DE1660333A1

DE1660333A1 - Temperaturregel-Schaltung fuer Maschinen zur Verarbeitung synthetischer Fasern

Info

Publication number: DE1660333A1
Application number: DE1965G0042544
Authority: DE
Inventors: Harnden Jun John Davis; Watrous Donald Leland
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1964-01-16
Filing date: 1965-01-14
Publication date: 1970-12-17
Also published as: US3322933A; FR1420971A; DE1660333B2; GB1086268A

Description

T- r-

4172

Dr. Expl.

General Electric Company, Schenectady N.Y./USA

Temperaturregel-Schaltung für Maschinen zur Verarbeitung synthetischer Pasern

Die Erfindung betrifft eine Temperaturregel-Schaltung für Maschinen zur Verarbeitung synthetischer Fasern, und sie betrifft insbesondere eine Schaltung, die die Temperatur der Fasern während des Streckverfahrens genau regelt,

Feine synthetische Fasern, die direkt aus einem Spinnoder Strangpressverfahren hervorgeben, benötigen eine weitere Behandlung, damit sich die gewünschten feineren Grossen ergeben. Diese Naohbkhandlung wird gewöhnlich mit Hilfe einer Streckzwimmasohine durchgeführt* in der die einer Zugspannung unterworfene Faser bis kurz vor den Schmelzpunkt erhitzt wird. Infolge der Zugspannung wird die Faser innerhalb des Streckverfahrens verkleinert, d.h. ihr Durchmesser oder ihr Maß wird kleiner. Sie kann aber auch vorher zur Vorbereitung auf das Strecken oder hinterher zur weiteren Vergütung erhitzt werden.

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, eine verbesserte Regelschaltung für eine Maschine zur Verarbeitung synthetischer Fasern zu entwickeln.

ErfindungsgemäÜ wird die Temperatur der durch ein Heizgerät erhitzten Faser während des Streckverfahrens ständig kontrolliert, und aufgund dieser Kontrolle wird die Spannung

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am Heizgerät ao geregelt, daß die Temperatur der Faser auf dem gleichen, vorher festgelegten Wert bleibt. Beim gleichzeitiger. Strecken vieler Pasern kann gleichzeitig die Temperatur jeder einzelnen Faser so geregelt werden , daß die Temperaturen aller Fasern stets gleich sind.

Die begleitenden Abbildungen haben folgenie Bedeutung:

ι Fig. 1 beschreibt schematisch eine Maschine zur Verarbeitung synthetischer Fasern.

Fig. 2 zeigt die an die Maschine zur Verarbeitung synthetischer ) Fasern angeschlossenen Regeisohaltung, die erfindungsgemäß die Temperatur der Fasern regelt.

, Fig. 3 zeig; die in der Regelschaltung der Fig. 2 verwendeten ι büw. die sich «Hort ergebenden Wellenformen.

Anhanö der Fig. 1 sei kurz die Wirkungsweise einer typischen ', Maschine zur Verarbeitung synthetischer Fasern beschrieben. : Die Faser, die verarbeitet werden soll, wird nach dem Spinnprozess der ßohfaser direkt auf einen Garnkörper 3 gegeben. Danach geht die Faser durch ein oder mehrere Spannvorrichtungen und wickelt sich auf die Speisewalze 5 auf. Die Speisewalze kann erhitzt sein oder auch nicht, ξβ nachdem, welcher besondere Prozess gerade abläuft. Eine eventuelle Erhitzmg soll die Faser auf eine Temperatur bringen, die etwas unterhalb der Temperatur liegt, bei der gestreckt wird. Anschliessend wird die Faser über eine geheizte, flache Platte 7 geleitet, wo aIa bis kura unter den Schmelzpunkt erhitzt wird. Der Streckzylinder 9 hat eine Oberflächengeschwindigkeit, die

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größer nls die der Speisew^lze ist, wodurch die Paser einer Zugop'jnnung unterworfen wird. Aufgrund der Zugspannung wird der Durchmesser oder das Denier der erhitzten Feser zwischen Speisewalze und Streckzylinder verkleinert. Das Verhältnis der Oberflächengeschwindigkeiten von Speisewalze und iStreckzylinder (Streckverhältnis) liegen zwischen 1,5 und 8 je nach gewünschte« Denier. Der Htreckzylinder 9 k^nn aus Gründen des VfergütenS ffumpfene ebenfalls erhitzt sein. Danach wird die Paser auf den Drillring 11 geführt, wo die von verschiedenen Strtokzylindern kommenden Fasern verzwirnt und auf den nbschlieaeenden Garnkörper 13 gewickelt werden.

