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Verfahren und Vorrichtung zum Regeln beziehungsweise Konstanthalten
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des Schlichtemittelgehaltes und/oder Farbstoffgehaltes von Faserstoffen
beziehungsweise Fadenscharen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln beziehungsweise Konstanthalten
des Schlichtemittelgehaltes und/oder Farbstoffgehaltes von Faserstoffen beziehungsweise
Fadenscharen mit Hilfe einer Veränderung des Quetschdruckes einer Quetschvorrichtung,
wobei der Quetschdruck in Abhängigkeit von der Durchlaufgeschwindigkeit der Fadenschar
geregelt wird.
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Um Einzelfäden für den Webprozess zu schützen, werden sie in Schlichtmaschinen
beziehungsweise in Schlichtetrögen mit einem Schlichtemittel (Flotte) behandelt.
Dabei werden die Garne od.dgl. in das Schlichtemittel eingetaucht und danach in
einer Quetschvorrichtung ausgequetscht, wobei überschüssiges Schlichtemittel entfernt
wird. Anschließend werden die Garne getrocknet. Die Fäden sind nun mit einer Schutzhülle
versehen, die beim späteren Weben eine Beschädigung des Fadens verhindert. Die am
häufigsten verwendeten Schlichtemittel sind wässrige Stärkelösungen mit einem Feststoffgehalt
vori 6 bis 18% und einerViskosität von ca. 10 bis 200 cP. Desweiteren werden Einzelfäden
auch vor dem Schlichten gefärbt, um nach dem Schlichten auf dem Webstuhl mit einem
weißen Schußfaden zu verweben.
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Für den Beschichtungsgrad einer Garnkette sind unter anderem der Quetschdruck
und die Duchlaufgeschindigkeit von wesentlocher Bedeutung. Es besteht ein unmittelbarer
Zusammenhang zwischen der Aufnahme von Schlichtemittel und der DurchlauS-geschwindigkeit
der Fäden durch das Schlichtemittel. Dabei nehmen die Fäden bei niedriger Durchlaufgeschwindigkeit
wenig und bei hoher Durchlaufgeschwindigkelt entsprechend mehr Schlichtemittel auf.
Das gleiche gilt auch für einen Färbeprozess zum Beispiel von Einzelfäden, wobei
überschüssiges Färbemittel ebenfalls durch eine Quetschvorrichtung abgeführt wird.
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Schlichtmaschiln sind in der Regel mit stufenlosen Antrieben versehen
so daß innerhalb des Regelbereiches eine beliebige Geschwindigkeit der durchlaufpnden
Kettfadenschar eingestellt werden kann. Ein üblicher Durchlaufgeschwindigkeits-Bereich
liegt dabei zwischen etwa 5 und 200 m/mina, die untere Geschwindigkeitsgrenze von
ca. 5 m/min.
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wird dabei als Kriechgang bezeichnet. Bei kleineren Korrekturen und
Einstellungen (Fadenbruch) wird die Arbeitsgeschwindigkeit auf die Kriechganggeschwindigkeit
verringert. Wegen des bereits erwähnten Zusammenhanges zwischen Beschlichtungsgradod
Farbstoffgehalt), Quetschdruck und Durchlaufgeschwindigkeit sollte der Quetschdruck
unterschiedlich eingestellt werden können. Um eine gleichbleibende Beschlichtung
zu erreichen, muß der Quetschdruck den unterschiedlichen Durchlaufgeschwindigkeiten
angepaßt sein, wobei bei einer höheren Geschwindigkeit gegenüber dem Kriechgang
ein höherer Abquetschdruck notwendig ist.
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Schlichtmaschinen.
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Es sind bisher bereitsl bekannt, bei denen unterschiedliche Quetschdrücke
bei Normalbetrieb und für den Kriechgang eingestellt werden können. Dies geschieht
in der Praxis durch Umschalten beziehungsweise durch entsprechendes Ansteuern von
vorgewählten Drücken, zum Beispiel über Magnetventile. Erfolgt also das Signal beziehungsweise
die Ansteuerung "Schnellgang", wird gleichzeitig auf erhöhten Quetschdruck geschaltet.
