WO2005003747A1 - Microwave resonator, textile machine comprising a resonator of this type, and a dielectric for this resonator - Google Patents

Microwave resonator, textile machine comprising a resonator of this type, and a dielectric for this resonator Download PDF

Info

Publication number
WO2005003747A1
WO2005003747A1 PCT/EP2004/051175 EP2004051175W WO2005003747A1 WO 2005003747 A1 WO2005003747 A1 WO 2005003747A1 EP 2004051175 W EP2004051175 W EP 2004051175W WO 2005003747 A1 WO2005003747 A1 WO 2005003747A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
resonator
dielectric
microwave
fiber material
microwave resonator
Prior art date
Application number
PCT/EP2004/051175
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Ueding
Otmar Kovacs
Wolfgang Göhler
Chokri Cherif
Original Assignee
Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau Ag filed Critical Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau Ag
Priority to CN2004800189592A priority Critical patent/CN1816739B/en
Priority to DE112004001115.9T priority patent/DE112004001115B4/en
Publication of WO2005003747A1 publication Critical patent/WO2005003747A1/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01GPRELIMINARY TREATMENT OF FIBRES, e.g. FOR SPINNING
    • D01G31/00Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop motions
    • D01G31/006On-line measurement and recording of process and product parameters
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01HSPINNING OR TWISTING
    • D01H13/00Other common constructional features, details or accessories
    • D01H13/32Counting, measuring, recording or registering devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
    • G01N22/04Investigating moisture content
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/36Textiles
    • G01N33/365Textiles filiform textiles, e.g. yarns

Definitions

  • the invention relates to a microwave resonator for connection to a measuring device for measuring the mass and / or moisture of fiber material continuously conveyed through the resonator space, and to a textile machine with such a microwave resonator.
  • the measurement of fiber properties in the textile industry is an essential prerequisite for the production of high-quality textiles.
  • the measurement of sliver masses is indispensable, in particular for the purpose of compensating for unevenness in one or more slivers presented to a spinning preparation machine. Such a measurement is also desirable and even necessary for quality control of the stretched material at the machine exit.
  • Measured values for the sliver mass are used in addition to the above-mentioned quality control to shut down the machine if the specified mass or thickness limit values are exceeded or undershot and thus no high-quality product is received.
  • a new method for measuring the sliver mass is the use of microwaves.
  • microwaves generated by a microwave generator the frequencies of which are preferably changed within a certain range by a computer, are coupled into a resonator room of a microwave resonator, through which the measurement also takes place Fiber material is continuously passed through.
  • a resonance signal occurs at a characteristic microwave frequency, which after decoupling to determine the tape mass and / or the tape moisture can be evaluated by a computer.
  • this object is achieved by the features of independent claims 1, 10, 11, 12, 13 and 14. Furthermore, this object is achieved by a textile machine with such a resonator. In a further aspect, this task is solved by a dielectric for such a resonator.
  • the resonator has at least one dielectric (ie an electrically non-conductive spatial unit) - in one part or in several parts - which is designed to be protected against the absorption of moisture. It has been found that the absorption of moisture and, in particular, water by the resonator elements, which shield the fiber material passed through from the other areas of the cavity, does not result in sufficiently stable measurement results. In particular, a drift of the resonance signals as a function of the water absorption has been observed on the part of the elements or dielectrics shielding them or guiding the fiber bath or baths.
  • dielectric ie an electrically non-conductive spatial unit
  • At least one dielectric is formed in the passage area of the fiber material in such a way that absorption of moisture is substantially completely prevented.
  • the at least one dielectric is polished or ground at least in sections at points that come into contact with the fiber material. In this way it can be prevented that moisture from the fiber material, in particular micro cracks, is absorbed in the dielectric. No room humidity can penetrate to any appreciable extent. It is therefore preferred if the entire exposed area of the dielectric is polished or ground.
  • a preferred material that is polished or ground on its surface at least in sections is ceramic. It has been found that such a treatment reduces the absorption of moisture and thus leads to more precise and reliable measurement results.
  • the at least one dielectric is Makrolon ®.
  • This plastic polymer has been found to also be a suitable shield and guide member in the sense of the dielectric according to the invention, and in particular as a substantially water-resistant.
  • Makrolon ® also has the advantage that it is relatively inexpensive. However, Makrolon ® is not resistant to abrasion to the desired extent, so coating with ceramics or the like is advisable (see below).
  • the at least one dielectric is made from a plastic alloy, which offers the required property of very low to nonexistent moisture absorption.
  • At least two electrically non-conductive subunits are arranged in a sandwich-like manner with respect to one another and together form a dielectric according to the invention.
  • the fiber material is guided in a touching manner.
  • Such a sandwich arrangement has the advantage that the subunit facing away from the fiber material - and thus advantageously facing a closed resonator space area - can have, for example, favorable dielectric properties (for example essentially temperature-independent dielectric constant and dielectric loss factor in a temperature range of, for example, 10 ° C to 100 ° C and in gigahertz Frequency range), while the subunit facing the fiber material guarantees the inventive protection against moisture absorption. Accordingly, it is not necessary to search for a single material for the dielectric, which ideally should have optimal properties for all requirements.
  • the partial unit facing away from the fiber material consists of plastic, on which a covering partial unit facing the fiber material is arranged.
  • the subunit facing away from the fiber material is made of ceramic, on which a covering subunit is also arranged.
  • the covering unit is particularly preferably designed as a moisture-sealing layer, which is advantageously formed from a ceramic layer or a plastic layer. This layer can in turn be polished or ground.
  • the main constituent is aluminum oxide (Al 2 O 3 ), the percentage of which can be above 95% and preferably above 98%.
  • silicon nitride is used as the main component and preferably S1 3 N4-Y2O 3 . In the case of a plastic layer, this can be made from a polycarbonate.
  • the moisture-sealing layer can be in the form of a thin layer or plate-shaped, so that in the latter case the at least one dielectric can also be made of two can be formed sandwiched ceramic plates.
  • the subunit facing the fiber material can also be designed as a plate, consisting essentially of waterproof aluminum oxide or possibly also silicon nitride.
  • the at least one dielectric can likewise essentially consist of aluminum oxide or silicon nitride.
  • the dielectric constant and / or the dielectric loss factor of at least one dielectric in the cavity resonator of a microwave sensor is essentially constant in the measuring range lying in the gigahertz range. If several such subunits are combined to form a dielectric, for example in the aforementioned sandwich-like structure, their common dielectric constant and / or their dielectric loss factor is essentially constant in the above sense.
  • the frequency range mentioned in the gigahertz range from 1-10 GHz has proven to be suitable for measuring resonance signals on a fiber material. Since it makes sense to vary the frequency in a suitable frequency range for determining the resonance frequency, it is therefore advantageous that the dielectric properties do not essentially change over this frequency range and in particular in the bandwidth of the measuring range.
  • the coefficient of thermal expansion of the material of the at least one dielectric is as low as possible. It has been shown that deformations also result in a resonance frequency detuning.
  • the coefficient of linear expansion is advantageously less than 10 and preferably less than 5 in a temperature range from approximately 10 ° C. to 100 ° C.
  • At least one dielectric lies against a resonator wall, the thermal expansions of the two elements being essentially the same.
  • the thermal expansions of the two elements being essentially the same.
  • the thermal expansion suppress relative shear stresses due to the high interlaminar shear strength.
  • materials for the electrically conductive resonator walls that have a relatively large thermal expansion for example aluminum, can also be used.
  • the thickness of the at least one dielectric or the total thickness in the case of several interacting dielectrics in the region of the fiber material passage is selected such that the spatial resolution of the microwave resonance signal, which is also determined by the working frequency, is not worse than approx. 1-2 cm.
  • the microwave field can be focused in the region of a spatial resolution in the order of magnitude of approximately 1 cm by means of one or more dielectrics with the stated thickness. If no such focusing were carried out, the spatial resolution would be significantly poorer due to the resonator properties (spatial dimensions, operating frequency).
  • the dielectric constant of the at least one dielectric is advantageously less than 20 and preferably less than 10 under conditions customary in machine operation, it also advantageously being essentially independent of temperature.
  • a low dielectric constant is advantageous if, despite careful material selection, temperature fluctuations and frequency changes have an effect on the dielectric properties. In this case, a small dielectric constant causes only small deviations in the resonance signal, so that the resonance signals still have the required accuracy.
  • the at least one dielectric closes off parts of the resonator chamber, in particular to prevent dust or loose fibers from penetrating into these cavity regions and interfering with the measurements due to resonance shifts.
  • the at least one dielectric is furthermore preferably designed and arranged to passively guide the fiber material through the resonator space.
  • at least part of the at least one dielectric is therefore designed as a guide element.
  • the rest of the resonator space can be protected from fiber fly and dust if the closure is appropriate, and on the other hand precise guidance of the fiber material through the resonator space can be achieved.
  • the microwave field can be focused for the purpose of spatial resolution in the order of magnitude of approximately 1-2 cm.
  • the at least one dielectric is advantageously arranged along the transport path of the fiber material through the resonator.
  • the material covers a space between two edge sections of the resonator in the manner of a bridge or a bridge, which can range from the resonator inlet to the outlet.
  • the microwave resonator is essentially formed by hollow half cylinders arranged parallel and spaced apart from one another, between which the fiber material is transported in the transverse direction of the cylinder.
  • the resonator walls are in this case formed by the bent half-shells delimiting the half-cylinders, while the mutually facing, preferably straight delimiting surfaces of the half-cylinders are each formed by dielectrics arranged parallel and spaced apart from one another, between which the fiber material is passed.
  • the at least one dielectric is designed as a rectangular tube which is open on both end faces and has one or more pieces.
  • the resonator chamber can be designed as a flat hollow cylinder which is closed at the edges transversely to the fiber sliver transport direction (in contrast to the two previously mentioned half cylinders).
  • the fiber material is guided through the cylinder cavity in the direction of its longitudinal axis.
  • the at least one dielectric also extends in the direction of the fiber material and is preferably designed as a one-piece or multi-piece cylinder tube that is open on both end faces. This can have an enlarged, advantageously conical inlet opening.
  • the fiber material can be used for a subsequent derwalzencru be compacted to a certain degree.
  • This embodiment can be advantageous, for example, if only a single sliver is passed through the resonator, since here the round tube cross section can be adapted to the sliver cross section.
  • the pipe cross section is advantageously cylindrical in shape over the geometric measuring range.
  • a resonator as described above can be used, for example, at the exit of a drafting system or at the inlet of a draw frame which receives a single strip from an upstream card.
  • the tube is preferably designed to be exchangeable, a suitable tube with a modified inner diameter can be selected, for example, depending on the fineness of the strip.
  • the evaluation of the decoupled microwave signals is expediently matched to the tube used in each case.
  • Such a readjustment of the evaluation software can be dispensed with if the masses of the various tubes in the area of the microwave propagation are chosen to be essentially the same size. This requires a suitable selection of the geometry of the pipes.
  • the above embodiment relates, inter alia, to the case where only one tube passes through the resonator chamber, ie the outside diameter of the respective tubes is the same with a different inside diameter.
  • at least two tubes are provided, an inner tube being arranged in a contactless or touching manner in an outer tube, for example pushed in.
  • the fiber material is guided in the inner tube.
  • different inner tubes with different inner diameters can also be used alternately in the preferably the same outer tube.
  • the outer tube is used primarily to hold the inner tube and to keep the other resonator areas clean and is preferably arranged in a suitable manner on the resonator, for example suspended with an outer bead on the edge.
  • the accuracy of the resonance signal evaluation for the various inner tubes can also be ensured by readjusting the evaluation software and / or by equal massing of the inner tubes in the microwave propagation range.
  • one or more dielectric materials preferably made of ceramic, essentially fill the resonator space. On the outside, the dielectrics are surrounded by an electrically conductive layer or wall in order to allow the microwave field to arise in the interior. Since there is now ceramic or another suitable material in the resonator room instead of air, the spatial resolution can be increased or a very compact resonator can be built.
  • the resonator comprises two semi-cylindrical dielectrics, between which the fiber material is passed.
  • the dielectrics are preferred, at least on their side facing the fiber material, and are designed to be abrasion-resistant in accordance with an independent aspect of the invention, in order to counteract wear due to fiber friction. This is preferably achieved by a suitable choice of material, for example a ceramic with the main component aluminum oxide.
  • the invention relates, as it were, to a textile machine, in particular a card, draw frame or comber with at least one of the microwave resonators mentioned.
  • the invention also includes the respective dielectrics for such microwave resonators. Otherwise, the microwave resonator according to the invention can also be used for other machines and apparatus or which do not originate from the textile sector.
  • FIG. 1 shows a microwave resonator according to a first embodiment, cut along I-1 according to FIG. 2;
  • Figure 2a, 2b, 2c a tube for the microwave resonator in side view, in longitudinal section and in supervision;
  • Figure 3 shows the microwave resonator of Figure 1 seen from above in a reduced view (fleece guide nozzle removed);
  • FIG. 4 shows a microwave resonator according to a second embodiment (same view as FIG. 1);
  • Figure 5 shows a microwave resonator according to a third embodiment in supervision
  • FIG. 6 shows the microwave resonator according to FIG. 5 in a sectional side view (vertical section along the resonator along the transport direction of the fiber band FB);
  • Figure 6a shows a section of two sandwich-like dielectrics.
  • FIG. 7 shows the microwave resonator according to FIGS. 5 and 6 in a rear view (section along I-1 in FIG. 5);
  • FIG. 8 shows a microwave resonator according to a fourth embodiment (same view as FIG. 5);
  • FIG. 10 shows a microwave resonator according to a sixth embodiment.
  • FIG. 1 and 3 show a first exemplary embodiment of a microwave resonator 30 in section and from above.
  • the resonator 30 is arranged in a plate-shaped support structure 21.
  • the support structure 21 has a central recess 32, which in the embodiment shown is cylindrical, as can be seen from the top view in FIG. 3.
  • a wall element 46 is placed on the recess 32, which in the embodiment shown is designed as a flat cylindrical disk and has screw receptacles 36a on the edge, which are aligned with corresponding blind bores 36b in the support structure 21.
  • hexagon screws 36 can be screwed into these bores 36a, 36b, each of which has an internal thread, in order to screw the wall element 46 to the support structure 21 (the screws are not shown in FIG. 1).
  • the wall element 46 can be fitted and screwed plane-parallel in a recess in the support structure 21 with the upper side of the support structure 21.
  • the wall element 46 placed on the recess 32 creates a resonator chamber 31 of the microwave resonator 30, into which microwaves can be coupled in with the aid of a coupling element 58 and can be coupled out with the aid of a coupling element 59, see FIG. Figure 3.
  • Both coupling elements 58, 59 for example in the form of a rod, project from the outside into the resonator space 31 through corresponding bores in the wall element 46.
  • the coupling element 58 is connected via a cable 57 to a schematically indicated microwave generator 56, the frequency of which with the aid of a control unit (not shown) (preferably a microprocessor) can be varied.
  • the decoupling element 59 is in turn connected via a cable 55 to an evaluation unit, not shown.
  • the coupling-out element 59 receives the microwave signals which form in the resonator chamber 31 and forwards them to the evaluation unit, so that the respective resonance frequency and the associated signal width can be determined at successive times. From this information, the band mass or band thickness and the band moisture of the fiber material that is currently passing through the resonator chamber 31 can be determined.
  • a dielectric 60 which is essentially in the form of a hollow cylindrical guide tube and is made of an electrically non-conductive material, is inserted into the resonator chamber 31.
  • the dielectric 60 which is shown in greater detail in FIGS. 2a-2c, has an outer bead on each end side, with which it bears in a through opening of the wall element 446 on the one hand and a through opening in the support structure 21 on the other.
  • the fiber sliver FB which is shown only schematically as an arrow, is guided linearly through the resonator chamber 31 and then through a sliver funnel 26 with a beak-shaped end section directly into the nip between two downstream calender rolls 11, 12.
  • the band funnel 26 is in one Ring bead of the support structure 21 held and for this purpose has an annular groove.
  • the guide tube or the dielectric 60 is made of a material whose dielectric constant and its dielectric loss factor remain essentially constant in the measuring range lying in the gigahertz range.
  • the dielectric constant and the dielectric loss factor remain essentially unchanged in the case of the temperature fluctuations customary in machine operation - typically between 20 ° C. and 70 ° C.
  • the empty resonance frequency of the resonator 30 thus hardly changes from the point in time at which a band end emerges until the new introduction of fiber band, regardless of the time period in between, so that no new calibration of the microwave sensor has to be carried out.
  • the dielectric 60 in accordance with one aspect of the invention is designed such that it does not essentially deform under temperature fluctuations, i.e. has a low coefficient of thermal expansion. Furthermore, the material of the dielectric 60 is advantageously designed to be essentially resistant to abrasion.
  • the dielectric 60 is designed to be protected against the absorption of moisture.
  • the inward-facing surface of the dielectric 60 can be ground or polished in order to prevent moisture absorption from the environment and from the fiber sliver FB via microcracks in the material.
  • a ceramic with the main component aluminum oxide (Al 2 O 3 ) has proven to be a suitable material here.
  • Ceramics also consist essentially of aluminum oxide (Al2O 3 ) . that can be used without treatment. Silicon nitride ceramics may also be used, for example Si3N 4 ⁇ 2 ⁇ 3.
  • aluminum oxide (Al 2 O 3 ) also has a high abrasion resistance and, moreover, a dielectric constant of less than 10 at the usual operating temperatures and at measuring frequencies in the range of approximately 1-10 GHz. Also their coefficient of linear expansion in a temperature range of approx. 20-100 ° C is below 10, in the case of Si 3 N 4 -Y 2 ⁇ 3 even in the range of 3.
  • a fleece guide nozzle 23 is arranged above the wall element 46 and has a bore 70 into which a fleece nozzle insert 24 is inserted and held by means of a centering pin (not shown).
  • the fleece nozzle insert 24 is rounded on the circumference in order to ensure a gentle insertion of the fiber sliver FB into the guide tube 60.
  • the fleece guide nozzle 23 is articulated on the support structure in such a way that it can be pivoted in the direction of the double arrow 27, in particular in the event of a tape jam on the nozzle 23.
  • the articulation points of the fleece guide nozzle 23 on the narrow sides of the support structure 21 are not shown.
  • a first, electrical heating foil 80 is attached, while on the opposite side of the support structure 21 a second heating foil 85 is arranged on the outside. Both heating foils 80, 85 are connected to a heating source, not shown, via connecting wires 81, 82 or 86, 87.
  • the heating power is advantageously regulated, for example to 70 ° C. for the outlet sensor shown (and approx. 35 ° C. for an inlet sensor).
  • one or more temperature measuring devices (not shown) are expediently provided, which can be arranged, for example, in one or more lateral bores in the support structure 21 that come close to the resonator chamber 31.
  • Thermal envelope insulation which for example surrounds the entire support structure - with corresponding openings for the fiber material - can also be provided to prevent the influence of temperature fluctuations in the environment and to prevent loss of heating power.
  • the Reso ⁇ atorraum are made 31 surrounding elements of a material having low thermal expansion, for example, a steel with high nickel content, preferably Ni36 steel and in this case, for example Invar ® steel.
  • the inner wall of the cavity 30 may have a conductive coating of, for example, oxygen copper because of Invar ® steel of the wall member 46 and the support structure 21 has a relatively low electrical conductivity. Microwave resonances with sufficient signal strength could possibly not develop without such a conductive coating.
  • a corrosion-resistant coating of, for example, gold or silver is additionally applied to it.
  • a ceramic or a composite with embedded ceramic can be used as a coating or cover.
  • the resonator 30 with the dielectric 60 designed as a guide tube can advantageously be arranged behind a drafting system.
  • the nonwoven fabric leaving the drafting system is formed into a band FB and then introduced into the resonator 30.
  • the resonator 30 can be arranged between a card and a draw frame, the fiber material leaving the card being transported into a can in the drafting device of the draw frame without an intermediate storage.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a microwave resonator according to the invention, the only difference from that of FIGS. 1 and 3 is that two concentrically arranged tubes are provided as dielectrics 160, 161, an inner tube 160 and an outer tube 161 2a-2c is substantially the same as that according to FIGS. 2a-2c, the outer tube or the outer dielectric 161 is shorter and each has a step-shaped ring recess 163, 164 in the wall element 46 or in the support structure 21 stored.
  • the outer dielectric 161 prevents penetration of dust and moisture into the eccentric areas of the resonator chamber 31 when the inner dielectric 160 is replaced, so that there is no need for a corrosion protection layer on the inner resonator walls.
  • the tube 160 is advantageous if inner dielectrics with different inner diameters are to be used, for example when the fiber material to be processed is changed.
  • the total mass of the inner and outer dielectric 160, 161 in the area of the microwave propagation in the resonator chamber 31 is essentially constant, since in this case the empty resonance frequency remains unchanged and there is no need for new calibrations.
  • the inner wall of the outer Tube 161 is preferably designed to be moisture-resistant, for example by polishing or grinding to remove microcracks and / or by applying a moisture-resistant layer (for example Al 2 O 3 ).
  • FIGS. 5-7 show a further microwave resonator 300 - shown without a microwave generator - with an upstream funnel 318 and calender rollers 335, 336, the pair of calender rollers pulling at least one fiber band FB through the funnel 318 and the resonator 300.
  • the at least one fiber sliver FB is only indicated by a dotted arrow; in FIG. 7 the fiber sliver FB is shown in cross section as a composite of many individual fibers. If a plurality of fiber slivers FB are transported through the resonator 300, these advantageously lie next to one another. 7, the hopper 318 and the calender rollers 335, 336 are not shown.
  • the rollers 335, 336 can also serve as drafting rollers of a drafting system, so that they perform a double function (transport through resonator 300 and drafting).
  • band guide elements can also be used, for example horizontally and / or vertically arranged deflecting rods, which for example can also have concave guide surfaces in order to allow the at least one fiber band FB to enter the resonator 300 centered.
  • the calender rolls 335, 336 can be arranged rotated by 90 ° or any other angle.
  • the resonator 300 has two closed hollow half cylinders 301, 305 separated by a gap 310, the outer walls 302, 306 of the half cylinders 301, 305 being made of metal.
  • the inner walls oriented towards the fiber band FB are designed as dielectrics 303, 307 in the sense of this invention.
  • the material for these plate-shaped dielectrics 303, 307 are made, for example, from a ceramic with the main constituent aluminum oxide or another suitable material, reference being made here to the above explanations regarding the guide tube 60.
  • the microwave resonance forms in the resonator interior between the walls 302, 306.
  • the thicknesses of the dielectrics 303, 307 are chosen so that the spatial resolution of the microwave resonance signal is not worse than approx. 1-2 cm. same for preferably also for the configuration of the dielectrics 60, 160, 161 of the embodiments according to FIGS. 1-4.
  • the plate-shaped dielectrics 303, 307 are preferably designed to be exchangeable and can easily be replaced if damaged, for example.
  • the dielectrics 303, 307 are glued to the edges of the resonator walls 302 and 306, but nevertheless are relatively easy to replace after the glue points have been cleaned.
  • the fiber material FB is passively guided along the rounded corners 309 of the resonator walls 303, 307 and further along the dielectrics 303, 307, see FIG. Figure 7. Since the respective interiors of the half cylinders 301, 305 are sealed off from the environment, advantageously no dust, fiber fly or the like can penetrate them. For the sake of clarity, the coupling-in element 358 and coupling-out element 359 protrude into these interiors.
  • an air flow 350 can be passed through the gap 310 on both sides of the sliver FB or slivers FB, which is dashed in FIGS. 3 and 4 and shown in FIG. 5 as a circle with crossed lines drawn therein (air flow direction from the viewer ) directed away.
  • the air flow or the air flows 350 can assume several functions. On the one hand, they ensure a largely homogeneous temperature distribution in the gap 310, on the other hand, they prevent deposits of fibers in particular on the dielectrics 303, 307 and at the exit of the resonator 300 or at the transition to the calender rollers 335, 336. Such dirt deposits would prevent this Detune resonator 300 and lead to measurement inaccuracies.
  • the air flow 350 can be used for the targeted temperature setting, in particular of the resonator walls 302, 306.
  • the dielectrics 303, 307 can be ground or polished, at least on their side facing the fiber material FB to prevent the ingress of moisture.
  • the other above explanations regarding the choice of materials also apply accordingly.
  • the subunit 307a facing the respective hollow half cylinder 301, 305 can have optimal dielectric properties, for example an essentially constant dielectric constant and an essentially constant dielectric loss factor in the case of temperature fluctuations and in measurement frequency ranges in the gigahertz range.
  • the subunit 307b facing the gap 310 can in particular be designed in such a way that moisture absorption and abrasion due to the fiber material passing through are substantially prevented.
  • a ceramic such as TMM ® (a hydrocarbon-ceramic composite material with a very good temperature stability and in particular a to temperature variations very stable dielectric constant) or a plastic (for example, Makrolon ®) or a plastic alloy can be selected, while for the partial unit 307b facing the gap 310 and which is either layered or plate-shaped, it consists of a ceramic made of aluminum oxide as the respective main component. This ceramic can in turn be ground or polished.
  • the embodiment of the microwave resonator 400 according to FIG. 8 differs from that according to FIGS. 5-7 in that the dielectrics 403, 407 extend over the entire transport length of the fiber material FB extend through the resonator 400 and are rounded at their input and output ends 409 to avoid an abrupt transition for the fiber material.
  • the resonator walls 402, 406 serve as a flat contact surface on which the dielectrics 403, 407 are preferably glued.
  • the dielectrics 403, 407 can be designed like the dielectrics 303, 307 in terms of material and treatment.
  • resonator 500 also has two hollow half-cylinders 501, 505 spaced apart from one another in the thickness of the dielectric 503, which together with the dielectric 503 form the resonator space 531.
  • the dielectric 503 lies on the circumferential edges of the respective walls 502, 506, which can be screwed to one another via schematically illustrated bores.
  • the dielectric 503 preferably has rounded leading and trailing edges 509. Antenna connections are not shown in FIG. 9.
  • FIG. 10 shows one half of a further embodiment of a microwave resonator 600 according to the invention.
  • This resonator has two semi-cylindrical dielectrics 603, 607 made of preferably ceramic, between which the fiber material FB is passed as in the case of the resonators in FIGS. 5-9.
  • An electrically conductive layer for example made of copper, is applied to the curved outside of the dielectrics 603, 607.
  • rigid metal walls are provided instead of the layers.
  • the layers or walls can be provided on the outside with a corrosion layer, for example a copper layer; This layer is not absolutely necessary, since the microwave field forms in the interior of the resonator 600.
  • Antenna connections 608a, 608b for coupling in for coupling out microwaves are provided on an end face of the dielectrics 603, 607.
  • measures are preferably taken to prevent the penetration of moisture (grinding, polishing, coating, etc., see above).
  • the microwave field (when using measuring frequencies in the GHz range) can be focused to a few millimeters in the measuring range of the fiber material passage.
  • the spatial resolution can be increased compared to that of FIGS. 5-9, since they contain air instead of the solid dielectrics.
  • the resonator 600 can be made very compact due to the configuration according to the invention.
  • the dielectrics 603, 607 can accordingly each consist, for example, of a larger semi-cylindrical ceramic or plastic block with a temperature and frequency stable and as low as possible dielectric constant, which is provided with a moisture-resistant and essentially abrasion-resistant ceramic layer made of aluminum oxide.
  • the thermal expansions of the at least one dielectric and the at least one resonator wall are essentially of the same size, so that there are no relative shear stresses between the dielectric and the resonator wall which lead to cracks and leaks and thus to measurement errors.
  • the loss of loss of the at least one electrically non-conductive dielectric according to the invention is as low as possible in accordance with the various aspects of the invention, that is to say the dielectric comes as close as possible to an ideal non-conductor.
  • the described microwave resonators with a microwave generator can be used, for example, on a line with a regulated or unregulated drafting system.
  • a microwave sensor can be arranged before and after the drafting system.
  • the invention can also be used, for example, without restriction in a carding machine or a comber.

