CH673194B5

CH673194B5 -

Info

Publication number: CH673194B5
Application number: CH5484/84A
Authority: CH
Inventors: Gerhard Fiedler; Werner Dipl-Ing Fritzsche; Winfried Dipl-Ing Knuepfer
Original assignee: Rationalisierungsmittelbau Wol
Priority date: 1983-12-30
Filing date: 1984-11-16
Publication date: 1990-08-31
Also published as: IT1199242B; CH673194GA3; US4614044A; FR2557681A1; JPS61275462A; BE901425A; HUT40504A; DE3438859A1; IT8449328A0

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens bezüglich der Optimierung thermischer Behandlungsprozesse von Flächengebilden, insbesondere textiler Flächengebilde in Spann-, Trocken- und Fixiermaschinen.

Bei thermischen Behandlungsprozessen von Flächengebilden sind prinzipiell im Durchlauf technologischer Prozesse folgende Zustände des Flächengebildes von Interesse:

1. der Restfeuchtegehalt bzw. der Trocknungsgrad des Flächengebildes;

2. der thermische Zustand des Flächengebildes im Hinblick auf eine im Prozess angenommene Temperatur, im Hinblick auf die Einhaltung energetischer und technologischer Parameter.

Um diese Zustände messtechnisch während des laufenden technologischen Prozesses erfassen zu können und die notwendigen Schlussfolgerungen für den technologischen

Prozess ziehen zu können, sind verschiedene Verfahren bekannt.

Zur Ermittlung der Restfeuchte von Flächengebilden ist es bekannt, das Flächengewicht des Flächengebildes während des technologischen Durchlaufs mittels radioaktiver Messeinrichtungen am Eintritt und am Austritt des Flächengebildes, z.B. an einer Spann-Trocken-und-Fixiermaschine, zu bestimmen und aus der Differenz der Flächengewichte die Restfeuchte des Flächengebildes zu bestimmen, um daraus Optimierungsschritte in energetischer Hinsicht abzuleiten.

Diesem Verfahren haftet der Nachteil an, dass radioaktive Messeinrichtungen zur Bestimmung des Flächengewichtes sehr teuer in der Anschaffung sind und der ständigen Wartung bedürfen. Andererseits haftet diesem Verfahren der Nachteil an, dass keine Aufschlüsse über den thermischen Zustand des Flächengebildes ermittelt werden können.

Ein anderes bekanntes Verfahren zur Bestimmung des Trocknungsgrades und des thermischen Zustandes von Flächengebilden ist seit Jahren bekannt und beruht darauf, das Oberflächentemperaturprofil des Flächengebildes längs der technologischen Behandlungseinrichtung, z.B. einer Spann-Trocken-und-Fixiermaschine messtechnisch mittels Strahlungspyrometern abzutasten. Anhand des so ermittelten Temperaturprofils ist es möglich, annähernd den Punkt zu finden, bei dem die gewünschte Temperatur des Flächengebildes erreicht ist. Aus den Messwerten der einzelnen Temperaturen des ermittelten Temperaturprofils kann auch auf den Trocknungspunkt des Flächengebildes geschlossen werden. Mittels der so gewonnenen Informationen können dann Optimierungsschritte für den technologischen Prozess eingeleitet werden. Obwohl sich dieses Verfahren durch berührungslose Oberflächentemperaturbestimmung auszeichnet, haftet ihm jedoch der Nachteil hoher Kosten für die Gerätetechnik an.'

Ein schwerwiegender Nachteil dieses Verfahrens besteht in den notwendigen Kühleinrichtungen für die Strahlungspyrometer hinsichtlich der Kühlung deren Messsysteme bei bereits relativ niedrigen Umgebungstemperaturen.

Ausserdem entstehen durch Verunreinigungen der Aufnehmersysteme sowie bei Rauch-, Nebel- und Dampfbelastung in der Umgebung der messenden Materialien erhebliche Fehler.

