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Einrichtung zum Stillsetzen von Textilmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Stillsetzen von Textilmaschinen mit elektro- motorischem Einzelantrieb, insbesondere von Zwirn- und Spinnmaschinen, die den Faden in freiem Fa- denballon führen und die bei eintretenden Betriebsstörungen abgeschaltet werden müssen. Sie ist immer anwendbar an solchen Textilmaschinen mit elektrischem Einzelantrieb, deren Leerlauf- oder Störlei- stungsbedarf von dem normalen Betriebsleistungsbedarf abweicht.
Bei Zwirnmaschinen mit einzeln für sich angetriebenen Zwirnstellen ist man bestrebt, im Falle einer
Störung, sei es bei Fadenbruch oder auslaufendem Faden, sei es bei etwaigemMitlaufen von Teilen, die im normalen Betrieb stillstehen sollen, z. B. Spulenträger bei Doppeldraht-Zwimmaschinen od. dgl., die jeweils von der Störung betroffene Zwimstelle alsbald zum Stillstand zu bringen. Es sind bereits Faden- wächtereinrichtungen bekannt, welche bei Unterbrechung der Fadenanlieferung über entsprechende Stell- glieder denAntriebsmotor der betroffenen Spindel oder Wickeleinrichtung ausschalten.
Handelt es sich um
Doppeldraht-Zwimspindeln, so sind aus Sicherheitsgründen besondere mechanische Festhaltevorrichtungen vorzusehen, welche beim unzulässigen Inumlaufgeraten des Lieferspulenträgers wirksam werden, ehe die betroffene Spindel unter den hohen Zentrifugalkräften zu Bruch geht und grösseren Schaden anrichtet.
Alle diese bekannten meist auf mechanischem Wege und mit mechanischen Mitteln arbeitenden Abschaltvorrichtungen besitzen den grossen betrieblichen Nachteil, dass ihre Elemente im Zusammenspiel der mechanischen Reibung unterworfen sind und daher gelegentlich unzuverlässig arbeiten, wodurch gerade die verlangte und bezweckte Sicherheit im Falle von Störungen doch nicht immer gegeben ist. Da die Vorrichtungen teilweise ausserhalb der Maschinenabkapselung anzuordnen sind, unterliegen sie auch dem Einfluss von Staub und Flusen, die deren Funktionen noch zusätzlich und nichtvorhersehbar hemmen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile bekannter Fadenwächter- und Festhaltevorrichtungen zu beheben, eine sichere, leicht einstellbare Abschaltung zu gewährleisten und gegebenenfalls, wenn verschiedenartige Störfälle in einer Maschine auftreten können-beispielsweise an der Doppeldraht-Zwirnspindel durch Fadenbruch oder versagender Festhaltevorrichtung der Lieferspule -, eine gemeinsame einfache Sicherheitseinrichtung zu schaffen, welche bei jeglicher Störung während des Betriebes wirksam wird und den Antrieb der betroffenen Spindel oder Arbeitsvorrichtung alsbald zum Stillstand bringt.
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, dass ein Differentialrelais vorgesehen ist, bei welchem der eine Magnetfluss durch einen dem Motorstrom proportionalen Strom erzeugt wird und dessen zweiter Magnetfluss fest einstellbar ist und dass dem von der Differenz der beiden magnetischen Flüsse beeinflussten Anker des Relais eine Motorabschaltvorrichtung zugeordnet ist, welche bei Abweichungen der Stromstärke bzw. Phasenlage vom Normalwert anspricht.
Es wurde nämlich festgestellt, dass bei vielen Textilmaschinen, insbesondere bei allen Maschinen, die den Faden in freiem Ballon führen, aber auch bei grösseren Spulmaschinen und Feinspulmaschinen mit fremdangetriebener Changierung, die mit gleichbleibender Fadenzufuhrgeschwindigkeit arbeiten, der Leistungsbedarf bei normalem Betrieb in einem verhältnismässig eng begrenzten Bereich liegt und sich im Falle etwaiger Betriebsstörungen wesentlich ändert..
Solches gilt im Falle der Doppeldraht-Zwimspindel sowohl für den Fall des Fadenbruches, bei dem die
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Motorleistung stark zurückgeht, als auch für den Fall eines In-Umlauf-Geratens der Lieferspule, bei dem der Leistungsbedarf stark ansteigt.
