运用可控的调节气体流直接控制纤维测试方法和装置制造方法及图纸

为了测试与加工诸如棉花的织物纤维而把调节气体流供给到仪器和装置的不同关键部位。在测试仪器方面，用引入指向一个测试区，包括测试仪器本身的可控调节气体流来实现标准测试区环境（它也成为测试记录的一部分）。在工艺装置方面，用“控制参数”实现机器性能参数的直接控制，“控制参数”又由施加调节气体流而产生。多个可能彼此矛盾的“性能参数”可按照预定的折衷控制方略进行控制，用提供近代统计控制学的反馈或前馈控制系统实现。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及对诸如纺纱用棉花等织物纤维的测试与生产工艺。本专利技术特别涉及在纤维测试时进行测试区域环境控制，并在纤维生产工艺中通过控制参数的控制直接控制机器性能参数。它们全都是在不同的关键位置使用调节气体来实现的。在纤维测试仪器方面，本专利技术提供了对于诸如杂质含量、棉结量和短纤维含量等各种测试参数的改进了的“标准”环境。在纤维生产工艺方面，本专利技术可导致诸如杂质含量、棉结量和短纤维含量等多种机器性能参数的最佳控制。为了使纱线工艺性能和最终产品质量达到最佳，通常各种测试是对织物本身、包括纤维、和诸如棉结与杂质等所不期望有的实体进行的。Zwellweger Uster，Inc，Knoxville，田纳西州;Uster，瑞士和其它生产厂家生产出广阔应用范围的实验用与在线工艺控制用的纤维和纱线测试设备，正在日益增多地被世界上的织物生产者所使用。在当今的高度竞争与质量意识市场中，在实验室测试及工艺监测中使用这些仪器已远超出给予用户的竞争性优点。它们已被美国政府指定用于棉花借贷合格分级领域。并已成为保全企业的需要。采购原材料与最终产品的各批量之被接受或拒绝取决于用这些仪器测定出的纤维与纱线的性质。例如，几乎100%的美国棉包都不用传统的人工棉花分级而是用HVI(高容量设备)系统(由Zellweger Uster，Inc.Knoxville，田纳西州生产)依照纤维长度、纤维强度/伸长、颜色、马克隆尼细度及杂质含量进行分级。测量的结果决定了棉包的价值，而且它也是作为纺纱厂的第一道工艺控制措施。对纤维性质日益提高的各种要求，诸如增加纤维的清洁度、减少棉结和短纤维含量已对测量这些性质的仪器提出更高的要求，希望提高其测量精度与准确性。例如，也由Zellweger Uster，Inc，Knoxville田纳西州制造的AFIS(先进的纤维信息系统)并在法国，Bremen棉花会议中的论文“先进的纤维信息系统在纤维全态长度分布中的应用”及“杂质粒子数目与尺寸的光电测定”中描述的以及下面所提到的各共同未决的专利申请中，能测量出纤维杂质含量，纤维长度分布(包括短纤维量)和纤维棉结水平。由Zellweger Uster，Inc.Knoxville，田纳西州制造的MANTIS能测量出单一纤维断裂强度、伸长量和直径。MANTIS公开在美国专利5，138，879中。仪器和工艺机器制造者们早已知道环绕着测试区或工艺区的微环境状态能对纤维测量和工艺性能参数产生极大的影响。例如，棉花纤维主要是纤维素并有极高的吸湿性。增加含湿量会提高强度，引起纤维膨胀，恶化清洁度和类糖的粘性，并减少静电效应。这些和其它的与测试或工艺微环境相关的纤维性质变化已然公知并由纤维织物工艺人员用控制宏观环境的办法控制在有限的程度。例如在轧棉时用干燥机把纤维中的含湿量减少至约5%或更低。这样可以更有效地使之清洁、但产生了其它效果，削弱纤维并加剧静电问题。另一方面，在纤维及与其相关的纱线强度至关重要的织造车间，相对湿度可以高达85%，相应于纱线中含湿量约9%。然而，在测试实验室或制造设备中进行精确的宏观环境控制是困难而昂贵的，而且在大多数情况下远不如所期望的那样有效。大的控制空间缓冲只产生小的扰动，例如对湿度、温度和离子浓度，而且对控制动作响应慢。通常发现花费极昂(对于大的生产区域要几百万美元)的宏观环境控制系统，它实际控制相对温度和温度到±2%与±1°F而测试或生产区却要波动到±10%与±5°F。如Shofner专利4，512，060、4，631，781和4，686，744中所讨论的，日益增长的要求是在纤维性质方面，是在织物生产机器生产率提高和织物生产机器对纤维性质变化的容许公差降低时。