Zur Umgehung der Nachteile dieses Verfahrens wurden Verfahren und Anordnungen vorgeschlagen, die den Einsatz von teilweise in Reihe geschalteter Thermoelemente in der unmittelbaren Nähe des bewegten Flächengebildes auf einem Metallblock benutzen, um so annähernd die Oberflächentemperatur des Flächengebildes zu bestimmen. Diesen Verfahren haftet der Nachteil an, dass infolge der auftretenden starken Umwirbelung und dabei auftretende Kon-vektion in der Anlage das Messergebnis stark verfälscht wird und ausserdem durch Schlingerbewegungen des Flächengebildes Berührungen mit der Messanordnung auftreten und zu Schäden am Flächengebilde führen. Durch die verfälschten Messergebnisse sind ausserdem keine genauen Optimierungsschritte ableitbar.

In der DE-OS Nr. 3 148 576 wurde ein Verfahren vorgeschlagen, das sich ausschliesslich auf textile Flächengebilde in Spann-Trocken-und-Fixiermaschinen bezieht.

Dieses Verfahren bedient sich der Tatsache, die Temperaturdifferenz zwischen Zu- und Abluft an Zu- und Abluftdüsen längs der Spann-Trocken-und-Fixiermaschine mittels Thermoelementen oder Widerstandsthermometern zu bestimmen. Aus der Messung dieser Temperaturdifferenzen kann der Trocknungspunkt des Flächengebildes beim technologischen Durchlauf gefunden werden, wenn die Temperaturdifferenz einer Differenzmessstelle sich dem Betrag Null nähert. Dabei wird davon ausgegangen, dass beim Er5

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reichen dieses Punktes kein Energieaustausch zwischen der Zuluft und dem Flächengebilde mehr stattfindet und die • Temperatur der Zu- und Abluft annähernd gleich ist. Demzufolge kann geschlossen werden, dass bei einer Temperaturdifferenz gegen Null das Flächengebilde getrocknet ist und die Temperatur der Zuluft angenommen hat.

Obwohl dieses Verfahren sich durch seine geringen Kosten auszeichnet, besitzt es eine Anzahl nicht vernachlässigbarer Nachteile.

Da dieses Verfahren grundsätzlich darauf beruht, ein Mi- ' nimum der Temperaturdifferenz zu finden, besitzt es Nachteile hinsichtlich der Zuverlässigkeit des bestimmten Minimums bei der Temperaturdifferenz gegen Null, wobei vor allem nachgeschaltete Verstärker in hoher Güte bezüglich ihrer Nullpunktstabilität besitzen müssen, um definierte Aussagen treffen zu können. Weiterhin lässt dieses Verfahren keine exakten Aussagen über das absolute Temperaturprofil zu. Ausserdem zeigt sich bei der Anwendung dieses Verfahrens auf leichte Flächengebilde, dass das Auffinden eines Minimums auf Grund sehr geringer Differenzen, hervorgerufen durch starke Turbulenzen am Messpunkt, nicht zuverlässig möglich ist.

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zu finden, mit denen es möglich ist, die geschilderten Nachteile bekannter Verfahren zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bezüglich der Optimierung thermischer Behandlungsprozesse von Flächengebilden, insbesondere textiler Flächengebilde, in Spann-Trocken-und-Fixiermaschinen zu finden, mit dem es möglich ist, mit einfachen Mitteln den Trocknungspunkt des Flächengebildes beim Durchlauf durch den technologischen Prozess zuverlässig zu finden und zu bestimmen und gleichzeitig hinreichende Aussagen über den thermischen Zustand des Flächengebildes zu treffen, so dass es möglich ist, mittels des Verfahrens technologische Optimierungen vorzunehmen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens und der genannten technologischen Optimierungen bereitzustellen.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe für das Verfahren auf der Grundlage gelöst, dass die technologische Einrichtung zur thermischen Behandlung von Flächengebilden sich in einzelnen Sektionen darstellt und jede Sektion für sich mit erhitzter Luft nahezu konstanter Temperatur betrieben wird und die Temperatur der Luft in den Sektionen in der Bewegungsrichtung des Flächengebildes zueinander annähernd gleichen Charakter besitzt und die erhitzte Luft mittels Düsen an das Flächengebilde zur Erwärmung und Trocknung geführt wird und den Bereich des Energieaustausches über Abluftschlitze verlässt.

