DE1952829A1

DE1952829A1 - Dichtesteuerung fuer eine Textil-Faservliesformmaschine

Info

Publication number: DE1952829A1
Application number: DE19691952829
Authority: DE
Inventors: Roberson James H; Poterala Robert J
Original assignee: Crompton and Knowles Corp
Current assignee: Crompton and Knowles Corp
Priority date: 1968-10-23
Filing date: 1969-10-16
Publication date: 1970-04-30
Also published as: US3562866A; DE1952829B2; GB1245370A; DE1952829C3

Description

Dichtesteuerung für eine Textil-Faservliesformmasehine

Die Erfindung betrifft eine Faservlies-Formmaschine, insbesondere eine Vorrichtung zur Steuerung von Dichte und , Gewicht je Längeneinheit von mit Hilfe einer solchen Haschine hergestelltem Faservlies.

Die Aufrechterhaltung der Gleichmässigkeit von auf Faservliesmaschinen hergestelltem Faserband ist immer ein Problem gewesen. Es sind automatische Steuereinrichtungen entwickelt worden, um das Faservlies zu kontrollieren und die Faservliesvorschubeinrichtungen nachzustellen, falls das Faservlies nicht dem gesetzten Standard entspricht. Das USA-Patent 3.157»915 zeigt ein Beispiel einer solchen Möglichkeit zur Steuerung der Faservliesgleichmässigkeit.

Ein Nachteil, der aus mechanischen Einrichtungen resultiert, die die Faservliesdicke oder -Dichte durch Kontrolle des Faservlieses zu steuern versuchen, liegt darin, dass die

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automatische Steuerung nicht in der Lage ist, den jeweils kontrollierten Abschnitt des Faservlieses zu korrigieren, falls der kontrollierte Faservliesabschnitt nicht die Standarddichte aufweist. Ist das Faservlies bei der Kontrolle zu dick, so wird die Geschwindigkeit des Faservliesvorschubes derart nachgestellt werden, dass ein dünneres Faservlies erzeugt wird. Wird nun dieser dünnere Abschnitt des Faservlieses kontrolliert und erweist sich als zu dünn, so wird der Faservliesvorschub so eingestellt werden, dass er das Faservlies wieder dicker macht. Daraus ergibt sich, dass die mittlere Dichte einer greifbaren Länge des derart erzeugten Faservlieses dem auf mittlerer Dichte und mittlerem Gewicht basierenden Standard entspricht, wobei jedoch eine tatsächliche Gleichmässigkeit sehr schwer zu erreichen ist. Um Gewebeunterschiede aufgrund von Nachstellungen des Faservliesvorschubes auszuschliessen, wären sehr kleine und feinstufige Nach-Einstellungen notwendig, was jedoch sehr kompliziert und kostspielig wäre und den Nachteil hätte, nicht schnell genug zu reagieren, falls eine beträchtliche Änderung erforderlich sein sollte.

Andere Vorrichtungen zur Korrektur von Dichteunterschieden im Faservlies enthalten Zugwalzen, die das Faservlies unter. Zugspannung halten und die Faservliesdichte durch Vergrösserung oder Verringerung der Zugspannung im Faservlies verändern. Die Zugspannung im Faservlies hängt von der Geschwindigkeit der Zugwalzen ab. Die Geschwindigkeit der Zugwalzen wird von Dichtemessern in Abhängigkeit ,von Änderungen der Faservliesdichte gesteuert. Ein Nachteil dieser Möglichkeit der Steuerung der Faservliesdichte besteht darin, dass die Ermittlung eines dicken oder dichten Abschnittes des Faservlieses zu einer verstärkten Zugspannung im Faservlies führt, die eher die dünneren oder weniger dichten Abschnitte des Faservlieses schwächt als die dicken oder dichten Abschnitte.