Der sinngemäß umgekehrte Steuervorgang erfolgt bei Umschaltung auf Kriechgang. Dies
hat zur Folge, daß während der Beschleuni -gungsphase für einige Sekunden zu wenig
Schlichte od.dgl.
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auf die Garne gebracht wird. Während der Verzögerung von Schnellgang
auf Kriechgang bedeutet dies dementsprechend, daß zuviel Schlichtemittel auf die
Fäden aufgebracht wird.
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Insbesondere zu wenig Beschlichtung auf den Garnen kann zu Schwierigkeiten
in der Weberei führen. Um dies zu vermeiden, wird in der Praxis mehr Schlichtemittel
als eigentlich notwendig auf die Webketten aufgebracht. Dies hat aber den erheblichen
Nachteil, daß die Schlichtemittelkasten'dadurch vergrößert werden. Auch ist nachteilig,
daß die in der Übergangsphase beschlichteten Fadenbereiche
einen
unterschiedlichen Schlichtemittelgehalt aufweisen. Störungen bzw. Umschaltungen
von Schnell- auf Kriechgang und umgekehrt innerhalb eines bewickelten Baumes machten
sich also nachteilig auf die Qualität der Garne und auch bei der späteren Verarbeitung
in einer Weberei bemerkbar.
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Es sind deshalb auch schon Schlichtmaschinen geschaffen worden, die
unter Nockenschaltwerken in Abhängigkeit der Geschwindigkeit unterschiedliche Quetschdrücke
einstellen.
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Auch gibt es Schlichtmaschinen, die mit verschiedenen Ifonzentrationen
des Schlichtungsmittels und unterschiedlichen Quetschdrücken die Schlichtemittelaufnahme
regeln.
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Die vorerwähnten Schlichtmaschinen erfordern in nachteiliger Weise
jedoch einen erheblichen technischen Aufwand und sind trotzdem vergleichsweise ungenau.
Auch sind sie bedingt durch ihren komplizierten Aufbau recht störanfällig. Schließlich
ist dabei auch ein Umstellen auf verschiedene Schlichtemittelgehalte in Abhängigkeit
der Durchlaufgeschlrindigkeit umständlich und kompliziert.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, auch bei einem Übergang
z. B. zwischen Schnellgang und Kriechgang den Schlichtemittelgehalt der Garne praktisch
konstant zu halten.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird insbesondere ein Verfahren der eingangs
erwähnten Art vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Durchlaufgeschwindigkeit
der Fadenschar od.
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dgl. kontinuierlich gemessen und als proportionale Regelgröße einem
Regelventil zugeführt wird, dessen jeweilige den Quetschdruck bestimmende Stellung
durch diese Regelgröße und durch einen Funktionsgeber bestimmt werden. Durch dieses
erfindungsgemäße Verfahren ist nun ein kontinuierliches Anpassen des Quetschdruckes
an die Durchlaufgeschwindigkeit möglich.
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Eine Weiterbildung sieht vor, daß der Quetschdruckverlauf der
Quetschvorrichtung
kontinuierlich insgesamt linear oder kurvenförmig eingestellt wird. Dadurch können
sowohl lineare als auch beispielsfeise progressive oder degressive Übergangs charakteristiken
erfaßt werden.
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Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahren zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird insbesondere
eine Schlichtmaschine mit einer Vorrichtung zur Durchführung des eingangs erwähnten
Verfahrens vorgeschlagen, die insbesondere dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine
die Durchlaufgeschwindigkeit der Fadenschar od. dgl. aufnehmende Meßvorrichtung
aufweist, die mit einem Stellantrieb verbunden ist, welcher mit einem Regelventil
zusarninenarbeitet, dass ferner das Regelventil mit einem (Übergangs-) Funktionsgeber
zusammenwirkt und daß das Regelventil mit wenigstens einem Arbeitszylinder od. dgl.
Zustelleinrichtung einer Quetschvorrichtiii in Verbindung steht. Bei dieser Vorrichtung
wird nun der Quetschdruck der Quetschvorrichtung zum einen von der Drehzahl des
Schlichtmaschinenantriebes und zum anderen von dem Funktionsgeber bestimmt.