Aufbauend auf dieser Grundlage wird in den Sektionen der technologischen Einrichtung mindestens an zwei Abluftdüsenschlitzen die Ablufttemperatur gemessen und die so ermittelte Temperatur je Messstelle jeder Sektion, als auch die Differenz der gemessenen Temperaturen jeder Sektion zueinander festgestellt. Erfindungsgemäss ergibt sich aus den ermittelten Ablufttemperaturdifferenzen der Sektionen ein Maximum der Temperaturdifferenz für das Messstellenpaar in einer bzw. auch mehreren Sektionen, in dessen unmittelbarer Umgebung der Trocknungspunkt für das Flächengebilde liegt, wobei nach Ermittlung der Lage dieses Maximum die Ablufttemperaturen örtlich hinter dem gefundenen Maximum in Bewegungsrichtung des Flächengebildes miteinander verglichen wird und aus diesem Vergleich der Messpunkt gefunden wird, der keine oder eine minimale Differenz zur vorgegebenen technologischen Temperatur aufweist, womit der Punkt in der technologischen Einrichtung gefunden ist, bei dem das Flächengebilde die vorgegebene technologische

Temperatur angenommen hat. Ausgehend vom gefundenen Maximum der Temperaturdifferenz der Ablufttemperaturen und des gefundenen Minimums zwischen Ablufttemperatur und technologischer Temperatur ist das Verfahren erfindungsgemäss im Hinblick auf Optimierungsschritte so erweiterbar, dass das Maximum der Temperaturdifferenz durch gezieltes Verändern der Geschwindigkeit des bewegten Flächengebildes oder Erhöhung bzw. Absenkung der auf das Flächengebilde gedrückten Luftmenge oder Variation des Energiegehaltes der eingeblasenen Luftmenge der Trock-nungs- bzw. Erwärmungspunkt gezielt in eine vorgegebene Sektion der technologischen Einrichtung gelegt werden kann.

Zur Durchführung des Verfahrens wird eine erfindungs-gemässe Anordnung vorgeschlagen, die sich so darstellt,

dass längs der technologischen Einrichtung in mindestens zwei Abluftschlitzen oder deren unmittelbaren Nähe, jeder Sektion elektrische oder elektromechanische Temperaturfühler zur Erfassung der Ablufttemperatur angeordnet sind und deren Anschlüsse mit einer elektronischen Informationsverarbeitungseinrichtung derart direkt oder über elektrische Zwischenelemente, z.B. einer Vergleichsstelle, verbunden sind, dass durch die Informationsverarbeitungseinrichtung je nach Zuschaltung an diese eine Differenz der gemessenen Temperaturen oder eine gemessene Temperatur festgestellt werden kann und die Informationsverarbeitungseinrichtung an ihrem Ausgang Anschlüsse besitzt, an denen ein oder mehrere Steuersignale angreifbar sind, die mit einer elektrischen Steuereinheit, die zur optimierenden Steuerung der technologischen Einrichtung dient, verbunden ist.

Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausfüh-. rungsbeispieles näher erläutert werden.

