專利名稱：二次抽樣纖維測試系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明總體涉及一種用于處理如棉花這樣的纖維材料的方法和裝置。特別是，本發(fā)明涉及一種用于優(yōu)化棉花品質(zhì)的軋棉處理方法和裝置。
術(shù)語“棉花”用來指“籽棉”或“皮棉”。籽棉是具有與花纖維緊密生存苗種的棉株的原始天然花。皮棉是去掉種子的花纖維。
軋棉包括干燥和去掉籽棉中的雜物、使苗種與皮棉分離、去掉皮棉中的附加雜物、壓實(shí)皮棉和打包棉卷。根據(jù)處理設(shè)備的機(jī)械性能，軋棉機(jī)每小時(shí)可將150000磅的籽棉加工成12000磅的皮棉，并將其打包成500磅的棉卷。不言而喻，軋棉系統(tǒng)由若干不同種類的處理設(shè)備或裝置構(gòu)成。每臺設(shè)備可用來影響皮棉產(chǎn)品的一種或多種物理性能。
軋棉處理后的皮棉質(zhì)量性能參數(shù)受到原始天然性能參數(shù)和軋棉處理過程中所承受清潔、干燥或增加水分的形式和程度的影響。纖維顏色、長度、強(qiáng)度和密度是其性能質(zhì)量的天然屬性。水分和雜物的存在可從外部影響對機(jī)械作用變化敏感的性能參數(shù)。研究表明棉花纖維的表觀強(qiáng)度與纖維水分含量成正比，因此，在高水分含量的情況下，強(qiáng)度較高。因此，當(dāng)通過干燥使纖維水分含量降低時(shí)，表觀強(qiáng)度就下降，在軋棉過程中纖維斷裂的頻率就會(huì)增大。
作為一種吸濕的材料，棉花的天然水分含量根據(jù)周圍空氣的相對濕度而變化。在高濕度時(shí)期所收獲的棉花的水分含量可高達(dá)12％或更高，而在低濕度時(shí)期所收獲的棉花所含的纖維水分僅有4％或更低。因此，為在預(yù)定水分含量下軋出皮棉的軋棉過程除了要將待處理的棉花中的水分除去以外還必須準(zhǔn)備添加水分。盡管如此，在美國大部分棉花是以標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行處理的，而沒有考慮存在于一次直接批量處理中的實(shí)際數(shù)量的雜物或水分。因此，一些棉花可能過于干燥或經(jīng)過多個(gè)清潔機(jī)進(jìn)行處理而超過了原先存在于棉花中的雜物含量所必需經(jīng)歷的處理次數(shù)。這種不必要的處理或非常有害的處理可導(dǎo)致纖維質(zhì)量降低，而成本和／或處理時(shí)間增大。
由于美國大量的棉花作物是在低濕度時(shí)期收獲的，且進(jìn)入軋棉處理的棉花的纖維水分為4-5％，因此，通過在纖維與種子分離之前增加水分，以及通過減少纖維在軋棉臺和皮棉清潔機(jī)中的斷裂數(shù)目來進(jìn)行皮棉清潔，從而提高這種棉花的平均纖維長度。但是，恢復(fù)所軋皮棉的水分不會(huì)增加纖維長度。另外，帶有9％或更多纖維水分的棉花既不能平穩(wěn)地進(jìn)行軋棉也不能經(jīng)皮棉清潔機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。因此，對于軋棉生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量方面，建議纖維水分含量為6．5-8％。
清除雜物主要與市場等級和價(jià)格經(jīng)濟(jì)狀況有關(guān)。但是，存在一個(gè)降低回報(bào)的因素，在此纖維和棉籽損壞以及重量的過度損失抵消了進(jìn)一步清除雜物所帶來的好處。大多數(shù)現(xiàn)代軋棉機(jī)包括可處理所預(yù)料的存在于工作區(qū)域中的大多數(shù)惡劣雜物狀況的清潔設(shè)備。最好根據(jù)進(jìn)入棉花的雜物含量來具體使用該設(shè)備，而且，由于清潔機(jī)的棉花是可使用的，因此清潔機(jī)的棉花就不必經(jīng)過每個(gè)清潔機(jī)來進(jìn)行處理。清除雜物應(yīng)當(dāng)限制到必須產(chǎn)生由棉花顏色所確定的等級。在不增加棉卷價(jià)值的情況下，過多的清潔會(huì)減小重量。
一種優(yōu)化棉花處理程序的方法是控制設(shè)備(如干燥機(jī))的溫度并繞過待處理特定棉花所不需的某些設(shè)備(如籽棉清潔機(jī)和皮棉清潔機(jī))。通常，在軋棉處理過程中，不用對如雜物含量、水分含量、顏色、纖維長度、長度變化、纖維強(qiáng)度、纖維延伸率和纖維厚度等棉花的物理性能進(jìn)行監(jiān)控。因此，不存在可確定用于優(yōu)化皮棉產(chǎn)品質(zhì)量、級別或等級的處理程序的系統(tǒng)或方法。由于沒有可用于確定優(yōu)化質(zhì)量程序的方法，也就沒有可用于進(jìn)行優(yōu)化質(zhì)量程序的裝置或設(shè)備。
改變在普通軋棉系統(tǒng)中使用的清潔機(jī)數(shù)量需要使系統(tǒng)停機(jī)并且需要人力來手動(dòng)改變閥的結(jié)構(gòu)布置。對于那些裝有流動(dòng)順序轉(zhuǎn)換閥的軋棉系統(tǒng)而言，估計(jì)至少需要5分鐘來切換單個(gè)軋棉臺的皮棉清潔裝置上的閥。在串行或并行處理路線中，軋棉機(jī)通常具有三臺或更多臺皮棉清潔機(jī)，但不是所有的都裝有支路閥。
在普通的軋棉系統(tǒng)中為了繞過一臺設(shè)備(如皮棉清潔機(jī))，棉流經(jīng)過直接位于皮棉清潔機(jī)之前的軋棉臺后就停止下來。如果裝有閥，通?？捎檬謱⑼ㄏ蛩@過的設(shè)備的材料流管道中的閥關(guān)閉。然后被繞過的設(shè)備就停止運(yùn)轉(zhuǎn)。為使被繞過的設(shè)備恢復(fù)在線運(yùn)轉(zhuǎn)，工藝過程必須倒過來。為了繞過一臺設(shè)備、例如籽棉清潔機(jī)或干燥機(jī)，所有前面的設(shè)備都必須停下來，因此，在用手切換籽棉清潔機(jī)閥時(shí)，就使整個(gè)軋棉系統(tǒng)的棉流停幾分鐘時(shí)間。
最近，美國農(nóng)業(yè)部和其他部門提倡使用安裝了測量顏色、水分和雜物含量的在線傳感器的新設(shè)備。W．S．Anthony等人的US5058444以及US5087120和US5639955部分地披露了這種新設(shè)備。與本發(fā)明相關(guān)，這些現(xiàn)有技術(shù)專利文獻(xiàn)所披露的整個(gè)內(nèi)容在這里作為參考而引入。
尚未授權(quán)的美國專利申請08／691069也同時(shí)作為參考而引入，該申請披露了一種具有用于測量顏色和水分等物理性能的在線傳感器的軋棉系統(tǒng)。另外，該申請披露了一種在系統(tǒng)材料流中在線測量相對雜物含量的方法。所測量的數(shù)據(jù)傳送到中央處理器(CPU)。該CPU是一臺中央控制計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)具有可接收和處理在線傳感器數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)邏輯程序，以便于產(chǎn)生一個(gè)可確定棉流順序的軋棉判定矩陣來優(yōu)化棉流的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。對于一個(gè)所確定的特定棉流順序而言，適當(dāng)?shù)牟僮餍盘柊l(fā)送給動(dòng)力操縱的流動(dòng)控制器，例如位于籽棉或皮棉輸送管上的由馬達(dá)操縱的閥。
盡管未授權(quán)的專利申請08／691069代表了一種在在線質(zhì)量性能測試新設(shè)備方面的重大進(jìn)步，但邏輯程序的變量數(shù)據(jù)庫仍只有顏色、水分和雜物。纖維長度、纖維長度變化、纖維強(qiáng)度、纖維延伸率以及馬克隆尼纖維圓度和細(xì)度相對性能在現(xiàn)有技術(shù)的邏輯程序中未予考慮。
因此，需要提供一種在優(yōu)化性能測試處理順序的新設(shè)備中考慮了纖維強(qiáng)度、纖維長度、纖維長度變化、纖維延伸率和馬克隆尼棉花性能以及顏色、水分和雜物的自動(dòng)軋棉控制系統(tǒng)。因此，本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種具有用于測量纖維強(qiáng)度、纖維長度、長度變化、延伸率、馬克隆尼纖維細(xì)度以及顏色、水分和雜物的在線傳感器的軋棉控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種基本上成規(guī)格化的儀器組件，該儀器組件可沿軋棉系統(tǒng)的材料流動(dòng)路徑定位于多個(gè)位置上。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種裝置，該裝置可在基本上不中斷棉流連續(xù)性的情況下，從運(yùn)動(dòng)的軋棉處理流中抽取物理試樣，以便于自動(dòng)處理該物理試樣來確定所輸送纖維的平均長度、纖維長度變化、纖維延伸率和纖維試樣的破壞強(qiáng)度。
本發(fā)明的還一個(gè)目的是提供幾種可測量馬克隆尼纖維細(xì)度的新儀器。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種不必稱量試樣重量就可確定馬克隆尼纖維細(xì)度的方法和裝置。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種確定棉花試樣成熟度的改進(jìn)的方法和裝置。
本發(fā)明的還一個(gè)目的是提供一種在不用人工干預(yù)或基本上不中斷棉流的情況下就可獲得馬克隆尼纖維性能測量值的方法和裝置。
本發(fā)明的還一個(gè)目的是提供一種作為設(shè)備的獨(dú)立件而基本上成規(guī)格的儀器組件，其適合于測試已從棉源(如軋棉機(jī))取下并且作為試樣人工送給獨(dú)立儀器的棉花纖維。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種作為設(shè)備的獨(dú)立件而基本上成規(guī)格的儀器組件，其適合于測試已從棉源(如軋棉機(jī))取下的棉花纖維，并且在不用人工幫助的情況下就可獲得和準(zhǔn)備好所要測試的試樣。
發(fā)明概述在具有多個(gè)處理裝置和用于輸送夾帶棉花空氣流的管道的軋棉機(jī)中，流動(dòng)控制裝置如遙控馬達(dá)閥設(shè)置在管道中，以便于有選擇地包括或排除特定的處理裝置。每個(gè)流動(dòng)控制裝置的管流控制狀態(tài)由軋棉控制計(jì)算機(jī)來進(jìn)行控制，該計(jì)算機(jī)根據(jù)在線棉花性能測量裝置所提供的數(shù)據(jù)來按程序選擇軋棉處理順序。所測試的棉花性能是纖維強(qiáng)度、纖維長度、纖維長度變化和延伸率以及水分、顏色、雜物、馬克隆尼纖維細(xì)度和成熟度。在需要的時(shí)候，可改寫控制程序來傾向皮棉產(chǎn)品質(zhì)量性能、皮棉級別、皮棉等級或其它這種控制目標(biāo)。對于計(jì)算機(jī)控制的程序順序的完整性而言，其關(guān)鍵是傳送給計(jì)算機(jī)的棉花性能數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。
