高容积纤维测试系统技术方案

一种轧棉处理控制系统，其包括在棉花经过轧棉机时用于测量其物理性能的测试台。水分传感器在较宽的整个取值范围上确定棉花中的水分含量。质量性能监控器可确定棉花的颜色、颜色分布以及夹杂在棉花中的废料或其它杂物的数量和种类。马克隆尼纤维细度测试装置可确定马克隆尼纤维细度和棉花成熟度。纤维长度测试仪可提供棉花纤维的长度分布、破坏强度和延伸率等信息。棉花试样从轧棉棉流中抽取，并以人工、半自动和全自动的方式提供给测试台。在全自动装置中，测试台直接与轧棉机相联。测试台还与轧棉处理控制系统相联，该控制系统利用测试台所测得的数据来自动地控制轧棉机的操作。或者，测试台安装到一个独立的装置中。在半自动形式的独立装置中，试样由人工抽取并提供给箱体中的装置，以便于测试台自动地进行二次抽样和测试。在该半自动形式下，该测试台的结构可以与全自动在线装置的结构相同。在人工形式的独立装置中，试样由人工抽取并人工送入到各种不同的测试台中。独立装置所报告的信息可用于人工控制轧棉机的操作。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术总体涉及一种用于处理如棉花这样的纤维材料的方法和装置。特别是，本专利技术涉及一种用于优化棉花品质的轧棉处理方法和装置。术语“棉花”用来指“籽棉”或“皮棉”。籽棉是具有与花纤维紧密生存苗种的棉株的原始天然花。皮棉是去掉种子的花纤维。轧棉包括干燥和去掉籽棉中的杂物、使苗种与皮棉分离、去掉皮棉中的附加杂物、压实皮棉和打包棉卷。根据处理设备的机械性能，轧棉机每小时可将150000磅的籽棉加工成12000磅的皮棉，并将其打包成500磅的棉卷。不言而喻，轧棉系统由若干不同种类的处理设备或装置构成。每台设备可用来影响皮棉产品的一种或多种物理性能。轧棉处理后的皮棉质量性能参数受到原始天然性能参数和轧棉处理过程中所承受清洁、干燥或增加水分的形式和程度的影响。纤维颜色、长度、强度和密度是其性能质量的天然属性。水分和杂物的存在可从外部影响对机械作用变化敏感的性能参数。研究表明棉花纤维的表观强度与纤维水分含量成正比，因此，在高水分含量的情况下，强度较高。因此，当通过干燥使纤维水分含量降低时，表观强度就下降，在轧棉过程中纤维断裂的频率就会增大。作为一种吸湿的材料，棉花的天然水分含量根据周围空气的相对湿度而变化。在高湿度时期所收获的棉花的水分含量可高达12％或更高，而在低湿度时期所收获的棉花所含的纤维水分仅有4％或更低。因此，为在预定水分含量下轧出皮棉的轧棉过程除了要将待处理的棉花中的水分除去以外还必须准备添加水分。尽管如此，在美国大部分棉花是以标准程序进行处理的，而没有考虑存在于一次直接批量处理中的实际数量的杂物或水分。因此，一些棉花可能过于干燥或经过多个清洁机进行处理而超过了原先存在于棉花中的杂物含量所必需经历的处理次数。这种不必要的处理或非常有害的处理可导致纤维质量降低，而成本和／或处理时间增大。由于美国大量的棉花作物是在低湿度时期收获的，且进入轧棉处理的棉花的纤维水分为4-5％，因此，通过在纤维与种子分离之前增加水分，以及通过减少纤维在轧棉台和皮棉清洁机中的断裂数目来进行皮棉清洁，从而提高这种棉花的平均纤维长度。但是，恢复所轧皮棉的水分不会增加纤维长度。另外，带有9％或更多纤维水分的棉花既不能平稳地进行轧棉也不能经皮棉清洁机进行适当的处理。因此，对于轧棉生产和产品质量方面，建议纤维水分含量为6．5-8％。清除杂物主要与市场等级和价格经济状况有关。但是，存在一个降低回报的因素，在此纤维和棉籽损坏以及重量的过度损失抵消了进一步清除杂物所带来的好处。大多数现代轧棉机包括可处理所预料的存在于工作区域中的大多数恶劣杂物状况的清洁设备。最好根据进入棉花的杂物含量来具体使用该设备，而且，由于清洁机的棉花是可使用的，因此清洁机的棉花就不必经过每个清洁机来进行处理。清除杂物应当限制到必须产生由棉花颜色所确定的等级。在不增加棉卷价值的情况下，过多的清洁会减小重量。一种优化棉花处理程序的方法是控制设备(如干燥机)的温度并绕过待处理特定棉花所不需的某些设备(如籽棉清洁机和皮棉清洁机)。通常，在轧棉处理过程中，不用对如杂物含量、水分含量、颜色、纤维长度、长度变化、纤维强度、纤维延伸率和纤维厚度等棉花的物理性能进行监控。因此，不存在可确定用于优化皮棉产品质量、级别或等级的处理程序的系统或方法。由于没有可用于确定优化质量程序的方法，也就没有可用于进行优化质量程序的装置或设备。改变在普通轧棉系统中使用的清洁机数量需要使系统停机并且需要人力来手动改变阀的结构布置。对于那些装有流动顺序转换阀的轧棉系统而言，估计至少需要5分钟来切换单个轧棉台的皮棉清洁装置上的阀。在串行或并行处理路线中，轧棉机通常具有三台或更多台皮棉清洁机，但不是所有的都装有支路阀。