CH369601A - Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Volumens bzw. des Gewichtes von in der Regel nicht gleichzeitig einen Kanalquerschnitt durchtretenden Körpern, insbesondere solchen ungleicher Grösse oder Ansammlungen von solchen, z.B. Faserflock en - Google Patents

Description

  
 



   Verfahren und Vorrichtung zur Messung des Volumens bzw. des Gewichtes von in der Regel nicht gleichzeitig einen Kanalquerschnitt durchtretenden Körpern, insbesondere solchen ungleicher Grösse oder Ansammlungen von solchen, z. B. Faserflocken
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung des Volumens bzw. des Gewichtes von in der Regel nicht gleichzeitig einen Kanalquerschnitt durchtretenden Körpern, insbesondere von Faserflocken.



   Die zur Mengenmessung fester Schüttgüter bisher angewandten Methoden beruhen entweder auf dem Prinzip der Durchflussmengenmessung mittels Messdüsen oder mittels Messkondensatoren, deren dielektrizitätskonstanten Änderungen des zwischen den Kondensatorplatten durchströmenden Gutes gemessen werden. Zur Feststellung des Durchsatzes können auch quer zum Förderquerschnitt ausgestrahlte, elektromagnetische Wellen dienen, von deren Absorption auf die durchfliessenden Mengen geschlossen werden kann. Allen diesen Messmethoden haftet der Nachteil ungenügender Messgenauigkeit an, wenn die zeitlichen Abstände der Durchtritte der einzelnen Körper gross werden, das heisst, sobald kleine und kleinste Konzentrationen, wie sie z. B. bei einer Flockenspeisung einer Spinnereimaschine auftreten, genau gemessen werden sollen.



  Die im Betrieb von solchen Maschinen pneumatisch geförderten Mengen weisen Konzentrationen auf, die sich um einen Volumenteil Flocken auf 100 Volumenteile Fördermedium bewegen.



   Anmelderin hat erkannt, dass bei statistischerVerteilung der unregelmässig geformten Körper im Transportkanal das in der Zeit T transportierte Volumen, von dem aus dann auf das Gewicht des Materials zu schliessen ist, proportional der Summe der Quadrate der Unterbrechungszeiten eines quer zum Mate  rialfluss    gelegten Lichtstrahles ist. Dies gilt jedoch nur für kompakte feste Körper. Sind die Körper jedoch z. B. Baumwollfaserflocken, deren spezifisches Gewicht von der Güte der Öffnung insofern abhängt, als es der Grösse der Flocke entsprechend direkt proportional zunimmt, so ergibt sich, dass das Gewicht der passierenden Faserflocken ungefähr proportional der Summe der dritten Potenzen der Unterbrechungszeiten des Lichtstrahles ist.



   Auf Grund dieser Erkenntnisse kennzeichnet sich das erfindungsgemässe Messverfahren durch folgende Verfahrensschritte: a) Erzeugung von diskreten elektrischen Impulsen gleicher Amplitude, von der Dauer der Lichtstrahlunterbrüche, hervorgerufen durch einzelne passierende Körper. b) Umformung der diskreten elektrischen Impulse in linear mit der Zeit ansteigende elektrische Impulse. c) Bildung der Zeitintegrale der linear mit der Zeit ansteigenden elektrischen Impulse, welche Zeitintegrale proportional den Quadraten der Unterbrechungszeiten der den Lichtstrahl passierenden Körper sind.    d)    Laufende Mittelwertbildung mit einer von den vorliegenden Verhältnissen z. B. von der Trägheit eines zu steuernden Systems zu wählenden Zeitkonstante.



   Bei Anwendung des Verfahrens auf Baumwollfaserflocken wird zweckmässigerweise zwischen den Verfahrensschritten c und d ein weiterer Verfahrensschritt eingeführt, bei dem die linear mit der Zeit ansteigenden Impulse in ebenso viele neue Impulse umgeformt werden, deren Zeitintegrale proportional der dritten Potenz der Unterbrechungszeiten sind.



   Die durch den Verfahrensschritt d gewonnene elektrische Grösse kann dann entweder auf ein Anzeige- oder Registrierinstrument gegeben und/oder  kann einem Regler zugeführt werden, der die gelieferte Körpermenge regelt.



   Die vorstehend   beschriebene -Arbeitsweise    ergibt für feste Körper ein Mass für die Summe der passierenden Volumen in einer bestimmten Zeit, die mit dem betreffenden spezifischen Gewicht multipliziert das durchlaufende Gewicht für diese gleiche Zeit ergeben.



   Die Erfindung sei nachstehend in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 die Messeinrichtung in schematisch gehaltener Darstellung,
Fig. 2 die Spannungsdiagramme als Funktion der Zeit aufgetragen.



