DE10305049B4

DE10305049B4 - Vorrichtung zum pneumatischen Speisen mindestens einer Spinnereivorbereitungsmaschine, z.B. Karde, Reiniger

Info

Publication number: DE10305049B4
Application number: DE10305049.3A
Authority: DE
Inventors: Robert Többen
Original assignee: Truetzschler GmbH and Co KG
Current assignee: Truetzschler GmbH and Co KG
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2023-02-08
Also published as: GB2398082B; FR2850982B1; ITMI20040112A1; DE10305049A1; US6907644B2; FR2850982A1; GB2398082A; GB0402595D0; CN100467683C; CH696909A5; CN1607272A; US20040216279A1

Abstract

Vorrichtung, gestaltet, mindestens eine Spinnereivorbereitungsmaschine (7, 7), pneumatisch zu speisen, indem die Vorrichtung• eine Fasertransportleitung (5) umfasst, die- eingangsseitig über einen Faserbeschickungsventilator (4) mit einer Faserverarbeitungsmaschine verbunden zu werden und- ausgangsseitig an eine jeweilige der mindestens einen Spinnereivorbereitungsmaschine (7, 7) angeschlossen zu werden, und• eingerichtet ist, eine automatische Anpassung eines Luftvolumenstroms (V) in der Fasertransportleitung (5) derart durchzuführen, dass bei Abweichung eines aktuellen Ist-Luftvolumenstroms (V) von einem vorbestimmten Soll-Luftstromvolumen eine Soll-Drehzahl am Fasermaterialbeschickungsventilator (4) derart eingestellt wird, dass der Soll-Luftstromvolumenwert wieder erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass• die Vorrichtung ferner umfasst- ein Kennlinienfeldelement (13), in dem ein Kennlinienfeld gespeichert ist, dessen einzelne Kennlinien die Abhängigkeit zwischen Druckdifferenzwerten und Luftstromvolumenwerten zu einem jeweils zugehörigen Drehzahlwert beschreiben,- ein Differenzdruckmesselement (12), eingerichtet, eine Ist-Druckdifferenz (ΔP) am Faserbeschickungsventilator (4) zu ermitteln,- eine Drehzahlmesseinrichtung (15, 20), eingerichtet, eine am Fasermaterialbeschickungsventilator (4) anliegende Ist-Drehzahl (n) zu ermitteln, und- eine Rechnereinheit (14), eingerichtet,• auf Basis der Ist-Druckdifferenz (ΔP) und der Ist-Drehzahl (n) aus dem Kennlinienfeld einen Ist-Luftvolumenstromwert zu ermitteln, und• bei einem Abweichen des Ist-Luftvolumenstromwerts vom Soll-Luftvolumenstromwert○ aus dem Kennlinienfeld eine Soll-Kennlinie zu ermitteln, die ein 2-Tupel umfasst, bestehend aus dem Soll- Luftvolumenstromwert und der Ist-Druckdifferenz, und○ die zu der Soll-Kennlinie zugehörige Drehzahl als Soll-Drehzahl am Fasermaterialbeschickungsventilator (4) zu ermitteln.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum pneumatischen Speisen mindestens einer Spinnereivorbereitungsmaschine, z. B. Karde, Reiniger, mittels den einzelnen Spinnereivorbereitungsmaschinen vorgeschalteter Faserflockenfüllschächte, die an eine pneumatische Fasertransportleitung angeschlossen sind, bei der die Transportleitung über einen Fasermaterialbeschickungsventilator mit der vorgeschalteten Faserverarbeitungsmaschine verbunden ist, wobei eine automatische Anpassung der Luftmenge durchführbar ist, wobei bei Abweichung von einem Sollwert für den Luftvolumenstrom der Betriebspunkt für die Ventilatordrehzahl auf den Sollwert für den Luftvolumenstrom verschiebbar ist.
In der Praxis werden für die Materialbeschickung von Füllschächten durch eine pneumatische Transportleitung Radialventilatoren verwendet, deren lufttechnische Eigenschaften durch ein Kennlinienfeld angegeben sind. Die Kennlinien beschreiben den Luftvolumenstrom in Abhängigkeit von der aufzuwendenden Gesamtdruckdifferenz am Ventilator. Für verschiedene Drehzahlen eines Ventilators entsteht so eine Kurvenschar. Wird nun die aufzuwendende Gesamtdruckdifferenz durch äußere Einflüsse wie unterschiedliche Fülldrücke an Materialschächten verändert, so wird auch der Luftvolumenstrom entsprechend der Kennlinie schwanken. Schwankende Luftvolumenströme wirken sich jedoch äußerst negativ auf die Einstellbarkeit einer Materialbeschickung aus. Da auf der Absaugseite eher hohe Volumenströme notwendig sind und auf der Beschickungsseite niedrige Volumenströme angestrebt werden, ist ein möglichst konstanter Volumenstrom wünschenswert. Der Volumenstrom ist aber wegen unterschiedlicher Fülldrücke an einem