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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorspinnmaschine zur Herstellung eines auf Vorgarnspulen gewickelten Vorgarns. Die Vorspinnmaschine weist ein Streckwerk, eine Oberfläche unterhalb des Streckwerkes, eine Reinigungseinrichtung zur Reinigung der Oberfläche, einen Flügeltisch mit um jeweils eine Mittenachse rotierbaren Flügeln und eine Spindelbank mit Spindeln zur Aufnahme der Vorgarnspulen auf.
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Die Reinigungseinrichtung besitzt eine Absaugeinrichtung mit einer Unterdruckquelle. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Vorspinnmaschine.
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Die gattungsbildene
DE 198 55 200 A1 betrifft eine Reinigungseinrichtung für eine Vorspinnmaschine, auch Flyer genannt. Die Reinigungseinrichtung reinigt die im Wesentlichen ebene Fläche unterhalb des Streckwerks. Die Reinigungseinrichtung weist eine Blasluftdüse auf, die in unmittelbarer Nähe der zu reinigenden Maschinenteile angeordnet ist. Der Blasluftdüse ist eine Absaugeinrichtung zugeordnet, wobei die Blasluftdüse und die Absaugeinrichtung auf gegenüberliegenden Seiten der zu reinigenden Fläche angeordnet sind.
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Die
DE 39 10 183 A1 offenbart eine Ringspinnmaschine mit mehreren elektrischen Antriebssystemen zum Antrieb von Spindeln, Streckwerken, Ringbänken oder dergl., sowie mit einer einen Absaugventilator aufweisenden Absaugeinrichtung. Der im Normalbetrieb vom Netz versorgte Absaugventilator ist mit einem Generator oder Wechselrichter gekoppelt, und der Generator oder Wechselrichter ist mit zumindest einem Teil der nicht dem Absaugventilator zugeordneten Antriebssysteme und/oder der Steuerung verschaltet, um diese bei Netzausfall mit elektrischer Energie zu versorgen. Zur Versorgung mit elektrischer Energie wird die Schwungmasse der Ventilator-Schaufelräder genutzt. Gegebenenfalls wird die Schwungmasse durch zusätzliche Maßnahmen noch erhöht.
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Neben der Netzausfallstützung ist bei Textilmaschinen auch die Energieaufnahme beziehungsweise der Energieverbrauch ein wichtiges Thema. Bei der oben beschrieben Reinigungseinrichtung für einen Flyer ist es nicht erforderlich, dass sie ununterbrochen in Betrieb ist.
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Vor allem die Absaugung hat einen großen Energiebedarf. So ist es bereits bekannt, bei einer Vorspinnmaschine die Absaugung intermittierend zu betreiben. Das heißt, die Absaugung wird abwechselnd ein- und wieder ausgeschaltet. Auf diese Weise kann in erheblichem Maße Energie eingespart und die Reinigung in ausreichendem Maße sichergestellt werden. Eine Versorgung mit elektrischer Energie bei einem Netzausfall mittels einer mit dem Absaugsystem gekoppelten Schwungmasse, schließt sich in diesem Fall aus, da während der Ausschaltphase der Absaugung keine Netzausfallstützung möglich ist.
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Ausgehend von einer Vorspinnmaschine mit einer Reinigungseinrichtung gemäß der
DE 198 55 200 A1 liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Energieverbrauch der Vorspinnmaschine zu senken und gleichzeitig auf einfache Weise eine Netzausfallstützung zu gewährleisten.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 sowie durch das Verfahren gemäß dem Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zur Lösung der Aufgabe weist die Unterdruckquelle einen Lüfter und eine elektrische Maschine auf, die mit dem Lüfter mechanisch gekoppelt ist und zum Antreiben des Lüfters als Motor und bei einem Netzausfall als Generator betreibbar ist. Es ist eine Schwungmasse zur Speicherung kinetischer Energie vorhanden, die mit der elektrischen Maschine mechanisch gekoppelt ist und mittels der elektrischen Maschine in Drehung versetzt wird. Erfindungsgemäß sind Steuermittel vorhanden, um die elektrische Maschine so zu steuern, dass der Lüfter abwechselnd bei einer Nenndrehzahl und bei einer gegenüber der Nenndrehzahl reduzierten Drehzahl betrieben wird, wobei die Schwungmasse bei der reduzierten Drehzahl so viel kinetische Energie speichert, dass die kinetische Energie die Versorgung von ausgewählten elektrischen Verbrauchern der Vorspinnmaschine mit elektrischer Energie für einen vorgestimmten Zeitraum sicherstellt.