In den Zeichnungen sind dargestellt:

Fig. 1 einzelne Sektion der technologischen Einrichtung Fig. 2 Prinzipschema der erfindungsgemässen Anordnung an der technologischen Einrichtung

Fig. 3 Temperaturdifferenz der Ablufttemperaturen in den Sektionen über die Anzahl der Messstellen

Fig. 4 Temperaturdifferenz zwischen technologischer Temperatur und Ablufttemperatur der Sektionen über der Anzahl der Messstellen

In Figur 1 ist die Sektion 1 der technologischen Einrichtung dargestellt. Diese wird vom Flächengebilde 3 in Pfeilrichtung mit der Geschwindigkeit v durchlaufen. In der Sektion sind Düsen 2 angeordnet, aus denen die erwärmte Luft 4 auf das bewegte Flächengebilde 3 strömt. Zwischen den Düsen strömt die Abluft 5 mit der Temperatur Sa in den Raum der Sektion 1 ab. Zur Messung der Ablufttemperatur Sa sind zwei Messfühler 6 angeordnet.

Figur 2 zeigt das gesamte Prinzipschema der technologischen Einrichtung, bestehend aus den Sektionen 7, 8, 9,10, 11, durch die sich das Flächengebilde 3 mit der Geschwindigkeit v bewegt. In den Sektionen 8, 9,10 sind Düsen 2 angeordnet, aus denen erwärmte Luft 4, wie in Figur 1 dargestellt, auf das Flächengebilde 3 strömt. Zwischen den Düsen 2 sind je Sektion 8, 9,10 zwei Messfühler 6 angeordnet, die die Ablufttemperatur &a messen und mit der Informationsverarbeitungseinrichtung 12 verbunden sind. Die Informationsverarbeitungseinrichtung 12 besitzt die Ausgangssignale 13,14,15. Wird in die technologische Einrichtung ein zu trocknendes und/oder zu erwärmendes Flächengebilde 3 z.B. mit der Geschwindigkeit vi eingeführt und durchläuft die Sektionen 7, 8,9,10,11 und wird durch die erwärmte Luft 4 gemäss Figur 1 behandelt, so erfolgt ein Energieaustausch zwischen dem Flächengebilde 3 und der erwärmten Luft 4, der sich in der Ablufttemperatur 9a bzw. in der Dif4

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ferenz der Ablufttemperaturen A9i durch unterschiedliche Ablufttemperaturen âA oder Ablufttemperaturdifferenzen A9i so widerspiegelt, dass sich im Verlauf der Ablufttemperaturdifferenz A9i entsprechend der Funktion mit der Geschwindigkeit vi als Parameter über der Anzahl n der Sektionen der technologischen Einrichtung gemäss Figur 3 darstellt. Diese Funktion zeigt ein Maximum der Ablufttemperaturdifferenz A9i, das mit der Lage des Trocknungspunktes und der zugehörigen Sektion n (n = 1, 2, 3 ...) zusammenfällt. Damit ist der Trockungspunkt des Flächengebildes 3 eindeutig bestimmbar. Erfolgt beispielsweise eine Erhöhung der Geschwindigkeit v des Flächengebildes 3 auf die Geschwindigkeit v?, so verschiebt sich das Maximum der Ablufttemperaturdifferenz A9i in seiner Lage entsprechend der Kurve mit der Geschwindigkeit v2 als Parameter gemäss Figur 3 in eine andere Sektion. Solche Verschiebungen können auch bei Änderung der Energiezufuhr bzw. des Energiegehaltes der erwärmten Luft 4 erzielt werden. Durch das Auffinden des Maximums der Ablufttemperaturdiffernz A9i mittels der Messfühler 6 in den einzelnen Sektionen n und der Verarbeitung der Messwerte in der Informationsverarbeitungseinrichtung 12 wird die Voraussetzung geschaffen, den Trocknungspunkt gezielt in eine vorwählbare Sektion n der technologischen Einrichtung zu legen und so optimale technologische Verhältnisse zu schaffen.

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Dies kann nur durch Veränderung der Geschwindigkeit v, der Energiezufuhr oder des Energiegehaltes der Luft durch eine zwischengeschaltete elektrische Steuereinheit 16, die durch die Ausgangssignale 13, 14, 15 der Informationsverarbeitungseinrichtung 12 angesteuert wird, erfolgen.