当前的生产与收割方法本身就会把较多的外部物质引入到棉花纤维中，这样，例如使外部物质量达到给定的百分比的轧棉与清理工作量就增加了。清洁工作增加总是有纤维损失和损伤的消耗。清洁目标与纤维不受操作之间的矛盾增加了生产者、轧棉者、批发商和纺纱者所面临的困难。提供清洁而且不受损伤的纤维是一个世界范围的大问题，改进工艺方法与设备是当务之急，特别是在测试区和工艺区环境控制领域中。正如在上述Shofner专利4，512，060、4，631，781和4，686，744中所通常认识到的，使用调节空气或其它气体，比如输送气体在生产工艺和测试机器中以改进机器的工作是有益的。例如像这些专利中所公开的那样，能产生对于特定操作，比如清洁操作的关于湿度和带静电方面的纤维最佳状态。从这些专利中还进一步认识到各种参数例如纤维的温度和静电荷在各种不同的工艺阶段可以不同。虽然温度、湿度和静电荷大概是被输送气体调节的最显然的参数，但也可能是其它参数。例如，上述提到的各专利也公开了对输送气体如湿度、温度、压力、气体组成、自由电荷浓度、静电荷、放射性粒子浓度、速度和压力波动的调节。特别是在编织工艺机器中控制温度和湿度的其它例子已公开在Thannheiser专利NO.4，527，306和Leifeld等人的专利No.5，121，522中。在这些专利中公开了各种系统，其中编织工艺机器中的输送气流是相对于温度和湿度调节的，并使用了反馈控制系统。专利5，121，522中还特别公开了一种测量纤维毛圈的“湿度”和温度的系统，直接使用在控制空气调节系统中。如在这些专利中所指出的，控制的原因之一是如果，例如输送空气太干燥，静电荷将引起在设备中产生所不期望的聚集。另外，如果输送空气太湿，就会产生纱球。这样，在纤维生产工艺中的湿度控制已然公开了。进而，还知道在调节气流的影响下，单个纤维几乎立即就达到了平衡点(例如，相对于含湿量)，尽管毛圈或纤维团块需要较长的时间才达到平衡。然而，有许多迄今尚未实际提出的互相抵触的想法，例如大家知道，纤维最好在其含湿量较低时例如低于5%时予以清洁。也知道棉花纤维强度在较高的含湿量，例如高于5%时最大。棉花纤维的强度影响在工艺操作时所不希望有的纤维断裂程度。相应地，本专利技术的广义目的是通过使用适宜的可控的调节气体流来改进纤维测试仪器和工艺机器的总体性能。简单地说，按照本专利技术的第一总体方面考虑认为把可控的调节气体流直接引入直接测试区包括测试仪器本身可以有效地实现由美国材料测试协会(ASTM)所提出的75°F和65%相对湿度的标准测试区环境的最佳状态。今以举例方式，但不受其限制，加以说明，用可控的调节气体流控制的测试区环境诸参数包括湿度、温度、速度、压力、速度波动、压力波动、气体组成、自由电荷浓度、静电荷和放射性粒子浓度。为测量这些测试区的每一参数，安装有各种传感器，并作为反馈控制系统之用。进而，从本专利技术中可见可以把可控的调节气体流引入到例如HVI(高容量设备)测试线中的多个测试区中以实现最佳的测试区环境控制。按照本专利技术的一个特别方面，在测试仪器例如强度测试仪中直接控制测试区环境的方法包括至少测量一个测试区环境参数、诸如上述的测试区环境参数，再在测试期间仔细调整以维持该环境参数在预定值上来控制测试区环境参数为一预定的水平或数值。相似地，本专利技术还提供一种在仪器中控制测试区环境的方法，它有许多测试区，其中之一可以是棉结测试区，其中对每一测试区至少测量一个测试区环境参数，而且每个测试区的环境参数用特定测试区的适宜地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在测试仪器中直接控制测试区环境的方法，它包括：测量至少一种测试区环境参数；以及控制至少一种测试区环境参数为预定值，是在测试期间仔细运用调节气体流来把至少一种测试区环境参数保持在预定值上的。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：FM索夫纳，MG汤恩斯，
申请(专利权)人：泽韦格乌斯特美国有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]