Die Faservliesformmaschine ist eine Maschine mit konstantem Massendurchsatz, die gut aufgeschlossene Teactilfasern verarbeitet, welche sich ähnlich einem sehr viskosen Fluid verhal-

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ten. Der Massendurchfluss durch einen gegebenen Querschnitt kann deshalb als ein Produkt der Grossen Geschwindigkeit, Durchflussquerschnitt und Dichte angesehen werden. Sind zwei dieser drei Veränderlichen festgelegt, so ist auch die andere Veränderliche bestimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Faservliesformmaschine mit einer Dichte-Steuerung zu schaffen, wobei die Dichte des herzustellenden Faservlieses durch Steuerung der Dichte vor der Faservliesbildung gesteuert werden soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch ein mit Ein- und Auslassöffnung versehenes Behältnis, Stopfer zum Hinein*- stopfen von Fasern in das Behältnis durch die Einlassöffnung, einen veränderbaren Antrieb zum Antreiben der Stopfer* eine Messeinrichtung zum Bestimmen der mittleren Dichte der Textilfäsem in dem Behältnis und zur Erzeugung eines der in dem. Behältnis gemessenen Dichte entsprechenden Signals und durch Steuereinrichtungen, die auf das Signal ansprechen, um den veränderbaren Antrieb zu steuern, wodurch die Stopfer eine im wesentlichen gleichmässige Dichte in dem Behältnis aufrechterhalten.

Für den !Fachmann ist die Festlegung von Geschwindigkeit und Durchflussquerschnitt für ein gegebenes Material leicht auszuführen. Mit Hilfe der Erfindung lässt sich die Dichte des Faservlieses durch Aufrechterhaltung einer gleichmässigen Faserdichte vor der Ausformung des Faservlieses steuern. Einen Bestandteil der Erfindung bildet auch die Verwendung einer neuartigen Messeinrichtung zur Bestimmung der mittleren Dichte über eine Breitenabmessung einer faserartigen Masse.

Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe dienen, wie schon erwähnt, Stopfer, beispielsweise in Form von Walzen, welche die losen Fasern in ein Behältnis hineinstopfen, aus dem zur Herstellung des Faservlieses Fasern entnommen werden. Des Behältnis ist mit photoelektrischen Einrichtungen versehen, welche

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die mittlere Dichte der Fasern in dem Behältnis ermitteln« Die photoelektrischen Einrichtungen erzeugen ein elektrisches Signal zur Steuerung eines Elektromotors mit veränderbarer Drehzahl, der zum Antrieb der Stopfer dient. Mit Hilfe einer Steuerschaltung bewirkt das elektrische Signal, dass die Geschwindigkeit der Stopfer erhöht wird, wenn die mittlere Dichte der Fasern in dem Behältnis unterhalb eines Standards liegt, und dass die Geschwindigkeit der Stopfer herabgesetzt wird, wenn die Faserdichte in dem Behältnis oberhalb eines Standardjs oder der gewünschten Dichte liegt. Da die Faserdichte vor der Herstellung des Faservlieses ermittelt wird, wird eine tatsächliche Gleichmässigkeit der Faser— vliesdichte erreicht. Die vorzugsweise verwendeten Stopferwalzen können viel kleiner sein als die in anderen Maschinen zur Steuerung der Faservliesdichte benutzten Abstreifrollen. Wegen der geringeren Massenträgheit können deshalb häufigere kleine Korrekturen mit kürzerer Ansprechzeit ausgeführt werden. Die Neigung zu übersteigerter Reaktion auf die Eorrek turmassnahmen wird gleichfalls auf ein Minimum herabgesetzt. Da die Fasern in das Behältnis hineingestopft werden, stehen sie unter Druck, und jede Änderung des Stopfzustandes wird unverzüglich an der Messstelle der Dichte angezeigt. Die den mit Hilfe von Änderung der Faserbandspannung arbeitenden Dichte-Steuerungseinrichtungen innewohnenden Nachteile können auf diese Weise ausgeschaltet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigens

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Faservliesformmaschine,

an der die Erfindung zur Anwendung gelangt, Fig. 2 eine vergrösserte schematische Darstellung der

Erfindung,
Fig. 3 eine in Richtung des Pfeiles 5 in Fig. 2 gesehene

rückwärtige Teilansicht des Antriebes der Stopfer, Fig. M- ein schematisches Diagramm der elektrischen

Steuerschaltung der Erfindung.