Abstract

The invention relates to a microwave resonator for or on a textile machine for connecting to a measuring device serving to measure the weight and/or moisture of fibrous material (FB) continuously conveyed through the resonator space (31; 331; 431; 531). The aim of the invention is to design the resonator in order to improve the measuring accuracy. To this end, the invention provides different advantageous embodiments of at least one electrically non-conductive dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) for placement in the resonator space (31; 331; 431; 531).

Description

Mikrowelienresonator, Textilmaschine mit einem derartigen Resonator sowie Dielektrikum für einen derartigen Resonator Microwave resonator, textile machine with such a resonator and dielectric for such a resonator
Die Erfindung betrifft einen Mikrowellenresonator zum Anschließen an eine Meßeinrichtung zur Messung der Masse und/oder der Feuchtigkeit von kontinuierlich durch den Resonatorraum gefördertem Fasermaterial sowie eine Textilmaschine mit einem derartigen Mikrowellenresonator.The invention relates to a microwave resonator for connection to a measuring device for measuring the mass and / or moisture of fiber material continuously conveyed through the resonator space, and to a textile machine with such a microwave resonator.
Die Messung von Fasereigenschaften in der Textilindustrie ist unabdingbare Voraussetzung zur Produktion von hochwertigen Textilien. So ist beispielsweise die Messung von Faserbandmassen insbesondere zum Zwecke der Ausregulierung von Ungleichmäßig- keiten von einem oder mehreren einer Spinnereivorbereitungsmaschine vorgelegten Faserbändern unabdingbar. Gleichfalls ist zur Qualitätskontrolle des verstreckten Materials am Maschinenausgang eine derartige Messung wünschenswert und sogar erforderlich. Meßwerte zur Faserbandmasse (es sind auch die Bezeichnungen Bandquerschnitt oder Banddicke gebräuchlich; die Bezeichnungen sind im Rahmen dieser Darstellung als äquivalent zu betrachten) werden neben der genannten Qualitätskontrolle auch zum Abstellen der Maschine herangezogen, wenn vorgegebene Massen- oder Dickengrenzwerte über- oder unterschritten werden und somit kein hochwertiges Produkt mehr erhalten wird.The measurement of fiber properties in the textile industry is an essential prerequisite for the production of high-quality textiles. For example, the measurement of sliver masses is indispensable, in particular for the purpose of compensating for unevenness in one or more slivers presented to a spinning preparation machine. Such a measurement is also desirable and even necessary for quality control of the stretched material at the machine exit. Measured values for the sliver mass (the terms sliver cross-section or sliver thickness are also common; the terms are to be regarded as equivalent in the context of this illustration) are used in addition to the above-mentioned quality control to shut down the machine if the specified mass or thickness limit values are exceeded or undershot and thus no high-quality product is received.
Bisher werden überwiegend mechanisch abtastende Sensoren zur Ermittlung der Bandmasse bzw. -dicke von dem bzw. den Faserbändern eingesetzt. Auch sind kapazitive Meßorgane bekannt. Eine neue Methode zur Messung der Faserbandmasse stellt hingegen die Verwendung von Mikrowellen dar. Hierbei werden von einem Mikrowellengenerator erzeugte Mikrowellen, deren Frequenzen bevorzugt von einem Rechner innerhalb gewisser Grenzen verändert werden, in einen Resonatorraum eines Mikro- wellenresonators eingekoppelt, durch welches auch das zu vermessende Fasermaterial kontinuierlich hindurchgeführt wird. Entsprechend dem Fasermaterial, der Bandmasse und der Bandfeuchtigkeit tritt bei einer charakteristischen Mikrowellenfrequenz ein Resonanzsignal auf, welches nach Auskopplung zur Ermittlung der Bandmasse und/oder der Bandfeuchtigkeit auswertbar von einem Rechner ist. Eine derartige Methode für andere Anwendungszwecke ist beispielsweise in der EP 0468023 B1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit explizit eingeschlossen wird. Die Vorteile eines derartigen Meßverfahrens mittels Mikrowellen liegen insbesondere darin, daß ein hochpräzi- ses, berührungsloses Abtasten des Fasermaterials möglich sind. Mechanische Beeinträchtigungen des Bandes sowie Meßungenauigkeiten aufgrund der Trägheit von mechanischen Meßelementen scheiden aus.So far, mainly mechanically scanning sensors have been used to determine the sliver mass or thickness of the sliver or slivers. Capacitive measuring devices are also known. A new method for measuring the sliver mass, on the other hand, is the use of microwaves. Here, microwaves generated by a microwave generator, the frequencies of which are preferably changed within a certain range by a computer, are coupled into a resonator room of a microwave resonator, through which the measurement also takes place Fiber material is continuously passed through. In accordance with the fiber material, the tape mass and the tape moisture, a resonance signal occurs at a characteristic microwave frequency, which after decoupling to determine the tape mass and / or the tape moisture can be evaluated by a computer. Such a method for other purposes is described, for example, in EP 0468023 B1, the disclosure content of which is hereby explicitly included. The advantages of such a measuring method by means of microwaves lie in particular in the fact that high-precision, contactless scanning of the fiber material is possible. Mechanical impairments of the belt and measurement inaccuracies due to the inertia of mechanical measuring elements are excluded.
Es hat sich herausgestellt, daß diverse Probleme bezüglich des Zusammenspiels des Resonators und des hindurch geführten Fasermaterials bestehen. Insbesondere bei der Wahl des Materials, mit welchem das oder die Faserbänder beim Hindurchführen durch den Hohlraumresonator in Kontakt kommen bzw. an dem sie vorbeigeführt werden, sind Probleme aufgetreten, die zu Meßungenauigkeiten, Meßschwankungen und Drifts führen.It has been found that there are various problems relating to the interaction between the resonator and the fiber material passed through it. Problems have arisen in particular in the choice of the material with which the fiber ribbon (s) come into contact or through which they are guided through the cavity resonator, which lead to measurement inaccuracies, measurement fluctuations and drifts.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Mikrowellenresonator zur Messung von Dicke bzw. Masse und/oder Feuchte von hindurch gefördertem Fasermaterial zu verbessern.It is an object of the present invention to improve the microwave resonator for measuring the thickness or mass and / or moisture of fiber material conveyed through it.
Diese Aufgabe wird bei einem Mikrowellenresonator der eingangs genannten Art durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 10, 11 , 12, 13 und 14 gelöst. Weiterhin wird diese Aufgabe durch eine Textilmaschine mit einem derartigen Resonator gelöst. In einem weiteren Aspekt wird diese Aufgabe durch ein Dielektrikum für einen solchen Resonator gelöst.In a microwave resonator of the type mentioned at the outset, this object is achieved by the features of independent claims 1, 10, 11, 12, 13 and 14. Furthermore, this object is achieved by a textile machine with such a resonator. In a further aspect, this task is solved by a dielectric for such a resonator.
Der Resonator weist gemäß einem ersten Erfindungsaspekt mindestens ein Dielektrikum (also eine elektrisch nicht leitende Raumeinheit) - einteilig oder mehrteilig - auf, welches gegen die Aufnahme von Feuchte geschützt ausgebildet ist. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß durch die Aufnahme von Feuchte und insbesondere Wasser seitens der Resonatorelemente, die das hindurch geführte Fasermaterial gegenüber den übrigen Bereichen des Hohlraumresonators abschirmen, keine hinreichend stabilen Meßergebnisse resultieren. Insbesondere ist ein Drift der Resonanzsignale in Abhängigkeit von der Wasseraufnahme seitens dieser abschirmenden bzw. das oder die Fa- serbäπder führenden Elemente bzw. Dielektrika beobachtet worden. Als Grund hat sich herausgestellt, daß aufgrund der großen Dielektrizitätskonstante von Wasser (ε=80) gegenüber Fasermaterial (ε=2-3) schon eine Aufnahme von geringsten Mengen Feuchte im Bereich von beispielsweise 0,05 % einen bis zu 40-fachen Fehler (80 / 2) in der Meßgenauigkeit produzieren, also im Bereich von 2 %. Es ist jedoch z.B. bei Regu- lierstrecken eine Meßgenauigkeit im Bereich von 0,1 % angestrebt!According to a first aspect of the invention, the resonator has at least one dielectric (ie an electrically non-conductive spatial unit) - in one part or in several parts - which is designed to be protected against the absorption of moisture. It has been found that the absorption of moisture and, in particular, water by the resonator elements, which shield the fiber material passed through from the other areas of the cavity, does not result in sufficiently stable measurement results. In particular, a drift of the resonance signals as a function of the water absorption has been observed on the part of the elements or dielectrics shielding them or guiding the fiber bath or baths. As a reason emphasized that, due to the large dielectric constant of water (ε = 80) compared to fiber material (ε = 2-3), the absorption of even the smallest amounts of moisture in the range of 0.05%, for example, can be up to 40 times greater (80/2) produce with measuring accuracy, that is in the range of 2%. However, measurement accuracy in the range of 0.1% is aimed for, for example, with regulating systems!
Entsprechend dieser Erkenntnis ist gemäß dem ersten Erfindungsaspekt mindestens ein Dielektrikum im Durchtrittsbereich des Fasermaterials derart ausgebildet, daß eine Aufnahme von Feuchte im wesentlichen vollständig verhindert wird. Mittels einer derar- tigen Ausgestaltung konnte erreicht werden, daß die Resonanzsignale auch über einen längeren Zeitraum präzise und aussagekräftig hinsichtlich der Bandmasse bzw. Banddicke und/oder der Feuchtigkeit des Textilmaterials sind.According to this finding, according to the first aspect of the invention, at least one dielectric is formed in the passage area of the fiber material in such a way that absorption of moisture is substantially completely prevented. Using such a configuration, it was possible to ensure that the resonance signals are precise and meaningful with regard to the tape mass or tape thickness and / or the moisture of the textile material even over a longer period of time.
Als besonders effektiv hat es sich erwiesen, wenn das mindestens eine Dielektrikum zumindest abschnittsweise an mit dem Fasermaterial in Berührung kommenden Stellen poliert oder geschliffen ausgebildet ist. Auf diese Weise kann verhindert werden, daß Feuchte aus dem Fasermaterial insbesondere von Mikrorissen in dem Dielektrikum aufgenommen wird. Auch kann keine Raumfeuchte im nennenswerten Maß eindringen. Daher ist es bevorzugt, wenn die gesamte exponierte Fläche des Dielektrikums poliert oder geschliffen ist.It has proven to be particularly effective if the at least one dielectric is polished or ground at least in sections at points that come into contact with the fiber material. In this way it can be prevented that moisture from the fiber material, in particular micro cracks, is absorbed in the dielectric. No room humidity can penetrate to any appreciable extent. It is therefore preferred if the entire exposed area of the dielectric is polished or ground.
Ein bevorzugter Werkstoff, der an seiner Oberfläche zumindest abschnittsweise poliert oder geschliffen ist, stellt Keramik dar. Es hat sich herausgestellt, daß eine derartige Behandlung die Feuchtigkeitsaufnahme reduziert und somit zu präziseren und verläßli- cheren Meßergebnissen führt.A preferred material that is polished or ground on its surface at least in sections is ceramic. It has been found that such a treatment reduces the absorption of moisture and thus leads to more precise and reliable measurement results.
Ein weiterer Werkstoff für das mindestens eine das Dielektrikum stellt Makrolon® dar. Dieses Kunststoffpolymer hat sich ebenfalls als geeignetes Abschirm- und Führungselement im Sinne des erfindungsgemäßen das Dielektrikums und insbesondere als im wesentlichen wasserfest erwiesen. Zudem hat Makrolon® den Vorteil, daß es relativ preiswert ist. Allerdings ist Makrolon® nicht in dem wünschenswerten Maße abriebfest, so daß eine Beschichtung mit Keramik o.a. ratsam ist (s. unten). In einer weiteren Alternative ist das mindestens eine Dielektrikum aus einer Kunststofflegierung gefertigt, welche die erforderliche Eigenschaft der sehr geringen bis nicht vorhandenen Feuchteaufnahme bietet.Another material for the at least one dielectric is Makrolon ®. This plastic polymer has been found to also be a suitable shield and guide member in the sense of the dielectric according to the invention, and in particular as a substantially water-resistant. Makrolon ® also has the advantage that it is relatively inexpensive. However, Makrolon ® is not resistant to abrasion to the desired extent, so coating with ceramics or the like is advisable (see below). In a further alternative, the at least one dielectric is made from a plastic alloy, which offers the required property of very low to nonexistent moisture absorption.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens zwei elektrisch nicht leitende Teileinheiten sandwichartig zueinander angeordnet und bilden zusammen ein erfindungsgemäßes Dielektrikum. Auf der einen Seite dieser zumindest zweilagigen Anordnung wird das Fasermaterial berührend geführt. Eine derartige Sandwichanordnung hat den Vorteil, daß die fasermaterialabgewandte - und somit vorteilhafterweise einem abgeschlossenen Resonatorraumbereich zugewandte - Teileinheit beispielsweise günstige dielektrische Eigenschaften aufweisen kann (beispielsweise im wesentlichen temperaturunabhängige Dielektrizitätskonstante und dielektrischen Verlustfaktor in einem Temperaturbereich von beispielsweise 10°C bis 100°C sowie im Gigahertz-Frequenzbereich), während die dem Fasermaterial zugewandte Teileinheit den erfmdungsgemäßen Schutz gegen Feuchteaufnahme garantiert. Es muß demnach nicht ein einziger Werkstoff für das Dielektrikum gesucht werden, der idealerweise für alle Anforderungen optimale Eigenschaften aufweisen müßte.In a particularly preferred embodiment of the invention, at least two electrically non-conductive subunits are arranged in a sandwich-like manner with respect to one another and together form a dielectric according to the invention. On one side of this at least two-layer arrangement, the fiber material is guided in a touching manner. Such a sandwich arrangement has the advantage that the subunit facing away from the fiber material - and thus advantageously facing a closed resonator space area - can have, for example, favorable dielectric properties (for example essentially temperature-independent dielectric constant and dielectric loss factor in a temperature range of, for example, 10 ° C to 100 ° C and in gigahertz Frequency range), while the subunit facing the fiber material guarantees the inventive protection against moisture absorption. Accordingly, it is not necessary to search for a single material for the dielectric, which ideally should have optimal properties for all requirements.
In einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung besteht die dem Fasermaterial ab- gewandte Teileinheit aus Kunststoff, auf der eine dem Fasermaterial zugewandte abdeckende Teileinheit angeordnet ist. In einer Alternative ist die dem Fasermaterial abgewandte Teileinheit aus Keramik gefertigt, auf der ebenfalls eine abdeckende Teileinheit angeordnet ist. Die abdeckende Einheit ist in beiden Fällen besonders bevorzugt als feuchteversiegelnde Schicht ausgebildet, welche vorteilhafterweise von einer Kera- mikschicht oder einer Kunststoffschicht gebildet ist. Diese Schicht kann wiederum poliert oder geschliffen ausgebildet sein. Als Material für die Keramikschicht bietet sich gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform als Hauptbestandteil Aluminiumoxid (AI2O3) an, dessen Prozentanteil bei oberhalb von 95 % und bevorzugt oberhalb von 98 % liegen kann. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführung wird als Hauptbestandteil Siliziumnitrid verwendet und bevorzugt S13N4-Y2O3. Im Falle einer Kunststoffschicht kann diese aus einem Polykarbonat gefertigt sein.In an advantageous embodiment in this regard, the partial unit facing away from the fiber material consists of plastic, on which a covering partial unit facing the fiber material is arranged. In an alternative, the subunit facing away from the fiber material is made of ceramic, on which a covering subunit is also arranged. In both cases, the covering unit is particularly preferably designed as a moisture-sealing layer, which is advantageously formed from a ceramic layer or a plastic layer. This layer can in turn be polished or ground. According to an advantageous embodiment, the main constituent is aluminum oxide (Al 2 O 3 ), the percentage of which can be above 95% and preferably above 98%. According to another preferred embodiment, silicon nitride is used as the main component and preferably S1 3 N4-Y2O 3 . In the case of a plastic layer, this can be made from a polycarbonate.