在普通的轧棉系统中为了绕过一台设备(如皮棉清洁机)，棉流经过直接位于皮棉清洁机之前的轧棉台后就停止下来。如果装有阀，通常可用手将通向所要绕过的设备的材料流管道中的阀关闭。然后被绕过的设备就停止运转。为使被绕过的设备恢复在线运转，工艺过程必须倒过来。为了绕过一台设备、例如籽棉清洁机或干燥机，所有前面的设备都必须停下来，因此，在用手切换籽棉清洁机阀时，就使整个轧棉系统的棉流停几分钟时间。最近，美国农业部和其他部门提倡使用安装了测量颜色、水分和杂物含量的在线传感器的新设备。W．S．Anthony等人的US5058444以及US5087120和US5639955部分地披露了这种新设备。与本专利技术相关，这些现有技术专利文献所披露的整个内容在这里作为参考而引入。尚未授权的美国专利申请08／691069也同时作为参考而引入，该申请披露了一种具有用于测量颜色和水分等物理性能的在线传感器的轧棉系统。另外，该申请披露了一种在系统材料流中在线测量相对杂物含量的方法。所测量的数据传送到中央处理器(CPU)。该CPU是一台中央控制计算机，该计算机具有可接收和处理在线传感器数据的计算机逻辑程序，以便于产生一个可确定棉流顺序的轧棉判定矩阵来优化棉流的经济指标。对于一个所确定的特定棉流顺序而言，适当的操作信号发送给动力操纵的流动控制器，例如位于籽棉或皮棉输送管上的由马达操纵的阀。尽管未授权的专利申请08／691069代表了一种在在线质量性能测试新设备方面的重大进步，但逻辑程序的变量数据库仍只有颜色、水分和杂物。纤维长度、纤维长度变化、纤维强度、纤维延伸率以及马克隆尼纤维圆度和细度相对性能在现有技术的逻辑程序中未予考虑。因此，需要提供一种在优化性能测试处理顺序的新设备中考虑了纤维强度、纤维长度、纤维长度变化、纤维延伸率和马克隆尼棉花性能以及颜色、水分和杂物的自动轧棉控制系统。因此，本专利技术的一个目的就是提供一种具有用于测量纤维强度、纤维长度、长度变化、延伸率、马克隆尼纤维细度以及颜色、水分和杂物的在线传感器的轧棉控制系统。本专利技术的另一个目的是提供一种基本上成规格化的仪器组件，该仪器组件可沿轧棉系统的材料流动路径定位于多个位置上。本专利技术的另一个目的是提供一种装置，该装置可在基本上不中断棉流连续性的情况下，从运动的轧棉处理流中抽取物理试样，以便于自动处理该物理试样来确定所输送纤维的平均长度、纤维长度变化、纤维延伸率和纤维试样的破坏强度。本专利技术的还一个目的是提供几种可测量马克隆尼纤维细度的新仪器。本专利技术的又一个目的是提供一种不必称量试样重量就可确定马克隆尼纤维细度的方法和装置。本专利技术的又一个目的是提供一种确定棉花试样成熟度的改进的方法和装置。本专利技术的还一个目的是提供一种在不用人工干预或基本上不中断棉流的情况下就可获得马克隆尼纤维性能测量值的方法和装置。本专利技术的还一个目的是提供一种作为设备的独立件而基本上成规格的仪器组件，其适合于测试已从棉源(如轧棉机)取下并且作为试样人工送给独立仪器的棉花纤维。本专利技术的再一个目的是提供一种作为设备的独立件而基本上成规格的仪器组件，其适合于测试已从棉源(如轧棉机)取下的棉花纤维，并且在不用人工帮助的情况下就可获得和准备好所要测试的试样。专利技术概述在具有多个处理装置和用于输送夹带棉花空气流的管道的轧棉机中，流动控制装置如遥控马达阀设置在管道中，以便于有选择地包括或排除特定的处理装置。每个流动控制装置的管流控制状态由轧棉控制计算机来进行控制，该计算机根据在线棉花性能测量装置所提供的数据来按程序选择轧棉处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维性能测试系统，包括：具有内侧和外侧的周壁，纤维容纳装置，其用于以固定的形式将纤维试样限制在纤维容纳装置的内侧与周壁的内侧之间，纤维水分测试台，该测试台设置在纤维容纳装置的内侧附近，用来测量纤维试样的水分，设置在周壁第 一部分内的孔，所述孔在周壁的内侧和外侧之间延伸，纤维容纳装置压制至少一部分纤维试样，使其经所述孔伸出到周壁外侧，纤维二次抽样装置，其可用于从周壁上的孔伸出的纤维试样中取下纤维子样，该装置将纤维子样输送到纤维长度测试台，从而进行纤维子样的 纤维长度测量，一个光学窗口，其装有周壁的第二部分，该光学窗口在周壁的内侧和外侧之间延伸，纤维容纳装置将至少一部分纤维试样压靠在光学窗口上，以及纤维颜色测试台，该测试台靠近周壁外侧上的光学窗口，用于测量纤维试样的颜色。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：HM戈拉施，ME加永，MA奥弗贝，
申请(专利权)人：乌斯特技术股份公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]