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In Pig. 1 ist die allgemein mit 10 bezeichnete Faservliesformmaschine in Verbindung mit einer allgemein mit 12 bezeichneten Krempelmasc'hine dargestellt. Das von der Faservliesformmaschine hergestellte Faservlies wird der Krempelmaschine durch eine Krempelbeschiekungswalze 18 zugeführt. Die Krempelmaschine erzeugt auf übliche Weise ein Faservlies W, worauf dieses mit Hilfe eines herkömmlichen Aufwicklers 26 in den Spulentopf 24 gezogen wird. Obgleich die Krempelmaschine eine Verwendungsmöglichkeit des Faservlieses aufzeigt, ist die Erfindung in keiner Weise auf eine bestimmte Verwendung beschränkt, da das Faservlies zur Beschickung einer Hadelfilzmasehine oder irgendeiner anderen Maschine zur Herstellung nichtgewobener !Textilien dienen kann. Faservliesformmaschinen sind im Handel gemeinhin als Direktkardierer, Schachtkadiei'er, treiber, Mischer usw. bekannt.

Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, wird mit Hilfe eines Förderers 28 aufgeschlossenes Fasermaterial aus einem ersten Behälter 30 gefördert. Dem ersten Behälter werden die Fasern aus einem allgemein mit J2 bezeichneten Vorratslager zugeführt» Die Fasern werden durch eine Abstreifwalze 33 von dem Förderer abgenommen und in einen Schachty\ abgeworfen· Der Förderer 28 fördert einen Faserüberschuss, so dass der Schacht 34- stets gefüllt ist, während der verbleibende Faserüberschuss durch einen Rücklaufschacht 35 ^zum ersten Behälter geblasen wird, um erneut durch den Förderer 28 gefördert zu werden.

Der Schacht 34- enthält eine feste Platte .36 und eine schwingende Platte 38» die zur Abwärtsbewegung der Fasern und zu gleichmässiger Breitenverteilung des Fasermaterials in der Maschine dient und ausserdem der Faservliesformmaschine 10 eine weitgehend gleichmässige Dichte zuführt.

Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen, enthält die Faservliesformmaschine 10 ein Paar Stopfwalzen 40, die durch einen Einlass 44 einen zweiten Behälter 46 beschicken. Die Walzen 40 stopfen die Fasern in ein Behältnis 46. Mit Hilfe eines

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Paares Faservliesformwalzen 48 werden lasern aus einem Auslass 50 des Behältnisses 46 herausgezogen und den Krempelbeschickungswalzen 18 zugeführt. Die Faservliesformwalzen und die Beschickungswalzen 18 werden synchron und gleichartig angetrieben, so dass bei Eonstanthaltung der Faserdichte am Auslass 50 des Behältnisses 46 eine konstante Fasermenge von den Faservliesformwalzen 48 gefördert wird, was zur Erzeugung eines gleichmässigen Faservlieses führt.

Zur Aufrechterhaltung einer gleichmässigen Faserdichte im Behältnis 46 sind Vorrichtungen vorgesehen, die die Umdrehung der Stopf walzen 40 steuern. Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist ein drehzahlveränderbarer Motor 51 als Antrieb mit einer der Stopfwalzen verbunden, die ihrerseits durch ein modulgleiches Zahngetriebe 52 mit der anderen Stopfwalze verbunden ist, so dass die Walzen 40 synchron und gegenläufig angetrieben werden, wie es die Pfeile 55 in Fig. 2 anzeigen.

Die Drehzahl des Motors wird in Abhängigkeit von der mittleren Dichte der Fasern im Behältnis 46 gesteuert. Fig. 2 zeigt auf der einen Seite des Behältnisses 46 ein staubdichtes Gehäuse 56 und ein staubdichtes Gehäuse 58 auf der anderen Seite« Eine Unzahl photoelektrischer Zellen 54 ist in dem Gehäuse 56 angeordnet, um von einer Lichtquelle 60 im Gehäuse 58 ausgesandtes Licht aufzufangen. Die Teile der Gehäuse 56 und 58, die an das Behältnis 46 angrenzen, bestehen aus transparentem oder lichtdurchlässigem Material 62, wie es Glas, oder dergleichen darstellt.