Die feuchteversiegelnde Schicht kann als dünne Schicht oder plattenförmig ausgebildet sein, so daß in diesem letzteren Fall das mindestens eine Dielektrikum auch von zwei sandwichartig angeordneten Keramikplatten gebildet sein kann. Gemäß dem oben Gesagten kann die dem Fasermaterial zugewandte Teileinheit auch als Platte ausgebildet sein, bestehend im wesentlichen aus wasserdichtem Aluminiumoxid oder ggf. auch Siliziumnitrid.The moisture-sealing layer can be in the form of a thin layer or plate-shaped, so that in the latter case the at least one dielectric can also be made of two can be formed sandwiched ceramic plates. According to the above, the subunit facing the fiber material can also be designed as a plate, consisting essentially of waterproof aluminum oxide or possibly also silicon nitride.
Auch wenn keine sandwichartige Anordnung von mindestens zwei Teileinheiten vorgesehen ist, kann das mindestens eine Dielektrikum ebenfalls im wesentlichen aus Aluminiumoxid oder Siliziumnitrid bestehen.Even if no sandwich-like arrangement of at least two subunits is provided, the at least one dielectric can likewise essentially consist of aluminum oxide or silicon nitride.
Gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt ist die Dielektrizitätskonstante und/oder der dielektrische Verlustfaktor mindestens eines Dielektrikums im Hohlraumresonator eines Mikrowellensensors bei dem im Gigahertzbereich liegenden Meßbereich im wesentlichen konstant. Sind mehrere derartige Teileinheiten zu einem Dielektrikum zusammengefaßt, beispielsweise in dem zuvor genannten sandwichartigen Aufbau, ist deren ge- meinsame Dielektrizitätskonstante und/oder deren dielektrischer Verlustfaktor im obigen Sinne im wesentlichen konstant. Der genannte Frequenzbereich im Gigahertz-Bereich von 1-10 GHz hat sich als geeignet erwiesen, um Resonanzsignale an einem Fasermaterial zu messen. Da es sich anbietet, die Frequenz in einem geeigneten Frequenzbereich zum Ermitteln der Resonanzfrequenz zu variieren, ist es daher von Vorteil, daß sich die dielektrischen Eigenschaften über diesen Frequenzbereich und insbesondere in der Bandbreite des Meßbereichs im wesentlichen nicht verändern.According to the second aspect of the invention, the dielectric constant and / or the dielectric loss factor of at least one dielectric in the cavity resonator of a microwave sensor is essentially constant in the measuring range lying in the gigahertz range. If several such subunits are combined to form a dielectric, for example in the aforementioned sandwich-like structure, their common dielectric constant and / or their dielectric loss factor is essentially constant in the above sense. The frequency range mentioned in the gigahertz range from 1-10 GHz has proven to be suitable for measuring resonance signals on a fiber material. Since it makes sense to vary the frequency in a suitable frequency range for determining the resonance frequency, it is therefore advantageous that the dielectric properties do not essentially change over this frequency range and in particular in the bandwidth of the measuring range.
Des weiteren hat sich gemäß dem dritten Erfindungsaspekt gezeigt, daß es von äußerster Wichtigkeit ist, daß sich das mindestens eine Dielektrikum bei Temperaturschwan- kungen im wesentlichen nicht verformt. Mit anderen Worten ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des Materials des mindestens einen Dielektrikums möglichst gering. Es hat sich nämlich gezeigt, daß Verformungen ebenfalls eine Resonanzfrequenzverstimmung zur Folge haben. Der Längenausdehnungskoeffizient ist vorteilhafterweise in einem Temperaturbereich von ca. 10 °C bis 100 °C kleiner als 10 und bevorzugt kleiner als 5.Furthermore, according to the third aspect of the invention, it has been shown that it is of the utmost importance that the at least one dielectric does not essentially deform under temperature fluctuations. In other words, the coefficient of thermal expansion of the material of the at least one dielectric is as low as possible. It has been shown that deformations also result in a resonance frequency detuning. The coefficient of linear expansion is advantageously less than 10 and preferably less than 5 in a temperature range from approximately 10 ° C. to 100 ° C.
Gemäß dem vierten Erfindungsaspekt liegt mindestens ein Dielektrikum an einer Resonatorwand an, wobei die Wärmeausdehnungen beider Elemente im wesentlichen gleich groß sind. Durch diese Ausgestaltung lassen sich im - wenn auch nicht erwünschten - Fall von Wärmeausdehnungen relative Schubspannungen aufgrund der großer interlaminaren Scherfestigkeit unterdrücken. In diesem Fall sind auch Materialien für die elektrisch leitenden Resonatorwände verwendbar, die eine relativ große Wärmeausdehnung aufweisen, beispielsweise Aluminium.According to the fourth aspect of the invention, at least one dielectric lies against a resonator wall, the thermal expansions of the two elements being essentially the same. With this configuration, the In case of thermal expansion suppress relative shear stresses due to the high interlaminar shear strength. In this case, materials for the electrically conductive resonator walls that have a relatively large thermal expansion, for example aluminum, can also be used.
Gemäß dem fünften Erfindungsaspekt ist die Dicke des mindestens einen Dielektrikums bzw. die Gesamtdicke im Falle von mehreren zusammenwirkenden Dielektrika im Bereich des Fasermaterialdurchtritts derart gewählt, daß die Ortsauflösung des Mikrowel- leπresonanzsignals, welche zudem von der Arbeitsfrequenz bestimmt wird, nicht schlechter ist als ca. 1-2 cm. Bei einem Hohlraumresonator, der im Frequenzbereich zwischen ca. 2-3 GHz betrieben wird, kann mittels einer oder mehreren Dielektrika mit der genannten Dicke eine Fokussierung des Mikrowellenfeldes im Bereich einer räumlichen Auflösung in der Größenordnung von ca. 1 cm erzielt werden. Falls keine derartige Fokussierung vorgenommen würde, wäre aufgrund der Resonatoreigenschaften (räumliche Abmessungen, Betriebsfrequenz) die Ortsauflösung deutlich schlechter.According to the fifth aspect of the invention, the thickness of the at least one dielectric or the total thickness in the case of several interacting dielectrics in the region of the fiber material passage is selected such that the spatial resolution of the microwave resonance signal, which is also determined by the working frequency, is not worse than approx. 1-2 cm. In the case of a cavity resonator which is operated in the frequency range between approximately 2-3 GHz, the microwave field can be focused in the region of a spatial resolution in the order of magnitude of approximately 1 cm by means of one or more dielectrics with the stated thickness. If no such focusing were carried out, the spatial resolution would be significantly poorer due to the resonator properties (spatial dimensions, operating frequency).
Die Dielektrizitätskonstante des mindestens einen Dielektrikums ist bei maschinenbetriebsüblichen Bedingungen vorteilhafterweise kleiner als 20 und bevorzugt kleiner als 10, wobei sie vorteilhafterweise zudem im wesentlichen temperaturunabhängig ist. Eine derartig kleine Dielektrizitätskonstante ist vorteilhaft, wenn sich trotz sorgfältiger Materialwahl Temperaturschwankungen und Frequenzveränderungen auf die dielektrischen Eigenschaften auswirken. In diesem Fall verursacht eine kleine Dielektrizitätskonstante auch nur kleine Abweichungen im Resonanzsignal, so daß die Resonanzsignale noch die geforderte Genauigkeit haben.The dielectric constant of the at least one dielectric is advantageously less than 20 and preferably less than 10 under conditions customary in machine operation, it also advantageously being essentially independent of temperature. Such a low dielectric constant is advantageous if, despite careful material selection, temperature fluctuations and frequency changes have an effect on the dielectric properties. In this case, a small dielectric constant causes only small deviations in the resonance signal, so that the resonance signals still have the required accuracy.
In einer bevorzugten und oben schon erwähnten Ausführungsform der Erfindung schließt das mindestens eine Dielektrikum Teile des Resonatorraums ab, um insbesondere zu verhindern, daß Staub oder lose Fasern in diese Hohlraumbereiche eindringen und die Messungen durch Resonanzverschiebungen stören können.In a preferred embodiment of the invention, which has already been mentioned above, the at least one dielectric closes off parts of the resonator chamber, in particular to prevent dust or loose fibers from penetrating into these cavity regions and interfering with the measurements due to resonance shifts.
Wie ebenfalls schon zuvor angedeutet, ist das mindestens eine Dielektrikum des weiteren bevorzugt zur passiven Führung des Fasermaterials durch den Resonatorraum ausgebildet und angeordnet. Gemäß dem oben Gesagten ist daher zumindest ein Teil des mindestens einen Dielektrikums als Führungselement ausgebildet. Auf diese Weise kann einerseits bei entsprechendem Abschluß der übrige Resonatorraum vor Faserflug und Staub geschützt werden, andererseits ist eine präzise Führung des Fasermaterials durch den Resonatorraum erreichbar. Des weiteren kann durch entsprechende Materialwahl (siehe oben) eine Fokussierung des Mikrowellenfeldes zum Zwecke einer Orts- auflösung in der Größenordnung von ca. 1-2 cm erzielt werden.As also previously indicated, the at least one dielectric is furthermore preferably designed and arranged to passively guide the fiber material through the resonator space. According to what has been said above, at least part of the at least one dielectric is therefore designed as a guide element. In this way On the one hand, the rest of the resonator space can be protected from fiber fly and dust if the closure is appropriate, and on the other hand precise guidance of the fiber material through the resonator space can be achieved. Furthermore, by choosing the appropriate material (see above), the microwave field can be focused for the purpose of spatial resolution in the order of magnitude of approximately 1-2 cm.
Vorteilhafterweise ist das mindestens eine Dielektrikum entlang des Transportweges des Fasermaterials durch den Resonator angeordnet. Beispielsweise überdeckt das Material hierbei einen Raumbereich zwischen zwei Randabschnitten des Resonators in der Art einer Brücke oder eines Stegs, der vom Resonatoreinlauf bis zum Auslauf reichen kann.The at least one dielectric is advantageously arranged along the transport path of the fiber material through the resonator. For example, the material covers a space between two edge sections of the resonator in the manner of a bridge or a bridge, which can range from the resonator inlet to the outlet.
In einer diesbezüglichen speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist der Mikrowellenresonator im wesentlichen von hohlen, parallel und beabstandet zueinander angeordne- ten Halbzylindern gebildet, zwischen denen das Fasermaterial in Zylinderquerrichtung hindurch transportiert wird. Die Resonatorwände werden hierbei von den gebogenen, die Halbzylinder begrenzenden Halbschalen gebildet, während die zueinander gewandten, vorzugsweisen geraden Begrenzungsflächen der Halbzylinder von jeweils parallel und beabstandet zueinander angeordneten Dielektrika gebildet sind, zwischen denen das Fasermaterial hindurchgeführt wird.In a special embodiment of the invention in this regard, the microwave resonator is essentially formed by hollow half cylinders arranged parallel and spaced apart from one another, between which the fiber material is transported in the transverse direction of the cylinder. The resonator walls are in this case formed by the bent half-shells delimiting the half-cylinders, while the mutually facing, preferably straight delimiting surfaces of the half-cylinders are each formed by dielectrics arranged parallel and spaced apart from one another, between which the fiber material is passed.
Eine diesbezügliche Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dielektrikum als an beiden Stirnseiten offenes, ein- oder mehrstückiges Rechteckrohr ausgebildet ist.An embodiment in this regard is characterized in that the at least one dielectric is designed as a rectangular tube which is open on both end faces and has one or more pieces.
Insbesondere am Auslauf eines Streckwerks kann der Resonatorraum als flacher Hohlzylinder ausgebildet sein, der quer zur Faserbandtransportrichtung randseitig geschlossen ausgebildet ist (im Gegensatz zu den beiden vorher erwähnten Halbzylindern). Bei dieser Ausführungsform wird das Fasermaterial durch den Zylinderhohlraum in Richtung seiner Längsachse geführt. Dementsprechend erstreckt sich das mindestens eine Dielektrikum ebenfalls in Traπsportrichtung des Fasermaterials und ist bevorzugt als an beiden Stirnseiten offenes, ein- oder mehrstückiges Zylinderrohr ausgebildet. Dieses kann eine erweiterte, vorteilhafterweise konisch ausgebildete Eintrittsöffnung aufweisen. In diesem Fall kann das Fasermaterial für ein nachfolgendes Kalan- derwalzenpaar schon zu einem bestimmten Grad verdichtet werden. Diese Ausführungsform kann z.B. dann von Vorteil sein, wenn lediglich ein einziges Faserband durch den Resonator geführt wird, da hier der runde Rohrquerschnitt dem Faserbandquerschnitt anpassbar ist. Über den geometrischen Meßbereich ist der Rohrquerschnitt al- lerdings vorteilhafterweise zylindrisch ausgebildet.In particular, at the outlet of a drafting system, the resonator chamber can be designed as a flat hollow cylinder which is closed at the edges transversely to the fiber sliver transport direction (in contrast to the two previously mentioned half cylinders). In this embodiment, the fiber material is guided through the cylinder cavity in the direction of its longitudinal axis. Accordingly, the at least one dielectric also extends in the direction of the fiber material and is preferably designed as a one-piece or multi-piece cylinder tube that is open on both end faces. This can have an enlarged, advantageously conical inlet opening. In this case the fiber material can be used for a subsequent derwalzenpaar be compacted to a certain degree. This embodiment can be advantageous, for example, if only a single sliver is passed through the resonator, since here the round tube cross section can be adapted to the sliver cross section. However, the pipe cross section is advantageously cylindrical in shape over the geometric measuring range.
Ein wie zuvor beschriebener Resonator läßt sich beispielsweise am Ausgang eines Streckwerks oder am Einlauf einer Strecke, welche ein einziges Band von einer vorgeschalteten Karde erhält, einsetzen.A resonator as described above can be used, for example, at the exit of a drafting system or at the inlet of a draw frame which receives a single strip from an upstream card.
Da das Rohr bevorzugt auswechselbar ausgestaltet ist, kann beispielsweise je nach Bandfeinheit ein passendes Rohr mit modifiziertem Innendurchmesser gewählt werden. Zweckmäßigerweise ist die Auswertung der ausgekoppelten Mikrowellensignale auf das jeweils verwendete Rohr abzustimmen. Ein derartiger Neuabgleich der Auswertungs- Software kann sich erübrigen, wenn die Massen der verschiedenen Rohre im Bereich der Mikrowellenausbreitung im wesentlichen gleich groß gewählt werden. Dies bedingt eine entsprechend geeignete Geometriewahl der Rohre.Since the tube is preferably designed to be exchangeable, a suitable tube with a modified inner diameter can be selected, for example, depending on the fineness of the strip. The evaluation of the decoupled microwave signals is expediently matched to the tube used in each case. Such a readjustment of the evaluation software can be dispensed with if the masses of the various tubes in the area of the microwave propagation are chosen to be essentially the same size. This requires a suitable selection of the geometry of the pipes.