本發(fā)明提供在材料輸送管道中由閘板式取樣裝置抽取出的在線棉流，該取樣裝置暫時(shí)收集樣本數(shù)量的管流并將其壓靠在管道中的透明窗口上。位于透明窗口壁面外側(cè)上的反射式或光譜式光敏傳感器對壓靠在窗口壁內(nèi)側(cè)上的試樣物質(zhì)所反射回的光值作出響應(yīng)。這種反射回的光值由光敏傳感器進(jìn)行檢測，并用來確定試樣的顏色和雜物含量。
在線閘板所獲取的試樣流中的水分含量由具有電阻柵的傳感器進(jìn)行測量。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該電阻柵放入到管道壁中，或者在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，將其放入到閘板中。當(dāng)閘板將聚集的試樣壓靠在壁面上時(shí)，試樣物就直接壓靠在電阻柵上，從而感應(yīng)出經(jīng)過試樣的一種低的但可測量的漏泄電流，該電流值與試樣的水分含量成比例。
也可使用同樣的或單獨(dú)的閘板試樣聚集器來將管流試樣壓靠在管道壁中的屏柵或孔形柵格上。封閉的循環(huán)帶式輸送機(jī)位于管道壁外側(cè)，并與外部大氣隔離開，該輸送機(jī)上載有多個(gè)梳理裝置。當(dāng)皮帶繞封閉的循環(huán)路徑被驅(qū)動(dòng)時(shí)，梳理裝置貼著孔形柵格的外表面通過，從而在閘板的壓力作用下捋刮從柵格孔中伸出的纖維積聚碎片并搜集成纖維試樣。對于象須毛一樣夾在梳齒上的纖維試樣而言，夾桿將試樣牢牢地固定。當(dāng)輸送帶前進(jìn)時(shí)，梳理裝置和所夾的纖維到達(dá)梳理臺，夾在梳理裝置上的纖維試樣在梳理臺進(jìn)行梳理。第二運(yùn)動(dòng)增量使帶載梳理裝置和所夾的纖維試樣前移到刷拭臺，在此來使須毛纖維平行并除去疏松的纖維和異物。皮帶循環(huán)路徑中的第三工作臺首先對須毛試樣進(jìn)行光學(xué)掃描，從而得到其長度外形的組合，并由此而得出長度分布數(shù)據(jù)(纖維克(fibergram))，從而由此得出平均長度、短纖維長度和長度均勻度。
然后，伸出的須毛試樣夾緊在固定于載荷傳感器上的鉗夾爪之間，所測量的張力作用在夾緊的梳理裝置和鉗夾爪之間，直到須毛斷裂為止。該測量的張力與纖維拉伸強(qiáng)度和纖維延伸率有關(guān)。
在經(jīng)過長度測量／斷裂臺之后，保留在夾緊的梳理裝置上的須毛殘留物前移到落棉臺，在此夾桿與梳齒脫離接觸，從而松開纖維物使其進(jìn)入真空清除系統(tǒng)。對于輸送帶循環(huán)路徑上的每個(gè)工作臺而言，設(shè)置取樣梳來產(chǎn)生電傳輸數(shù)據(jù)的遞增連續(xù)流，該電傳輸數(shù)據(jù)與所測量的纖維長度、纖維長度變化、纖維拉伸強(qiáng)度和纖維延伸率成比例。
馬克隆尼纖維細(xì)度是根據(jù)纖維圓度和厚度而得出的一個(gè)對于紡織工業(yè)有特殊意義的棉花細(xì)度實(shí)驗(yàn)測量值。馬克隆尼纖維細(xì)度值通過測量穿過試樣的空氣流而進(jìn)行確定?？偟睦w維表面決定了流動(dòng)阻力。通過傳統(tǒng)的馬克隆尼纖維細(xì)度測量過程，已知空氣流量流過填充有纖維的圓筒體的預(yù)定軸向長度距離，該圓筒體具有預(yù)定體積。在整個(gè)軸向長度距離上的壓力損失是可測量的，且測量值由填充容積內(nèi)的纖維重量進(jìn)行標(biāo)稱化。毫無疑問，馬克隆尼纖維性能測試需要幾個(gè)獨(dú)立的步驟，其包括分離出測試?yán)w維量；將該測試?yán)w維量放入到圓筒形測試元件中；將測試流施加于測試元件并通過該測試?yán)w維量；測量氣流經(jīng)過軸向長度距離后的壓力降；以及稱量測試?yán)w維量的重量。
在本發(fā)明中，通過主材料輸送管上的分支管來實(shí)現(xiàn)在線馬克隆尼纖維細(xì)度測試。纖維懸浮流導(dǎo)入到分支管中，并將纖維沉積在多孔或穿孔活塞的端面上，所述活塞的端面構(gòu)成測試元件的端壁。當(dāng)支流繼續(xù)流動(dòng)時(shí)，纖維沿著活塞端面前的缸孔聚集并靠在多孔活塞端面上。作為一個(gè)聚集在缸孔中纖維量的指示器，對沿著缸孔的一對軸向間隔開的壓力分管區(qū)進(jìn)行壓差監(jiān)控。在預(yù)定的聚集點(diǎn)，分支管與主纖維輸送管之間的連通斷開，第二穿孔活塞進(jìn)入纖維聚集容積腔中，從而將聚集的纖維壓在相對的活塞端面之間。所壓的聚集纖維的體積是一個(gè)已知的常量，或者通過測量來確定。在后者的情況下，壓縮活塞的端面對聚集的纖維物作用預(yù)定的壓力或力值。測量適當(dāng)壓縮力作用下的活塞端面位置就可確定其對應(yīng)的容積。因此，這樣進(jìn)行設(shè)置，使已知的空氣流量通過相對的活塞端面之間的固定容積內(nèi)的聚集纖維，并測量相應(yīng)的壓力差。在測量了經(jīng)過已知容積的壓力差之后，第一多孔活塞縮回，使儲存缸的軸向延伸部分與切向出口管相通。作用在聚集纖維試樣的第二活塞端部上的突變空氣壓力脈沖使試樣從測試位置進(jìn)入到出口管中。沿出口管輸送，并將測試試樣沉積在稱量臺上以稱量該測試試樣的重量，從而得到需要進(jìn)行重量稱量的測試方法所需的重量。與測量的壓力差和測試試樣重量(測量的或?qū)嶒?yàn)確定的)成比例的信號傳送給CPU，從而確定馬克隆尼纖維細(xì)度。
附圖簡述本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)可通過下面結(jié)合附圖對優(yōu)選實(shí)施例的描述中得出。


圖1A是籽棉輸送控制部分的軋棉流程簡圖；圖1B是延續(xù)圖1A的流程簡圖，其包括兩個(gè)籽棉烘燥機(jī)和一個(gè)居中的枝莖和綠葉清除機(jī)；圖1C是延續(xù)圖1B的流程簡圖，其包括兩個(gè)附加籽棉清潔器、一個(gè)軋棉臺和兩個(gè)皮棉清潔器；圖1D是延續(xù)圖1C的皮棉打包臺的流程簡圖；圖2是本發(fā)明軋棉流程控制簡圖；圖3是實(shí)際用于本發(fā)明的示例性在線棉流采樣裝置；圖4是圖3和9所示裝置沿4-4的橫截面圖；圖5是用于本發(fā)明的第一種類型的管流控制裝置的示意圖；圖6是圖5所示裝置在聚焦圓6內(nèi)部分的放大詳圖；圖7是用于本發(fā)明的第二種類型的管流控制裝置的示意圖；圖8是用于本發(fā)明的第三種類型的管流控制裝置的示意圖；圖9是本發(fā)明在線纖維長度和強(qiáng)度采樣測試裝置的機(jī)械簡圖；圖10是本發(fā)明纖維長度和強(qiáng)度性能測試裝置的橫截面?zhèn)纫暀C(jī)械簡圖；圖11是本發(fā)明纖維長度和強(qiáng)度性能測試裝置的局部頂視機(jī)械簡圖12是本發(fā)明纖維長度和強(qiáng)度性能測試裝置橫截面分解側(cè)視機(jī)械簡圖；圖13是本發(fā)明纖維長度和強(qiáng)度性能測試裝置的端視圖；圖14是圖13所示裝置的光學(xué)掃描元件沿14-14的橫截面圖；圖15是圖13所示裝置的纖維強(qiáng)度測試元件沿14-14的橫截面圖；圖16是圖15聚焦圓內(nèi)的元件的放大詳圖；圖17是本發(fā)明第一實(shí)施例的在線采樣和馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置在采樣提取模式下的機(jī)械簡圖；圖18是本發(fā)明第一實(shí)施例的在線采樣和馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置在氣流測量模式下的機(jī)械簡圖；圖19是本發(fā)明第一實(shí)施例的在線采樣和馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置在試樣排出模式下的機(jī)械簡圖；圖20是第一實(shí)施例的馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置的氣流測量部分的局部放大圖；圖21是第一種可供選擇的試樣提取裝置的平面簡圖；圖22是第一種可供選擇的馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置；圖23是第二種可供選擇的馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置；圖24是第二種可供選擇的試樣提取裝置的平面簡圖；圖25是準(zhǔn)備測試的須毛試樣的放大示意圖；圖26是半自動(dòng)獨(dú)立測試裝置的透視圖；圖27是用于半自動(dòng)獨(dú)立測試裝置的箱體的透視圖；以及圖28A-28D是手動(dòng)獨(dú)立測試裝置的透視圖和平面圖。
優(yōu)選實(shí)施方案描述處理流程系統(tǒng)圖1A-1D表示了一種典型的軋棉系統(tǒng)，其中，在整個(gè)附圖中，相同的標(biāo)號表示相同或相似的設(shè)備或元件。通常，棉花順序地輸送經(jīng)過并介于封閉在空氣管道內(nèi)的氣流中的每個(gè)處理臺之間。用于籽棉流體輸送的套筒式拾取輸送系統(tǒng)中的空氣流速可以是5500-6000ft／min(英尺／分鐘)。用于皮棉流體輸送的空氣流速約為2000-3500ft／min。
棉花可以疏松的大塊或以壓實(shí)的模塊的形式從生長地輸送出來。疏松大塊的輸送可通過真空抽吸裝置經(jīng)套筒式拾取輸送管10吸入到供料輸送管20中。另外，鐵道車或公路篷車大小的壓實(shí)模塊16放置在進(jìn)料輸送機(jī)15上，以便可控制地送入到分散頭12，并抵靠在一組轉(zhuǎn)動(dòng)的角釘輥14上。角釘輥沿引導(dǎo)面將模塊撕碎，并放出單個(gè)的籽棉棉桃，上述籽棉棉桃通過風(fēng)機(jī)18的抽吸作用而吸入到進(jìn)料漏斗17中。抽吸式拾取管11將籽棉送入到供料輸送管道20中。
沿籽棉處理路線接下來的是一個(gè)未成熟棉桃和石塊分離器22。機(jī)械剝離的棉花通常包含很多未加工的和未成熟的棉桃，這會(huì)使軋棉產(chǎn)生諸如軋棉機(jī)鋸齒阻塞、籽棉輥轉(zhuǎn)動(dòng)出現(xiàn)故障、粘性物質(zhì)堆積在輥箱的內(nèi)表面以及軋棉臺和其它設(shè)備的鋸和活動(dòng)表面上等問題。很多未成熟的棉桃由清除機(jī)破開，它們的內(nèi)含物將水分帶給了相鄰的棉花。而且，水分從其它濕的植物材料傳遞給干的棉花，從而產(chǎn)生軋棉問題。棉花和棉籽特別是在未成熟時(shí)包含少量的在濕的時(shí)候就變成粘性并可造成軋棉機(jī)結(jié)膠的物質(zhì)。另外，轉(zhuǎn)軸式分選機(jī)和機(jī)械剝離器將地里的石塊、泥土、金屬碎片、根和其它重的物件分檢出來。在棉花進(jìn)入軋棉處理設(shè)備之前，必須將這些雜物清除掉，以免造成設(shè)備損壞、流程阻塞或失火。
一種未成熟棉桃和石塊分離器是利用管流方向急劇變化所產(chǎn)生的離心力。疏松的成熟棉桃比重的致密物質(zhì)要更緊密地跟隨氣流運(yùn)動(dòng)。這些致密物質(zhì)則繼續(xù)沿氣流急劇變化方向的切線方向直線運(yùn)動(dòng)。該切向路線導(dǎo)入到雜物收集腔并離開系統(tǒng)。