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorspinnmaschine wird also, wie von anderen Textilmaschinen im Prinzip bekannt, die Absaugeinrichtung mit einer Schwungmasse gekoppelt, deren kinetische Energie die Versorgung elektrischer Verbraucher bei einem Ausfall des elektrischen Versorgungsnetzes sicherstellt. Erfindungsgemäß wird eine ausreichende kinetische Energie der Schwungmasse dadurch gewährleistet, dass der Lüfter immer mit einer Mindestdrehzahl beziehungsweise die Absaugeinrichtung mit einer Mindestleistung betrieben wird. Dennoch kann die Absaugeinrichtung energieoptimiert betrieben werden, da sie nicht durchgängig mit ihrer Nennleistung arbeitet, sondern zeitweise auch bei einer reduzierten Leistung. Bei gängigen Vorspinnmaschinen kann die reduzierte Leistung etwa die Hälfte der Nennleistung betragen. Die Zeitspanne, in der die Absaugung mit reduzierter Leistung betrieben werden kann, ist deutlich größer als die Zeitspanne mit Nennleistung. Um eine ausreichende Reinigung zu gewährleisten, ist es ausreichend, wenn die Absaugung in bestimmten Zeitabständen kurzzeitig bei Nennleistung betrieben wird. Sofern die Absaugung mit einer Blaseinrichtung kombiniert ist, kann diese in den Zeitabschnitten, in der die Absaugung mit reduzierter Drehzahl betrieben wird, abgeschaltet werden. Insgesamt führt der beschriebene Betrieb der Absaugung zu einer deutlichen Energieeinsparung gegenüber dem dauerhaften Betrieb bei Nennleistung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhalten die Steuermittel einen Umrichter, der eine erste Gruppe von Leistungsanschlüssen und eine zweite Gruppe von Leistungsanschlüssen aufweist, wobei elektrische Energie von der ersten Gruppe von Leistungsanschlüssen zu der zweiten Gruppe von Leistungsanschlüssen übertragen werden kann und die zweite Gruppe von Leistungsanschlüssen zur Bereitstellung einer Spannung mit variabler Amplitude und Frequenz mit der elektrischen Maschine verbunden ist.
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Solche Umrichter sind im Stand der Technik im Prinzip bekannt und ermöglichen auf einfache Weise den Betrieb des Lüfters bei verschiedenen Drehzahlen, insbesondere bei Nenndrehzahl und einer reduzierten Drehzahl. Im Regelfall wird es sich bei der elektrischen Maschine um eine Drehstrommaschine handeln. In diesem Fall weist die zweite Gruppe von Leistungsschlüssen mindestens drei Anschlüsse für die drei Phasen der Maschine auf.
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Die Ausbildung der ersten Gruppe von Leistungsanschlüssen hängt von dem verwendeten Umrichter ab. Bevorzugt ist die erste Gruppe von Leistungsanschlüssen an einen Zwischenkreis angeschlossen. Bei dieser Ausführung weist die erste Gruppe von Leistungsanschlüssen zwei Anschlüsse auf.
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Der Zwischenkreis ist vorzugsweise an einem Gleichrichter angeschlossen, der aus dem Versorgungsnetz speisbar ist und damit als netzseitiger Umrichter fungiert.
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Der Zwischenkreis kann dann mit elektrischen Verbrauchern der Vorspinnmaschine gekoppelt sein. Diese Lösung ist besonders vorteilhaft, da nur ein netzseitiger Umrichter für die elektrischen Verbraucher und die Absaugeinrichtung erforderlich ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Umrichter so ausgebildet, dass elektrische Energie von der zweiten Gruppe von Leistungsanschlüssen zu der ersten Gruppe von Leistungsanschlüssen übertragen werden kann. Mit anderen Worten, der Umrichter, der die elektrische Maschine im Normalbetrieb versorgt, ist rückspeisefähig und kann Energie von der Schwungmasse beziehungsweise der elektrischen Maschine zu anderen elektrischen Verbrauchern übertragen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Schwungmasse als Teil des Lüfters ausgebildet. Im Allgemeinen ist es dazu ausreichend, wenn die Masse eines konventionellen Lüfters in seinem Aussenbereich geringfügig erhöht wird. Durch Integration der Schwungmasse in den Lüfter ist nur ein geringer Platz- und Materialbedarf erforderlich.
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Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den vorbestimmten Zeitraum, für den ausgewählte elektrische Verbraucher bei einem Netzausfall mit elektrischer Energie versorgt werden, zu bestimmen. Der vorbestimmte Zeitraum kann so gewählt sein, dass in dem vorbestimmten Zeitraum eine geordnete Abschaltung der Vorspinnmaschine möglich ist. Dabei können während der geordneten Abschaltung alle elektrischen Verbraucher mit Energie versorgt werden. Zur Reduzierung des Energiebedarfs ist es aber auch möglich, dass nur ein Teil der elektrischen Verbraucher mit Energie versorgt wird, nämlich der Teil, der für die geordnete Abschaltung unbedingt erforderlich ist.