Die Schaltung zur Drehzahlsteuerung des Motors 51 ist in Fig. 4 dargestellt* Der Motor liegt zwischen zwei stromführenden Leitern 64 und 66. Der Stromdurchfluss durch den Anker des Motors wird durch einen Silizium-Gleichrichter gesteuert, der in leitendem Zustand dem Motor die positive Schwingungshälfte jedes elektrischen Impulses zuführt. Ein Zündkreis 70 arbeitet mit dem Gleichrichter 68 synchron und

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steuert den Zündwinkel des Gleichrichters 68 in der Weise, dass jener während der positiven Halbschwingungen langer oder kürzer wird, um dem Motor mehr oder weniger Strom zuzuführen. Dieser Teil der Motorsteuerung ist genormt und im General Electric Manual GEK-4660 vom Mai 1967 näher "beschrieben .

Der Normal-Motor-Steuerungskreis enthält ausserdem ein von Hand gesteuer.tes Potentiometer 72» welches eine Bezugsspannung liefert. Diese Bezugsspannung ist für eine gegebene Motordrehzahl konstant. Während der negativen Halbschwingung, bei der der Gleichrichter 68 nicht durchlässig ist, erzeugt der Gleichstrommotor eine elektromotorische Kraft (EMK), die sich mit der Motordrehzahl ändert. Der Zündschaltkreis vergleicht den Unterschied zwischen der EMK und der Bezugsspannung und erhält ihn durch Änderung des Zündwinkels des Gleichrichters 68 im wesentlichen konstant. Fällt die Motordrehzahl unter eine vorbestimmte Drehzahl ab, so sinkt die erzeugte-EMK ab, wodurch ein Anwachsen des Unterschiedes zwischen der Bezugsspannung und der EMK verursacht wird. Der Zündkreis reagiert auf diesen Unterschied, indem er den Zündwinkel des Gleichrichters 68 vorverlegt, so dass dieser während jeder Halbschwingung langer durchlässig bleibt, wodurch dem Anker mehr Strom zugeführt wird und eich die Motordrehzahl erhöht. Liegt die Motordrehzahl über der vorbestimmten Drehzahl, so wächst die erzeugte EMK an, wodurch eine Abnahme des Unterschiedes zwischen· der Be zugs spannung und der EMK hervorgerufen wird. Auf diese Abnahme des Unterschiedes reagiert der Zündkreis 70 mit Verzögerung des Zündwinkels des Gleichrichters 68, so dass dieser bei jeder Halbschwingung kurzzeitiger durchlässig ist, wodurch der Anker weniger Strom erhält und die Motordrehzahl abfällt. Die Bezugsspannung im Potentiometer kann von Hand geändert werden, um die Drehzahl wie gewünscht einzustellen.

Im Gegensatz zu der Normalschaltung für die Motordrehzahlsteuerung, mit der die Motordrehzahl konstant gehalten werden

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kann, ist die in Fig. 4 dargestellte Steuerschaltung für die Motordrehzahl in der Weise abgewandelt worden, dass sich die Drehzahl des Motors automatisch verändern lässt, um eine festgelegte Dichte des Materials aufrechtzuerhalten.

In der abgewandelten Schaltung der Erfindung sind noch zwei Signale enthalten, die dem Zündkreis zugeführt werden« Eines der Signale ist. die EMK, während das andere von den photoelektrischen Zellen 54 erzeugt wird. Das Photozellensignal wird verstärkt und tritt an die Stelle der obenerwähnten, von Hand eingestellten Bezugsspannung. Die Zellen werden durch das Licht erregt, welches von.der Lichtquelle ausgehend das Behältnis 46 durchstrahlt. Die Erregung der Photozellen bewirkt ein Signal, welches von einem Verstärkerkreis 74 verstärkt wird. Bei den Zellen 54 handelt es sich um Photozellen mit äusserem lichtelektrischen Effekt, welche bei Erregung durch Lichtenergie einen kleinen Strom abgeben. Es können auch Widerstandszelleii verwendet werden, bei denen sich der Widerstand in Abhängigkeit von dem auftreffenden Licht verändert. Die Letzteren erfordern zwar eine separate Energiequelle, aber beide Bauarten erzeugen einen der Lichtintensität proportionalen kleinen Strom.