Drt-i Kiemente der K'eohine können also erhitzt werden; die , Speisöwalee 5, «iß Heisplatte 7 und der Streckzylinder 9. Die Temperatur dieser drei Äleinente muß auf einen vorher festgelegten, identischen Wert eingestellt sein. Die zum Erwärmen benutzten Geräte sind normalerweise elektrische Widerstandsheisgeräte, wie z.B. die Heizung 31 in Fig. 2. Die bei den Hollen, Nadeln oder Platten verwendeten Heizungen sind jedoch verschieden. Manche Hollen werden von fest in diese Rollen eingebe ten Heizungen erwärmt,, während in anderen Rollen Heizwicklungen eingebettet sind, denen über Schleifringe eine Spannung zugeführt wird. Die Heizungen der Platten und Nadeln variieren von eingehen Röhrenofen, die an eine Metellgrundplatte angeschlossen werden, bis zu den Heizelementen des Typs "Calrod", die in Aluminium-, Kupfer-oder Stahlgehäuse eingegossen sind. Die Art der Verbindung von Heizgerät und elektrischer Heizung kann auf jede geeignete Art erfolgen.

Die Temperatur des Heizgerätes wird durch geeignete elektrische Detektoren abgefühlt, z.B. durch Thermoelehente, temperatur-

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abhängige Widerstände oder Thermistoren. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Thermistor verwendet. Außerdem wird hfer die Temperatur des Heizgerätes abgefühlt, obwohl euch die Tempe&ratur der Rolle, blatte, Nadel oder der Paser selbst abgefühlt werden kann. Zur Messung der T-mperatur des Heizgerätes wird der Thermistor z.B. in den Heizblock eingebettet. Der Thermistor gibt dann ein Signal, welches eine Punktion der Temperatur des Heizgerätes ist.

In Pig. 2 ist eine 5o- oder 60-Hertze-Wechsel-Spannung an die Anschlüsse 21 und 22 gelegt. Die am Anschluß 21 liegende Wellenform zeigt Pig. 3 unter Wellenform A.Synchron mit dieser Wechselspannung liegt ein Rechteck am Anschluss 23, der in Pig. 3 als Wellenform B gezeigt ist. Der Anschluß 23 ist über einen Schalter 25 und den Widerstand 27 mit der Basis 2 der Doppelbasis-Diode 29 verbunden.Der Anschluß 21 ist über das Heizgerät 31 und die Sicherung 33 mit der Anode des gesteuerten Silizium-Gleichrichters 35 verbunden ( im fiLgenäen als GSG abgekürzt). Die Kathode des GSG 35 ist mit der gemeinsamen iJammelleitung 37 verbunden, die zum Anschluß 22 führt. Das Steuergitter des GSG 35 ist mit der Basis 1 der Doppelbasis-Diode 29 bzw. über den Widerstand 39 mit der gemeinsamen Sanmelleitung 37 verbunden. Der Emitter der Doppelbasis-Diode ist über den Kondensator 41 mit der Sammelleitung 37 bzw. übe·· ien Widerstand 43 mit dem Kollektor des PNP-Transistors 45 verbunden. Die Basis des Transistors 4 5 liegt em Thermistor 47 und über einen 1100-Ohm-Widerstand 49 auch am Abgleich-Widerstend 51. Der Abgleichwiderstand 51 ist mit dem Regelpotentiorneter 53 verbunden, mit dem man eine Spannung zwischen 0 und 17 Volt en die Anschlüsse 55 und 57 legen kann, und welches an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist. Der Thermistor 47 ist über den Schalter 59 mit der gemeinsamen

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Sammelleitung 64 verbunden. Wenn die Faser an irgendeiner Stelle zerreißt, wird der Schalter 59 automatisch auf den Anschluß 63 umgeschaltet. Eine zwischen 0 und 3 Volt variable Spannung liegt zwischen den Anschlüssen 63 und 64, außerdem liegt zwischen den Anschlüssen 57 und 64 eine feste Spannung von 3 Volt. Der Widerstand 61 jsit mit Anschluß 63 und mit einer Grleichspannungsquelle verbunden. Der Anschluß 57 ist schließlich über den veränderbaren Widerstand 65 mit dem Emitter des Transistors 45 verbunden.