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Es ist auch möglich, den vorbestimmten Zeitraum so zu wählen, dass eine statistisch ermittelte Netzausfallzeit überbrückt werden kann. In diesem Fall soll bei einem kurzen Netzausfall die Produktion der Vorspinnmaschine ohne Störungen weiter laufen. Dabei können alle elektrischen Verbraucher bei einem Netzausfall mit Energie versorgt werden. Zur Reduzierung des Energiebedarfs ist es aber auch möglich, dass nur ein Teil der elektrischen Verbraucher mit Energie versorgt wird. Das heißt, die Verbraucher, auf die kurzzeitig verzichtet werden kann, werden bei einem Netzausfall nicht mit Energie versorgt. Dazu gehört zum Beispiel die bereits erwähnte Blaseinrichtung.
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Zur Lösung der Aufgabe wird ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Vorspinnmaschine mit einer unterdruckbeaufschlagten Absaugeinrichtung vorgeschlagen. Erfindungsgemäß wird der Unterdruck durch einen Lüfter erzeugt, der mit einer elektrischen Maschine mechanisch gekoppelt ist, wobei die elektrische Maschine zum Antreiben des Lüfters als Motor betrieben wird. Eine Schwungmasse, die mit der elektrischen Maschine mechanisch gekoppelt ist und mittels der elektrischen Maschine in Drehung versetzt wird, speichert kinetische Energie. Ferner wird die elektrische Maschine so gesteuert, dass der Lüfter abwechselnd bei einer Nenndrehzahl und bei einer gegenüber der Nenndrehzahl reduzierten Drehzahl betrieben wird, wobei die Schwungmasse bei der reduzierten Drehzahl so viel kinetische Energie speichert, dass die kinetische Energie die Versorgung von ausgewählten elektrischen Verbrauchern der Vorspinnmaschine mit elektrischer Energie für einen vorgestimmten Zeitraum sicherstellt. Bei einem Netzausfall wird die elektrische Maschine als Generator betrieben und versorgt elektrische Verbraucher der Vorspinnmaschine mit Energie.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht einer Vorspinnmaschine;
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2 eine schematische Darstellung der elektrischen Versorgung der Vorspinnmaschine;
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3 ein Lüfter mit integrierter Schwungmasse.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorspinnmaschine 1, auch Flyer genannt, mit Streckwerk 2, Flügeltisch 3, Flügeln 4 sowie Spindelbank 5 und Spindeln 6 dargestellt. Unterhalb des Streckwerks 2 befindet sich eine im Wesentlichen ebene Oberfläche 8, welche als Streckwerkszone bezeichnet werden kann. Die Faserlunte 16 durchläuft das Streckwerk 2 und wird durch die Flyerflügelaufsätze 18 zu den Flügeln 4 geführt und schließlich auf die nicht dargestellten Vorgarn- bzw. Flyerspulen gewickelt, die auf den Spindeln 6 angeordnet werden.
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In unmittelbarer Nähe der zu reinigenden Fläche 8 unterhalb des Streckwerks 2 ist an der Vorderseite des Flügeltisches 3 eine Anzahl nebeneinander angeordneter Blasluftdüsen 12 angeordnet, die die Fläche 8 im Bereich unterhalb des Streckwerks 2 beziehungsweise oberhalb des Flügeltisches 3 flächendeckend mit Blasluft beaufschlagen. Die Blasluftdüsen 12 werden durch den Blaskanal 10 mit Druckluft versorgt.
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Aus 1 ist ersichtlich, dass der Blasluftdüse 12 eine Absaugeinrichtung 30 zugeordnet ist. Bezüglich der zu reinigenden Fläche 8 ist gegenüber den Blasluftdüsen 12 auf der einen Seite die Absaugeinrichtung 30, auf der anderen Seite der Fläche 8 angeordnet. Der resultierende Luftstrom auf der zu reinigenden Fläche 8 ist durch die Pfeile 29 angedeutet.
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Die Absaugeinrichtung 30 wird über den Saugkanal 9 mit Unterdruck versorgt. Die abgelösten Verunreinigungen werden über den Saugkanal 9 einer nicht näher dargestellten zentralen Entsorgungseinrichtung zugeführt.
