. daß durch die Bewegung der Altastwalze auf der
Bahn Kräfte entstehen, die bestrel)t sind, die Bahn bei jeder Umdrehung nach einer
Seite zu verschieben.
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Diese verursachen einen unruhigen Lauf und Fehler in der Messung der
Feuchtigkeit, weil eine satte Aufiage der Spirale nicht mehr gewährleistet ist.
Zudem vertragen die meisten Warenbahnen diese einseitigen Verschiebekräfte nicht;
Aussehen und Eigenschaften der Wale leiden darunter.
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Die Kontaktilächen der Walze können erfindungsgemäß in verschiedener
Weise ausgebildet werden. beisl)ielsweise so, daß auf der Oberfläche sowohl in der
Längsrichtung als auch in der Umlaufrichtun, unter leichter Überlappullg aneinander
anschließend Metallsegmente angeordnet sind. so daß ein die Bahn berührendes Segment
sich erst von ihr abhel)t. wenn
das nachfolgende Segment gerade begonnen hat, die
Bahn zu berühren, oder daß auf der Abtastwalze gegenläufig zwei Wendeln angebracht
sind, von denen jede die Bahn in je einem Flächenelement berührt Wie dies im einzelnen
gedacht ist, wird nunmehr an Hand von einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Die Ahtastwalze mit Kontaktsegmenten nach dem in Fig. 1 gezeigten
Schema ergeben im Betrieb keine seitlichen Verschiebekräfte, welche die Warenbahn
beeinflussen könnten.
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Abtastwalzen nach Fig. 2 mit zwei gegenläufigen Wendeln geben Verschiebekräfte
ab. Im Gegensatz zu ihrer nachteiligen, einseitigen Wirkung bei eingängigen Spiralen
wirken sie sich bei Doppelwenden vorteilhaft aus, weil sie symmetrisch zur Bahnmitte
auftreten. Die Kräfte sorgen dafür, daß eine leichte Ausrollung der Warenbahn gleichmäßig
nach beiden Seitenkanten hin erfolgt.
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Eeide Vorrichtungen arbeiten selbst hei hohen Bahngeschwindigkeiten
einwandfrei.
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Wie Fig. 1 im einzelnen zeigt, nimmt die über der als Gegenelektrode
dienenden zylindrischen Unterwalze 11 laufende Bahn 12 die obere Walze 13 nur segmentweise
mit. Die Oberfläche dieser Walze 13 ist nicht zylindrisch; auf dem Umfang trägt
sie l>eispielsweise vier gleich lange Kontaktsegmente 14 his 17.
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Diese Kontaktsegmente haben die Form eines Viertelkreiszylinders und
ragen um mehrere Millimeter aus der Walzenoberlqäche heraus. Die Walze läuft in
Kugellagern, die so befestigt sind, daß ein Verkippen ausgeschlossen ist. Für einen
gleichmäßigen einstellbaren Auflagedruck sorgen besondere Federn an den Lagern.
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Die Walze 13 kann aus Isolierstoff mit aufgesetzten oder aufgespritzten
metallischen Segmenten bestehen, die dann untereinander und mit der Achse verbunden
sein müssen, oder sie ist aus einem einzigen Metallstück herausgearheitet oder gegossen
worden.
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Feuchte Streifen werden augenblicklich durch die Segmentstellullg
gekennzeichnet. Um zu einem ruhigen Walzenlauf uiid zu einer gleichmäßigen Flächenauflage
zu kommen, sind die Segmente etwas größer, als es einem Viertelkreiszylinder entspricht.
Hierdurch wird erreicht. daß ein die Bahn berührendes Segment sich erst in dem Augenblick
von ihr abhebt, wenn das nachfolgende Segment gerade begonnen hat, die Bahn zu berühren.
Würde dies nicht eingehalten, so käme zeitweise kein Kontakt zustande; das Meßgerät
würde in diesen Zeitabschnitten des Übergangs vom einen zum anderen Segment zur
Anzeige »Trocken« tendieren und ebenso auch die Regelung.
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Beispielsweise wird selbst ein einziger feuchter Faden unter mehreren
tausend Fäden einer Bahn von diesen neuen Ahtastorganen mit Sicherheit erfaßt und
angezeigt. Das geschieht bei der üblichen Abtastung mit drei Rollen nur, wenn der
feuchte Faden zufällig unter einer Rolle läuft.