Der Thermistor 47, der lloo-Ohm-Widerstand 49 in Verbindung mit dem Abgleichwiderstand 51ι die drei Volt zwischen den Anschlüssen 64 und 57 und die variable Spannung zwischen 0 und 17 Volt an den Anschlüssen 55 und 57 bilden die vier Zweige eier Brückenschaltung.

Eine Anzahl von Regelschaltungen, die mit den: eben beschriebenen identisch sind, kann mit den Anschlüssen 23, 63, 64, 57, 55 und 22 parallel geschaltet werden. Bei einer solchen Verbindung stellen die Regelwiderstände 53 die 0-17 Volt - Zweige der Brücke in jeder Schaltung für die Heizungsregelung gleichzeitig ein. Hier sind zwei Heizungsregelschaltungen 67 und in Form eines Blockschaltbilds gezeigt.

Die erwünschte Temperatur ergibt sich durch Einstellung des Abgleichwiderstands 51 und der Regclpotentiometer. Deie Brücke ist abgeglichen, wenn das Verhältnis des Widerstands vom Thermistor 47 zur Summe der Widerstände §es lloo-Ohm-Wide stands 49 und des Abgleichwiderstands 51 das gleiche ist wie das Verhältnis der 3 Volt -Spannung zu d?r zwischen 0 und Volt liegenden Spannung.

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Nach Einbringen der Paser in den Streckprozess wird der Schalter 25 geschlossen. Die Brücke ist nicht abgeglichen, da die Temperatur der Paser noch unter dem erwünschten Wert ist. Das Fehler-Signal der Brücke schaltet den Transistor 45 ein, wodurch ein Strom erzeugt wird, der den Kondensator 41 auf ein positives Potential auflädt , wie in Pig. 3 unter C gezeigt ist, solange die Spannung an der Basis 2 der Doppelbasis-Diode 29 positiv ist, wie in Pig. "3 unter B gezeigt ist. Bei einem bestimmten Wert der Spannung am Kondensator 41 zündet die Doppelbasis-Diode 29 und erzeugt einen Spannungsimpuls am Widerstand 39» wie in Pig. 3 unter D gezeigt ist. Der Spannungsimpuls am Widerstand 39 liegt auch am Steuergitter des GSG 35, und schaltet diesen ein, wenn am Anschluß 21 gemäß A in Pig. 3 eine positive Spannung liegt. Am Heizgerät 31 liegt dann für den Rest dieser Halbwelle eine Spannung gemäß E in Pig. 3» die die Temperatur des Heizgerätes 31 vergrößert. Am Ende der Halbwelle geht die Spannung am Anschluß 23 gemäß B in Pig. 3 für einen Moment durch Null, wodurch die Doppelbasis-Diode 29 gezündet und der Kondensator 41 entladen wird.

Am Ende der Halbwelle ist der GSG 35 wieder ausgeschaltet, da die Anode gegenüber der Kathode negativ wird und der Strom unter den Haltestrom absinkt.

An den GSG 33 ist also eine 5o - oder 60-Hertz-Wechselepannung angelegt, Während der Hälfte jeder Periode liegt die Anode auf negativem und die Kathode auf positivem Potential, während der anderen Hälfte ist es umgekehrt. Solange positives Potential an der Anode des GSG 35 liegt, ist dieser in Durchlaßrichtung vorgespannt, so daß er

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eingeschaltet wird, wenn ein Triggerimpuls über die Basis 1 der Doppelb^fisis-Diode 3n das Steuergitter gelangt.

Wahrend der ersten Hälfte jeder Periode verursacht also das Fehlersignal der Brücke, daß der GSG eingeschaltet und dadurch eine Spannung an das Heizgerät 51 angelegt wird. Da sich die Temperatur so allmählich dem erwünschten Wert nähert, wird der GSG innerhalb einer Halbwelle immer ßpäter eingeschaltet und dadurth liegt am Heizgerät 31 eine immer kürzer dauernde Spannung. Nach Erreichen der gewünschten Temperatur stabilisiert sich das ganze System, d.h., der GSG wird nur innerhalb •ines kleinen Teils einer Halbperiode gezündet, wodurch am Heizgerät 31 immer nur solange eine Spf-nnung erscheint, daß dieses auf konstanter Temper tür gehilten wird. Da der Wärmeverbrnuch von der Art der FTsern und der Umgebung abhängt, wird der GiSG zu verschiedenen Zeitpunkten, die von den Veränderungen des FühlersignoIs ibhün^tn, innerhalb einer Halbperiode eingeschaltet, und die Smper^tur des Heizgerätes 31 wird auf einem konatnnten Wert gehalten.