   Die in einem Kanal 1, z. B. unter Einwirkung eines Schwerefeldes, transportierten Körper 2 beliebiger Form und Grösse durchqueren einen von einer Lichtquelle 3 herrührenden Lichtstrahl 4, der durch eine kleine, transparente Öffnung 5 in den Kanal 1 eintritt und diesen nach Durchquerung wieder durch eine gegenüberliegende transparente Öffnung 6 verlässt. Die in Strahlrichtung ausserhalb des Kanals angeordnete Photozelle 7 erzeugt in bekannter Art der Auslöschung oder Absorption des Lichtstrahles durch   passierende Körper entsprechende    zeitabhängige, kleine Spannungsdifferenzen, die in Fig. 2a graphisch aufgetragen sind. Diese Spannungsdifferenzen erfahren in einem folgenden, an sich bekannten Verstärker 8 eine verzerrungsfreie, angemessene Verstärkung, so dass sich ein Spannungsverlauf entsprechend Fig. 2b ergibt.

   Eine anschliessende Triggerstufe 9 verwandelt die Spannungskurve 2b in Spannungsimpulse konstanter Amplitude (Fig. 2c), deren Dauer genau derjenigen der zeitabhängigen Spannungsdifferenz gemäss Fig. 2b entspricht. Diese nun rechteckigen Spannungsimpulse gleicher Amplitude, aber ungleicher Dauer, werden einem Integrator 10 zugeführt, der über die Dauer des einzelnen hereingegebenen Impulses linear ansteigende, elektrische Grössen liefert (Fig.   2cm),    die mit der Abszisse Flächen einschliessen, die den Quadraten der Dauer der einzelnen Impulse proportional sind. Der nachgeschaltete Mittelwertintegrator 11 liefert dann ein elektrisches Signal gemäss Fig. 2f, das das   Zeitintegral    über eine den   yor-    liegenden Verhältnissen anzupassende Zeit T liefert, dessen Grösse direkt proportional den Volumina bzw.

   Gewichten der in der Zeit T transportierten Körper ist. Die am Ausgang des Mittelwertintegrators 11 vorhandene elektrische Grösse wird dann einem Aufzeichnungsinstrument 12, einem Anzeigeinstrument 13 und einem Regler 14 zugeführt, der auf einen Antriebmotor 15 arbeitet, dessen Drehzahl die Lieferung der Materialspeiseeinrichtung (nicht gezeigt) bestimmt.



   Soll das beschriebene Messverfahren zum Messen von pneumatisch transportierten Baumwollflocken herangezogen werden, so ist zu berücksichtigen, dass das Volumen der Flocken nicht ohne weiteres einen Schluss auf das Gewicht derselben zulässt. Untersuchungen haben gezeigt, dass der Öffnungsgrad der Faserflocken einen wesentlichen Einfluss ausübt, indem der innere Teil einer grossen Flocke noch eine bedeutend höhere Dichte aufweist als derjenige einer kleinen Flocke. Es konnte quantitativ festgestellt werden, dass das spezifische Gewicht der Flocke ungefähr ihrer Grösse direkt proportional ist. Die Genauigkeit, mit der dies zutrifft, hängt selbstverständlich von der Baumwollqualität ab. Für Baumwollmengenmessungen in der Spinnerei dürften sich jedoch die sich aus diesen Ungenauigkeiten ergebenden Abweichungen nicht nachteilig auswirken.



   Auf dieser Erkenntnis beruhend, ist als Variante noch ein zweiter Integrator (in Fig. 1 strichpunktiert eingezeichnet) eingeschaltet, der die für die Gewichtsbestimmung der Faserflocken notwendige dritte Potenz der Unterbrechungszeit aus der elektrischen Grösse am Ausgang des ersten Integrators liefert (vergleiche Fig. 2e). Die weitere Verwertung dieses Impulses erfolgt in derselben Weise wie in Variante 1.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Messen des Volumens bzw. des Gewichtes von in der Regel nicht gleichzeitig durch einen Kanalquerschnitt tretenden Körpern mittels eines in diesen Querschnitt gelegten Lichtstrahles, gekennzeichnet durch die Erzeugung von diskreten elektrischen Impulsen gleicher Amplitude, von der Dauer der Lichtstrahlunterbrüche, hervorgerufen durch einzelne passierende Körper, elektrische Umformung der diskreten elektrischen Impulse in linear mit der Zeit ansteigende, elektrische Impulse, unter verhältnismässiger Beibehaltung der Zeitabstände, die Bildung der Zeitintegrale der linear mit der Zeit ansteigenden Impulse und der Mittelwertbildung mit einer nach den vorliegenden Verhältnissen zu wählenden Zeitkonstante.

   II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Stromkreis ein lichtempfindliches, diskrete elektrische Grössen abgebendes Element vorgesehen ist, dem ein Verstärker, eine Triggerstufe und ein Integrator nachgeschaltet sind, dessen Impulse durch einen Mittelwertintegrator in eine kontinuierliche, elektrische Grösse verwandelt werden.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Bildung der Zeitintegrale der linear ansteigenden Impulse vor der Mittelwertbildung neue Impulse gebildet werden, deren Zeitintegrale proportional der dritten Potenz der Unterbrechungszeiten sind.

   2. Messeinrichtung gemäss Patentanspruch II, für Faserflockenmessungen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Triggerstufe und dem Mittelwertintegrator zwei Integratoren in Kaskade eingeschaltet sind.