Die in Fig. 4 dargestellte Schaltung kann von Hand oder automatisch betätigt werden. Mit Hilfe eines Doppelpols in Form eines Doppel schalters 75? eier zwei Schalterarme 76 und 77 besitzt, kann die Schaltung dann von Hand bedient werden, wenn sich die Arme 76 und 77 in der in Fig. 4 in ausgezogenem Strich dargestellten Stellung befinden. Wenn der Schaltkreis derart geschlossen ist, kann die Maschine von Hand betätigt werden, um die Motordrehzahl zu verändern, bis die gewünschte Solldichte des Faservlieses erreicht ist. Für diese Motordrehzahl wird die zugehörige, von Hand gesteuerte Bezugsspannung in einen Anpassungsschaltkreis 78 eingegeben. Die von den Photozellen 54 erhaltene Be zugs spannung wird

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gleichfalls an den Anpassungsschaltkreis gelegt· Der Unterschied zwischen diesen Bezugs spannungen wird auf einem Voltmeter angezeigt, das auf der Vorderseite einer Schalttafel angeordnet ist. Der Wert des Zeilensignals wird solange verändert, bis er genau mit dem von Hand eingegebenen Bezugssignal übereinstimmt, so dass das Voltmeter eine Differenz von Null Volt anzeigt. Wenn die Signale auf diese Weise an-

^:'_: gepasst worden sind, werden die Schalterarme 76 und 77 des Schalters 75 in die in Fig. 4 gestrichelt dargestellte Stellung gebracht, wodurch die Schaltung auf Automatik umgeschal-

^} tet wird.

Wenn die Schaltung in Fig. 4 auf Automatik umgestellt worden ist, um die Änderungen der Faserdichte im Behältnis 46 zu messen, wird das von den Zellen ausgehende Signal durch das von der handbetätigten Drehzahlsteuerung 72 ausgehende Signal ersetzt. Wenn die Dichte des zwischen der Lichtquelle und den Zellen hindurchgehenden Fasermaterials abnimmt, so bewirkt der stärkere Lichteinfall eine stärkere Stromabgabe der Zellen. Diese vergrösserte Stromabgabe erhöht den Unterschied zwischen dem Zellensignal und der EMK. Der Zündkreis reagiert auf diesen Unterschied durch Vorverlegung des Zündwinkels des Gleichrichters 68, was die Motordrehzahl erhöht. Die erhöhte Motordrehzahl bewirkt eine schnellere Umdrehung der Stopfwalzen, wodurch mehr Material zwischen der Lichtquelle

> und den Zellen hindurchgeführt wird.

\ Infolge einer erhöhten Materialdichte zwischen der Lichtquelle

\ und den Photozellen wird die ßtromabgabe der Zellen herabge-

setzt. Die Herabsetzung der Stromabgabe der Zellen verringert

, den Unterschied zwischen dem Zellensignal und der EMK, Dem-

■» entsprechend verzögert der Zündkreis den Zündwinkel des Gleich*

> richters 68, was eine Abnahme der Motordrehzahl zur Folge hat· Dadurch werden die Stopfwalzen langsamer umdreht, und es wird weniger Fasermaterial zwischen die Lichtquelle und die Zellen gebracht. ' - : ;-'

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Es ist von Bedeutung> dass das von den Zellen erhaltene Signal für die mittlere Faserdichte innerhalb eines Schnittes durch

<üe gesamte Breite des Behältnisses 46 kennzeichnend ist* Aus diesem Grunde ist eine Anzahl von Zellen vorhanden, die über die Breite des Behältnisses verteilt angeordnet sind, so dass jede der Zellen Licht von der Lichtquelle 60 empfängt, welches durch einen anderen Abschnitt des Behältnisses 46 hindurchgegangen ist. Treten nun zwischen den beiden Enden des Behältnisses Dichteunterschiede auf, so werden die Zellen in unterschiedlichem Ausmass erregt. Die Stromabgaben aller Zellen werden zu einer einzigen Anzeige integriert, so dass das resultierende Signal demzufolge ein Abbild der mittleren Faserdichte über das Behältnis 46 darstellt.