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Die Übergangsfunktion des Quetschdruckes kann somit in weiten Grenzen
vorbestimmt werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das Regelventil insgesamt
vorzugsweise geradlinig verschiebbar gelagert ist, daß für diese Verschiebebewegung
der einen Stellmotor aufweisende Stellantrieb vorgesehen ist und daß der Betätigungshebel
des Regelventiles mit dem Funktionsgeber zusaimuenarbeitet. Das Regelventil wird
somit entsprechend der Durchlaufgeschwindigkeit in einer bestimmten Position gehalten
bzw. bei einer Geschwindigkeitsänderung in eine entsprechende andere Stellung verschoben.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung weist der Funktionsgeber eine
zu der Verschiebeebene des Regelventiles mit Abstand angeordnete, vorzugsweise schräg
verlaufende Abtastebene auf,
die von dem Betätigungshebel od. dgl.
des Regelventiles beaufschlagbar ist. Beim Verschieben des Regelventiles, proportional
einer Geschwindigkeitsänderung des Schlichtmaschinenantriebes, verändert sich auch
die Lage des Betätigungshebels des Regelventiles.
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Zweckmäßigerweise ist dabei die Abtastebene des Funktionsgebers in
ihrer Lage zu der Verschiebeebene des Regelventiles veränderbar, vorzugsweise sowohl
mit ihrem Abstand von dieser Verschiebeebene insgesamt, als auch bezüglich einer
Schrägstellung zu dieser-Verschiebeebene. Dadurch kann in vorteilhafter Weise sowohl
der Schlichtemittelgehalt insgesamt als auch die Übergangsfunktion bei einer Änderung
der Durchlaufgeschwindigkeit gut vorbestimmt werden.
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Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen
aufgeführt.
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Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten
anhand der Zeichnung noch näher beschrieben.
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Es zeigt zum Teil stärker schematisiert: Fig. 1 eine Schlichtmaschine
mit einer Meßvorrichtung, Fig. 2 ein Steuersystem zur Veränderung des Quetschdruckes,
Fig. 3 eine Quetschvorrichtung mit Steuereinrichtung, Fig. 4 eine Aufsicht der in
Fig. 3 gezeigten Anordnung, Fig. 5 eine Quetschdruckregelanordnung, Fig. 6 die in
Fig. 5 gezeigte Quetschdruckregelanordnung entsprechend der Blickrichtung A in Fig.
5,
Fig. 7 eine Führungsleiste des Funktionsgebers, Fig. 7a bis
7c Führungsleisten mit unterschiedlich ausgebildeten Abtastebenen und Fig. 8 bis
Fig. 10 einen Funktionsgeber mit einem zum Teil dargestellten Regelventil in unterschiedlichen
Einstellungen.
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Eine Schlichtmaschine, die im Ganzen mit S bezeichnet ist, weist ein
Ablaufgestell 1 mit mehreren Zettelbäumen auf. Von diesen werden die einzelnen Fäden
in einer Fadenschar W durch einen das Schlichtemittel enthaltenden Trog 2 mit Tauchwalzen
und Quetschwalzen geführt. Vom Ausgang der Quetschfuge des letzten Walzenpaares
im Trog 2 (vgl. auch Fig. 3 und 4) gelangt die Fadenschar zu einer Trockenvorrichtung
3, in der die beschlichteten Fäden bis auf eine Restfeuchte ausgetrocknet werden.
Anschließend wird die Fadenschar in einer Aufwickelvorrichtung 4 (Bäummaschine)
wieder aufgewickelt. Ferner erkennt man in Fig. 1 unterhalb der Bodenschraffur ein
stmbolisiert angedeutetes Antriebsschema mit einem regelbaren Bäummaschinenantriebsmotor
5 und einer mit diesem verbundene Meßvorrichtung 50, die hier aus einem Stellmotor
6 und einem Potentiometer 7 besteht.