Zur Änderung der Temperatur der einzelnen Heiageräte wird die Spannung zwischen O und 17 Volt nm Potentiometer 53 von jeder der Regelschrltungen eingestellt.

Bei normalem Betrieb besteht zwischen dem Abfühlpunkt und der Faser ein Temperaturgradient. Wenn d e Feser zerrtiit und dadurch die Heizlast verschwunden ist, wird die Oberfläche des Heizgerätes auf eine unerwünscht hohe Temperatur ansteigen. Daher ist der Schalter 59, wenn der Faden abreißt, st^tt mit der gemeinsamen Sammelleitung 64 mit dem Anschluß 23 verbunden,

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wodurch die Brücke so vorgespannt ist, daß sie bei einer geringeren Temperatur abgleicht. Die Größe der Vorspannung wird mit dem Widerstand 61 eingestellt. Die Grosse des gewünschten Temperaturabfalls hängt von der Betriebstemperatur ab.

Der GSG 35 kann auch mit einer doppelwegig gleichgerichteten Wechselspannung betrieben werden. Er leitet dann in beiHden Helbperioden.

Insgesamt wird eine neue und verbesserte Temperaturregelschaltung für Maschinen zur Verarbeitung von Fasern beschrieben. Jede Temperaturschwankung wird sofort nachgewiesen und das Heizgerät demgemäß geregelt. Mit dieser Schaltung läßt sich von einer zentralen Stelle aus die Temperatur mehrerer Heizgeräte gegeln.

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Claims

Pa t entansprüche

1. Temperaturregelsohaltung für Maschinen zur Verarbeitung synthetischer Pasern zur genauen Regelung der Temperatur einer Paser während des Streckverfahrens, die ein Heizgerät zum Erwärmen der Paser, eine Wechselspannungsquelle für das Heizgerät, ein Anzeigegerät für eine beliebige Temperatur der Pasern während des Streckverfahrens und ein Gerät enthält, welches die Temperatur der durch das Heizgerät erwärmten Pasern abfühlt, gekennzeichnet durch eine Schaltung zur Phasenregelung., welche auf die Anzeige- bzw. Abfühlgeräte anspricht und daraufhin die Phase in jeder Periode der Wechselspannung, die an der Heizung liegt, einstellt, so daß die Temperatur der Paser konstant gehalten wird.

2. Temperaturregelschaltung nach Anspruch 1, g e k e η nzeichnet durch eine Vorrichtung, die das Zerreißen einer Paser anzeigt und die dadurch die Schaltung zur Phasenregelung so beeinflusst, daß die Heizspannung vermindert wird.

3. Eine Anzahl von Temperaturregelschaltungen nach den Ansprüchen 1 und 2 zur genauen Regelung der Temperatur einer Anzahl von Pasern während des Streckverfahrens, bei denen zu jeder Paser eine Schaltung gehört, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die mehreren Regelschaltungen gemeinsam ist, und die jede Paser bei einer vorher festgelegten Temperatur hält.

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4. Temperaturregelschaltung nach einem oder mehreren der vorhep· gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anschluß für die Spannung und dem Heizgerät ein gesteuerter Siliziumgleichrichter liegt, dessen Einschaltung aufgrund des Gerätes, das die Temperatur der erwärmten Pasern abfühlt, so geregelt ist, daß dem Heizgerät eine konstante Energie zugeführt wird, so daß die Paser auf einer vorher festgelegten Temperatur bleibt.

5. Temperaturregelschaltung nach Anspruch 4, dadurch g ekennz ei ohne t, daß der gesteuerte Siliziumgleichrichter während jeder zweiten Halbperiode der Wechselspannung abgeschaltet ist und daß er während jeder Periode gezündet wird.

6. Temperaturregelschaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeic line t, daß er eine Brückenschaltung enthält, in der die femperaturempfindliche Impedanz eingebaut ist, die zum Abfühlen der Temperatur dient, und daß diese Brückenschaltung ein Pehlersignal erzeugt, das mit der Differenz zwischen der abgefühlten und der vorher festgelegten Temperatur schwankt und dadurch das Zünden des gesteuerten Siliziumgleichrichters steuert.

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