Die Lichtquelle 60 kann aus einer Anzahl von Lampen, jeweils eine für jede Photozelle, oder aus einer floureszierenden Lichtquelle bestehen, welche über die gesamte lichtdurchlässige Oberfläche 62 des Gehäuses 58 ein homogenes Licht abgibt. Falls erwünscht, kann die Intensität der Lichtquelle mit Hilfe eines herkömmlichen Intensitätsregelkreises verändert werden, der in fig. 4 mit 80 bezeichnet ist. Die Lichtstärke kann deshalb in Abhängigkeit von der jeweils benutzten Faserart oder von der Dichte des erzeugten'Faservlieses erhöht oder vermindert werden.

Das verstärkte Signal wird durch einen Empfindlichkeitsregelungskreis 83 geschickt j welcher zur Abänderung des dem Zündkreis eingegebenen photoelektrischen Signals eingestellt werden kann. Der Schaltkreis 83 steuert die Geschwindigkeit) mit der die Motordrehzahl in Abhängigkeit von Änderungen des photoelektrischen Signals vergröesert oder verkleinert wird. Es kann jeder Normal-Empfindlichkeitsregelungskreis verwendet wer den, der zwei handbetätigte Potentiometer enthalten kann, um die Auflade- und Entladegeschwindigkejit eines Kondensators, zu bestimmen*

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Die beschriebene elektrische Steuereinrichtung bietet ein hohes Nass an Anpassungsfähigkeit, so dass sie für einen grossen Bereich von Faser- und Faservliesgegebenheiten einstellbar ist. Sie ist derart empfindlich, dass auch sehr geringfügige Änderungen der Motordrehzahl innerhalb sehr kurzer Zeitabstände herbeigeführt werden können. Bei Betrieb mit beispieleweise Strom von 60 Hz, erzeugt der Siliziumgleichrichter sechzig dem Motor zugeführte Impulse,

von denen jeder einzelne durch die Intensität des Photozellensignals beeinflusst ist. Jede über das Behältnis 4-6 gemessene .Änderung der Faserdichte wirkt sich unverzüglich auf die Motordrehzahl aus.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

Dichtesteuerung für eine Textil-Faservliesformmaschine, gekennzeichnet durch ein mit Ein- und Auslass (44) und (50) versehenes Behältnis (46), Stopfer (40) zum Hineinstopfen von Fasern in das Behältnis durch die Einlassöffnung, Faser-" vliesformwalzen (48) zum Herausführen der Fasern aus der Auslassöffnung und zum .Ausformen von Faservlies, einem veränderbaren Antrieb (51) zum Antreiben der Stopfer, eine Messeinrichtung zum Bestimmen der mittleren Dichte der Textilfasern in deni Behältnis und zur Erzeugung eines der in dem Behältnis gemessenen Dichte entsprechenden Signals und durch eine Steuereinrichtung, die auf das Signal anspricht, um den veränderbaren Antrieb zu steuern, wodurch die Stopfer eine im wesentlichen gleichmässige Dichte in dem Behältnis aufrechterhalten.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als veränderbarer JLntrieb ein Elektromotor (51) mit veränderbarer Drehzahl vorgesehen ist, dass als Messeinrichtung zum Messen der mittleren Faserdichte im Inneren des Behältnisses (46) eine Lichtquelle (60) auf einer Behältnisseite angeordnet ist, um Licht auf die andere Behältnisseite zu werfen, und dass auf der anderen Behältnisseite, • der Lichtquelle gegenüberliegend, eine Anzahl voneinander entfernt angeordneter photoelektrischer Zellen (54) vorgesehen ist, die das von der Lichtquelle ausgesandte Licht auffangen und ein elektrisches Signal erzeugen, um es der Steuereinrichtung zu übermitteln, wobei das Signal ein Gesamtergebnis der photoelektrischen Zellen ist.

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3· Einrichtung nach .Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die photoelektrischeä Zellen und die Lichtquelle in lichtdurchlässigen, staubfreien Gehäusen (56, 58) untergebracht sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stopfer (40) in Form von Walzen ausgebildet sind.

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