籽棉進(jìn)入供料輸送管道20并通過未成熟棉桃和石塊分離器的速度由緩沖倉24控制。緩沖倉中的傳感器通過打開和關(guān)閉供料輸送管道20內(nèi)的閥來實(shí)現(xiàn)抽吸的停止和啟動(dòng)。
經(jīng)過緩沖倉真空式集棉筒26，籽棉流就進(jìn)入第一干燥機(jī)供料管道28，上述供料管道28將籽棉流輸送到圖1B所示的第一干燥塔30中。當(dāng)棉流進(jìn)入干燥機(jī)時(shí)，棉流就與干燥的熱空氣混合。第一干燥機(jī)排出管32將流體狀籽棉流輸送到第一六傾斜滾筒棉流清潔器34，以便將精細(xì)分出的物質(zhì)除去，并為后續(xù)的干燥和分離處理來打開和預(yù)備籽棉。滾筒清潔機(jī)34由一組角釘輥構(gòu)成，其數(shù)目通常為4-7個(gè)，其可攪拌和輸送籽棉使之經(jīng)過包含小開口和槽口的清潔表面。清潔表面既可是凹形的屏柵也可是柵條部件(gridrodsection)或鋸齒形盤。通過滾筒作用而從籽棉中除去的異物經(jīng)屏柵、柵條或盤開口落下，以對其進(jìn)行收集并經(jīng)廢料管道36進(jìn)行清除。經(jīng)處理的棉流輸送到真空式集棉筒38和輸送管道部分39。真空供料管37在屏柵或柵格范圍保持不同的壓力，從而將去除的廢料經(jīng)屏柵或柵格偏壓到廢料收集箱中。
一般軋棉系統(tǒng)的下一個(gè)籽棉清除裝置可以是枝莖和綠葉清除機(jī)40，其包括兩個(gè)鋸齒滾筒42和一個(gè)回收鋸齒滾筒44。清除過的棉花繼續(xù)經(jīng)真空式集棉筒45而進(jìn)入到第二干燥塔的供料管道47。由枝莖和綠葉清除機(jī)40分離的廢料和棄物通過真空式集棉筒49而進(jìn)入廢料排出管50。
對潮濕棉花進(jìn)行適當(dāng)?shù)母稍镌谝恍┓矫鎸χ圃鞕C(jī)、軋棉機(jī)和紡紗機(jī)都是有利的。干燥機(jī)通過除去多余的水分和使局部打開的毛撮疏松來調(diào)整籽棉，從而使軋棉廠更平穩(wěn)和更連續(xù)地進(jìn)行生產(chǎn)。為此，為周密設(shè)想的軋棉機(jī)提供充足的干燥能力以便于適應(yīng)“惡劣情況”環(huán)境。但是，過度的干燥會(huì)帶來質(zhì)量問題。過度干燥所造成的損害來源于以下兩個(gè)方面纖維太熱和過多的纖維斷裂。經(jīng)機(jī)械清潔機(jī)、軋棉臺和鋸齒形皮棉清潔機(jī)處理棉花，棉花太干和太脆都會(huì)導(dǎo)致纖維損壞，并減小了纖維的平均長度。如果使用第二干燥塔52，材料流經(jīng)第二干燥機(jī)排出管54排出而輸送到圖1C所示的第二傾斜滾筒清潔機(jī)56中。當(dāng)角釘滾筒將籽棉從滾筒列上部和下部送過時(shí)，屏柵抽氣管59所抽的真空可透過棉流和屏柵或柵格來抽吸空氣。通過角釘滾筒的撕扯而疏松的棉花內(nèi)的干燥雜物經(jīng)屏柵或柵格而抽入到廢料收集箱中，以便經(jīng)廢料管道58排出。所接收的棉花在傾斜滾筒的頂部排入到真空式集棉筒60中，并進(jìn)入中間輸送管道62，以便將其輸送到第三傾斜滾筒清潔機(jī)64。
該第三清潔機(jī)也包括一個(gè)皮棉回收鋸齒滾筒66，該回收鋸齒滾筒將從棉流中收集的疏松皮棉排入到真空式集棉筒68中。通過真空式集棉筒68的皮棉可有選擇地在后軋棉臺棉流中進(jìn)入一個(gè)空氣皮棉清潔器80或進(jìn)入一個(gè)受控棉胎鋸齒皮棉清潔器82。來自第三傾斜滾筒清潔機(jī)64的主流接著進(jìn)入螺旋輸送機(jī)／分配器72，以便沿軋棉供料槽74輸送到軋棉臺進(jìn)料組件76中。進(jìn)料組件的基本作用就是將籽棉流以可控制的速率均勻地送入到軋棉臺中。
軋棉臺78是軋棉廠的核心。該機(jī)構(gòu)可將棉籽與皮棉分離開。設(shè)備能力和質(zhì)量以及所生產(chǎn)皮棉的潛在的紡紗性能依賴于軋棉機(jī)的工作條件。軋棉臺的工作質(zhì)量通?？捎绊懗w維強(qiáng)度和馬克隆尼纖維細(xì)度以外的每一項(xiàng)所測試的纖維性能。通常緊接在軋棉臺之后的是一個(gè)空氣皮棉清潔機(jī)80。疏松的皮棉從軋棉臺經(jīng)管道而吹入到空氣皮棉清潔機(jī)的腔中。當(dāng)空氣和棉花通過窄的廢料排出口時(shí)，經(jīng)管道運(yùn)動(dòng)的空氣和棉花就突然改變運(yùn)動(dòng)方向。比棉花纖維重的并未被纖維緊緊夾住的異物就在慣性力作用下經(jīng)上述排出口排出。
經(jīng)過軋棉臺78和空氣皮棉清潔機(jī)80的流體狀皮棉流通過鋸齒形皮棉清潔機(jī)82而在凝棉網(wǎng)筒上形成棉卷。棉卷接著通過一組或多組壓輥，并在一個(gè)非?？拷惭b的進(jìn)料輥和進(jìn)料板或桿之間穿過而進(jìn)入鋸齒滾筒。每組壓輥略微比前面的組轉(zhuǎn)動(dòng)要快一些，并產(chǎn)生一些細(xì)棉卷。進(jìn)料輥和板夾住棉卷，這樣，在鋸齒抓住纖維時(shí)就會(huì)產(chǎn)生梳理作用。鋸齒滾筒的鋸齒將纖維輸送到排出點(diǎn)處。在鋸齒滾筒上時(shí)，纖維在離心力、鋸齒滾筒與柵條之間的擦拭作用以及氣流輔助重力的組合作用下而得以清潔。纖維可在回轉(zhuǎn)刷、鼓風(fēng)機(jī)或吸氣機(jī)作用下與鋸齒脫開。根據(jù)起作用的軋棉臺的數(shù)目和能力，多個(gè)鋸齒形皮棉清潔機(jī)82以并聯(lián)組84或串聯(lián)組的方式相互協(xié)同連接在一起。
軋棉機(jī)處理棉花的最后步驟是進(jìn)行打包。如圖1D所示，打包裝置由一組集棉器90、皮棉滑動(dòng)裝置94、皮棉進(jìn)料器96和壓包機(jī)98構(gòu)成。經(jīng)過皮棉清潔機(jī)組84的清潔皮棉流排入到集棉器輸送管86中。集棉器90具有慢速旋轉(zhuǎn)的且具有網(wǎng)孔或穿孔的覆蓋有金屬的滾筒92，在滾筒92上所軋的皮棉形成棉卷。棉卷在落棉輥之間排入到皮棉滑動(dòng)裝置94中。由翼式軸流風(fēng)機(jī)或高容量離心風(fēng)機(jī)提供的輸送空氣穿過滾筒上的屏柵，并經(jīng)空氣管道99從滾筒的一端排出。皮棉滑動(dòng)裝置是將集棉器90與打包臺98的皮棉進(jìn)料器96相連的金屬板槽。皮棉滑動(dòng)裝置以與水平方向成33°-45°角的方式進(jìn)行安裝，從而保證棉卷在不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下進(jìn)行滑動(dòng)。
材料輸送系統(tǒng)如圖2所示，對應(yīng)于圖1A-1D的上述主要處理設(shè)備由方框表示。連接設(shè)備方框的線表示棉花輸送管道。管道線的箭頭表示各個(gè)管道的主體流動(dòng)方向。簡單地說，每個(gè)處理設(shè)備都具有流入棉流線和流出棉流線。實(shí)際上，流程系統(tǒng)非常復(fù)雜，其具有由風(fēng)機(jī)抽吸設(shè)備供能和由裝有動(dòng)力裝置的真空式集棉筒控制的并行和分支流動(dòng)路線。為此，由一個(gè)4通閥符號100來表示進(jìn)出各個(gè)處理設(shè)備的流向控制。當(dāng)然，每臺設(shè)備實(shí)際所使用的流向控制裝置可多于一個(gè)，流動(dòng)路線可不同于4通閥的流動(dòng)路線，或者在特定的處理設(shè)備之間可完全省略流向控制器。為理解前述情況，4通閥100A-100K提供了兩個(gè)流動(dòng)控制線路，初始材料流可選擇性地根據(jù)需要或在中央計(jì)算機(jī)200的控制信號指令下進(jìn)入毗連的處理設(shè)備或通過該設(shè)備。如果初始材料流進(jìn)入處理設(shè)備，從該處理設(shè)備排出的材料流就返回到4通閥，從而可控制地回到初始材料流中。如果繞過處理設(shè)備，該設(shè)備的材料流排出管就會(huì)堵塞或連接到閉環(huán)隔離系統(tǒng)的入口管上。
每個(gè)閥100A-K由與特定設(shè)備用途相適應(yīng)型式的馬達(dá)來操縱。這種馬達(dá)可通過電、壓縮空氣或液壓來提供動(dòng)力。這里，術(shù)語“馬達(dá)”通常廣泛地包括旋轉(zhuǎn)和線性驅(qū)動(dòng)的設(shè)備。因此，馬達(dá)控制包括所有那些必須將計(jì)算機(jī)200的特定指令信號轉(zhuǎn)換為所需要的管流控制目標(biāo)的動(dòng)作和裝置。這種技術(shù)對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是公知的，除了對應(yīng)于圖5-8所示的特別適合于進(jìn)行管流控制的一些機(jī)構(gòu)以外，這里就不在進(jìn)一步進(jìn)行描述了。因此，圖2中連接管流控制裝置100A-K和控制計(jì)算機(jī)200的線102A-K表示各個(gè)管道控制信號傳送線路。
在每個(gè)處理設(shè)備之間與棉花輸送管道相聯(lián)的是由信號傳輸管線122A-L連接的傳感器數(shù)據(jù)傳輸器120A-L。實(shí)際上，圖2中的每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸器120可表示多個(gè)數(shù)據(jù)傳輸器。每個(gè)傳輸器可服務(wù)于相應(yīng)測試儀器所測量的一個(gè)特定的棉花性能。
棉花試樣的選取圖3顯示了在透明輪廓中一個(gè)通常的方形橫截面管道110，該管道可用于由流動(dòng)方向箭頭112所表示的空氣夾帶棉花的流體式輸送。沿一個(gè)管道邊緣壁面104的是一個(gè)試樣沉降裝置114，其具有位于側(cè)壁118之間的底面116。沉降裝置底面116內(nèi)的裝置是透明窗口124和穿透底面116的孔陣126。鉸接在相對側(cè)壁118之間以便與平行于底面的軸136一起轉(zhuǎn)動(dòng)的是鉸鏈門130。如圖4所示的截面圖所示，當(dāng)鉸鏈門轉(zhuǎn)動(dòng)離開管流流向時(shí)，沉降裝置底面116就基本上與鉸鏈門的上游面132隔離開來。最好，在鉸鏈門130轉(zhuǎn)動(dòng)離開管流流向時(shí)，下游面134大致與管道壁104的平面平行。鉸鏈門的轉(zhuǎn)動(dòng)可由任何適當(dāng)可控制的動(dòng)力裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，例如由未示出的沿直線支撐的馬達(dá)作用于曲柄138。
如US5087120和US5639955所描述的那樣，這里作為參考引入其整個(gè)申請文件，當(dāng)鉸鏈門橫向于管流流向升起時(shí)，在管流流向上，棉花的試樣數(shù)量很快地堆積而靠在鉸鏈門的上游面132上。進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈門將積聚的棉花試樣壓入到沉降裝置114中，從而形成靠在窗口124和孔陣126上的緊緊壓實(shí)的大塊棉花128。在窗口124的外側(cè)上是光學(xué)分析儀150，其可用于檢測棉花性能，如顏色和廢料含量。正如1997．10．28申請的美國專利申請08／962973中所描述的那樣，用于此目的的適當(dāng)儀器是MotionControl，Inc．和Zellweger Uster，Inc．生產(chǎn)的攝像儀，這里作為參考將其引入。由壓靠在窗口124內(nèi)表面的棉花表面發(fā)射回的光線刺激攝像儀150發(fā)出的電信號。這些信號或其經(jīng)調(diào)整后的型式被傳送給計(jì)算機(jī)200，并作為與棉花顏色和廢料含量成比例的原始輸入數(shù)據(jù)。