Die vorstehende Ausführungsform betrifft unter anderem den Fall, daß lediglich jeweils ein Rohr den Resonatorraum durchsetzt, d.h. der Außendurchmesser der jeweiligen Rohre ist bei unterschiedlichem Innendurchmesser gleich. Bei alternativen Ausführungsformen sind mindestens zwei Rohre vorgesehen, wobei ein inneres Rohr in einem äußeren Rohr berührungslos oder berührend angeordnet, beispielsweise eingeschoben, ist. Das Fasermaterial wird hierbei im inneren Rohr geführt. In diesem Fall können ebenfalls verschiedene innere Rohre mit verschiedenen Innendurchmessern wechselweise in das vorzugsweise selbe äußere Rohr eingesetzt werden. Das äußere Rohr dient vornehmlich zur Aufnahme des inneren Rohres sowie der Reinhaltung der übrigen Resonatorbereiche und ist bevorzugt in geeigneter Weise am Resonator angeordnet, beispielsweise mit einer randseitigen Außenwulst eingehängt. Die Genauigkeit der Re- sonanzsignalauswertung für die verschiedenen inneren Rohre kann bei dieser Ausführungsform ebenfalls durch Neuabgleich der Auswertungssoftware und/oder durch gleiche Masse der inneren Rohre im Mikrowellenausbreitungsbereich gewährleistet werden. Gemäß einem sechsten Erfindungsaspekt füllen eine oder mehrere Dielektrika aus bevorzugt Keramik den Resonatorraum im wesentlichen aus. Auf ihren Außenseiten sind die Dielektrika von einer elektrisch leitenden Schicht oder Wand umgeben, um im Innenraum das Mikrowellenfeld entstehen lassen zu können. Da sich im Resonatorraum statt Luft nunmehr Keramik oder ein anderes geeignetes Material befindet, kann die Ortsauflösung gesteigert werden bzw. ein sehr kompakter Resonator gebaut werden. Gemäß einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausführungsform umfaßt der Resonator zwei halbzylinderförmige Dielektrika, zwischen denen das Fasermaterial hindurchgeführt wird.The above embodiment relates, inter alia, to the case where only one tube passes through the resonator chamber, ie the outside diameter of the respective tubes is the same with a different inside diameter. In alternative embodiments, at least two tubes are provided, an inner tube being arranged in a contactless or touching manner in an outer tube, for example pushed in. The fiber material is guided in the inner tube. In this case, different inner tubes with different inner diameters can also be used alternately in the preferably the same outer tube. The outer tube is used primarily to hold the inner tube and to keep the other resonator areas clean and is preferably arranged in a suitable manner on the resonator, for example suspended with an outer bead on the edge. In this embodiment, the accuracy of the resonance signal evaluation for the various inner tubes can also be ensured by readjusting the evaluation software and / or by equal massing of the inner tubes in the microwave propagation range. According to a sixth aspect of the invention, one or more dielectric materials, preferably made of ceramic, essentially fill the resonator space. On the outside, the dielectrics are surrounded by an electrically conductive layer or wall in order to allow the microwave field to arise in the interior. Since there is now ceramic or another suitable material in the resonator room instead of air, the spatial resolution can be increased or a very compact resonator can be built. According to an advantageous embodiment in this regard, the resonator comprises two semi-cylindrical dielectrics, between which the fiber material is passed.
Im übrigen sei angemerkt, daß die Dielektrika zumindest auf ihrer dem Fasermaterial zugewandten Seite bevorzugt und gemäß einem unabhängigen Erfindungsaspekt abriebfest ausgebildet sind, um einem Verschleiß durch Faserreibung entgegenzuwirken. Dies wird bevorzugt durch geeignete Materialwahl erreicht, beispielsweise eine Keramik mit dem Hauptbestandteil Aluminiumoxid.Moreover, it should be noted that the dielectrics are preferred, at least on their side facing the fiber material, and are designed to be abrasion-resistant in accordance with an independent aspect of the invention, in order to counteract wear due to fiber friction. This is preferably achieved by a suitable choice of material, for example a ceramic with the main component aluminum oxide.
Die Erfindung betrifft gleichsam eine Textilmaschine, insbesondere eine Karde, Strecke oder Kämmmaschine mit mindestens einem der genannten Mikrowellenresonatoren. Gleichfalls umfaßt die Erfindung auch die jeweiligen Dielektrika für derartige Mikrowel- lenresonatoren. Im übrigen läßt sich der erfindungsgemäße Mikrowellenresonator auch für andere Maschinen und Apparate bzw. einsetzen, die nicht dem Textilbereich entstammen.The invention relates, as it were, to a textile machine, in particular a card, draw frame or comber with at least one of the microwave resonators mentioned. The invention also includes the respective dielectrics for such microwave resonators. Otherwise, the microwave resonator according to the invention can also be used for other machines and apparatus or which do not originate from the textile sector.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprü- ehe gekennzeichnet.Advantageous developments of the invention are characterized by the features of the subclaims.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the figures. Show it:
Figur 1 einen Mikrowelleπresonator gemäß einer ersten Ausführungsform, ge- schnitten entlang l-l gemäß der Figur 2;1 shows a microwave resonator according to a first embodiment, cut along I-1 according to FIG. 2;
Figur 2a,2b,2c ein Rohr für den Mikrowellenresonator in Seitenansicht, im Längsschnitt sowie in Aufsicht; Figur 3 den Mikrowellenresonator der Figur 1 von oben gesehen in verkleinerter Darstellung (Vliesführungsdüse entfernt);Figure 2a, 2b, 2c a tube for the microwave resonator in side view, in longitudinal section and in supervision; Figure 3 shows the microwave resonator of Figure 1 seen from above in a reduced view (fleece guide nozzle removed);
Figur 4 einen Mikrowellenresonator gemäß einer zweiten Ausführungsform (glei- ehe Ansicht wie Figur 1 );FIG. 4 shows a microwave resonator according to a second embodiment (same view as FIG. 1);
Figur 5 einen Mikrowellenresonator gemäß einer dritten Ausführungsform in Aufsicht;Figure 5 shows a microwave resonator according to a third embodiment in supervision;
Figur 6 den Mikrowellenresonator gemäß der Figur 5 in geschnittener Seitenansicht (Vertikalschnitt längs durch den Resonator entlang der Transportrichtung des Faserbandes FB);FIG. 6 shows the microwave resonator according to FIG. 5 in a sectional side view (vertical section along the resonator along the transport direction of the fiber band FB);
Figur 6a einen Ausschnitt zweier sandwichartig aufgebauten Dielektrika.Figure 6a shows a section of two sandwich-like dielectrics.
Figur 7 den Mikrowellenresonator gemäß der Figuren 5 und 6 in Rückansicht (Schnitt entlang l-l in Figur 5);7 shows the microwave resonator according to FIGS. 5 and 6 in a rear view (section along I-1 in FIG. 5);
Figur 8 einen Mikrowellenresonator gemäß einer vierten Ausführungsform (glei- ehe Ansicht wie Figur 5);FIG. 8 shows a microwave resonator according to a fourth embodiment (same view as FIG. 5);
Figur 9 einen Mikrowellenresonator gemäß einer fünften Ausführungsform in Explosionsdarstellung, und9 shows a microwave resonator according to a fifth embodiment in an exploded view, and
Figur 10 einen Mikrowellenresonator gemäß einer sechsten Ausführungsform.10 shows a microwave resonator according to a sixth embodiment.
In den Figuren 1 und 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Mikrowellenresonators 30 im Schnitt und von oben dargestellt. Der Resonator 30 ist in einer plattenformigen Trägerkoπstruktion 21 angeordnet. Die Trägerkonstruktion 21 weist hierzu eine zentrale Vertiefung 32 auf, die in der dargestellten Ausführungsform zylinderförmig ausgebildet ist, wie der Aufsicht der Figur 3 zu entnehmen ist. Auf die Vertiefung 32 ist ein Wandelement 46 aufgesetzt, das in der dargestellten Ausführungsform als flache Zylinderscheibe ausgebildet ist und randseitig Schraubenaufnahmen 36a aufweist, die mit entsprechenden Sackbohrungen 36b in der Trägerkonstruktion 21 fluchten. Wie in der Fi- gur 3 dargestellt, können in diese Bohrungen 36a, 36b, welche jeweils Innengewinde aufweisen, Sechskantschrauben 36 eingeschraubt werden, um das Wandelement 46 mit der Trägerkonstruktion 21 zu verschrauben (die Schrauben sind in Figur 1 nicht dargestellt). In einer nicht dargestellten Alternative kann das Wandelement 46 in einer Ausnehmung in der Trägerkonstruktion 21 planparallel mit der Oberseite der Trägerkonstruktion 21 eingepaßt und verschraubt sein.1 and 3 show a first exemplary embodiment of a microwave resonator 30 in section and from above. The resonator 30 is arranged in a plate-shaped support structure 21. For this purpose, the support structure 21 has a central recess 32, which in the embodiment shown is cylindrical, as can be seen from the top view in FIG. 3. A wall element 46 is placed on the recess 32, which in the embodiment shown is designed as a flat cylindrical disk and has screw receptacles 36a on the edge, which are aligned with corresponding blind bores 36b in the support structure 21. As in the fi 3, hexagon screws 36 can be screwed into these bores 36a, 36b, each of which has an internal thread, in order to screw the wall element 46 to the support structure 21 (the screws are not shown in FIG. 1). In an alternative, not shown, the wall element 46 can be fitted and screwed plane-parallel in a recess in the support structure 21 with the upper side of the support structure 21.
Das auf die Vertiefung 32 aufgesetzte Wandelement 46 läßt einen Resonatorraum 31 des Mikrowellenresonators 30 entstehen, in den Mikrowellen mit Hilfe eines Einkoppe- lelements 58 eingekoppelt und mit Hilfe eines Auskoppelelements 59 ausgekoppelt werden können, s. Figur 3. Beide beispielsweise stabförmig ausgebildeten Koppelelemente 58, 59 ragen durch entsprechende Bohrungen in dem Wandelement 46 von außen in den Resonatorraum 31. Das Einkoppelelement 58 ist über ein Kabel 57 an einen schematisch angedeuteten Mikrowellengenerator 56 angeschlossen, dessen Frequenz mit Hilfe einer nicht dargestellten Steuereinheit (vorzugsweise ein Mikroprozessor) variiert werden kann. Das Auskoppelelement 59 ist seinerseits über ein Kabel 55 mit einer nicht dargestellten Auswerteeinheit verbunden. Das Auskoppelelement 59 empfängt die im Resonatorraum 31 sich ausbildenden Mikrowellensignale und leitet sie an die Auswerteeinheit weiter, so daß diese zu aufeinander folgenden Zeitpunkten die jeweilige Resonanzfrequenz und die dazugehörige Signalbreite ermittelt werden kann. Aus diesen Informationen kann dann die Bandmasse bzw. Banddicke sowie die Bandfeuchtigkeit des jeweils gerade den Resonatorraum 31 durchlaufenden Fasermaterials ermittelt werden.The wall element 46 placed on the recess 32 creates a resonator chamber 31 of the microwave resonator 30, into which microwaves can be coupled in with the aid of a coupling element 58 and can be coupled out with the aid of a coupling element 59, see FIG. Figure 3. Both coupling elements 58, 59, for example in the form of a rod, project from the outside into the resonator space 31 through corresponding bores in the wall element 46. The coupling element 58 is connected via a cable 57 to a schematically indicated microwave generator 56, the frequency of which with the aid of a control unit (not shown) (preferably a microprocessor) can be varied. The decoupling element 59 is in turn connected via a cable 55 to an evaluation unit, not shown. The coupling-out element 59 receives the microwave signals which form in the resonator chamber 31 and forwards them to the evaluation unit, so that the respective resonance frequency and the associated signal width can be determined at successive times. From this information, the band mass or band thickness and the band moisture of the fiber material that is currently passing through the resonator chamber 31 can be determined.
In den Resonatorraum 31 ist ein im wesentlichen als hohizylinderformiges Führungsrohr ausgebildetes Dielektrikum 60 eingesetzt, das aus einem elektrisch nicht leitendem Material besteht. Das Dielektrikum 60, das in den Figuren 2a-2c genauer dargestellt ist, weist stimseitig jeweils einen Außenwulst auf, mit denen es in einer Durchgangsöffnung des Wandelements 446 einerseits und einer Durchgangsöffnung in der Trägerkonstruk- tion 21 andererseits anliegt. Das nur schematisch als Pfeil dargestellte Faserband FB wird linear durch den Resonatorraum 31 und anschließend durch einen Bandtrichter 26 mit einem schnabelförmigem Endabschnitt direkt in den Klemmspalt zwischen zwei nachgeordneten Kalanderwalzen 11, 12 geführt. Der Bandtrichter 26 wird in einer Ringwulst der Trägerkonstruktion 21 gehalten und weist zu diesem Zwecke eine Ringnut auf.A dielectric 60, which is essentially in the form of a hollow cylindrical guide tube and is made of an electrically non-conductive material, is inserted into the resonator chamber 31. The dielectric 60, which is shown in greater detail in FIGS. 2a-2c, has an outer bead on each end side, with which it bears in a through opening of the wall element 446 on the one hand and a through opening in the support structure 21 on the other. The fiber sliver FB, which is shown only schematically as an arrow, is guided linearly through the resonator chamber 31 and then through a sliver funnel 26 with a beak-shaped end section directly into the nip between two downstream calender rolls 11, 12. The band funnel 26 is in one Ring bead of the support structure 21 held and for this purpose has an annular groove.
Das Führungsrohr bzw. das Dielektrikum 60 ist aus einem Material gefertigt, dessen Dielektrizitätskonstante und dessen dielektrischer Verlustfaktor bei dem im Gigahertzbereich liegenden Meßbereich im wesentlichen konstant bleibt. Zudem bleibt zudem die Dielektrizitätskonstante und der dielektrische Verlustfaktor bei den maschinenbetriebsüblichen Temperaturschwankungen - typischerweise zwischen 20°C und 70°C - im wesentlichen unverändert. Somit verändert sich die Leerresonanzfrequenz des Re- sonators 30 vom Zeitpunkt des Austritts eines Bandendes bis zum neuerlichen Einführen von Faserband - unabhängig von der dazwischen liegenden Zeitdauer - kaum, so daß keine neue Kalibrierung des Mikrowellensensors vorgenommen werden muß.The guide tube or the dielectric 60 is made of a material whose dielectric constant and its dielectric loss factor remain essentially constant in the measuring range lying in the gigahertz range. In addition, the dielectric constant and the dielectric loss factor remain essentially unchanged in the case of the temperature fluctuations customary in machine operation - typically between 20 ° C. and 70 ° C. The empty resonance frequency of the resonator 30 thus hardly changes from the point in time at which a band end emerges until the new introduction of fiber band, regardless of the time period in between, so that no new calibration of the microwave sensor has to be carried out.
Das Dielektrikum 60 gemäß einem Erfindungsaspekt ist derart ausgebildet, daß sie sich bei Temperaturschwankungen im wesentlichen nicht verformt, d.h. einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Weiterhin ist das Material des Dielektrikums 60 vorteilhafterweise im wesentlichen abriebfest ausgebildet.The dielectric 60 in accordance with one aspect of the invention is designed such that it does not essentially deform under temperature fluctuations, i.e. has a low coefficient of thermal expansion. Furthermore, the material of the dielectric 60 is advantageously designed to be essentially resistant to abrasion.
Gemäß einem weiteren Erfindungsaspekt ist das Dielektrikum 60 gegen die Aufnahme von Feuchte geschützt ausgebildet. Um dieses Ziel zu erreichen, sind verschiedene Vorgehensweisen möglich. Zum einen kann die nach innen weisende Oberfläche des Dielektrikums 60 geschliffen oder poliert ausgebildet sein, um die Feuchtigkeitsaufnahme aus der Umgebung und aus dem Faserband FB über Mikrorisse in dem Material zu verhindern. Als geeignetes Material hat sich hier eine Keramik mit dem Hauptbestand- teil Aluminiumoxid (AI2O3) erwiesen.According to a further aspect of the invention, the dielectric 60 is designed to be protected against the absorption of moisture. Various approaches are possible to achieve this goal. On the one hand, the inward-facing surface of the dielectric 60 can be ground or polished in order to prevent moisture absorption from the environment and from the fiber sliver FB via microcracks in the material. A ceramic with the main component aluminum oxide (Al 2 O 3 ) has proven to be a suitable material here.
Bei entsprechender Wahl kann auch ein unbehandeltes, feuchteresistentes Material verwendet werden. So existieren Keramiken aus ebenfalls im wesentlichen Aluminiumoxid (AI2O3). die ohne Behandlung schon brauchbar sind. Auch können Siliziumnitrid- Keramiken u.U. eingesetzt werden, z.B. Si3N4Υ2θ3.If selected, an untreated, moisture-resistant material can also be used. Ceramics also consist essentially of aluminum oxide (Al2O 3 ) . that can be used without treatment. Silicon nitride ceramics may also be used, for example Si3N 4 Υ2θ3.
Es hat sich gezeigt, daß Aluminiumoxid (AI2O3) zudem eine hohe Abriebfestigkeit und im übrigen eine Dielektrizitätskonstante von kleiner als 10 bei den üblichen Betriebstemperaturen und bei Meßfrequenzen im Bereich von ca. 1-10 GHz aufweisen. Auch ihr Längenausdehnungskoeffizient in einem Temperaturbereich von ca. 20-100 °C liegt unterhalb von 10, im Falle von Si3N4-Y2θ3 sogar im Bereich von 3.It has been shown that aluminum oxide (Al 2 O 3 ) also has a high abrasion resistance and, moreover, a dielectric constant of less than 10 at the usual operating temperatures and at measuring frequencies in the range of approximately 1-10 GHz. Also their coefficient of linear expansion in a temperature range of approx. 20-100 ° C is below 10, in the case of Si 3 N 4 -Y 2 θ 3 even in the range of 3.