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Fig. 3 und 4 lassen noch gut die Anordnung einer Quetschvorrichtung
51 erkennen, wobei hier die Quetschwalze 12 mit Hilfe von Arbeitszylindern 8, 9
relativ zu einer angetriebenen Walze 11 verstellbar ist. Somit kann der auf die
durchlaufende Fadenschar einwirkende Quetschdruck verändert, z. B. unterschiedlichen
Durchlaufgeschwindigkeiten der Fäden angepaßt werden. Durch Variieren des Quetschdruckes
kann der Schlichtemittelgehalt der Fadenschar bestimmt werden. Vor der Quetschvorrichtung
51 ist noch eine Tauchwalze 52 erkennbar.
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Anhand der Fig. 1 und der Fig. 2 sei kurz das erfindungsgeinäße Verfahren
erläutert. Die Meßvorrichtung 50 erbringt eine der Durchlaufgeschwindigkeit der
Fadenschar proportionale Regelgröße x, die in einen RegelverstCrker 47 gegeben wird0
Der Ausgang dieses Regelverstärkers 47 ist mit einem Stellmotor 32 verbunden. Neben
diesem Stellmotor 32 ist ein Regelventil 25 erkennbar, das insgesamt geradlinig
entsprechend dem Doppel pfeil Pf 1 verschiebbar gelagert ist. Diese Verschiebebewegung
des Regelventiles 25 wird durch den Stellmotor 32 vorgeneimilen.
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Somit entspricht jeweils einer bestimmten Drehzahl des Schlichtmaschinenantriebes
mit dem intriebsmotor 5 auch eine bestimmte Stellung des Regelventiles 25. Die S-
des Regelventiles 25 wird dabei durch ein Potentiometer 24 an den Regelverstärker
47 als Istwert zurückgeführt. Mit Hilfe dieses Regelverstärkers 47 wird ein Vergleich
des Istwertes mit der Regelgröße x, die den Sollwert repräsentiert, vorgenommen.
Insgesamt ist somit eine Nachlaufsteuerung geschaffen, die eine dem Antriebsmotor
5 drehzahlproportionale Verstellung der Position des Regelventiles 25 bewirkt. Als
Regelverstärker 47 kann beispielsweise ein einfacher Dreipunkt-Regler zur Anwendung
kommen. Wie in Fig. 2 erkennbar ist, arbeitet der Betätigungshebel 53 des Regelventiles
25 mit einem Funktionsgeber 54 zusammen. Dieser weist eine zu der Verschiebeebene
des Regelventiles 25 mit Abstand angeordnete Abtastebene 55 auf, die von dem Betätigungshebel
53 des Regelventiles 25 beaufschlagt wird. Die Abtastebene 55 ist in ihrer Lage
zu der Verschiebeebene des Regelventiles veränderbar, wobei vorzugsweise sowohl
der Abstand insgesamt als auch die Schrägstellung zu dieser Verschiebeebene verändert
werden kann. Zu diesem Zltreck ist die Abtastebene, die durch eine linealartige
Führungsleiste 36 gebildet ist, an ihren Enden gelenkig mit zwei längenverstellbaren
Schrauben 56 verbunden, die an ihren äußeren Enden Handräder 43 und 44 zum Verstellen
aufweisen.
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Mit dem Funktionsgeber 54 können nun, je nach Stellung von dessen
Abtastebene 55 verschiedene Übergangsfunktionen für
den Quetschdruckverlauf
voreingestellt werden. Die in Fig. 2 gezeigte Schräglage der AlJtastebene 55 würde
beispielsweise bewirken, daß bei einer Drehzahlerhöhung des Antriebsmotors 5 und
damit auch der Durchlaufgeschwindigkeit der Fadenschar W, das Regelventil 25 entsprechend
dem Pfeil Pf 2 verschoben wird, wobei dessen Betätigungshebel 53 auf der Abtastebene
55 entlangfährt und dabei das Regelventil 25 iontiIluieriich öffnet. Der Druck in
den nachgeschalteten Arbeitszylindern 8 und 9 würde dementsprechend ansteigen, so
daß sich ein erhöhter Druck der Quetschwalze 12 auf die Fadenschar W ergibt (vgl.