Handelt es sich bei den Leistungen zwischen Betriebs- und Störfall um grössere Unterschiede, so wer- den sich diese vornehmlich in Änderungen des zugeführten Stromes auswirken. Es empfiehlt sich in diesem
Falle, die Messspule des Differenzmesswerkes im Zweig des Antriebsstromkreises anzuordnen und sie über einen Gleichrichter zu speisen, während der magnetische Gegend uss durch eine einstellbare Gleichspan- nung oder einen verschiebbaren Permanentmagneten erzeugt wird. Handelt es sich hingegen um verhält- nismässig kleine Antriebsleistungen, die sich vornehmlich in einer Phasenverschiebung äussern, so wird man vorteilhafterweise die Messspule unmittelbar in den Antriebskreis legen und die Gegenspule über einen einstellbaren Phasenschieber speisen.
In allen Fällen wird aber das Differenzmesswerk bei zu gro- ssen Abweichungen der Antriebsleistungen vom Sollwertbereich auf eine Abschalteinrichtung, beispiels- weise ein Schaltschütz, einwirken, welches die Stromzulieferung zum Antriebsmotor unterbricht.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
Fig. l zeigt die Sicherheitsabschalteinrichtungen mit einem Differenzrelais, welches bei Stromänderungen anspricht, und Fig. 2 zeigt die gleiche Anordnung mit einer Phasenbrücke und einem Differenzrelais, welches bei Änderung des Leistungsfaktors anspricht.
Der die Spindel antreibende Motor M ist mit seinen Anschlussklemmen über die Schaltschützkontakte Srr-Sry an das Versorgungsnetz RST angeschlossen. Das Differenzrelais wird gebildet von den beiden
Spulen R, und R, r, die in den schematischen Darstellungen auseinandergezogen gezeichnet sind, in der Praxis aber immer auf der gleichen Seite angeordnet und meist ineinandergewickelt werden. Eine Dif- ferenz in der Intensität der Magnetfelder dieser beiden Spulen RI und Rrr bewirkt, dass der Relaiskontakt r aus der dargestellten Ruhestellung, in welcher er beispielsweise unter Federspannung gehalten ist, nach rechts angezogen wird. Dieser Kontakt r liegt in einem Steuerkreis, welcher an eine. beliebige Steuerstromquelle ST, vorzugsweise an eine bestimmte Hilfsspannung z.
B. eines Steuertransibrmators, gelegt ist und das Schaltschütz S betätigt.
Die Tatsache, dass die Stromstärke in der Zuleitung zum Motor gegenüber derjenigen, die in normalem Betrieb vorhanden ist, bei Fadenbruch oder auslaufendem Fadenende abnimmt und bei etwaigem Mitlaufen solcher Teile, die eigentlich stillstehen sollen, z. B. des Spulenträgers, zunimmt, wird erfindungsgemäss dazu benutzt, das aus den beiden Spulen RI und RU bestehende Differenzrelais entsprechend zu erregen und bei Intensitätsdifferenz der Kraftfelder von RI und RU über den hiedurch umgelegten Relaiskontakt r das Schaltschütz S zu betätigen.
Da an sich schon je nach Titer oder Anzahl der Zwimdrehungen pro laufendem Meter des zu behandelnden Fadenmaterials der Kraftbedarf des Motors M und damit die Stromstärke bzw. die Phasenlage des Motorstromes verschieden sind, ist es notwendig, in den Stromkreis der Spule Ru eine Abgleichvorrichtung einzuschalten, welche den Sollwert des Kraftfeldes der Spule RU verändert und denselben auf den im Einzelfall erforderlichen Wert einstellen lässt.
Zu diesem Zweck ist bei der Anordnung gemäss Fig. 1 als Abgleichvorrichtung ein Regelwiderstand P vor die Spule Ru geschaltet. Beide sind in Reihe an eine konstante Gleichspannung U angeschlossen. Die Spule RI wird ebenfalls mit Gleichspannung versorgt, welche über eine an sich bekannte Gleichrichteranordnung aus dem Versorgungsnetz RST bezogen wird. Diese Anordnung besteht aus dem Nebenwiderstand N, dem eigentlichen Gleichrichter G, dem Widerstand W und dem Kondensator C.