Wie der Figur 1 des weiteren zu entnehmen ist, ist oberhalb des Wandelements 46 eine Vliesführungsdüse 23 angeordnet, die eine Bohrung 70 aufweist, in die ein Vliesdüseneinsatz 24 eingesetzt und mittels einem nicht dargestellten Zentrierstift gehalten ist. Auf der dem Dielektrikum bzw. dem Führungsrohr 60 abgewandten Seite ist der Vliesdüseneinsatz 24 umfangseitig gerundet ausgebildet, um ein schonendes Einführen des Faserbandes FB in das Führungsrohr 60 zu gewährleisten. Die Vliesführungsdüse 23 ist derart an der Trägerkonstruktion angelenkt, daß sie in Richtung des Doppelpfeils 27 verschwenkbar ist, insbesondere im Falle eines Bandstaus an der Düse 23. Die An- lenkstellen der Vliesführungsdüse 23 an den Schmalseiten der Trägerkonstruktion 21 sind nicht dargestellt.As can also be seen in FIG. 1, a fleece guide nozzle 23 is arranged above the wall element 46 and has a bore 70 into which a fleece nozzle insert 24 is inserted and held by means of a centering pin (not shown). On the side facing away from the dielectric or the guide tube 60, the fleece nozzle insert 24 is rounded on the circumference in order to ensure a gentle insertion of the fiber sliver FB into the guide tube 60. The fleece guide nozzle 23 is articulated on the support structure in such a way that it can be pivoted in the direction of the double arrow 27, in particular in the event of a tape jam on the nozzle 23. The articulation points of the fleece guide nozzle 23 on the narrow sides of the support structure 21 are not shown.
Auf der dem Resonator 30 abgewandten Seite des Wandelements 46 ist eine erste, elektrische Heizfolie 80 angebracht, während auf der gegenüberliegenden Seite der Trägerkonstruktion 21 außenseitig eine zweite Heizfolie 85 angeordnet ist. Beide Heizfolien 80, 85 sind über Anschlußdrähte 81, 82 bzw. 86, 87 mit einer nicht dargestellten Heizquelle verbunden. Die Heizleistung wird vorteilhafterweise geregelt, beispielsweise auf 70 °C für den dargestellten Auslaufsensor (und ca. 35 °C für einen Einlaufsensor). Hierfür sind zweckmäßigerweise ein oder mehrere nicht dargestellte Temperaturmeßeinrichtungen vorgesehen, die beispielsweise in einer bzw. mehreren, nahe an den Resonatorraum 31 heranreichenden, seitlichen Bohrungen in der Trägerkonstruktion 21 angeordnet sein können. Eine thermische Hüllisolation, welche beispielsweise die ge- samte Trägerkonstruktion - mit entsprechenden Öffnungen für das Fasermaterial - umgibt, kann zur Verhinderung des Einflusses von Temperaturschwankungen in der Umgebung sowie zur Verhinderung eines Heizleistungsverlustes gleichfalls vorgesehen sein.On the side of the wall element 46 facing away from the resonator 30, a first, electrical heating foil 80 is attached, while on the opposite side of the support structure 21 a second heating foil 85 is arranged on the outside. Both heating foils 80, 85 are connected to a heating source, not shown, via connecting wires 81, 82 or 86, 87. The heating power is advantageously regulated, for example to 70 ° C. for the outlet sensor shown (and approx. 35 ° C. for an inlet sensor). For this purpose, one or more temperature measuring devices (not shown) are expediently provided, which can be arranged, for example, in one or more lateral bores in the support structure 21 that come close to the resonator chamber 31. Thermal envelope insulation, which for example surrounds the entire support structure - with corresponding openings for the fiber material - can also be provided to prevent the influence of temperature fluctuations in the environment and to prevent loss of heating power.
Weitere zusätzliche oder alternative Maßnahmen zur Temperaturstabilisierung können darin bestehen, daß die den Resoπatorraum 31 umgebenden Elemente aus einem Material mit geringer Wärmeausdehnung gefertigt sind, beispielsweise aus einem Stahl mit hohem Nickelanteil, vorzugsweise Ni36-Stahl und hierbei z.B. Invar®-Stahl. Die Innenwandung des Resonators 30 kann eine leitfähige Beschichtung aus beispielsweise sauerstoffarmem Kupfer aufweisen, da der Invar®-Stahl des Wandelements 46 und der Trägerkonstruktion 21 eine nur relativ geringe elektrische Leitfähigkeit besitzt. Mikrowellenresonanzen mit genügender Signalstärke könnten sich ohne eine solche leitfähige Beschichtung ggf. nicht ausbilden. Um eine Korrosion der Beschichtung zu verhindern, ist auf dieser zusätzlich eine korrosionsbeständige Beschichtung aus beispielsweise Gold oder Silber aufgebracht. Alternativ kann eine Keramik oder ein Verbundstoff mit eingebetteter Keramik als Beschichtung oder Abdeckung eingesetzt werden.Other additional or alternative measures for temperature stabilization can consist in that the the Resoπatorraum are made 31 surrounding elements of a material having low thermal expansion, for example, a steel with high nickel content, preferably Ni36 steel and in this case, for example Invar ® steel. The inner wall of the cavity 30 may have a conductive coating of, for example, oxygen copper because of Invar ® steel of the wall member 46 and the support structure 21 has a relatively low electrical conductivity. Microwave resonances with sufficient signal strength could possibly not develop without such a conductive coating. In order to prevent corrosion of the coating, a corrosion-resistant coating of, for example, gold or silver is additionally applied to it. Alternatively, a ceramic or a composite with embedded ceramic can be used as a coating or cover.
Der Resonator 30 mit dem als Führungsrohr ausgebildeten Dielektrikum 60 kann vorteilhafterweise hinter einem Streckwerk angeordnet werden. Das das Streckwerk verlassende Faservlies wird zu einem Band FB geformt und anschließend in den Resonator 30 eingeführt. In einer Alternative kann der Resonator 30 zwischen einer Karde und einer Strecke angeordnet sein, wobei das die Karde verlassende Fasermaterial ohne eine Zwischenablage in eine Kanne in das Streckwerk der Strecke transportiert wird.The resonator 30 with the dielectric 60 designed as a guide tube can advantageously be arranged behind a drafting system. The nonwoven fabric leaving the drafting system is formed into a band FB and then introduced into the resonator 30. In an alternative, the resonator 30 can be arranged between a card and a draw frame, the fiber material leaving the card being transported into a can in the drafting device of the draw frame without an intermediate storage.
In der Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform eines erfmdungsgemäßen Mikrowellenresonators dargestellt, deren einziger Unterschied gegenüber derjenigen der Figuren 1 und 3 darin besteht, daß zwei konzentrisch angeordnete Rohre als Dielektrika 160, 161 vorgesehen sind, ein inneres Rohr 160 und ein äußeres Rohr 161. Während das innere Rohr bzw. das innere Dielektrikum 160 im wesentlichen derjenigen gemäß der Figuren 2a-2c gleicht, ist das äußere Rohr bzw. das äußere Dielektrikum 161 kürzer ausgebildet und in jeweils einer stufenförmigen Ringausnehmung 163, 164 im Wandelement 46 bzw. in der Trägerkonstruktion 21 gelagert. Das äußere Dielektrikum 161 verhindert ein Eindringen von Staub und Feuchte in die außermittigen Raumbereiche des Resonatorraums 31, wenn das innere Dielektrikum 160 ausgewechselt wird, so daß auf eine Korrosionsschutzschicht der inneren Resonatorwände verzichtet werden kann. Ein solches Auswechseln des Rohrs 160 ist vorteilhaft, wenn innere Dielektrika mit verschiedenen Innendurchmessern, z.B. bei einem Wechsel des zu verarbeitendem Fasermateriais, verwendet werden sollen. Vorteilhafterweise ist hierbei die Gesamtmasse von innerem und äußerem Dielektrikum 160, 161 im Bereich der Mikrowellenausbreitung im Resonatorraum 31 im wesentlichen konstant, da in diesem Fall die Leerresonanzfrequenz unverändert bleibt und sich Neukalibrierungen erübrigen. Die Innenwand des äußeren Rohres 161 ist bevorzugt feuchteresistent ausgebildet, beispielsweise durch Polieren oder Schleifen zum Beseitigen von Mikrorissen und/oder durch Aufbringen einer feuch- teresistente Schicht (beispielsweise Al2O3).FIG. 4 shows a further embodiment of a microwave resonator according to the invention, the only difference from that of FIGS. 1 and 3 is that two concentrically arranged tubes are provided as dielectrics 160, 161, an inner tube 160 and an outer tube 161 2a-2c is substantially the same as that according to FIGS. 2a-2c, the outer tube or the outer dielectric 161 is shorter and each has a step-shaped ring recess 163, 164 in the wall element 46 or in the support structure 21 stored. The outer dielectric 161 prevents penetration of dust and moisture into the eccentric areas of the resonator chamber 31 when the inner dielectric 160 is replaced, so that there is no need for a corrosion protection layer on the inner resonator walls. Such a replacement of the tube 160 is advantageous if inner dielectrics with different inner diameters are to be used, for example when the fiber material to be processed is changed. Advantageously, the total mass of the inner and outer dielectric 160, 161 in the area of the microwave propagation in the resonator chamber 31 is essentially constant, since in this case the empty resonance frequency remains unchanged and there is no need for new calibrations. The inner wall of the outer Tube 161 is preferably designed to be moisture-resistant, for example by polishing or grinding to remove microcracks and / or by applying a moisture-resistant layer (for example Al 2 O 3 ).
In den Figuren 5-7 ist ein weiterer Mikrowellenresonator 300 - abgebildet ohne Mikrowellengenerator - mit vorgeschaltetem Trichter 318 und Kalanderwalzen 335, 336 dargestellt, wobei das Kalanderwalzenpaar mindestens ein Faserband FB durch den Trichter 318 und den Resonator 300 zieht. In den Figuren 5 und 6 ist das mindestens eine Faserband FB lediglich durch einen punktierten Pfeil angedeutet; in der Figur 7 ist das Faserband FB im Querschnitt als Verbund vieler einzelner Fasern dargestellt. Wenn mehrere Faserbänder FB durch den Resonator 300 transportiert werden, liegen diese vorteilhafterweise nebeneinander. In der Figur 7 sind nicht der Trichter 318 und die Kalanderwalzen 335, 336 abgebildet. Im übrigen können die Walzen 335, 336 auch als Verzugswalzen eines Streckwerks dienen, so daß sie eine Doppelfunktion (Trans- port durch Resonator 300 und Verzug) übernehmen.FIGS. 5-7 show a further microwave resonator 300 - shown without a microwave generator - with an upstream funnel 318 and calender rollers 335, 336, the pair of calender rollers pulling at least one fiber band FB through the funnel 318 and the resonator 300. In FIGS. 5 and 6, the at least one fiber sliver FB is only indicated by a dotted arrow; in FIG. 7 the fiber sliver FB is shown in cross section as a composite of many individual fibers. If a plurality of fiber slivers FB are transported through the resonator 300, these advantageously lie next to one another. 7, the hopper 318 and the calender rollers 335, 336 are not shown. In addition, the rollers 335, 336 can also serve as drafting rollers of a drafting system, so that they perform a double function (transport through resonator 300 and drafting).
Statt einem Trichter 318 können auch andere Bandführungselemente eingesetzt werden, beispielsweise waagerecht und/oder senkrecht angeordnete Umlenkstäbe, die beispielsweise auch konkave Führungsflächen aufweisen können, um das mindestens ei- ne Faserband FB zentriert in den Resonator 300 einlaufen zu lassen. Weiterhin können die Kalanderwalzen 335, 336 um 90° oder jeden anderen beliebigen Winkel gedreht angeordnet sein.Instead of a funnel 318, other band guide elements can also be used, for example horizontally and / or vertically arranged deflecting rods, which for example can also have concave guide surfaces in order to allow the at least one fiber band FB to enter the resonator 300 centered. Furthermore, the calender rolls 335, 336 can be arranged rotated by 90 ° or any other angle.
Der Resonator 300 weist zwei durch einen Spalt 310 getrennte, geschlossene hohle Halbzylinder 301, 305 auf, wobei die äußeren Wände 302, 306 der Halbzylinder 301, 305 aus Metall gefertigt sind. Die inneren, zum Faserband FB orientierten Wände sind als Dielektrika 303, 307 im Sinne dieser Erfindung ausgebildet. Das Material für diese plattenformigen Dielektrika 303, 307 sind beispielsweise aus einer Keramik mit dem Hauptbestandteil Aluminiumoxid oder einem anderen geeigneten Material gefertigt, wo- bei hier auf die obigen Ausführungen zum Führungsrohr 60 verwiesen wird. Die Mikrowellenresonanz bildet sich im Resonatorinnenraum zwischen den Wänden 302, 306 aus. Die Dicken der Dielektrika 303, 307 sind dabei so gewählt, daß die Ortsauflösuπg des Mikrowellenresonanzsignales nicht schlechter ist als ca. 1 - 2 cm ist. Gleiches gilt vorzugsweise auch für die Ausgestaltung der Dielektrika 60, 160, 161 der Ausführungsformen gemäß der Figuren 1-4.The resonator 300 has two closed hollow half cylinders 301, 305 separated by a gap 310, the outer walls 302, 306 of the half cylinders 301, 305 being made of metal. The inner walls oriented towards the fiber band FB are designed as dielectrics 303, 307 in the sense of this invention. The material for these plate-shaped dielectrics 303, 307 are made, for example, from a ceramic with the main constituent aluminum oxide or another suitable material, reference being made here to the above explanations regarding the guide tube 60. The microwave resonance forms in the resonator interior between the walls 302, 306. The thicknesses of the dielectrics 303, 307 are chosen so that the spatial resolution of the microwave resonance signal is not worse than approx. 1-2 cm. same for preferably also for the configuration of the dielectrics 60, 160, 161 of the embodiments according to FIGS. 1-4.
Die plattenformigen Dielektrika 303, 307 sind vorzugsweise auswechselbar ausgebildet und können bei beispielsweise Beschädigung leicht erneuert werden. Beispielsweise sind die Dielektrika 303, 307 randseitig mit den Resonatorwänden 302 bzw. 306 verklebt, nichtsdestotrotz aber nach Säubern der Klebestellen relativ einfach auszuwechseln.The plate-shaped dielectrics 303, 307 are preferably designed to be exchangeable and can easily be replaced if damaged, for example. For example, the dielectrics 303, 307 are glued to the edges of the resonator walls 302 and 306, but nevertheless are relatively easy to replace after the glue points have been cleaned.
Das Fasermaterial FB wird entlang der abgerundeten Ecken 309 der Resonatorwände 303, 307 und weiter entlang der Dielektrika 303, 307 passiv geführt, s. Figur 7. Da die jeweiligen Innenräume der Halbzylinder 301 , 305 gegen die Umgebung abgeschlossen sind, kann vorteilhafterweise kein Staub, Faserflug o. dgl. in sie eindringen. In diese Innenräume ragen die der Übersichtlichkeit halber nur in Figur 6 dargestellten Einkop- pelelement 358 und Auskoppelelement 359.The fiber material FB is passively guided along the rounded corners 309 of the resonator walls 303, 307 and further along the dielectrics 303, 307, see FIG. Figure 7. Since the respective interiors of the half cylinders 301, 305 are sealed off from the environment, advantageously no dust, fiber fly or the like can penetrate them. For the sake of clarity, the coupling-in element 358 and coupling-out element 359 protrude into these interiors.
In Faserbandlaufrichtung kann zu beiden Seiten des oder der Faserbänder FB ein Luft- strom 350 durch den Spalt 310 geleitet werden, der in den Figuren 3 und 4 gestrichelt und in der Figur 5 als Kreis mit darin eingezeichneten, gekreuzten Linien dargestellt ist (Luftströmrichtung vom Betrachter weggerichtet). Der Luftstrom bzw. die Luftströme 350, von denen auch mehrere über die Resonatorbreite verteilt sein können, können mehrere Funktionen übernehmen. Einerseits sorgen sie für eine weitgehend homogene Temperaturverteilung in dem Spalt 310, andererseits verhindern sie eine Ablagerung von insbesondere Fasern an den Dielektrika 303, 307 sowie am Ausgang des Resona- tors 300 bzw. am Übergang zu den Kalanderwalzen 335, 336. Derartige Schmutzablagerungen würden den Resonator 300 verstimmen und zu Meßungenauigkeiten führen.In the sliver running direction, an air flow 350 can be passed through the gap 310 on both sides of the sliver FB or slivers FB, which is dashed in FIGS. 3 and 4 and shown in FIG. 5 as a circle with crossed lines drawn therein (air flow direction from the viewer ) directed away. The air flow or the air flows 350, of which several can also be distributed over the resonator width, can assume several functions. On the one hand, they ensure a largely homogeneous temperature distribution in the gap 310, on the other hand, they prevent deposits of fibers in particular on the dielectrics 303, 307 and at the exit of the resonator 300 or at the transition to the calender rollers 335, 336. Such dirt deposits would prevent this Detune resonator 300 and lead to measurement inaccuracies.
Weiterhin kann der Luftstrom 350 zur gezielten Temperatureinstellung insbesondere der Resonatorwände 302, 306 herangezogen werden. Insbesondere ist es möglich, kühlen- de Luft zu verwenden, um die Resonatorwände auf eine im Vergleich zum Normalbetrieb tiefere, möglichst konstante Temperatur abzukühlen.Furthermore, the air flow 350 can be used for the targeted temperature setting, in particular of the resonator walls 302, 306. In particular, it is possible to use cooling air in order to cool the resonator walls to a temperature that is as constant as possible in comparison to normal operation.