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auch Fig. 3). Bei Vergrößerung der Schräglage der Abtastebene 55 würde
entsprechend auch der Druckgradient erhöht werden, d. h. bei einer bestimmten Drehzahländerung
bZ\f. Durchlaufgeschwindigkeitsänderung der Fäden, würde sich eine verstärkte Änderung
des Quetschdruckes ergeben. Bei einer zu der Verschiebeebene des Regelventiles 25
parallel verlaufenden Abtastebene 55 wür(le sich somit auch bei Änderung der Durchlaufgeschwindigkeit
der Fäden ein konstanter Quetschdruclc einstellen. Insgesamt ergibt sich somit die
Möglichkeit, durch unterschiedliche Schräglagen der Abtastebene 55 zur Verschiebeebene
des Regelventiles 25 unterschiedliche Quetschdruckgradienten vorzuwählen, wobei
auch der Quetschdruck durch Parallelverschieben der Abtastebene 55 insgesamt verändert
werden kann, ohne daß der Verlauf der Übergangsfunktion beeinflußt wird.
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In einem Diagramm, in dem der Quetschdruck dber die Zeit aufgetragen
ist, würde somit die tle r der Durchlaufgeschwindigkeit proportionale Regelgröße
x den zeitlichen Verlauf und der Funktionsgeber die Steigung der Übergangsfunktion
des Quetschdruckes bestimmen. Man ist dadurch in der Lage, einerseits einen der
Durchlaufgeschwindigkeit der Fadenschar proportionalen Quetschdruck zu bewirken,
andererseits aber auch durch unterschiedliche Einstellungen an dem Funktionsgeber
54 noch zusätzliche Einflußgrößen mit zu erfassen. Dies ist deshalb von Bedeutung,
weil die Schlichtemittelaufnahme der Fäden nicht nur von deren Durchlaufgeschwindigkeit
durch das Schlichtemittel abhängt, sondern unter anderem auch von der Konzentration
und
der Viskosität des Schlichtemittels.
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Fig. 5 zeigt u. a. eine Regeleinrichtung mit einem Funktionsgeber
54, einem Regelventil 25, einem Stellmotor 32 und einem Arbeitszylinder 8. Dabei
ist erkennbar, daß das Regelventil 25 mit einem Spindelantrieb 28, insbesondere
mit dessen Spindelmutter 57 verbunden ist. Die Spindel 58 wird durch den Stellmotor
32 über eine Kette 30 angetrieben. Das Regelventil 25 kann somit gemäß dem Doppelpfeil
Pf 1 insgesamt verschoben werden. Mit der Spindelmutter 57 ist außerdem eine Zahnstange
22 verbunden, die ein Antriebsritzel 23 des Potentiometers 24 antreibt. Die Verschiebeposition
des Regelventiles 25 entspricht somit jeweils auch einer bestimmten Stellung des
Potentiometers 24. Dieses ist mit dem Regelverstärker 47 verbunden und dient zur
Positionsrückmeldung (vgl. Fig. 2). Auch der Stellmotor 32 ist, wie schon vorerwähnt,
mit dem Regelverstärker 47 verbunden. Das Regelventil 25 wird durch die insgesamt
gebildete Nachlaufsteuerung jeweils in eine einer bestimmten Durchlaufgeschwindigkeit
der Fäden entsprechenden Position gebracht. Bei der in Fig 5 gezeigten Lage der
mit der Abtastebene 55 versehenen Führungsleiste 36 lfürde sich keine Druckänderung
bei einer Durchlaufgeschwindigkeitsänderung ergeben, da die Abtastebene 55 parallel
zur Verschiebeebene des Regelventiles 25 verläuft. Strichliniert ist beispielsweise
eine Lage der Führungsleiste 36 eingezeichnet, bei der der Betätigungshebel 53 bei
einer Drehzahlerhöhung und damit auch bei einer Verschieb-ung des Regelventiles
nach links aus dem Ventil herausl-randern würde und somit auch eine laufende Druckerhöhung
in dem Druckraum 59 des Arbeitszylinders 8 bewirken lvürde. Der Quetschdruck rrürde
dadurch entsprechend der Drehzahlerhöhung des Motors 5 ansteigen.