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Wie in 2 angedeutet, wird der Saugkanal 9 mittels einer Unterdruckquelle 31 mit Unterdruck beaufschlagt. Die Unterdruckquelle 31 weist einen Lüfter 11 und eine elektrische Maschine 19 auf. Der Lüfter 11 wird durch ein Filtersieb 13 vor den abgesaugten Verunreinigungen geschützt. Die elektrische Maschine 19 wird zum Antreiben des Lüfters 11 als Motor betrieben. Dazu weisen der Lüfter 11 und die elektrische Maschine 19 jeweils ein Keilriemenrad 15 und 17 auf, die über den Keilriemen 14 miteinander gekoppelt sind. Alternativ können die Wellen der elektrischen Maschine 19 und des Lüfters 11 auch direkt miteinander gekoppelt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Lüfter 11 eine zusätzliche Schwungmasse 7 auf, wie der 3 zu entnehmen ist. Dies führt zu einer kompakten und platzsparenden Ausführung. Es ist prinzipiell aber auch möglich, den Lüfter 11 und die Schwungmasse 7 separat auszuführen. Erfindungswesentlich ist nur, dass der Lüfter und die Schwungmasse gleichzeitig von der elektrischen Maschine angetrieben werden.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Maschine eine Synchronmaschine, die über eine dreiadrige Leitung mit dem Umrichter 20 verbunden ist. Der Umrichter 20 wandelt eine Gleichspannung in eine dreiphasige Wechselspannung um. Der Umrichter 20 ist dazu zweiadrig mit dem Zwischenkreis 21 verbunden. Die Ansteuerung des Umrichters 20 übernimmt ein Prozessor 33, der mit dem Umrichter 20 eine Einheit 32 bildet. Im normalen Betrieb wird der Zwischenkreis 21 aus dem Versorgungsnetz 23 mittels des netzseitigen Umrichters 22 gespeist. Aus dem Zwischenkreis 21 werden noch weitere elektrische Verbraucher 26, 27, 28 versorgt. Der Verbraucher 28 ist ein Gleichstromverbraucher und ist direkt an den Zwischenkreis 21 gekoppelt. Zu den Verbrauchern 26 und 27 ist jeweils ein Umrichter 24 und 25 zwischengeschaltet, der die Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt. Sonstige elektrische Verbraucher können zum Beispiel der Flügelantrieb, der Spindelantrieb, der Hubantrieb der Spindelbank, die Überdruckquelle für die Blaseinrichtung und Steuer- und Messeinrichtungen sein.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur ein Zwischenkreis 21 vorhanden und dementsprechend nur ein netzseitiger Umrichter 22 vorhanden. Es sind aber auch andere Formen der Energieversorgung möglich. So können einzelne Verbraucher, insbesondere die elektrische Maschine der Absaugeinrichtung 31, einen eigenen Frequenzumrichter aufweisen. Unter Frequenzumrichter ist dabei die Kombination aus netzseitigem Umrichter, Zwischenkreis und maschineseitigem Umrichter zu verstehen. Bei einer solchen Ausführung muss dann allerdings der netzseitige Umrichter rückspeisefähig sein. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist als netzseitiger Umrichter ein einfacher Gleichrichter ausreichend.
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Im Folgenden soll die Funktion der vorliegenden Erfindung anhand der 2 genauer erläutert werden. Im Normalbetrieb rotiert der Lüfter 11 der Absaugeinrichtung 31 abwechselnd mit seiner Nenndrehzahl und einer reduzierten Drehzahl. Dazu wird der Umrichter 20 von dem Prozessor 33 entsprechend angesteuert und die elektrische Maschine 19 mit einer Drehzahl betrieben, die zu der gewünschten Lüfterdrehzahl führt. Dabei werden Verunreinigungen von der Fläche 8 unter dem Streckwerk 2 entfernt. Bei einem Netzausfall rotiert der Lüfter 11 mit der Schwungmasse 7 aufgrund seiner Massenträgheit weiter und treibt damit die nun als Generator arbeitende elektrische Maschine 19 an. Die elektrische Maschine versorgt dann die anderen elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie. Unabhängig davon, ob der Lüfter 11 und damit die Schwungmasse 7 mit der Nenndrehzahl oder mit reduzierten Drehzahl rotiert, speichert die Schwungmasse erfindungsgemäß ausreichend Energie, um ausgewählte Verbraucher für einen vorbestimmten Zeitraum mit elektrischer Energie zu versorgen. Der Umrichter 20 ist rückspeisefähig und wird vom dem Prozessor 33 so angesteuert, dass er die von der als Generator arbeitenden elektrischen Maschine 19 bereitgestellte dreiphasige Wechselspannung in eine Gleichspannung umwandelt und damit den Zwischenkreis 21 speist. Die anderen Verbraucher können dann wie im Betrieb mit Netzspannung aus dem Zwischenkreis mit elektrischer Energie versorgt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19855200 A1 [0003, 0007]
- DE 3910183 A1 [0004]