Wie schon bei den Dielektrika 60, 160 können die Dielektrika 303, 307 zumindest auf ihrer dem Fasermaterial FB zugewandten Seite geschliffen oder poliert ausgebildet sein, um das Eindringen von Feuchte zu verhindern. Auch die übrigen obigen Ausführungen zur Materialwahl gelten entsprechend.As with the dielectrics 60, 160, the dielectrics 303, 307 can be ground or polished, at least on their side facing the fiber material FB to prevent the ingress of moisture. The other above explanations regarding the choice of materials also apply accordingly.
Des weiteren bietet es sich an, die Dielektrika 303, 307 aus mehreren sandwichartigen Lagen bzw. Teileinheiten aufzubauen, wie dies in Figur 6a vergrößerten dargestellt ist. Die dem jeweiligen hohlen Halbzylinder 301, 305 zugewandte Teileinheit 307a kann hierbei optimale dielektrische Eigenschaften aufweisen, beispielsweise eine im wesentlichen konstante Dielektrizitätskonstante und einen im wesentlichen konstanten dielektrischen Verlustfaktor bei Temperaturschwankungen und in Meßfrequenzbereichen im Gigahertzbereich. Die dem Spalt 310 zugewandte Teileinheit 307b kann insbesondere derart ausgebildet sein, daß eine Feuchteaufnahme sowie ein Abrieb aufgrund des durchlaufenden Fasermaterials im wesentlichen verhindert wird. Dementsprechend kann beispielsweise für die dem jeweiligen hohlen Halbzylinder 301 , 305 zugewandte Teileinheit 307a eine Keramik wie beispielsweise TMM® (ein Hydrokarbon-Keramik- Verbundwerkstoff mit einer sehr guten Temperaturstabilität und insbesondere einer gegenüber Temperaturschwankungen sehr stabilen Dielektrizitätskonstanten) oder ein Kunststoff (beispielsweise Makrolon®) oder eine Kunststofflegierung gewählt werden, während für die dem Spalt 310 zugewandte und entweder Schicht- oder plattenförmig ausgebildete Teileinheit 307b aus einer Keramik aus Aluminiumoxid als jeweiligem Hauptbestandteil besteht. Diese Keramik kann wiederum geschliffen oder poliert sein.Furthermore, it is advisable to construct the dielectrics 303, 307 from a plurality of sandwich-like layers or partial units, as is shown enlarged in FIG. 6a. The subunit 307a facing the respective hollow half cylinder 301, 305 can have optimal dielectric properties, for example an essentially constant dielectric constant and an essentially constant dielectric loss factor in the case of temperature fluctuations and in measurement frequency ranges in the gigahertz range. The subunit 307b facing the gap 310 can in particular be designed in such a way that moisture absorption and abrasion due to the fiber material passing through are substantially prevented. Accordingly, for example, for each hollow half-cylinder 301, 305 facing sub-unit 307a, a ceramic such as TMM ® (a hydrocarbon-ceramic composite material with a very good temperature stability and in particular a to temperature variations very stable dielectric constant) or a plastic (for example, Makrolon ®) or a plastic alloy can be selected, while for the partial unit 307b facing the gap 310 and which is either layered or plate-shaped, it consists of a ceramic made of aluminum oxide as the respective main component. This ceramic can in turn be ground or polished.
Es sei angemerkt, daß alle in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der Dielektrika sandwichartig aus zwei oder mehr Lagen aufgebaut sein können.It should be noted that all of the embodiments of the dielectrics shown in the figures can be constructed in a sandwich-like manner from two or more layers.
Die Ausführungsform des Mikrowellenresonator 400 gemäß der Figur 8 (Schnittdarstellung wie in Figur 6 unter Weglassung vor- und nachgelagerter Elemente) unterscheidet sich von derjenigen gemäß der Figuren 5-7 dadurch, daß hier die Dielektrika 403, 407 sich über die gesamte Transportlänge des Fasermaterials FB durch den Resonator 400 erstrecken und an ihren Eingangs- und Ausgangsenden 409 abgerundet sind, um einen abrupten Übergang für das Fasermaterial zu vermeiden. Die Resonatorwände 402, 406 dienen bei dieser Ausführungsform als ebene Auflagefläche, auf denen die Dielektrika 403, 407 bevorzugt aufgeklebt sind. Die Dielektrika 403, 407 können in Bezug auf Material und Behandlung wie die Dielektrika 303, 307 ausgebildet sein. Bei der Ausführung des Mikrowellenresonators 500 gemäß der Figur 9 sind zwei Resonatorwände 502, 506 sowie ein dazwischen anzuordnendes, erfindungsgemäßes Dielektrikum 503 aus bevorzugt Keramik in Explosionsdarstellung wiedergegeben. Auch dieser Resonator 500 weist zwei hohle, in der Dicke des Dielektrikus 503 voneinander beabstandete Halbzylinder 501 , 505 auf, die zusammen mit dem Dielektrikum 503 den Resonatorraum 531 bilden. Das Dielektrikum 503 liegt auf den umlaufendem Rändern der jeweilige Wände 502, 506 auf, welche über schematisch dargestellte Bohrungen miteinander verschraubt werden können. Das Dielektrikum 503 weist bevorzugt abgerundete Eintritts- und Austrittskanten 509 auf. Antennenanschlüsse sind in der Figur 9 nicht dargestellt.The embodiment of the microwave resonator 400 according to FIG. 8 (sectional view as in FIG. 6 with the omission of upstream and downstream elements) differs from that according to FIGS. 5-7 in that the dielectrics 403, 407 extend over the entire transport length of the fiber material FB extend through the resonator 400 and are rounded at their input and output ends 409 to avoid an abrupt transition for the fiber material. In this embodiment, the resonator walls 402, 406 serve as a flat contact surface on which the dielectrics 403, 407 are preferably glued. The dielectrics 403, 407 can be designed like the dielectrics 303, 307 in terms of material and treatment. In the embodiment of the microwave resonator 500 according to FIG. 9, two resonator walls 502, 506 and a dielectric 503 according to the invention to be arranged between them, preferably made of ceramic, are shown in an exploded view. This resonator 500 also has two hollow half-cylinders 501, 505 spaced apart from one another in the thickness of the dielectric 503, which together with the dielectric 503 form the resonator space 531. The dielectric 503 lies on the circumferential edges of the respective walls 502, 506, which can be screwed to one another via schematically illustrated bores. The dielectric 503 preferably has rounded leading and trailing edges 509. Antenna connections are not shown in FIG. 9.
In Figur 10 ist eine Hälfte einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Mikrowellenresonators 600 dargestellt. Dieser Resonator besitzt zwei halbzylinderför- mige Dielektrika 603, 607 aus bevorzugt Keramik, zwischen denen das Fasermaterial FB wie bei den Resonatoren der Figuren 5-9 hindurchgeführt wird. Auf der gewölbten Außenseite der Dielektrika 603, 607 ist eine elektrisch leitende Schicht aufgetragen, beispielsweise aus Kupfer. In einer Alternative sind starre Metallwände statt der Schichten vorgesehen. Die Schichten oder Wände können auf der Außenseite mit einer Korrosionsschicht versehen sein, beispielsweise einer Kupferschicht; unbedingt not- wendig ist diese Schicht nicht, da sich das Mikrowellenfeld im Innenraum des Resonators 600 ausbildet. An einer Stirnseite der Dielektrika 603, 607 sind Antennenanschlüsse 608a, 608b zum Einkoppeln zum Auskoppeln von Mikrowellen vorhanden. Auf der dem Fasermaterial zugewandten Seite sind bevorzugt Maßnahmen zur Verhinderung des Eindringens von Feuchte ergriffen (Schleifen, Polieren, Beschichten etc., s. oben).FIG. 10 shows one half of a further embodiment of a microwave resonator 600 according to the invention. This resonator has two semi-cylindrical dielectrics 603, 607 made of preferably ceramic, between which the fiber material FB is passed as in the case of the resonators in FIGS. 5-9. An electrically conductive layer, for example made of copper, is applied to the curved outside of the dielectrics 603, 607. In an alternative, rigid metal walls are provided instead of the layers. The layers or walls can be provided on the outside with a corrosion layer, for example a copper layer; This layer is not absolutely necessary, since the microwave field forms in the interior of the resonator 600. Antenna connections 608a, 608b for coupling in for coupling out microwaves are provided on an end face of the dielectrics 603, 607. On the side facing the fiber material, measures are preferably taken to prevent the penetration of moisture (grinding, polishing, coating, etc., see above).
Mittels des die zwei voluminösen Dielektrika 603, 607 umfassenden Resonators 600 mit jeweils elektrisch leitender Schicht oder Wand an der Außenseite läßt sich eine Fokussierung des Mikrowellenfeldes (bei Verwendung von Messfrequenzen im GHz-Bereich) auf wenige Millimeter im Meßbereich des Fasermaterialdurchtritts erreichen. Die Ortsauflösung kann mit einem derartigen Resonator also gegenüber denjenigen der Figuren 5-9 noch gesteigert werden, da jene statt der festen Dielektrika Luft beinhalten. Außerdem kann der Resonator 600 durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung sehr kompakt gebaut sein. Für Materialart und evtl. Behandlung der Oberflächen der Dielektrika 603, 607 gelten die obigen Ausführungen zu den anderen beschriebenen Mikrowellenresonatoren. Die Dielektrika 603, 607 können demnach beispielsweise jeweils aus einem größeren halb- zylinderförmigen Keramik- oder Kunststoffblock mit temperatur- und frequenzstabiler sowie möglichst niedriger Dielektrizitätskonstante bestehen, welcher mit einer feuchte- resistenten und im wesentlichen abriebfesten Keramikschicht aus Aluminiumoxid versehen ist.By means of the resonator 600 comprising the two voluminous dielectrics 603, 607, each with an electrically conductive layer or wall on the outside, the microwave field (when using measuring frequencies in the GHz range) can be focused to a few millimeters in the measuring range of the fiber material passage. With such a resonator, the spatial resolution can be increased compared to that of FIGS. 5-9, since they contain air instead of the solid dielectrics. In addition, the resonator 600 can be made very compact due to the configuration according to the invention. The above statements regarding the other microwave resonators described apply to the type of material and any treatment of the surfaces of the dielectrics 603, 607. The dielectrics 603, 607 can accordingly each consist, for example, of a larger semi-cylindrical ceramic or plastic block with a temperature and frequency stable and as low as possible dielectric constant, which is provided with a moisture-resistant and essentially abrasion-resistant ceramic layer made of aluminum oxide.
Bei allen vorbesprochenen Ausführungsformen sind Berührungsflächen zwischen den Dielektrika und den Resonatorwänden vorhanden, die vorzugsweise zumindest abschnittsweise als Klebeflächen dienen. Hierzu wird bevorzugt ein Klebstoff mit geringer Feuchteaufnahme verwendet. Gemäß einem Erfindungsaspekt sind die Wärmeausdehnungen des mindestens einen Dielektrikums und der mindestens einen Resonatorwand im wesentlichen gleich groß, so daß keine relativen Schubspannungen zwischen Dielektrikum und Resonatorwand auftreten, die zu Rissen und Undichtigkeiten und somit zu Messverfälschungen führen.In all of the previously discussed embodiments, there are contact surfaces between the dielectrics and the resonator walls, which preferably serve as adhesive surfaces at least in sections. For this purpose, an adhesive with low moisture absorption is preferably used. According to one aspect of the invention, the thermal expansions of the at least one dielectric and the at least one resonator wall are essentially of the same size, so that there are no relative shear stresses between the dielectric and the resonator wall which lead to cracks and leaks and thus to measurement errors.
Es ist zudem selbstverständlich vorteilhaft, wenn die Verlustbehaftung des mindestens einen erfindungsgemäßen elektrisch nicht leitenden Dielektrikums gemäß den verschiedenen Erfindungsaspekten möglichst gering ist, das Dielektrikum also einem idealen Nicht-Leiter möglichst nahe kommt.It is of course also advantageous if the loss of loss of the at least one electrically non-conductive dielectric according to the invention is as low as possible in accordance with the various aspects of the invention, that is to say the dielectric comes as close as possible to an ideal non-conductor.
Die beschriebenen Mikrowellenresonatoren mit Mikrowellengenerator können bei- spielsweise an einer Strecke mit einem regulierten oder unregulierten Streckwerk eingesetzt werden. Bei einem regulierten Streckwerk kann ein Mikrowellensensor vor und nach dem Streckwerk angeordnet sein. Die Erfindung läßt sich beispielsweise ebenfalls ohne Einschränkung bei einer Karde oder einer Kämmmaschine einsetzen. The described microwave resonators with a microwave generator can be used, for example, on a line with a regulated or unregulated drafting system. In the case of a regulated drafting system, a microwave sensor can be arranged before and after the drafting system. The invention can also be used, for example, without restriction in a carding machine or a comber.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Mikrowellenresonator für eine oder an einer Textilmaschine, insbesondere Karde, Strecke oder Kämmmaschine, zum Anschließen an eine Meßeinrichtung zur Messung der Masse und/oder der Feuchtigkeit von kontinuierlich durch den Resonatorraum (31 ; 331 ; 431 ; 531 ) gefördertem Fasermaterial (FB), dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im Bereich des Durchtritts des Fasermaterials (FB) durch den Resonator (30; 300; 400; 500; 600) mindestens ein Dielektrikum (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) angeordnet oder anordenbar ist, welche gegen die Aufnahme von Feuchte geschützt ausgebildet ist.1. Microwave resonator for or on a textile machine, in particular a card, draw frame or comber, for connection to a measuring device for measuring the mass and / or the moisture of fiber material (FB) conveyed continuously through the resonator chamber (31; 331; 431; 531) , characterized in that at least in the area of the passage of the fiber material (FB) through the resonator (30; 300; 400; 500; 600) at least one dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603 , 607) is arranged or can be arranged, which is designed to be protected against the absorption of moisture.
2. Mikrowellenresonator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Abschnitt des mindestens einen Dielektrikums (60; 160, 161 ; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607), welcher mit dem Fasermaterial (FB) in Berührung kommt, poliert oder geschliffen ist, um die Aufnahme von Feuchte zu verhindern.2. Microwave resonator according to claim 1, characterized in that at least a portion of the at least one dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607), which comes into contact with the fiber material (FB) , polished or polished to prevent the absorption of moisture.
3. Mikrowellenresonator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dielektrikum (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) mit dem polierten oder geschliffenen Abschnitt aus Keramik besteht.3. Microwave resonator according to claim 2, characterized in that the at least one dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) with the polished or ground section consists of ceramic.
4. Mikrowellenresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dielektrikum (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) aus Makrolon® gefertigt ist.4. Microwave resonator according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) is made of Makrolon ® .
5. Mikrowellenresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dielektrikum (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) aus einer Kunststofflegierung gefertigt ist.5. Microwave resonator according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) is made of a plastic alloy.
6. Mikrowellenresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dielektrikum (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) aus mindestens zwei elektrisch nicht leitenden, sandwichartig aufgebauten Teileinheiten (307a, 307b) besteht, wobei das Fasermaterial (FB) mit Berührung entlang einer der mindestens zwei Teileinheiten (307a, 307b) geführt wird. 6. Microwave resonator according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) from at least two electrically non-conductive, sandwich-like sub-units (307a , 307b), the fiber material (FB) being guided with contact along one of the at least two subunits (307a, 307b).
7. Mikrowellenresonator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das sandwichartig aufgebaute Dielektrikum (307) eine Teileinheit (307a) aus Kunststoff und eine auf dieser angeordnete und dem Fasermaterial (FB) zugewandte, abdeckende Teileinheit (307b) umfaßt.7. Microwave resonator according to claim 6, characterized in that the sandwich-like dielectric (307) comprises a subunit (307a) made of plastic and a subunit (307b) arranged thereon and facing the fiber material (FB).