充電的柵條140連接到沉降裝置114的底面116上，其包括至少兩個(gè)平行的導(dǎo)體線路。導(dǎo)體元件是不絕緣的，以便在鉸鏈門轉(zhuǎn)動(dòng)而將積聚的棉花壓靠在柵條140上時(shí)，可直接與聚靠在鉸鏈門130之上游面132上的棉花電接觸。平行電路之間的漏泄電流可由作為可變電阻的壓實(shí)棉花試樣來導(dǎo)通。棉花試樣128的電阻值與棉花試樣的水分含量成正比。在平行電路之間的電壓已知的情況下，試樣水分含量與相應(yīng)的電路電流量成正比。因此，電流值就作為試樣水分?jǐn)?shù)據(jù)而傳送給計(jì)算機(jī)200。
在另一個(gè)實(shí)施例中，檢測水分含量的平行導(dǎo)體電路可以靠在鉸鏈門130的上游面132上進(jìn)行連接。在1997．11．4申請的美國專利申請08／963855中詳細(xì)描述了水分傳感器，這里作為參考將其引入。
靠在鉸鏈門130的上游面132上的積聚棉花試樣128在鉸鏈門的轉(zhuǎn)動(dòng)作用下就被壓入到沉降裝置114中，而且還被壓靠在孔板126上。因此，纖維兩面凸起的凸邊就從孔板126的外側(cè)伸出。如圖4和9所示，閉合行程輸送機(jī)或環(huán)形輸送帶160繞著多個(gè)鏈輪164運(yùn)動(dòng)，上述輸送帶具有多個(gè)固定在其上的梳理裝置162。如US5178007所描述的那樣，每個(gè)梳理裝置裝有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的尖齒載運(yùn)器。該輸送帶固定到管道110或其它剛性支架結(jié)構(gòu)上，以使貼近孔板外表面運(yùn)動(dòng)的梳理裝置162與棉花凸邊142的列陣對準(zhǔn)。梳理裝置162的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)伸出的尖齒經(jīng)過凸出的棉花凸邊142，從而搜集棉花纖維的子樣。
根據(jù)其外表形狀，有長的、細(xì)的、扁平的和成束的各種不同纖維長度，因此，該子樣可稱為“須毛”。最好，輸送帶的運(yùn)動(dòng)隨著相應(yīng)于若干須毛樣本與測試臺166、168、170和172之間的最小間隔距離的皮帶運(yùn)動(dòng)距離的每次增加是周期性間歇的。皮帶上相鄰的梳理裝置162沿輸送帶的位置間隔最好對應(yīng)于皮帶的運(yùn)動(dòng)間隔。輸送帶運(yùn)動(dòng)之間的固定或停止間隔由在多工序過程中最大須毛試樣處理時(shí)間確定。通常，停止時(shí)間由長度／強(qiáng)度測試儀170一次完整循環(huán)所需的時(shí)間來確定。輸送帶160的運(yùn)動(dòng)由未示出的馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)，該馬達(dá)與帶輸送鏈輪164中的一個(gè)相連接。對皮帶驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的操作控制可由中央計(jì)算機(jī)200來進(jìn)行，但這不是必須的。除了纖維性能數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)200以外，輸送帶160的操作必須獨(dú)立于計(jì)算機(jī)200的操作。
鉸鏈門130的試樣搜集也是一種周期間歇的操作過程，其包括試樣清潔過程。在壓實(shí)的棉花試樣128進(jìn)行至少一次視頻掃描以及至少一個(gè)子樣須毛搜索之后，鉸鏈門130轉(zhuǎn)動(dòng)離開壓實(shí)的試樣128，并轉(zhuǎn)入到下游的流向沉降裝置144中。由管流主流112所引起的法向邊界層擾動(dòng)和抽吸作用將壓實(shí)的試樣128從試樣沉降裝置114中清除掉并使其脫離鉸鏈門130的上游面132。
進(jìn)行馬克隆尼纖維細(xì)度測試的管流主流112的代表試樣最好由圖3所示的分支管180來抽取。有很多種公知的技術(shù)來使小的材料流脫離大的材料流，大多數(shù)將包括在分支管180中靠近其與主管100的交界部182的地方形成的局部真空或較低的絕對壓力區(qū)。在圖3的例子中，設(shè)置鉸鏈門130在靠近交界部182的主流方向上產(chǎn)生局部靜壓增量。沿離開交界部182的分支管180所產(chǎn)生的較小排出吸力可將棉花微粒從主流中抽出而進(jìn)入分支管180。分支管180的穩(wěn)定抽吸源可方便地通過處于分支管道內(nèi)的盤形閥184來進(jìn)行控制。該盤形閥的軸是可轉(zhuǎn)動(dòng)的，例如通過曲柄186和未示出的直線馬達(dá)。
圖21表示了另一種用于馬克隆尼纖維細(xì)度測試或其它測試的試樣抽取方法和裝置。通過適當(dāng)?shù)难b置(例如回動(dòng)夯錘146)來壓輸送管110內(nèi)所積聚的棉花試樣128，并將棉花墊128壓靠在梳理滾筒148的轉(zhuǎn)動(dòng)尖或齒149上。管道壁104上的槽口158可使齒149的周邊略微伸入到積聚的棉花墊128中。齒149從積聚的棉花墊128上刮下的纖維可在齒149的載運(yùn)下運(yùn)動(dòng)到梳理滾筒148的轉(zhuǎn)動(dòng)弧線與旋轉(zhuǎn)刷246之間的轉(zhuǎn)動(dòng)輥隙188中。這里，快速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)刷246將試樣從梳理滾筒的齒上取下。在靠近旋轉(zhuǎn)刷246周邊的地方具有抽取口的真空管248將刷針夾持的纖維抽入到用于將其輸送到馬克隆尼纖維細(xì)度測試腔的管中。
在另一個(gè)實(shí)施例中，棉花試樣并不是自動(dòng)地從軋棉機(jī)中的棉籽流輸送到測試設(shè)備中。在這些可供選擇的實(shí)施例中，棉花試樣以其它的方式獲得并將其輸送給測試設(shè)備的獨(dú)立部件。獨(dú)立的測試臺可包含這里所描述的所有測試或多種不同測試組合中的任意一種，這些測試包括纖維長度測試、纖維長度分布測試、纖維強(qiáng)度測試、纖維延伸率測試、纖維水分含量的測試、纖維雜物含量測試、纖維雜物識別測試、纖維顏色測試、纖維顏色分布測試、馬克隆尼纖維細(xì)度測試和纖維成熟度測試。最好，獨(dú)立測試臺包括纖維長度、纖維水分和纖維顏色測試臺。
在圖26所示的實(shí)施例中，大塊棉花試樣被送入到圖27所示的腔室或箱體402中的測試臺400中。腔室或箱體402最好包括若干種識別器，以便每個(gè)腔室或箱體402可由測試臺400唯一地識別出來。實(shí)現(xiàn)上述過程的一種方法是在每個(gè)腔室或箱體402上設(shè)有一個(gè)可移去的條形碼標(biāo)簽404，它可由測試臺400進(jìn)行掃描，測試臺400所要進(jìn)行的所有測試都與該條形碼標(biāo)簽相關(guān)。腔室或箱體402被載放到一個(gè)自動(dòng)分段運(yùn)輸和移位系統(tǒng)中，例如放在移動(dòng)輸送帶406上。在這種方式下，在測試臺400仍忙于對先前所運(yùn)到的腔室或箱體402進(jìn)行測試的同時(shí)，裝有新的棉花試樣的腔室或箱體402就可運(yùn)到測試臺400并在此放下。在當(dāng)前腔室或箱體402上的讀數(shù)完成后，分段運(yùn)輸和移位系統(tǒng)就遞增，在下一個(gè)腔室或箱體402內(nèi)的棉花試樣可進(jìn)行測試時(shí)，就使該下一個(gè)腔室或箱體402移動(dòng)就位，同時(shí)將先前的箱體放到輸出裝置上，例如放在另一個(gè)移動(dòng)輸送帶408上。前面測試的棉花試樣就自動(dòng)運(yùn)到一個(gè)儲存臺，并及時(shí)將其從儲存臺上取下。
在該實(shí)施例中，子樣最好從裝在腔室或箱體402內(nèi)的棉花試樣中取得。在取得子樣的過程中，棉花試樣最好完全打開。換句話說，取得子樣的過程趨向于最大限度地一一列舉棉花試樣中的纖維。圖24顯示了一個(gè)這種類型的試樣選取裝置，其包括一對以相反循環(huán)移動(dòng)方向驅(qū)動(dòng)的閉合環(huán)帶350和351。環(huán)帶350的部分段382與環(huán)帶351的部分段384相互配合來確定出兩者之間纖維截取區(qū)380的邊界輪廓。沿相對于各個(gè)環(huán)帶的相反方向運(yùn)動(dòng)，這些環(huán)帶部分段382和384就會(huì)聚在共同的狹口區(qū)386。
帶351由輸送輥352和353驅(qū)動(dòng)，輸送輥相對于支架板354具有定位軸。輸送輥355、356和357的轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定在移動(dòng)臂358上。輸送輥355的轉(zhuǎn)動(dòng)軸還由擺桿360進(jìn)行約束，擺桿360具有一個(gè)與梳理滾筒362的轉(zhuǎn)動(dòng)軸共同的相對端轉(zhuǎn)動(dòng)軸。輸送輥355和350的轉(zhuǎn)動(dòng)軸也限制在固定于支架板354上的導(dǎo)槽路徑366和368中。移動(dòng)臂358隨著桿370從動(dòng)力缸372中伸出而進(jìn)行移動(dòng)。桿370的這種伸出使環(huán)帶350繞梳理滾筒362的軸線平動(dòng)，同時(shí)導(dǎo)槽366和368可保持環(huán)帶350相對于環(huán)帶351的取向。這種平動(dòng)有選擇地調(diào)整環(huán)帶之間的試樣截取區(qū)380的容積大小，以便使棉花微粒壓實(shí)在環(huán)帶之間的狹口區(qū)386中。該狹口區(qū)386流注到梳理滾筒362和364之間的旋轉(zhuǎn)聚集區(qū)。完全打開的棉花微粒從梳理滾筒的聚集區(qū)排出，就吸入到真空吸嘴374中，以便經(jīng)排出管376輸送到馬克隆尼纖維細(xì)度測試腔或其它的棉花性能測試儀中、例如棉花成熟度測試臺中。
在另一個(gè)實(shí)施例中，用于馬克隆尼纖維細(xì)度和成熟度測試臺的子樣可通過圖21所示的梳理和落棉裝置來取得，這里還將進(jìn)一步進(jìn)行描述。
最好是，用于纖維長度、長度分布、強(qiáng)度和延伸率測試臺422的纖維子樣可通過使用位于繞行帶上的梳形取樣裝置來取得，這里還要進(jìn)一步詳細(xì)地進(jìn)行描述。梳齒以一種或多種不同的方式來接觸箱體402內(nèi)的棉花。例如，梳齒可穿過箱體402頂部、底部或側(cè)部上的槽口410來與棉花接觸。另外，梳齒可從箱體402頂部、底部或側(cè)部上的孔412處將棉花子樣取下，從另外的側(cè)部進(jìn)入箱體402的夯錘418可穿過孔412來壓棉花。
用于纖維顏色、顏色分布、雜物含量和雜物識別的子樣最好通過使用夯錘418擠壓箱體402內(nèi)的纖維試樣來取得，夯錘418可穿過箱體402一個(gè)側(cè)面上的開口414進(jìn)入，并將棉花子樣壓靠在棉花性能測試臺420的透明板上，該測試臺設(shè)置在箱體402的相對側(cè)面上的第二開口416附近。在同一個(gè)實(shí)施例中，纖維水分測試臺設(shè)置在透明板附近，而在另一個(gè)實(shí)施例中則設(shè)置在夯錘418的端部處。