Bei abgeschlossener Trocknung ist es notwendig, weiterhin den Punkt zu finden, bei dem nahezu Übereinstimmung zwischen vorgegebener technologischer Temperatur Tt und Temperatur des Flächengebildes 3 besteht. Durch Vergleich dieser technologischen Temperatur Tt mit den gemessenen Ablufttemperaturen 9a in der Informationsverarbeitungseinrichtung 12 zu einer Temperaturdifferenz AT2 über den Sektionen n ergibt sich die Funktion gemäss Figur 4, aus der der Übergang Si, S2 zu einem absoluten Minimum der Temperaturdifferenz AT2 erkennbar wird, bei dem die gewünschte Erwärmung des Flächengebildes 3 erreicht ist. Die Lage dieses Minimums ist damit einer bestimmten Sektion n zuorden-bar.

Durch das Auffinden von Maximum und Minimum mittels Temperaturmessung können durch die Informationsverarbeitungseinrichtung 12 solche Ausgangssignale 13, 14, 15 gebildet werden, die eine optimale energetische bzw. technologische Steuerung der technologischen Einrichtung ermöglichen.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

3 673 194 G PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Optimierung thermischer Behandlungsprozesse von Flächengebilden, insbesondere textiler Flächengebilde in Spann-Trocken-und-Fixiermaschinen unter Verwendung elektrischer oder elektromechanischer Temperaturfühler zur Erfassung der Ablufttemperatur, dadurch gekennzeichnet, dass die technologische Einrichtung zur thermischen Behandlung von Flächengebilden aus einzelnen Sektionen gebildet wird, jede Sektion für sich mit erhitzter Luft nahezu konstanter Temperatur betrieben wird und diese in den Sektionen in der Bewegungsrichtung des Flächengebildes zueinander annähernd gleichen Charakter aufweist, wobei die Luft mittels Düsen an das Flächengebilde geführt wird und den Bereich des Energieaustausches über Abluftschlitze verlässt, die mindestens zwei Messstellen je Sektion aufweisen und zur Ablufttemperaturdifferenzermittlung der Sektionen führen, aus denen ein Maximum der Temperaturdifferenz sowohl für das Messstellenpaar als auch für mehrere oder alle Sektionen gebildet wird und die Lage des Maximums mit dem Trocknungspunkt für das Flächengebilde zusammenfällt, wobei nach Ermittlung des Trocknungspunktes örtlich in Bewegungsrichtung des Flächengebildes hinter dem Trocknungspunkt durch Vergleich der Ablufttempera-turen mit der vorgegebenen technologischen Temperatur der Messpunkt gefunden wird, der keine oder eine minimale Differenz aufweist und damit der kennzeichnende Punkt für das Erreichen der vorgegebenen technologischen Temperatur des Flächengebildes ist und gemeinsam mit dem gefundenen Maximum die Regelbarkeit der Geschwindigkeit, der Energiezuführung bzw. der Ablufttemperatur bestimmt.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass längs der technologischen Einrichtung in mindestens zwei Abluftschlitzen oder in deren unmittelbaren Nähe in jeder Sektion (n) elektrische oder elektromechanische Messfühler (6) zur Erfassung der Temperatur der Abluft (5) angeordnet sind und deren Anschlüsse mit einer elektronischen Informationsverarbeitungseinrichtung (12) zur Erhaltung je nach Zuschaltung einer Differenz der gemessenen Temperaturen oder der Temperatur selbst, direkt oder über elektrische Zwischenelemente verbunden sind und die Informationsverarbeitungseinrichtung (12) an ihrem Ausgang ein oder mehrere Steuersi-gnale-Anschlüsse (13; 14; 15) besitzt, die mit einer zur optimierenden Steuerung der technologischen Einrichtung angeordneten elektrischen Steuereinheit (16) verbunden sind.