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Zur Hubbegrenzung des Spindelantriebes 28 sind noch Schaltnocken 35
und zwei Endschalter 33, 34 vorgesehen.
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Zweckmäßigerweise ist die Führungslciste 36 leicht auswechselbar,
so daß gegebenenfalls auch Führungsleisten mit unterschiedlicher Abtastebenenkontur
eingesetzt werden )innen. (Vgl. Fig. 72 insbesondere 7 a bis 7 c). Durch diese Ausbildung
können auch kompliziertere Übergangsfunktionsverläufe realisiert werden.
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Fig. 8 bis 10 zeigen noch verschiedene Einstellungen des Funktionsgebers
54, wobei die Einstellung gemäß Fig. 8 auch bei einer Änderung der Durchlaufgeschwindigkeit
einen konstanten durch den Abstand der Führungsleiste 36 von dem Regelventil 25
bestimmten Quetschdruck bewirkt. Fig. 9 gibt den praktischen Normalfall wieder,
wobei das Regelventil 25 sich in einer etwa dem Kriechgang entsprechenden Stellung
befindet und bei Erhöhung der Geschwindigkeit gemäß dem Pfeil Pf verschoben wird.
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Dabei läuft der Betätigungshebel 53 auf der Abtastebene 55 entlang
und bewirkt somit bei steigender Geschwindigkeit, entsprechend auch einer in diesem
Ausführungsbeispiel weiter unten liegenden Position des Regelventiles 25 eine Quetschdruckerhöhung.
Gegebenenfalls könnte die Führungsleiste 36 auch wie in Fig. 10 eingestellt sein,
was bei einer Erhöhung der Durchlaufgeschwindigkeit eine Verringerung des Quetschdruckes
bewirken würde. Eine solche Einstellung ist jedoch im vorliegenden Falle nur zur
Verdeutlichung erwähnt und hat hier keine praktische Bedeutung.
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Insgesamt ist durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ein gutes Anpassen
des Quetschdruckes an die Durchlaufgeschwindigkeit der Fadenschar möglich, so daß
auch bei Änderungen der Durchlaufgeschwindigkeit praktisch eine gleichmäßige Beschlichtung
der Fäden erfolgt. In vorteilhafter Weise kann dadurch auch eine praktisch optimale
Beschlichtung erreicht werden, weil eine sonst häufig zur Sicherheit vorgesehene
stärkere als eigentlich notwendige Beschlichtung mit tSicherheitszuschlagt vermeidbar
ist. Dadurch kann eine wesentliche Schlichtemitteleinsparung bei gleichzeitig konstanter
Qualität der Beschlichtung erreicht werden.
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Auch bei Korrekturen, Einstellungen, zum Beispiel auch bei Fadenbruch,
wobei die ArbeitsgeschwindigkeIt gegebenenfalls auf Kriechganggeschwindigkelt verringert
wird, kann die Beschlichtung der.Fäden durst die erfindungsgemäße Vorrichtung etwa
konstant gehalten werden. Von wesentlicher Bedeutung ist dabei auch, daß nicht nur
eine starre geschwindigkeitsproportionale Änderung des Quetschdruckes bewirkt werden
kann, sondern daß auch zusatzliche Einflußfaktoren (Schlichtemittelkonzentration,
VisÆosltSt usw.) auf einfache Weise berücksichtigt werden korken uch komplizerte
nichtlineare Übergangs funktionen des Quetschdruckverlaufes sind durch eine kurvenförmige
Abtastebene 55 des Funktionsgebers 54 realisierbar. Schließlich ist auch der große,
kontinuierlich veränderbare Einstellbereich des Quetschdruckverlaufes vorteilhaft,
der eine gute Anpassung an die in der Praxis vorkommenden Gegebenheiten ermöglicht.
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Es sei noch erwähnt, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungegemäße
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, sich auch beim Färben der Fäden, insbesondere
zum Abführen von überschüssigem Farbstoff und zum Regeln des Farbstoffgehaltes gut
eignet.
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Alle i + er Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung
dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination
miteinander erfindungswesentlich sein.
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-Patentansprüche -