在圖28A-28D所示的又一個(gè)實(shí)施例中，獨(dú)立測試設(shè)備不是從腔室或箱體402中取得子樣。在該實(shí)施例中，子樣以另一種方式進(jìn)行準(zhǔn)備，例如通過手動(dòng)打開棉花試樣并將其單獨(dú)地放置在所要進(jìn)行測試的測試表面或測試腔的附近或內(nèi)部。例如，用于測試水分含量讀數(shù)的試樣與水分傳感器系統(tǒng)424接觸，用于測試馬克隆尼纖維細(xì)度讀數(shù)的試樣放置到馬克隆尼纖維細(xì)度測試腔426中。另外，用于測試長度、強(qiáng)度、延伸率和纖維長度分布讀數(shù)的試樣放置在孔形柵格428的頂部上，在此梳齒可取得子樣。因此，這是本發(fā)明的一個(gè)手動(dòng)操作的實(shí)施例，其可用于具有較低產(chǎn)品容積的軋棉機(jī)中，或用于原棉在整個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)具有非常均勻的性能而不需要使用其它實(shí)施例中的完全自動(dòng)進(jìn)行控制的軋棉機(jī)中。
在該實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，纖維容納裝置(例如活動(dòng)板430)以固定的方式將纖維試樣壓實(shí)和限制在板430和周壁(如測試表面432)之間。纖維水分測試臺424可設(shè)置在活動(dòng)板430中或測試表面432上。纖維顏色測試臺436最好設(shè)置在測試表面432一部分內(nèi)的透明光學(xué)窗口438附近。
孔板428最好設(shè)置在測試表面432中的光學(xué)窗口438附近?；顒?dòng)板430穿過孔440來壓一部分棉花試樣。這部分棉花試樣由位于孔板428另一側(cè)面的梳齒咬住，并帶到一個(gè)纖維測試臺，例如纖維長度測試臺。梳齒可以是繞行的取樣裝置的一個(gè)部件，這里還要進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)描述。另外，梳齒可以是單個(gè)的梳，其沿通向刷拭臺的路徑運(yùn)動(dòng)且接著向測試臺運(yùn)動(dòng)，然后沿相同的路徑返回來以取得另一個(gè)子樣。在優(yōu)選實(shí)施例中，梳齒可相對于棉花試樣移動(dòng)，而棉花試樣相對于測試設(shè)備的其它部分保持固定不動(dòng)。因此，子樣梳齒可相對于測試設(shè)備的其它部分移動(dòng)。這大大地簡化了子樣處理過程的機(jī)械操作，并可同時(shí)在纖維長度子樣測試所選取的同一纖維試樣部分上進(jìn)行其它測試，例如水分含量和雜物含量測試。
控制臺442可用于進(jìn)行識別和輸入所測試?yán)w維試樣的其它信息。這些信息可通過鍵盤446或條形碼閱讀器444進(jìn)行輸入。信息和測試結(jié)果可顯示在顯示器448上。
管流路線如圖5和6所示，其顯示了一個(gè)用于鋸齒形皮棉清潔機(jī)82I的典型管流路線選定裝置。此后所要描述的對應(yīng)于皮棉清潔機(jī)82I的相同的管流路線原理也可用于軋棉機(jī)系統(tǒng)中的其它材料處理和調(diào)整設(shè)備，例如干燥機(jī)和未成熟棉桃分離機(jī)。
對于所選的例子來說，過渡管道106I和108I將流動(dòng)控制器100I(4通閥)與主流管道110I相連。在主管道110I和過渡管道106I和108I的結(jié)合部之間是管流閥門196I，該閥門可在線性馬達(dá)197I的作用下大約轉(zhuǎn)過四分之一圓周。管流閥門196I可阻擋上游管道部分110I和下游管道部分110J之間的主流流動(dòng)。當(dāng)所設(shè)置的管流閥門196I可阻擋管道部分110I和110J之間的主流時(shí)，線性馬達(dá)199I工作，從而將管流閥門198I轉(zhuǎn)動(dòng)到使上游管道部分110I和入口過渡管道106I之間實(shí)現(xiàn)通流連接的位置。另外，線性馬達(dá)194I工作以使流動(dòng)控制器切換板190I定位，以便于使入流與出流隔離開來。因此，沿管道部分110I運(yùn)動(dòng)的材料流所夾帶的棉花就導(dǎo)入到過渡管道106I中，并最后進(jìn)入到皮棉集棉器供料槽81I中。從皮棉清潔機(jī)82I出來，排出管86I輸送材料流使其返回到流動(dòng)控制器100I，并從此處進(jìn)入到排出過渡管道108I中，以便于返回到主流管的下游部分110J中。
在另一種情況下，圖5和6所示的管流路線選定裝置轉(zhuǎn)動(dòng)主流閥門196I，從而將上游管道部分110I和下游管道部分110J之間的主流打通。同時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)管流閥門198I以將上游管道部分110I和過渡入口管道106I之間的結(jié)合開口關(guān)閉。盡管進(jìn)入清潔機(jī)82I的主流由管流閥門198I堵住，但由于抽吸動(dòng)力控制方面的原因，處理設(shè)備必須與主輸送管道110J切斷。因此，管流切換板就轉(zhuǎn)動(dòng)到將清潔機(jī)入口和排出管81I、86I與管流控制器出口108I和主管110J切斷的關(guān)閉位置上。
圖7是本發(fā)明自動(dòng)流動(dòng)控制之另一個(gè)實(shí)施例的簡圖。在該實(shí)施例中，管流閥門212由旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器214關(guān)閉，從而將主流上游部分110B與下游部分110C切斷。同樣地，遙控旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器218也可確定管流閥門216的位置，從而將主流管道110B與流動(dòng)控制器入口106B接通。因此，遙控旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器211確定4通閥100B的流動(dòng)切換板210的位置，從而將進(jìn)入傾斜滾筒清潔機(jī)34的材料流與排出的材料流39切斷。同時(shí)，4通閥100B將滾筒清潔機(jī)的排出管與閥的排出管108B和主流下游部分110C相連接。
如果材料性能測試數(shù)據(jù)確定了不必也不需要經(jīng)過枝莖和綠葉清除機(jī)40來處理材料流，那么，遙控旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器226就操縱管流閥門224將清除機(jī)40的入口管106C與主流110C切斷。管流閥門220由旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器222操縱，從而將主流部分110C與下一個(gè)順序的材料流部分110D接通。
圖8所示的本發(fā)明實(shí)施例在流動(dòng)控制器入口106B和主流管道110結(jié)合部的地方連接一個(gè)Y形接頭228。在該實(shí)施例中，管流閥門212和216基本上是平行擺動(dòng)，因此其可由一個(gè)致動(dòng)器進(jìn)行操縱。
纖維長度和強(qiáng)度測試如圖9所示，在輸送帶梳理裝置162抽取纖維子樣須毛161后，輸送帶第一運(yùn)動(dòng)增量將輸送帶上的梳理裝置停在第一刷拭臺166的前面。該第一刷拭臺166最好包括一個(gè)具有硬金屬絲梳針的旋轉(zhuǎn)梳理滾筒167，以便調(diào)整須毛的單個(gè)纖維并解開被稱為“棉結(jié)”的纏在一起的纖維束?？諝鈿饬髯饔迷谛D(zhuǎn)梳理滾筒上，從而清除滾筒梳針上的棉結(jié)并使纖維疏松。
輸送帶的第二前進(jìn)增量使夾著梳理須毛161的帶載梳理裝置與旋轉(zhuǎn)刷拭臺168的運(yùn)動(dòng)路徑對準(zhǔn)。刷拭臺168固定在直線軸承169上，并通過未示出的第二步進(jìn)馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)使其可控制地在最靠近帶載梳理裝置162的操作位置與遠(yuǎn)離梳理裝置162運(yùn)動(dòng)路徑的非操作位置之間運(yùn)動(dòng)。先前梳理過的須毛現(xiàn)在被帶到易彎的細(xì)梳齒旋轉(zhuǎn)刷154和配合板156之間的縫隙中。當(dāng)刷拭完成時(shí)，刷拭臺168沿直線軸承169所確定的運(yùn)動(dòng)路徑返回而離開輸送帶。
輸送帶160的第三前進(jìn)增量使從帶載梳理裝置162伸出的被梳理和刷拭過的須毛161與長度／強(qiáng)度測試儀170上的抽樣口230(圖9未示出)對準(zhǔn)。作為一個(gè)裝置，長度／強(qiáng)度測試儀170在未示出的第三步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下沿直線軸承176往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如圖10-16所示，測試儀170由具有前壁板232的外殼包著。如圖14所示，外殼前壁板通過“浮動(dòng)”支承件支承著一個(gè)剛性的透明導(dǎo)向板233，該“浮動(dòng)”支承件可允許玻璃透明導(dǎo)向板233相對于前壁板232有限度地獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)向板233上的抽樣口230將上部透明導(dǎo)向部分234和下部透明導(dǎo)向部分236之間的板分隔開。上部玻璃透明導(dǎo)向部分234的上側(cè)邊238是一個(gè)具有磨砂凹形表面的散射光接受器。沿接受器凹面的聚焦軸設(shè)有一排多個(gè)發(fā)光二極管(LED)240。沿下部透明導(dǎo)向部分236的下側(cè)邊設(shè)有一個(gè)長的大面積光敏傳感器242。該光傳感器的臨界敏感元件相對固定以保持對準(zhǔn)。抽吸管244從外殼內(nèi)將空氣抽出來促使空氣氣流進(jìn)入須毛口230。當(dāng)測試儀前壁在步進(jìn)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)下沿直線軸承176向輸送帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)入抽樣口230的空氣氣流確保須毛161穿過抽樣口230。
須毛161穿過抽樣口230阻礙了標(biāo)定光從上部透明導(dǎo)向部分234傳輸?shù)较虏客该鲗?dǎo)向部分236中，因此，影響了光敏傳感器242所發(fā)出的信號值。當(dāng)須毛伸入到抽樣口230中時(shí)，通過使光敏傳感器信號值與測試儀170的位置相協(xié)調(diào)，就可確定所選須毛的最大纖維長度和纖維長度變化。步進(jìn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)角度位置將測試儀170的相對位置以非常精確的方式發(fā)送給測試儀控制程序。對應(yīng)于從材料主流中抽取的每個(gè)須毛子樣的纖維長度和纖維長度變化值與預(yù)定數(shù)目的前述值結(jié)合，從而產(chǎn)生一個(gè)樣本平均值。