8. Mikrowellenresonator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das sandwichartig aufgebaute Dielektrikum (307) eine Teileinheit (307a) aus Keramik und eine auf dieser angeordnete und dem Fasermaterial (FB) zugewandte, abdek- kende Einheit (307b) umfaßt.8. Microwave resonator according to claim 6 or 7, characterized in that the sandwich-like dielectric (307) comprises a partial unit (307a) made of ceramic and a covering unit (307b) arranged thereon and facing the fiber material (FB).
9. Mikrowellenresonator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die abdek- kende Einheit (307b) als versiegelnde Schicht ausgebildet ist, vorzugsweise als Keramikschicht und hierbei vorzugsweise im wesentlichen aus Aluminiumoxid oder Si- liziumnitrid, oder als Kunststoffschicht, beispielsweise aus Polykarbonat.9. Microwave resonator according to claim 8, characterized in that the covering unit (307b) is designed as a sealing layer, preferably as a ceramic layer and here preferably essentially made of aluminum oxide or silicon nitride, or as a plastic layer, for example made of polycarbonate.
10. Mikrowellenresonator für eine oder an einer Textilmaschine, insbesondere Karde, Strecke oder Kämmmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zum Anschließen an eine Meßeinrichtung zur Messung der Masse und/oder der Feuchtigkeit von kontinuierlich durch den Resonatorraum (31; 331; 431 ; 531 ) gefördertem Fasermaterial (FB), dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im Bereich des Durchtritts des Fasermaterials (FB) durch den Resonator (30; 300; 400; 500; 600) mindestens ein Dielektrikum (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) angeordnet oder anordenbar ist, dessen Dielektrizitätskonstante und/oder dielektrischer Verlustfaktor in dem im Gigahertzbereich liegenden Meßbereich im wesentlichen konstant bleibt.10. Microwave resonator for or on a textile machine, in particular a card, draw frame or comber, in particular according to one of the preceding claims, for connection to a measuring device for measuring the mass and / or the moisture continuously through the resonator chamber (31; 331; 431; 531) conveyed fiber material (FB), characterized in that at least in the region of the passage of the fiber material (FB) through the resonator (30; 300; 400; 500; 600) at least one dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) is arranged or can be arranged, the dielectric constant and / or dielectric loss factor of which remains essentially constant in the measuring range lying in the gigahertz range.
11. Mikrowellenresonator für eine oder an einer Textilmaschine, insbesondere Karde, Strecke oder Kämmmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehenden An- sprüche, zum Anschließen an eine Meßeinrichtung zur Messung der Masse und/oder der Feuchtigkeit von kontinuierlich durch den Resonatorraum (31; 331; 431 ; 531 ) gefördertem Fasermaterial (FB), dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im Bereich des Durchtritts des Fasermaterials (FB) durch den Resonator (30; 300; 400; 500; 600) mindestens ein Dielektrikum (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) angeordnet oder anordenbar ist, welches sich bei Temperaturschwankungen im wesentlichen nicht verformt (geringer Wärmeausdehnungskoeffizient).11. Microwave resonator for or on a textile machine, in particular a card, draw frame or comber, in particular according to one of the preceding claims, for connection to a measuring device for measuring the mass and / or the moisture continuously through the resonator chamber (31; 331; 431; 531) conveyed fiber material (FB), characterized in that at least in the region of the passage of the fiber material (FB) through the resonator (30; 300; 400; 500; 600) at least one dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) is arranged or can be arranged, which essentially does not deform when the temperature fluctuates (low coefficient of thermal expansion).
12. Mikrowellenresonator für eine oder an einer Textilmaschine, insbesondere Karde, Strecke oder Kämmmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zum Anschließen an eine Meßeinrichtung zur Messung der Masse und/oder der Feuchtigkeit von kontinuierlich durch den Resonatorraum (31; 331; 431 ; 531 ) gefördertem Fasermaterial (FB), dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im Bereich des Durchtritts des Fasermaterials (FB) durch den Resonator (30; 300; 400; 500; 600) mindestens ein Dielektrikum (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) angeordnet oder anordenbar ist, welche an mindestens einer Resonatorwand (21 , 46; 302, 306; 402, 406; 502, 506) anliegt, wobei die Wärmeausdehnungen des mindestens einen Dielektrikums (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) und der mindestens einen Resonatorwand (21, 46; 302, 306; 402, 406; 502, 506) im wesentlichen gleich groß sind.12. Microwave resonator for or on a textile machine, in particular a card, draw frame or comber, in particular according to one of the preceding claims, for connection to a measuring device for measuring the mass and / or the moisture continuously through the resonator chamber (31; 331; 431; 531) conveyed fiber material (FB), characterized in that at least in the region of the passage of the fiber material (FB) through the resonator (30; 300; 400; 500; 600) at least one dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) is arranged or can be arranged, which abuts at least one resonator wall (21, 46; 302, 306; 402, 406; 502, 506), the thermal expansions of the at least one dielectric (60; 160 , 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) and the at least one resonator wall (21, 46; 302, 306; 402, 406; 502, 506) are essentially the same size.
13. Mikrowellenresonator für eine oder an einer Textilmaschine, insbesondere Karde, Strecke oder Kämmmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zum Anschließen an eine Meßeinrichtung zur Messung der Masse und/oder der Feuchtigkeit von kontinuierlich durch den Resonatorraum (31; 331; 431 ; 531 ) gefördertem Fasermaterial (FB), dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im Bereich des Durchtritts des Fasermaterials (FB) durch den Resonator (30; 300; 400; 500; 600) mindestens ein Dielektrikum (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) angeordnet oder anordenbar ist, wobei die Gesamtdicke des mindestens einen Dielektrikums (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) derart gewählt ist, daß die Ortsauflösung des Mikrowellenresonanzsignales nicht schlechter ist als ca. 1 - 2 cm.13. Microwave resonator for or on a textile machine, in particular a card, draw frame or comber, in particular according to one of the preceding claims, for connection to a measuring device for measuring the mass and / or the moisture from continuously through the resonator chamber (31; 331; 431; 531) conveyed fiber material (FB), characterized in that at least in the region of the passage of the fiber material (FB) through the resonator (30; 300; 400; 500; 600) at least one dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) is arranged or can be arranged, the total thickness of the at least one dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) being selected such that the spatial resolution the microwave resonance signal is not worse than approx. 1 - 2 cm.
14. Mikrowellenresonator für eine oder an einer Textilmaschine, insbesondere Karde, Strecke oder Kämmmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zum Anschließen an eine Meßeinrichtung zur Messung der Masse und/oder der Feuchtigkeit von kontinuierlich durch den Resonatorraum gefördertem Fasermaterial (FB), gekennzeichnet durch mindestens ein festes Dielektrikum (603, 607), welche den Resonatorraum im wesentlichen ausfüllt und welche von einer elektrisch leitenden Schicht oder Wand umgeben ist, wobei sich das Mikrowellenfeld im von der Schicht oder der Wand umschlossenen Resonatorraum ausbildet.14. Microwave resonator for or on a textile machine, in particular a card, draw frame or comber, in particular according to one of the preceding claims, for connecting to a measuring device for measuring the mass and / or the moisture of fiber material (FB) continuously conveyed through the resonator chamber by at least one solid dielectric (603, 607), which essentially fills the resonator space and which of a electrically conductive layer or wall is surrounded, the microwave field being formed in the resonator space enclosed by the layer or wall.
15. Mikrowellenresonator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Reso- nator (600) zwei halbzylinderförmige Dielektrika (603, 607) umfaßt, zwischen denen das Fasermaterial (FB) hindurchgeführt wird.15. Microwave resonator according to claim 14, characterized in that the resonator (600) comprises two semi-cylindrical dielectrics (603, 607), between which the fiber material (FB) is passed.
16. Mikrowellenresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante des mindestens einen Dielektrikums (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) bei den maschinenbetriebsüblichen Bedingungen kleiner als 20 und vorteilhafterweise im wesentlichen temperaturunabhängig ist.16. Microwave resonator according to one of the preceding claims, characterized in that the dielectric constant of the at least one dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) under the conditions customary in machine operation is less than 20 and advantageously in is essentially independent of temperature.
17. Mikrowellenresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante des mindestens einen Dielektrikums (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) bei den maschinenbetriebsüblichen Bedingungen kleiner als 10 und vorteilhafterweise im wesentlichen temperaturunabhängig ist.17. Microwave resonator according to one of the preceding claims, characterized in that the dielectric constant of the at least one dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) is less than 10 and under the conditions customary in machine operation is advantageously essentially independent of temperature.
18. Mikrowellenresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dielektrikum (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503) Hohlraumbereiche des Resonators (30; 300; 400; 500) abschließt.18. Microwave resonator according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503) seals cavity areas of the resonator (30; 300; 400; 500).
19. Mikrowellenresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, daß das mindestens eine Dielektrikum (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) zur passiven Führung des Fasermaterials (FB) durch den Resonatorraum (31; 331; 431; 531) ausgebildet und angeordnet ist.19. Microwave resonator according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) for passively guiding the fiber material (FB) through the Resonator space (31; 331; 431; 531) is formed and arranged.
20. Mikrowellenresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, daß sich das mindestens eine Dielektrikum (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) im wesentlichen vom Resoπatoreinlauf bis zum Resonatorauslauf erstreckt. 20. Microwave resonator according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one dielectric (60; 160, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) extends essentially from the resonator inlet to the resonator outlet.
21. Mikrowellenresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen von zwei hohlen, parallel und beabstandet zueinander angeordneten Halbzylindern (301 , 305) gebildet ist, zwischen denen das Fasermaterial (FB) in einem oder mehreren Fasersträngen in Zylinderquerrichtung hindurch transportierbar ist, wobei die Halbzylinder (301, 305) auf ihren einander zugewandten Seiten mittels besagter Dielektrika (303, 307; 403, 407) jeweils abgeschlossen sind.21. Microwave resonator according to one of the preceding claims, characterized in that it is essentially formed by two hollow, parallel and spaced-apart half-cylinders (301, 305) between which the fiber material (FB) can be transported in one or more fiber strands in the transverse direction of the cylinder is, the half cylinders (301, 305) on their mutually facing sides being closed by means of said dielectrics (303, 307; 403, 407).
22. Mikrowellenresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, daß das mindestens eine Dielektrikum (303, 307; 403, 407) platten- förmig ausgebildet und entlang des Transportweges des Fasermaterials durch den Resonatorraum (331 ; 431 ) angeordnet ist.22. Microwave resonator according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one dielectric (303, 307; 403, 407) is plate-shaped and is arranged along the transport path of the fiber material through the resonator space (331; 431).
23. Mikrowellenresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, daß das mindestens eine Dielektrikum (503) als an beiden Stirnseiten offenes, ein- oder mehrstückiges Rechteckrohr ausgebildet ist.23. Microwave resonator according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one dielectric (503) is designed as a rectangular tube that is open on both end faces and has one or more pieces.
24. Mikrowellenresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen einen randseitig geschlossenen zylinderför- mig ausgebildeten Resonatorraum (31) umfaßt, in welchen in Richtung seiner Längsachse verlaufend das mindestens eine Dielektrikum (60; 160, 161) einführbar ist.24. Microwave resonator according to one of the preceding claims, characterized in that it essentially comprises an edge-side closed, cylindrical-shaped resonator chamber (31), in which the at least one dielectric (60; 160, 161) can be inserted running in the direction of its longitudinal axis.
25. Mikrowellenresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, daß das mindestens eine Dielektrikum (60; 160, 161) als an beiden Stirnseiten offenes, ein- oder mehrstückiges Zylinderrohr ausgebildet ist.25. Microwave resonator according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one dielectric (60; 160, 161) is designed as a one-piece or multi-piece cylinder tube which is open on both end faces.
26. Mikrowellenresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene alternativ in den Resonatorraum (31 ) einsetzbare Rohre (60; 160) vorgesehen sind, die jeweils im wesentlichen den gleichen Außendurchmesser und voneinander verschiedene Innendurchmesser aufweisen.26. Microwave resonator according to one of the preceding claims, characterized in that different tubes (60; 160) which can alternatively be used in the resonator chamber (31) are provided, each having essentially the same outside diameter and different inside diameter.
27. Mikrowellenresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei gleichzeitig in den Resonatorraum (31 ) einsetz- bare Rohre (160, 161) vorgesehen sind, wobei ein äußeres Rohr (161) ein inneres Rohr (160) umgibt.27. Microwave resonator according to one of the preceding claims, characterized in that at least two are used simultaneously in the resonator chamber (31). bare tubes (160, 161) are provided, an outer tube (161) surrounding an inner tube (160).
28. Mikrowellenresonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, daß verschiedene, alternativ in den Resonatorraum (31) einsetzbare Rohre (60) oder Rohr-Kombinationen (160, 161) im wesentlichen die gleiche Gesamtmasse im Bereich der Mikrowellenausbreitung aufweisen.28. Microwave resonator according to one of the preceding claims, characterized in that different tubes (60) or tube combinations (160, 161) which can alternatively be used in the resonator space (31) have essentially the same total mass in the range of the microwave propagation.
29. Textilmaschine, insbesondere Karde, Strecke oder Kämmmaschine, gekennzeich- net durch mindestens einen Mikrowellenresonator (30; 300; 400; 500; 600) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.29. Textile machine, in particular card, draw frame or comber, characterized by at least one microwave resonator (30; 300; 400; 500; 600) according to one of the preceding claims.
30. Dielektrikum (60; 16, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) für einen Mikrowellenresonator (30; 300; 400; 500; 600) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 30 dielectric (60; 16, 161; 303, 307; 403, 407; 503; 603, 607) for a microwave resonator (30; 300; 400; 500; 600) according to one of the preceding claims.
PCT/EP2004/051175 2003-07-01 2004-06-21 Microwave resonator, textile machine comprising a resonator of this type, and a dielectric for this resonator WO2005003747A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2004800189592A CN1816739B (en) 2003-07-01 2004-06-21 Microwave resonator, textile machine comprising a resonator of this type, and a dielectric for this resonator
DE112004001115.9T DE112004001115B4 (en) 2003-07-01 2004-06-21 Microwave resonator, textile machine with such a resonator and dielectric for such a resonator