Die Abgleichvorrichtung bei der Anordnung gemäss Fig. 2 besteht demgegenüber aus einer Phasenbrücke, die sich aus einem an konstante Wechselspannung bzw. an S und T gelegten Transformator Tr mit Mittelanzapfung an der Sekundärspule sowie aus einem Regelwiderstand W, einem Kondensator C und dem Regelwiderstand N zusammensetzt. Die Spule RI wird unmittelbar aus dem Versorgungsnetz gespeist.
Das Differenzrelais wird nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. l mit seiner Spule RI, über die Abgleichvorrichtung P an eine konstante Spannung U angeschlossen. Diese kann für die ganze Zwirnmaschine oder für eine bestimmte Gruppe von Zwirnstellen ausgelegt sein. Beim Einschalten fliesst dann der Steuerstrom über die Steuerdruckknöpfe"AUS"-"EIN"und über die Schaltschützrelais S zum 0-Leiter. Die Spule S zieht an und legt die Kontakte SI - Srv um. Der Kontakt SI bereitet nun die Selbsthaltung des Schaltschützes S vor. Die Kontakte Su - Srv schalten den Antriebsmotor M an das Versorgungsnetz RST. Bei Erregung der Spule RI des Differenzrelais'bleibt der Relaiskontakt r nach rechts gelegt.
Der Stromverlauf geht von der Steuerphase ST über den Druckknopf" AUS", über den Relaiskontakt r und die Signallampe L zum 0-Leiter. Beim Anlaufen, beim Auslaufen und Stillstand leuchtet also nunmehr die Lampe L auf. Solbald der Anlaufstrom abgeklungen ist, kann der Druckknopf"EIN"losgelassen werden. Wäh- rend des normalen Betriebes geht der Stromverlauf von derSteuerphase ST-Druckknopf"AUS"über den nach links in die dargestellte Ruhelage gegangenen Relaiskontakt r, über den Kontakt SI und das Schalt-
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Bei Fadenbruch läuft der Spindelmotor M leer, der Messwert ist somit sehr klein gegenüber dem Betriebswert. Bei etwaigem Umlauf solcher Teile, welche an sich stillstehen sollen, wird dieser Wert grö- sser als der Betriebswert.
In beiden Fällen tritt infolge der Intensitätsdifferenz im Differenzrelais Abschaltung des Motors M ein. Der Relaiskontakt r wird nach rechts angezogen. Die Signallampe L leuchtet auf.
Die Selbsthaltung des Schaltschützes S mit dem Stromverlauf Steuerphase ST-Druckknopf"AUS"-Relaiskontakt r-Kontakt S,.-Schaltschütz S-0-Leiter wird unterbrochen.
Die Erfindung kann auch bei handbetätigten Schaltern mit mechanischer Verriegelung und elektrischer Auslösung verwendet werden. Auch können, zumal wenn schnelles Stillsetzen der Spindel erwünscht ist, zusätzliche Bremsmittel bekannter Ausführung angeordnet sein.
Bei kleinen Motortypen ändert sich die Stromaufnahme des Motors bei Spindelleerlauf und Überlast gegenüber dem normalen Betrieb vielfach nur wenig. Die Leistungsaufnahme bei Mehrlast solcher Motoren wird bekanntlich wesentlich durch Verbesserung des Leistungsfaktors bestimmt. Aus dieser Erkenntnis wird erfindungsgemäss an Stelle der Messanordnung gemäss Fig. 1, die die Stromstärken verglich, ein Vergleich der Phasenlage des Motorstromes mit der jenes Stromes, der die Spule RI, durchfliesst. vorgenommen. Als Phasenvergleichsbasis dient im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 eine einstellbare, aus dem Versorgungsnetz gespeiste Phasenbrücke und damit die Phasenlage des Stromes, von dem die Spule Rudes Differenzrelais erregt wird.
Selbstverständlich können hier auch Drehtransformatoren als Phasenschieber für die Phasenbrücke in bekannter Weise verwendet werden, zumal dann, wenn an dieser Einrichtung eine ganze Zwimmaschine oder eine grössere Gruppe von Zwirnstellen angeschlossen ist. Um einen Gleichgewichtszustand zwischen dem durch die Spule RI des Differenzrelais fliessenden Betriebsstrom des Motors und dem durch die Spule RI, des Differenzrelais fliessenden Vergleichsstrom zu erhalten, wird der Wider-
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um 1800 verschoben ist. Eine sich hiebei etwa ergebende Amplitudendifferenz kann durch Verstellen des Widerstandes N korrigiert und behoben werden. Das Einstellen der Widerstände W und N erfolgt beim Einrichten der Maschine von Hand.