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Den I>ekannten Abtasten gegenüber besteht aber noch ein weiterer
bemerkenswerter Vorteil. Der feuchte Faden wird nicht mehr kontinuierlich gemessen
wie von einer der drei Abtastrollen oder von einer glatten, durchgehenden zylindrischen
Ahtastwalze oder von durchgehenden Schleifelektroden.
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Er wird in periodischer Folge abgetastet, z. B. nach Fig. 1 nur während
der kurzzeitigen Berührung mit dem jeweiligen Segment, also nur während dieser Viertelumdrehung
der Walze gemessen. Das Meßgerät kann demgemäß dem Regelteil nicht mehr dauernd
den Steuerhefehl zur Herabsetzung der Maschinengeschwindigkeit geben, sondern nur
noch im Zeitverhältnis voll 1/4 zu 1/4 Walzenumdrehung. Somit wird auf mechanischem
Wege eine I)urchschnittsbildung erreicht, die für den Regel impuls geschwindigkeitsabhängig
ist und von der Ausbildung der Segmente abhängt.
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Man braucht den Umfang nicht in vier 900-Sektoren aufzuteilen. Je
nach Voraussetzung können drei, fünf oder sechs Sektoren günstiger sein, wobei die
gewünschte Abtastzeit dann durch Wahl eines entsprechenden Walzendurchmessers festgelegt
ist.
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Die Mittelwert- bzw. Durchschnittsbildung über die Bahnbreite läßt
sich dadurch noch verbessern, daß man die Walzenbreite in eine größere Anzahl von
Segmenten aufteilt, also statt in vier Segmente z. B. in fünf oder sieben und diese
so anordnet, daß die Abtastfolge nicht in der Reihenfolge der Segmente 1, 2, 3,
4 eingehalten wird, sondern in der Folge 1, 4, 7, 3 6, 2. 5 oder durch eine andere
zyklische Vertauschung der Segmente.
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Einfach- und doppelbreite Bahnen erfordern Al>-taster unterschiedlicher
Breite.
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Eine andere Elektrodenanordnung zeigt Fig. 2.
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Hier trägt die Abtastwalze 21 die beiden gegenläufig aufgebrachten
Wendeln 22 und 23; jede Wendel ist eingängig ausgebildet. Anfang und Ende der Wendel
überdecken sich nur so weit, daß beim Übergang keine Kontaktlosigkeit mit der Bahn
auftritt. Der Vorteil
dieser Ausführung besteht darin, daß die Walze die über die
(nicht eingezeichnete) Unterwalze laufende Bahn 24 immer an zwei Stellen berührt.
Diese gleichzeitige Zweiflächenberührung gibt der Walze auch ohne straffe Führung
der kugelgelagerten Welle eine große Laufruhe. Ein gleichmäßiger Auflagedruck ist
durch das Eigengewicllt der Walze gewährleistet. Besondere Federn sind nicht erforderlich.
Wenn feuchte Stellen vom Meßinstrument angezeigt werden, können sie unter beiden
Berührungsflächen liegen.
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Dies ist aber kein Nachteil, wenn die Breite des AI,-tastbandes so
gehalten ist, daß die Auflagefläche etwa innerhalb von 10 bis 20 cm je nach Bahnbreite
bleibt.
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Die beschriebenen Abtastorgane eignen sich nicht nur für die Leitfähigkeitsmessung.
Die periodische Abtastung der vollen Bahnbreite hringt auch bei dielektrischen und
elektrostatischen Meßverfahren Vorteile mit sich. Segmente oder Wendeln werden bei
diesen NIeßverfahren auf hochwertigen Isolierstoffrohren befestigt. Noch besser
ist es, Luft als Isolator zu henutzen und die Segmente oder Wendeln frei tragend
mit Stützen auf der Welle zu hefestigen.
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PATENTANSPRIDC}IE: l. Vorrichtung zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes
laufender Bahnen, insbesondere von Textil-, Papier- oder Kunststoffbahnen, mittels
zweier Elektroden durch die Bahn hindurch, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche
der Abtastwalze (13), die einer zylindrischen Walze (12) bzw. der über sie laufenden
Bahn zugeordnet ist, sowohl in ihrer Längsrichtung als auch in der Umlaufrichtung
unter leichter Überlappung aneinander anschließend Metallsegmente (14 bis 17j angeordnet
sind. so daß ein die Bahn herührendes Segment sich erst von ihr abhebt, wenn das
nachfolgende Segment gerade begonnen hat, die Bahn zu berühren.