檢查由長度／強(qiáng)度測試儀從試樣須毛中所獲取的數(shù)據(jù)是有益的。當(dāng)須毛在上部和下部透明導(dǎo)向部分之間前移時(shí)，由光敏傳感器242所檢測的穿過抽樣口230的光透射性的初始衰減就表明了須毛中最長纖維的前端側(cè)邊到達(dá)此處。該到達(dá)信號與位置參考點(diǎn)的同步步進(jìn)馬達(dá)信號相關(guān)。在須毛繼續(xù)穿過的情況下，這種相關(guān)關(guān)系就一直繼續(xù)下去，直到光敏傳感器242的信號基本上保持不變?yōu)橹埂Ｔ谠撐恢命c(diǎn)處的步進(jìn)馬達(dá)信號由控制程序記錄以便分析參考點(diǎn)的前端側(cè)邊和信號穩(wěn)定點(diǎn)之間的線性差異。由穩(wěn)定的光敏傳感器信號可推斷出須毛中所有的纖維至少長到足以中斷從抽樣口230通過的光線。因此，抽樣口位置的標(biāo)定表示了須毛中最短的纖維。即使進(jìn)一步使須毛伸入到抽樣口中，也不會(huì)有額外的光傳輸損失。參考點(diǎn)和穩(wěn)定點(diǎn)之間的直線距離就是纖維長度的變化量。
通過迭代計(jì)算，前述的過程可推廣到在長度分布評價(jià)的整體差異中使參考點(diǎn)和穩(wěn)定點(diǎn)之間的中間口位置與對應(yīng)于每個(gè)線性增量的光衰減量或衰減百分比相關(guān)。
對于最靠近帶載梳理裝置162位置的測試儀170而言，須毛161處于伸入到抽樣口230的位置上，該抽樣口230越過兩對鉗夾爪250和252(圖16)之間的須毛。鉗夾250具有一個(gè)對應(yīng)于由線性軸承176支承的測試儀170支架的固定位置。鉗夾252可相對于固定鉗夾250往復(fù)運(yùn)動(dòng)。鉗夾252的往復(fù)運(yùn)動(dòng)平行于直線軸承176的運(yùn)動(dòng)。固定鉗夾250包括一個(gè)固定下爪250b和一個(gè)活動(dòng)上爪250a。兩對橫向?qū)ΨQ的氣缸260固定在固定下爪250b上。每個(gè)氣缸260中伸出的致動(dòng)活塞桿262固定在固定鉗夾250的活動(dòng)上爪250a上。分別固定到活動(dòng)上爪250a和固定下爪250b上的兩個(gè)相對的鉗夾爪條254a和254b與須毛口230的平面對齊并且在打開時(shí)接受須毛161。
活動(dòng)鉗夾252也包括固定下爪252b和活動(dòng)上爪252a。氣缸264固定到固定下爪252b上。氣缸264伸出的活塞桿266固定到活動(dòng)上爪252a上。鉗夾爪條256a固定在須毛伸入平面上方的活動(dòng)上爪252a上，而鉗夾爪條256b固定在須毛伸入平面下方的固定下爪252b上。
往復(fù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如螺旋千斤頂或螺桿和齒條)由高精度步進(jìn)馬達(dá)174驅(qū)動(dòng)，并固定到固定鉗夾250的下爪250b和活動(dòng)鉗夾252的下爪252b上并位于它們之間。固定在活動(dòng)鉗夾252的下爪上的標(biāo)定磁鐵268與標(biāo)定開關(guān)269相互配合，從而保持由步進(jìn)馬達(dá)角度位置信號所表示的固定和活動(dòng)鉗夾之間的相對位移測量值精度。另外，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過載荷或力測量傳感元件270而固定在活動(dòng)鉗夾252上。浮動(dòng)接頭272可提供載荷傳感元件270和活動(dòng)鉗夾252之間所需的校正調(diào)整。
為使纖維延伸率和強(qiáng)度測試穩(wěn)定和合理，最好使承受破壞應(yīng)力的纖維數(shù)目是已知的，或者至少抽出穩(wěn)定的數(shù)目來進(jìn)行測量。由光敏傳感器獲得的長度和長度分布數(shù)據(jù)可得出圖25所示的須毛161的平面圖。在須毛平面圖中，平面線163的位置可相對于參考平面定位。選擇線163的位置，使其穿過預(yù)定的纖維總數(shù)，而不考慮穿過須毛平面的纖維分布序列。因此，可相對于須毛161來調(diào)整測試儀170的位置，以便于對準(zhǔn)位于須毛鉗夾爪254和256之間的平面線163。這里，氣缸260和264充滿壓縮空氣，從而使活動(dòng)爪250a和252a向?qū)?yīng)的固定爪250b和252b靠近。因此，須毛161中大致確定數(shù)目的纖維就夾緊在相應(yīng)的成對鉗夾爪條254和256之間。在夾緊時(shí)，步進(jìn)馬達(dá)174驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使活動(dòng)鉗夾爪250與固定鉗夾爪250分離。步進(jìn)馬達(dá)弧脈沖乘以傳動(dòng)比的積確定了爪對以相當(dāng)高的精度相互分離的直線距離。在爪分離的同時(shí)，載荷傳感元件270將需要繼續(xù)使纖維拉伸的力值測得并傳送給控制計(jì)算機(jī)。繼續(xù)施加控制須毛子樣拉伸的力直到其斷裂為止。當(dāng)須毛在兩對鉗夾爪條254和256之間斷裂時(shí)，就可確定出纖維延伸率值和其最大強(qiáng)度值。此后，控制計(jì)算機(jī)使鉗夾缸打開。夾在鉗夾爪條256之間的斷裂須毛端通過抽樣口230的氣流作用經(jīng)抽吸管244排掉。須毛161的前端仍保持固定在帶載梳理裝置162上。如圖9所示，輸送帶160接著向前運(yùn)動(dòng)使梳理裝置162與須毛清理臺172對準(zhǔn)。這里，梳理裝置162的纖維夾緊機(jī)構(gòu)打開，并通過刷子和真空操作將須毛殘留去掉。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認(rèn)識到將圖9-16所示的在線長度／強(qiáng)度測試系統(tǒng)定位在最關(guān)鍵的棉花處理過程(例如干燥和軋棉處理)之前和之后的意義。特別是，知道材料流系統(tǒng)中平均纖維長度在輸送過程中經(jīng)過一組干燥機(jī)后是否會(huì)減小是非常有益的。類似地，如果軋棉臺排出的纖維平均長度減小，那么對某一上游工序進(jìn)行改變是適宜的。
馬克隆尼纖維細(xì)度測試馬克隆尼纖維細(xì)度值的基礎(chǔ)是由Koxeny方程導(dǎo)出的，該方程提供一種可靠的用于含極少數(shù)“盲”微孔的粉末的滲透性近似值。參見美國物理協(xié)會(huì)手冊。該方程表征了表面上方的空氣氣流阻力與已知容積中的已知物質(zhì)的關(guān)系。
M=(RM)2當(dāng)RM=[(HMC-LMC)(LMP-HMP)][LMC+(LMP-P)]]]>和X=1+[(W-10)100]
其中，試樣重量范圍是8-12克M=修正的馬克隆尼纖維細(xì)度值RM=原先的馬克隆尼纖維細(xì)度值HMC=高標(biāo)定棉花值LMC=低標(biāo)定棉花值LMP=低標(biāo)定棉花值的壓力HMP=高標(biāo)定棉花值的壓力
P=測試狀態(tài)下棉花的壓力W=測試狀態(tài)下棉花的重量(克)對于圖3所示的例子，鉸鏈門130提供了一個(gè)局部化的壓力區(qū)來補(bǔ)充通過分支管180抽吸的外部氣流，以便將主流材料試樣抽入到馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置中。圖17-19顯示了一種試樣抽取裝置，該試樣抽取裝置利用穿孔擋板280在進(jìn)入馬克隆尼纖維細(xì)度測試分支管180的開口182周圍形成一個(gè)局部化的壓力區(qū)。象鉸鏈門130一樣，穿孔擋板280在計(jì)算機(jī)控制的未示出的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器作用下有選擇地轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入和離開主流管道110內(nèi)的操作位置。
第一種馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置包括一個(gè)裝有活塞294和296的缸孔292，活塞294和296位于缸孔292的兩個(gè)相對的軸向端部。每個(gè)活塞294和296可在其各自的氣壓致動(dòng)缸295和297的作用下在伸出位置和縮回位置之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。活塞294和296中的任意一個(gè)或它們兩個(gè)是穿孔的或多孔的以使空氣基本上可自由通過。但是，這種孔眼是非常小的，以便可阻擋和攔住經(jīng)其通過的空氣流中的任何皮棉。在氣缸295的桿端面298和活塞294的桿側(cè)之間是未示出的氣流調(diào)整機(jī)構(gòu)，當(dāng)活塞294從致動(dòng)氣缸295伸出時(shí)，該調(diào)整機(jī)構(gòu)可允許氣流進(jìn)入缸孔292。這種機(jī)構(gòu)可以是一個(gè)透過缸孔292壁的小孔，當(dāng)活塞處于縮回位置時(shí)，該小孔由活塞294蓋住或封閉住。
在該馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置的缸孔直徑約為1．5英寸。缸孔192中部試樣收集區(qū)X的軸向長度約為6．0英寸。在縮回的活塞294的端面平面與收集區(qū)X的上游輪廓平面之間，試樣分支管180以足夠小的交角穿透馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置的缸孔292壁，以使流體狀皮棉流平滑地從分支管180流動(dòng)到缸孔292中。類似地，在試樣收集區(qū)X的下游輪廓平面與縮回的活塞296的端面之間，真空吸管300以較低的交角穿透缸孔292的壁。
在馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置的缸孔292的試樣收集區(qū)X內(nèi)存在一個(gè)約4．0英寸長的壓力差測量區(qū)Y。如圖20所示，缸孔壁292在其圓周面周圍由兩個(gè)平面排列的孔組302和304進(jìn)行穿孔。上游孔組302通向上游支管接頭306。下游孔組304通向下游支管接頭308。兩個(gè)支管接頭可操作地連接到壓力差信號傳輸裝置310上。