Die Kraftfelder der beiden durch die Relaisspulen RI und RI, fliessenden Ströme werden auf diese Weise so gerichtet, dass sie im Betriebszustand fast Null ergeben, damit das Differenzrelais nicht anspricht. Im dargestellten Beispiel wird der Motorstrom in einer Phase kontrolliert ; er eilt bekanntlich der Spannung des Versorgungsnetzes nach. Die Grösse des Nacheilwinkels fp liegt bei Spindelmotoren in der Textilindustrie in einem beschränkten Bereich von etwa 25 bis 650. Für einen solchen Bereich ist die beschriebene Phasenbrücke voll ausreichend. Bei etwaigen Störungen der zuvor näher beschriebenen Art ändert sich die Phasenlage des Motorstromes. Dementsprechend legt sich dann jeweils der Relaiskontakt r nach rechts um und bewirkt hiedurch wie im vorausgegangenen Beispiel die Abschaltung des Motors.
Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird das Differenzrelais mit seiner Spule RI, über die Ab- gl. eichvorrichtung, bestehend aus einem Transformator Tr mit Mittelanzapfung, einem Kondensator C und den Widerständen N und W, an die konstante Netzspannung angeschlossen. Auch diese Abgleichvor- richtung kann für eine ganze Reihe von Zwirnstellen ausgelegt sein. Die Arbeitsweise des Steuerkreises für die Schaltschützspule ist die gleiche, wie beim zuvor beschriebenen Beispiel der Fig. 1. Der magnetische Kraftfluss der Spule RU'welcher dem der Spule RI anzugleichen ist, wird nicht nur hinsichtlich seiner Kraftliniendichte, sondern auch hinsichtlich seiner Phasenlage denen der Spule RI entgegengerichtet angeordnet.
Im Betriebszustand heben sich auch hier die beiden Kraftfelder der Spulen RI und RI, fast auf. Dies ist dadurch möglich, dass der Motorstrom der Phase R der Spannung R - 0 um 25 - 650 nacheilt und gleichzeitig einmal die Spannung des Transforrr ators Tr an den Klemmen des Drehstromnetzes ST um 900 gegenüber der Phasenspannung R - 0 verschoben ist, zum andern durch den Kondensator C ein Voreilen der Diagonalspannung der Phasenbrücke sowie durch vorhergehendes Einstellen des Widerstandes W
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ein Nacheilen der Spannung an der Relaisspule RI, bewirkt wird, wobei der Verschiebungswinkel dem Nacheilwinkel so des Motorstromes entspricht.
Eine gegebenenfalls erforderliche Korrektur der Amplitudenhöhe des Vergleichsstromes wird dabei durch Verstellen des Widerstandes N erreicht.
Als Vergleichsmesswerk können an Stelle des Differenzrelais Kreuzspulmesswerke oder ähnliche Vorrichtungen bekannter Bauart verwendet werden.
Gegenüber den bekannten Anordnungen hat der Erfindungsgegenstand den besonderen Vorteil, dass nicht nur bei Fadenbruch abgeschaltet wird, sondern auch beiMehrlast durch unerwünschtes Mitlaufen gewisser Teile, z. B. des Spulenträgers bei Doppeldraht-Zwirnmaschinen. Im übrigen sind bei der erfindungsgemässen Sicherheitseinrichtung keine störenden Fadenumlenkstellen, wie sonst üblich, vorhanden. Schliesslich ist die Erfindung auch bei anderen Textilmaschinen mit elektromotorischem Einzelantrieb verwendbar, so z. B. bei Streckwerken.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Stillsetzen von Textilmaschinen mit elektromotorischem Einzelantrieb bei Betriebsstörungen, insbesondere von Zwirn-und Spinnmaschinen. die den Faden in freiem Fadenballon führen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Differenzrelais vorgesehen ist, bei welchem der eine Magnetfluss durch einen dem Motorstrom proportionalen Strom erzeugt wird und dessen zweiter Magnetfluss fest einstellbar ist, und dass dem von der Differenz der beiden magnetischen Flüsse beeinflussten Anker des Relais eine Motorabschaltvorrichtung zugeordnet ist.