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10334144A DE10334144A1 (en) 2003-07-01 2003-07-01 Microwave resonator, textile machines with such a resonator and room unit for such a resonator
DE10334144.7 2003-07-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005003747A1 true WO2005003747A1 (en) 2005-01-13

Family

ID=33521418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2004/051175 WO2005003747A1 (en) 2003-07-01 2004-06-21 Microwave resonator, textile machine comprising a resonator of this type, and a dielectric for this resonator

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN1816739B (en)
DE (2) DE10334144A1 (en)
WO (1) WO2005003747A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006062339A1 (en) 2006-12-22 2008-07-03 TRüTZSCHLER GMBH & CO. KG Microwave resonator for or on a textile machine, esp. Carding machine, track, comber o. The like.
EP2743686A4 (en) * 2011-08-11 2015-04-08 Oji Holdings Corp Apparatus for measuring moisture content amount and/or coating amount of coating layer of sheet-shaped base material

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006046713A1 (en) * 2006-10-02 2008-04-03 Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau Ag Instrument measuring weight per unit length or moisture of running fibrous strand before e.g. carding, combing or spooling, is based on microwave resonance
DE102007039067A1 (en) 2007-08-17 2009-02-19 TRüTZSCHLER GMBH & CO. KG Device on a comber for monitoring Kämmlingsanteils
DE102013100644B4 (en) * 2013-01-23 2020-04-30 Rieter Ingolstadt Gmbh Microwave resonator for a textile machine
DE102014109651B4 (en) * 2014-07-10 2023-05-11 Rieter Ingolstadt Gmbh Microwave cavity resonator and spinning preparation machine equipped therewith
TWI817720B (en) * 2021-10-20 2023-10-01 桓達科技股份有限公司 Tuning Fork Coupled Microwave Sensor

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3967994A (en) * 1974-10-09 1976-07-06 Langberg Associates, Inc. Method of inspection for splices used for joining webs in a manufacturing process
DE4004119A1 (en) * 1990-02-10 1991-08-14 Tews Elektronik Dipl Ing Manfr METHOD FOR MEASURING THE HUMIDITY OF A MEASUREMENT WITH THE AID OF MICROWAVES AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD
US5103180A (en) * 1990-04-25 1992-04-07 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle Ultra-high frequency cavity suitable for the measurement of electromagnetic characteristics of a moving filiform material
US5369368A (en) * 1992-04-04 1994-11-29 Laboratorium Prof. Dr. Rudolf Berthold Gmbh & Co. Device for determining material parameters by means of microwave measurements
FR2707396A1 (en) * 1993-07-06 1995-01-13 Bordeaux I Universite Method and device for detecting homogeneity defects in a band or thin sheet of dielectric material
JPH1123492A (en) * 1997-06-27 1999-01-29 Atsukusu:Kk Measuring apparatus
US5977780A (en) * 1997-07-02 1999-11-02 Manfred Tews Moisture and density sensor
WO2000012974A1 (en) * 1998-08-31 2000-03-09 Malcam Ltd. Microwave resonator for continuous evaluation of fibrous materials
WO2004072630A1 (en) * 2003-02-13 2004-08-26 Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau Ag Microwave resonator, textile machine comprising such a resonator and dielectric for such a resonator

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5351120A (en) * 1993-07-12 1994-09-27 American Air Liquide Spectroscopic cell design
CN1118439A (en) * 1994-09-08 1996-03-13 长岭(集团)股份有限公司 Method and instrument for analyzing quality debase of sliver
US5698986A (en) * 1996-02-12 1997-12-16 Allen-Bradley Company, Inc. Cigarette density monitor
DE19705260B4 (en) * 1996-02-20 2008-12-24 Hauni Maschinenbau Ag Arrangement for detecting at least one dielectric property of a substance
DE19854550C5 (en) * 1998-11-26 2011-03-17 Hauni Maschinenbau Ag Resonator housing for microwaves
DE10204328B4 (en) * 2001-12-11 2016-06-02 Rieter Ingolstadt Gmbh Method for determining the strip mass of a moving fiber structure and spinning preparation machine for carrying out this method

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3967994A (en) * 1974-10-09 1976-07-06 Langberg Associates, Inc. Method of inspection for splices used for joining webs in a manufacturing process
DE4004119A1 (en) * 1990-02-10 1991-08-14 Tews Elektronik Dipl Ing Manfr METHOD FOR MEASURING THE HUMIDITY OF A MEASUREMENT WITH THE AID OF MICROWAVES AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD
US5103180A (en) * 1990-04-25 1992-04-07 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle Ultra-high frequency cavity suitable for the measurement of electromagnetic characteristics of a moving filiform material
US5369368A (en) * 1992-04-04 1994-11-29 Laboratorium Prof. Dr. Rudolf Berthold Gmbh & Co. Device for determining material parameters by means of microwave measurements
FR2707396A1 (en) * 1993-07-06 1995-01-13 Bordeaux I Universite Method and device for detecting homogeneity defects in a band or thin sheet of dielectric material
JPH1123492A (en) * 1997-06-27 1999-01-29 Atsukusu:Kk Measuring apparatus
US5977780A (en) * 1997-07-02 1999-11-02 Manfred Tews Moisture and density sensor
WO2000012974A1 (en) * 1998-08-31 2000-03-09 Malcam Ltd. Microwave resonator for continuous evaluation of fibrous materials
WO2004072630A1 (en) * 2003-02-13 2004-08-26 Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau Ag Microwave resonator, textile machine comprising such a resonator and dielectric for such a resonator

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HOLLINGER RICHARD D ET AL: "Microwave characterization of dielectric materials from 8 to 110 GHz using a free-space setup", MICROWAVE OPT TECHNOL LETT;MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS 2000 JOHN WILEY & SONS INC, NEW YORK, NY, USA, vol. 26, no. 2, 2000, pages 100 - 105, XP002278175, Retrieved from the Internet <URL:http://www.personal.psu.edu/faculty/j/a/jak29/Publications/Microwave%20characterization%20of%20dielectric%20materials%20from%208%20to%20110%20GHz%20using%20a%20free-space%20setup.pdf> [retrieved on 20040427] *
K-MAC PLASTICS, 7 August 2004 (2004-08-07), KENTWOOD, pages 1 - 4, XP002296538, Retrieved from the Internet <URL:http://polycarbonate-tubes-rods.com/plastic_properties_comparison.htm> [retrieved on 20040914] *
KUNSTSTOFF-TABELLE EIGENSCHAFTEN UND TECHN. WERTE, 29 December 2003 (2003-12-29), HUG INDUSTRIETECHNIK UND ARBEITSSICHERHEIT, pages 1 - 3, XP002296537, Retrieved from the Internet <URL:http://www.hug-technik.com/inhalt/ta/kunstoff.htm> [retrieved on 20040914] *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 04 30 April 1999 (1999-04-30) *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006062339A1 (en) 2006-12-22 2008-07-03 TRüTZSCHLER GMBH & CO. KG Microwave resonator for or on a textile machine, esp. Carding machine, track, comber o. The like.
US7800378B2 (en) 2006-12-22 2010-09-21 Fa. Trützschler GmbH & Co.Kg Microwave resonator for or on a textile machine, especially a card, draw frame, combing machine or the like
GB2445108B (en) * 2006-12-22 2011-03-16 Truetzschler Gmbh & Co Kg Microwave resonator for or on a textile machine, especially a card, draw frame, combing machine or the like
EP2743686A4 (en) * 2011-08-11 2015-04-08 Oji Holdings Corp Apparatus for measuring moisture content amount and/or coating amount of coating layer of sheet-shaped base material

Also Published As

Publication number Publication date
DE112004001115D2 (en) 2006-05-11
DE112004001115B4 (en) 2017-11-23
CN1816739B (en) 2012-03-21
CN1816739A (en) 2006-08-09
DE10334144A1 (en) 2005-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2042858B1 (en) Microwave resonator measuring device
DE202005001756U1 (en) Microwave sensor for measuring a dielectric property of a product
DE19925468A1 (en) Stray field probe
EP2390391A2 (en) Spinning preparation machine
EP1592827B1 (en) Device comprising a microwave resonator for or on a spinner preparation machine
DE2362258B2 (en) Device for measuring the moisture content of a material, in particular a paper web
CH701060B1 (en) A microwave resonator for a textile machine, in particular for a carding machine, line or comber
DE112004001115B4 (en) Microwave resonator, textile machine with such a resonator and dielectric for such a resonator
DE10306217B4 (en) Microwave resonator, textile machine with such a resonator and room unit for such a resonator
EP1933132A2 (en) Method and device for determining the moisture of a moving web
WO2012080010A1 (en) Determination of weight per unit area of a material web using a microwave sensor, the distances between the material web and the surfaces of the microwave sensor being adjusted to a constant value by means of air cushions
DE102007025815A1 (en) Method and device for measuring at least one quality size of a fibrous web
EP1331476B1 (en) Microwave apparatus for moisture measurement, with temperature compensation
DE102015119722A1 (en) Arrangement, machine, method and use for checking a cigarette head quality
EP2146198A2 (en) Method and device for measuring the loading of a string in the tobacco-processing industry with a quantity of materials
EP1371978A1 (en) Microwave apparatus for quality evaluation of strand-like materials
EP2948734B1 (en) Microwave resonator for a textile machine
EP1895290A1 (en) Microwave measuring device for determining at least one measured value on a product
EP1437588B1 (en) Microwave stray field sensor
EP0751243A1 (en) Device for measuring the thickness and/or evenness of slivers
EP1371979B1 (en) Microwave device for quality tests on strand like materials
DE102017122809B3 (en) Filter device with microwave resonator
DE102023117163A1 (en) DEVICE FOR MEASURING AT LEAST ONE ELECTROMAGNETIC PROPERTY OF A MATERIAL SAMPLE
DE102016200685B4 (en) measuring device
EP1564548A1 (en) Microwave resonator excited in higher modes for measuring dielectric properties of a product

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200480018959.2

Country of ref document: CN

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 107/MUMNP/2006

Country of ref document: IN

REF Corresponds to

Ref document number: 112004001115

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20060511

Kind code of ref document: P

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112004001115

Country of ref document: DE

DPEN Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
122 Ep: pct application non-entry in european phase