如圖17所示，馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置的一次工作循環(huán)可從上游穿孔活塞294縮回和從下游穿孔活塞296伸出開始。另外，旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器186使盤形閥184轉(zhuǎn)入到與分支管180的軸線對準(zhǔn)在一個(gè)平面上，從而使分支管與馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置的缸孔292的試樣收集區(qū)X相通。當(dāng)吸管300中抽成真空時(shí)，穿過穿孔活塞296的氣流將纖維從管道110經(jīng)分支管180抽入到試樣收集區(qū)X中。吸入的纖維不受該流動(dòng)氣流的影響而靠在下游活塞296的端面上，并聚集在試樣收集區(qū)X中。當(dāng)聚集的試樣增加并壓縮時(shí)，透過聚集試樣的氣流阻力就會(huì)增大。聚集試樣的數(shù)量與穿過聚集物兩側(cè)的壓力差有關(guān)。當(dāng)壓力差傳輸裝置310所監(jiān)測的上游孔302和下游孔304之間的壓力差增大到預(yù)定的閾值時(shí)，而該閾值可表示進(jìn)行馬克隆尼纖維細(xì)度測試所需要的足夠多的聚集試樣，控制計(jì)算機(jī)就將指令信號傳輸給旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器186來關(guān)閉盤形閥184。然后，啟動(dòng)上游致動(dòng)氣缸295以伸出上游活塞294。在此處，兩個(gè)活塞294和296完全伸出，從而在缸孔292中確定了一個(gè)可變的但可測定的容積Z。該容積Z基本上由已知數(shù)量的壓實(shí)纖維所占據(jù)。
當(dāng)上游活塞294完全縮回時(shí)，外部空氣進(jìn)入缸孔192內(nèi)部的通道就被封閉。當(dāng)上游活塞294伸出時(shí)，這些外部空氣通道就開通了。現(xiàn)在，真空吸管300所抽取的氣流從上游活塞294的后面到達(dá)，并穿過活塞孔而進(jìn)入兩個(gè)活塞端面之間的聚集纖維物中。如圖18所示。由于經(jīng)過活塞的壓力損失是非常小的值或者是一個(gè)標(biāo)定的值，因此，沿容積Z軸向長度穿過壓縮纖維物的空氣壓力損失可由壓力差傳輸裝置320來進(jìn)行測量?？刂朴?jì)算機(jī)從傳輸裝置320處接收對應(yīng)于沿容積Z軸向長度的壓力差的信號。
如圖19所示，在傳輸裝置320測量了第二壓力差之后，致動(dòng)氣缸297就將下游活塞296縮回，使真空吸管300直接與缸孔292相通?；钊?96的端面不再約束聚集纖維物，聚集纖維物就象一個(gè)塞入物一樣運(yùn)動(dòng)到吸管300中。吸管300將上述塞入物傳送給重量儀312。對應(yīng)于纖維塞入物重量的信號就被傳送給控制計(jì)算機(jī)200，以便與壓力差傳輸裝置310所發(fā)出的信號值相互調(diào)整來得出該試樣的馬克隆尼纖維細(xì)度值。
圖22所示的分解組裝圖顯示了另一種馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置。該裝置僅需要一個(gè)纖維試樣供料管278，該供料管278與主管體274相通。從初始輸送管(未示出)流出的空氣流沿主管體274經(jīng)中心對準(zhǔn)的測試腔276和流動(dòng)控制球形元件287上的一對徑向相對的屏柵口282流過。球形元件287還具有一個(gè)開孔285。在未示出的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器所控制的第一轉(zhuǎn)動(dòng)位置處，屏柵口282通向閥體284。球形元件287的第二轉(zhuǎn)動(dòng)位置是相對于第一轉(zhuǎn)動(dòng)位置旋轉(zhuǎn)90°的位置，從而使開孔285通向并對準(zhǔn)閥體284。
對應(yīng)于圖20所描述的壓力差測量裝置設(shè)置在測量腔276中。與測量腔276同軸對準(zhǔn)的是一個(gè)多孔的或穿孔的試樣壓縮活塞322，該活塞322固定在活塞桿324的端部?；钊麠U324具有一個(gè)可滑動(dòng)地穿過主管體274的蓋325。壓縮活塞桿324的外端固定到未示出的回位氣缸上并由其可定位地進(jìn)行控制?；匚粴飧状篌w是一種雙作用氣缸，該雙作用氣缸在兩個(gè)相反方向上有選擇地具有壓力驅(qū)動(dòng)位移。另外，位移元件(如活塞或活塞桿)相對于氣缸的定位是可監(jiān)控的，反之亦然。在任何一種情況下，位置控制信號可引導(dǎo)或報(bào)告運(yùn)動(dòng)元件(如壓縮活塞322)的相對位置。
初始輸送管氣流所輸送的棉花微粒沉積在球形元件的屏柵口282上。測量腔276中這些微粒聚集物可通過圖20所示的壓力差測量裝置進(jìn)行檢測和監(jiān)控。當(dāng)檢測到對應(yīng)于充足數(shù)量的聚集棉花試樣的預(yù)定壓力差時(shí)，控制程序就切斷氣流源，并停止額外的棉花進(jìn)入測量腔。然后，回位氣缸使壓縮活塞322向前移動(dòng)進(jìn)入測量腔276，從而將預(yù)定的壓力載荷作用于聚集的試樣上。同時(shí)，將活塞位置報(bào)告給控制程序，從而來提供確定試樣體積的必要數(shù)據(jù)。在此狀態(tài)下，已知的空氣流量流過壓縮的試樣，并經(jīng)過壓縮活塞322和球形屏柵口282。空氣流動(dòng)阻力由經(jīng)過壓縮棉花試樣的壓力損失來確定，并且是已知流量的函數(shù)。而馬克隆尼纖維細(xì)度值由計(jì)算機(jī)200來進(jìn)行計(jì)算，并且是流動(dòng)阻力和其它已知參數(shù)的函數(shù)。
對于要得出空氣流動(dòng)阻力而言，將流動(dòng)控制球形元件轉(zhuǎn)動(dòng)90°以與開孔285對準(zhǔn)。回位氣缸使壓縮活塞322進(jìn)一步伸出而將棉花試樣推出測量腔276而進(jìn)入圖19所示實(shí)施例所描述的自動(dòng)重量儀312。該重量數(shù)據(jù)可作為質(zhì)量校準(zhǔn)的基準(zhǔn)。如果需要的話，所抽取的試樣也可廢棄或重復(fù)使用。在任何一種情況下，當(dāng)試樣經(jīng)球形元件287排出時(shí)，球形元件的角度位置就恢復(fù)到原始試樣聚集位置處。
本發(fā)明的馬克隆尼纖維細(xì)度測試的第三實(shí)施例包括圖23所示的裝置，其中，棉花試樣芯部129通過取芯沖孔器330而與較大的聚集試樣128隔離開來。較大的聚集試樣128可通過任意幾種已知的裝置、例如具有取芯孔139的鉸鏈門130來壓實(shí)。具有帶刃端部332的取芯沖孔器330與取芯孔139對準(zhǔn)。在中空的桿元件334的作用下，沖孔器本體可雙向運(yùn)動(dòng)，并有選擇地使帶刃端部332與管道壁104上的圓形密封／切槽336相配合。芯部試樣129不必完全從較大的聚集試樣128上切下。
在槽336的圓形周邊內(nèi)具有一個(gè)或多個(gè)與大氣相通的管壁孔338?；鍣C(jī)構(gòu)339可定位在管壁104的外側(cè)，根據(jù)需要且當(dāng)需要時(shí)，可有選擇地封閉孔338。穿孔的壓縮活塞340在取芯沖孔器330的測量腔344中同軸對準(zhǔn)。活塞340可通過桿342軸向定位，桿342固定在壓縮活塞340上，并同軸地限定在中空桿元件334的內(nèi)部。抽氣管346穿透取芯沖孔器本體330的圓筒形壁。測量腔344內(nèi)的氣壓(或真空)通過壓力傳感器348進(jìn)行測量并傳送到控制計(jì)算機(jī)。
本發(fā)明圖23所示的馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置在可獲得完全打開的棉花試樣的軋棉臺和皮棉清潔機(jī)之后的整個(gè)處理過程中是非常有用的。這種完全打開的試樣對于在測量腔344中保證均勻的纖維密度和試樣密實(shí)度是非常需要的。
沖孔器本體桿334的動(dòng)作是簡單的，其整個(gè)行程運(yùn)動(dòng)與壓實(shí)元件130是一致的。壓縮活塞340的定位可通過未示出的可驅(qū)動(dòng)活塞桿342的反饋控制氣馬達(dá)或電馬達(dá)無級地控制在測量腔344中的行程界限之間?；钊?40反饋控制的一個(gè)作用是調(diào)整活塞340在預(yù)定的選定范圍內(nèi)作用于試樣129上的壓力(或力)。其次，反饋控制可報(bào)告活塞340的端面位置，以便于使相應(yīng)的測量腔容積在活塞340行程極限之間無級變化。
對于在壓縮活塞340預(yù)定載荷作用下的試樣129而言，當(dāng)其占據(jù)了測量腔中的已知容積時(shí)，就可通過適當(dāng)?shù)乃惴ㄓ?jì)算出相應(yīng)的試樣129的重量。經(jīng)管道346抽取的已知空氣流量與傳感器348所測量的相應(yīng)的腔內(nèi)壓力相對應(yīng)。由此數(shù)據(jù)組，就可計(jì)算出“無重量的”馬克隆尼纖維細(xì)度值。
作為圖23所示實(shí)施例的進(jìn)一步應(yīng)用，可確定對應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)“成熟”值的棉花試樣性能。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)“成熟度”的測量過程，已知重量數(shù)的完全打開的棉花被壓縮到第一預(yù)定體積，已知的“低”空氣流量經(jīng)第一壓縮體積進(jìn)行抽取，并記錄下壓力差。接著，將同一試樣進(jìn)一步壓縮到第二預(yù)定體積，且已知的“高”空氣流量經(jīng)第二體積進(jìn)行抽取?！案摺笨諝饬髁康膲毫Σ钆c“低”空氣流量的壓力差進(jìn)行組合，從而使用標(biāo)準(zhǔn)的ASTM公式計(jì)算出纖維的成熟度。
修正的成熟度可通過使用圖23所示實(shí)施例的操作過程進(jìn)行確定，其中，壓縮活塞340可漸進(jìn)地設(shè)定為兩個(gè)或多個(gè)位置。在確定相應(yīng)體積的每個(gè)預(yù)定活塞位置上，經(jīng)過試樣的空氣流量、試樣的壓力差和活塞載荷是需記錄的數(shù)據(jù)。由這些記錄數(shù)據(jù)，可確定棉花的成熟度。該成熟度的確定過程可以是遞增的或連續(xù)的。
對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所進(jìn)行的前述描述是為了說明和解釋。這些不是詳盡的并且并不是擬將本發(fā)明限制為所描述的具體形式。顯然，在上述教導(dǎo)下可作出多種改型和變型。所選擇和描述的實(shí)施例是為了更好地說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和實(shí)際應(yīng)用，以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以不同的實(shí)施方式利用本發(fā)明，并針對特定的使用情況作出各種不同的改型。在根據(jù)清楚、合法和合理定義的權(quán)利要求書范圍進(jìn)行解釋的情況下，所有的這種改型和變型都處于本發(fā)明權(quán)利要求書所確定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種用于接受箱體中的纖維試樣并對該纖維試樣的纖維性能進(jìn)行測試的纖維性能測試系統(tǒng)，其包括箱體輸入裝置，用于將箱體放入到纖維性能測試系統(tǒng)中；纖維性能測試臺；纖維二次抽樣裝置，其用于從箱體內(nèi)的纖維試樣中取出纖維子樣，并將纖維子樣提供給至少一個(gè)纖維性能測試臺；以及箱體輸出裝置，其用于從纖維性能測試系統(tǒng)中取出箱體。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維性能測試臺還包括一個(gè)馬克隆尼纖維細(xì)度測試臺。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維性能測試臺還包括一個(gè)纖維長度測試臺。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維性能測試臺還包括一個(gè)纖維強(qiáng)度測試臺。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維性能測試臺還包括一個(gè)纖維長度分布測試臺。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維性能測試臺還包括一個(gè)纖維延伸率測試臺。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維性能測試臺還包括一個(gè)纖維顏色測試臺。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維性能測試臺還包括一個(gè)纖維顏色分布測試臺。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維性能測試臺還包括一個(gè)纖維雜物含量測試臺。
10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維性能測試臺還包括一個(gè)纖維雜物識別測試臺。
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維性能測試臺還包括一個(gè)纖維成熟度測試臺。
12．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，箱體輸入裝置還包括一條輸送帶。
13．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，箱體輸出裝置還包括一條輸送帶。
14．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維二次抽樣裝置還包括一對封閉的環(huán)帶，它們分別繞其各自的收斂引導(dǎo)回路運(yùn)轉(zhuǎn)，所述收斂引導(dǎo)回路部分地限定了一個(gè)纖維獲取區(qū)，用于將至少一部分纖維試樣壓實(shí)到一個(gè)狹口區(qū)，纖維輸送裝置，其靠近狹口區(qū)，用于從狹口區(qū)抽取纖維子樣，并將纖維子樣輸送到纖維導(dǎo)管裝置中。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，至少一條環(huán)帶可相對于另一條環(huán)帶平動(dòng)，以便有選擇地調(diào)整纖維獲取區(qū)的大小。
16．根據(jù)權(quán)利要求14所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維輸送裝置還包括梳理滾筒，其用于將纖維子樣輸送到纖維導(dǎo)管裝置中。
17．根據(jù)權(quán)利要求14所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維導(dǎo)管裝置還包括一個(gè)真空吸嘴，其用于從纖維輸送裝置中以流體狀纖維流的方式抽取纖維子樣。
18．根據(jù)權(quán)利要求14所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維獲取區(qū)還包括箱體的至少一部分。
19．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維二次抽樣裝置還包括取樣梳，該取樣梳可相對于箱體中的纖維試樣平動(dòng)，并通過箱體上的開口裝置與纖維試樣接觸，取樣梳從箱體內(nèi)的纖維試樣中收集纖維子樣。
20．根據(jù)權(quán)利要求19所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述開口裝置還包括一個(gè)位于箱體上的槽口。
21．根據(jù)權(quán)利要求19所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述開口裝置還包括位于箱體中的孔。
22．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維二次抽樣裝置還包括取樣梳，該取樣梳與箱體上的開口裝置對準(zhǔn)，取樣梳固定在繞行帶上，以便于有選擇地繞封閉循環(huán)運(yùn)動(dòng)路徑遞增運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)路徑的第一增量可使其中一個(gè)取樣梳與箱體內(nèi)的纖維試樣接觸并從中取下纖維子樣。
23．根據(jù)權(quán)利要求22所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述開口裝置還包括一個(gè)位于箱體上的槽口。
24．根據(jù)權(quán)利要求22所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述開口裝置還包括位于箱體中的孔。
25．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維二次抽樣裝置還包括一個(gè)梳理裝置，其具有基本上從大致為圓筒形的表面徑向凸出的凸起，驅(qū)動(dòng)該梳理裝置以使所述凸起轉(zhuǎn)動(dòng)而經(jīng)過一個(gè)圓弧弧度，該圓弧通過箱體上的孔與纖維試樣接觸，所述凸起從纖維試樣上取下纖維子樣；一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)刷，該轉(zhuǎn)動(dòng)刷設(shè)置在梳理裝置附近，用于從梳理裝置的徑向凸起上刷下纖維子樣；以及一個(gè)真空吸嘴，其用于將纖維子樣從轉(zhuǎn)動(dòng)刷上取下。
26．根據(jù)權(quán)利要求19所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述開口裝置還包括一個(gè)位于箱體上的槽口。
27．根據(jù)權(quán)利要求19所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，所述開口裝置還包括位于箱體中的孔。
28．根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，纖維二次抽取裝置還包括夯錘裝置，其通過該箱體上的第一開口進(jìn)入所述箱體并且將纖維子樣壓入與設(shè)置在箱體中第二開口旁邊的至少一個(gè)纖維性能測試臺相鄰的箱體中。
29．一種用于接受容納在箱體中的纖維試樣并對纖維試樣的纖維性能進(jìn)行測試的纖維性能測試系統(tǒng)，其包括箱體輸入裝置，該箱體輸入裝置包括一條輸送帶，用于將箱體放入到纖維性能測試系統(tǒng)中；纖維性能測試臺，其包括一個(gè)馬克隆尼纖維細(xì)度測試臺，一個(gè)纖維成熟度測試臺，一個(gè)纖維長度測試臺，一個(gè)纖維強(qiáng)度測試臺，一個(gè)纖維長度分布測試臺，一個(gè)纖維延伸率測試臺，一個(gè)纖維顏色測試臺，一個(gè)纖維顏色分布測試臺，一個(gè)纖維雜物含量測試臺，以及一個(gè)纖維雜物識別測試臺；纖維二次抽樣裝置，其用于從箱體內(nèi)的纖維試樣中取出纖維子樣，并將纖維子樣提供給至少一個(gè)纖維性能測試臺，纖維二次抽樣裝置包括一對封閉的環(huán)帶，它們分別繞其各自的收斂引導(dǎo)回路運(yùn)轉(zhuǎn)，所述收斂引導(dǎo)回路部分地限定一個(gè)纖維獲取區(qū)，纖維獲取區(qū)包括箱體的至少一部分，至少一條環(huán)帶可相對于另一條環(huán)帶平動(dòng)，以便有選擇地調(diào)整纖維獲取區(qū)的大小，并可將至少一部分纖維試樣壓實(shí)到一個(gè)狹口區(qū)，纖維輸送裝置，該纖維輸送裝置包括梳理滾筒，且靠近狹口區(qū)，用于從狹口區(qū)抽取纖維子樣，并將纖維子樣輸送到纖維導(dǎo)管裝置中；纖維導(dǎo)管裝置，其具有一個(gè)真空吸嘴，用于從纖維輸送裝置中以流體狀纖維流的方式抽取纖維子樣，并將纖維子樣輸送到纖維馬克隆尼纖維細(xì)度測試臺和成熟度測試臺，取樣梳，該取樣梳可相對于箱體中的纖維試樣平動(dòng)，并通過箱體上的槽口與纖維試樣接觸，取樣梳從箱體內(nèi)的纖維試樣中抽取纖維子樣，并將纖維子樣輸送到纖維長度、長度分布、強(qiáng)度和延伸率測試臺，以及夯錘裝置，其用于穿過箱體上的第一開口進(jìn)入箱體，并且對纖維顏色、顏色分布、雜物含量、雜物識別和水分測試臺附近的箱體內(nèi)的纖維子樣進(jìn)行壓實(shí)，上述測試臺設(shè)置在箱體的第二開口附近，以及箱體輸出裝置，該箱體輸出裝置包括第二輸送帶，用于從纖維性能測試系統(tǒng)中取出箱體。
30．根據(jù)權(quán)利要求29所述的纖維性能測試系統(tǒng)，其特征在于，夯錘裝置還包括纖維水分測試臺，該測試臺設(shè)置在夯錘裝置的一端，夯錘裝置穿過箱體的第一開口與纖維子樣接觸。
全文摘要
一種軋棉處理控制系統(tǒng),其包括在棉花經(jīng)過軋棉機(jī)時(shí)用于測量其物理性能的測試臺。水分傳感器在較寬的整個(gè)取值范圍上確定棉花中的水分含量。質(zhì)量性能監(jiān)控器可確定棉花的顏色、顏色分布以及夾雜在棉花中的廢料或其它雜物的數(shù)量和種類。馬克隆尼纖維細(xì)度測試裝置可確定馬克隆尼纖維細(xì)度和棉花成熟度。纖維長度測試儀可提供棉花纖維的長度分布、破壞強(qiáng)度和延伸率等信息。棉花試樣從軋棉棉流中抽取,并以人工、半自動(dòng)和全自動(dòng)的方式提供給測試臺。在全自動(dòng)裝置中,測試臺直接與軋棉機(jī)相聯(lián)。測試臺還與軋棉處理控制系統(tǒng)相聯(lián),該控制系統(tǒng)利用測試臺所測得的數(shù)據(jù)來自動(dòng)地控制軋棉機(jī)的操作。或者,測試臺安裝到一個(gè)獨(dú)立的裝置中。在半自動(dòng)形式的獨(dú)立裝置中,試樣由人工抽取并提供給箱體中的裝置,以便于測試臺自動(dòng)地進(jìn)行二次抽樣和測試。在該半自動(dòng)形式下,該測試臺的結(jié)構(gòu)可以與全自動(dòng)在線裝置的結(jié)構(gòu)相同。在人工形式的獨(dú)立裝置中,試樣由人工抽取并人工送入到各種不同的測試臺中。獨(dú)立裝置所報(bào)告的信息可用于人工控制軋棉機(jī)的操作。
文檔編號G01N33/36GK1290346SQ99802739
公開日2001年4月4日 申請日期1999年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月6日
發(fā)明者H·M·戈拉施, M·A·奧弗貝, J·H·曼斯菲爾德 申請人:澤韋格路瓦有限公司