Materialschacht nicht konstant. Üblicherweise wird über die Differenzdruckmessung an einer Volumenstrommessdüse der Luftvolumenstrom ermittelt und zur Anzeige gebracht. Die Ventilatordrehzahl wird mittels eines Frequenzumrichters auf einen festen Wert eingestellt. Dies erfolgt regelmäßig nur bei Neueinstellung der Anlage und ist mit erheblichem Aufwand verbunden. Dennoch bleiben auch während eines vorgewählten und erwünschten Betriebszustands einer Anlage Schwankungen der Füllverhältnisse bestehen, die durch Veränderungen während des Betriebes bedingt sind. Die aufgrund der sich ändernden Füllverhältnisse im Fasermaterialschacht, insbesondere aufgrund der Materialanforderungen der nachfolgenden Verarbeitungsmaschine (z. B. Karde), schwankende Drücke in den einzelnen Schächten führen über Druckschwankungen in der Transportleitung zu den schwankenden Luftvolumenströmen.
Bei einer bekannten Vorrichtung ( EP 0 303 023 A1 ) ist eine Anpassung der Regelung der Zulieferung der Flockenmenge in eine Förderanlage vorgesehen, wenn sich die Anzahl der faserverarbeitenden Karden ändert. Bei einer solchen Änderung, wenn z. B. mehrere Karden abgeschaltet werden, ist es nicht notwendig, eine Anpassung der Luftmenge durch eine entsprechende Verschiebung der Kennlinie des Ventilators durchzuführen; die Menge der Förderluft stellt sich automatisch an der Anzahl produzierender Karden ein. Dementsprechend werden die möglichen Betriebspunkte gemäß dem Kennlinienfeld des Ventilators nicht in der Steuerung hinterlegt. Ein Vergleich des Istwertes mit dem Sollwert der Luftmenge kann somit für den Betriebspunkt nicht durchgeführt werden. Insbesondere ist der Betriebspunkt des Ventilators von der Gesamtdruckdifferenz, d. h. auch vom Druck auf der Saugseite des Ventilators, abhängig, und der wird bei der bekannten Vorrichtung nicht gemessen. Es wird nur der statische Druck am Ausfluss des Ventilators gemessen, der zur Regelung der Faserflockenmenge in der Transportleitung herangezogen wird. Nachteilig dabei ist, dass - bei einer konstanten Anzahl von Karden - entsprechend den Schwankungen des Druckes in den Fasermaterialschächten eine automatische Anpassung und damit Vergleichmäßigung der Förderluftmenge nicht möglich ist.
Die DE 34 42 942 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum pneumatischen Speisen einer Anzahl von Karden. In einer Ausführungsform wird die Drehzahl des Beschickungsventilators in Abhängigkeit vom Luftdruck (erhalten von einem Druckmessgerät), von der Luftmenge (erhalten von einem Durchflussmengenmessgerät) und der Anzahl der Karden, die durch eine Transportleitung verbunden sind, eingestellt. Ein Hinweis auf eine Anordnung, durch die der Differenzdruck stromauf und stromab des Ventilators zur Einstellung der Ventilatordrehzahl dient, findet sich in der Druckschrift nicht.
Die DE 299 14 892 U1 offenbart eine Regelungseinrichtung zur Volumenstromregelung eines Gebläses, bestehend aus einer den Volumenstrom erfassenden Sensorik, einem Volumenstromregler sowie einem Frequenzumrichter für eine Antriebseinheit des Gebläses. Die Sensorik und der Volumenstromregler sind im Frequenzumrichter integriert bilden zusammen mit dem Frequenzumrichter eine gemeinsame Baueinheit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet, die insbesondere den Volumenstrom für die Förderung des Fasermaterials trotz unterschiedlicher Fülldrücke an mindestens einem Fasermaterialschacht weitgehend oder vollständig konstant hält.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.
Dadurch, dass das Kennlinienfeld des Ventilators in der Steuer- bzw. Regeleinrichtung mathematisch hinterlegt bzw. gespeichert ist, wird der Ist-Luftvolumenstrom für die zu messende Ist-Gesamtdruckdifferenz am Ventilator und die z. B. über einen Frequenzumrichter bekannte Ist-Drehzahl des Ventilators errechnet. Aus dem Vergleich mit einem Soll-Luftvolumenstrom wird durch Drehzahländerung der Soll-Volumenstrom eingestellt. Auf diese Weise ist trotz unterschiedlicher Fülldrücke im Fasermaterialfüllschacht die automatische Einstellung eines konstanten bzw. nahezu konstanten Luftvolumenstroms ermöglicht.
Die Unteransprüche 2 bis 9 haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:

1 schematisch eine Seitenansicht einer Spinnereivorbereitungsanlage mit einem Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Differenzdruckmesselement, Drehzahlmesselement, Kennlinienfeldelement und elektronischer Steuer- und Regeleinrichtung,
3 Ventilatorkennlinien ΔP_tot über V mit Verschiebung des Betriebspunktes,
4 eine weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Frequenzumrichter,
5 eine weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Tachogenerator und
6 eine Ausbildung mit Differenzdruckmessung an einer Volumenstrommessdüse.

Bei einer Spinnereivorbereitungsanlage nach 1 wird Fasermaterial F von einem (nicht dargestellten) Ballenöffner über einen (nicht dargestellten) Mischer einer Reinigungsvorrichtung 1, z. B. Trützschler CVT 4, zugeführt. Von der letzten Walze des Reinigers 1 wird das geöffnete und gereinigte Fasermaterial pneumatisch über eine Rohrleitung 2 einem Ventilator 4 zugeführt und von dem Ventilator 4 in eine pneumatische Zuführ- und Verteilerleitung 5 gefördert, an die zwei Kardenspeiser 6₁ , 6₂ , z. B. Trützschler Flockenspeiser DIRECTFEED DFK, mit zwei Karden 7₁ , 7₂ , z. B. Trützschler Hochleistungs-Karden DK 903, angeschlossen sind.
In einer Wand der Zuführ- und Verteilerleitung 5 ist ein Druckmessglied 8 angebracht, das mit einem Messwertwandler 17 in Verbindung steht, der die Druck-Istwerte in der Zuführ- und Verteilerleitung 5 sowie in den angeschlossenen Füllschächten der Kardenspeiser 6₁ , 6₂ in elektrische Signale umwandelt und in eine Steuereinrichtung 14, z. B. einen Rechner, eingibt. In der Steuereinrichtung 14 wird das elektrische Signal für den Druck-Istwert zur Anpassung der VentilatorDrehzahl und damit des Luftvolumenstroms herangezogen. Weiterhin ist dem Ventilator 4 ein Differenzdruckmessglied 12 zugeordnet, dass eine Druckdifferenz ΔP zwischen den Drücken in der Ansaugleitung 9 und in der Druckleitung 10 des Ventilators 4 erfasst. Das Differenzdruckmessglied 12 und ein Kennlinienfeldelement 13 sind an eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung 14, z. B. Mikrocomputer, angeschlossen, die über einen Frequenzumrichter 15 mit einem Antriebsmotor 16 für den Ventilator 4 in Verbindung steht. Der Frequenzumrichter 15 steht über eine weitere Verbindung mit der Steuer- und Regeleinrichtung 14 in Verbindung, durch die den Drehzahlen n des Ventilators 4 entsprechende elektrische Signale an die Steuer- und Regeleinrichtung 14 übermittelt werden.
In der schematischen Darstellung nach 2 sind die Ansaugrohrleitung 9 (Saugseite des Ventilators 4) für das Förderluftgemisch A, der Materialtransportventilator 4 und die Druckrohrleitung 10 (Druckseite des Ventilators 4 ) für das Faserluftgemisch B dargestellt. Der Ansaugrohrleitung 9 ist ein Meßfühler 12a zugeordnet, und der Druckleitung 10 ist ein anderer Meßfühler 12b des Differenzdruckmessglieds 12 zugeordnet. Mit 13 ist ein Kennfeldelement bezeichnet, in dem das bekannte Kennlinienfeld des Ventilators 4 (sh. 3) mathematisch hinterlegt ist. Über den Frequenzumrichter 15 wird die Ist-Drehzahl n des Ventilators 4 erfasst. Der Luftvolumenstrom V in der Druckleitung 10 und damit in der Transportleitung 5 sowie in den Füllschächten 6₁ , 6₂ wird auf diese Weise über die gemessene Gesamtdruckdifferenz ΔP am Ventilator 4 und die über den Frequenzumrichter 15 bekannte Drehzahl n errechnet. Dadurch gelingt es, dass der Luftvolumenstrom V durch ständige Drehzahlanpassung des Ventilators 4 auf einem konstanten Niveau gehalten wird.
Nach 3 sind die durch ΔP_tot (Gesamtdruckdifferenz am Ventilator 4 ), V (Luftvolumenstrom in der Druckleitung 10 ) und n (Drehzahl des Ventilators 4 ) bestimmten Ventilatorkennlinien dargestellt, die im Kennlinienfeldelement 13 (sh. 1, 4 und 5) gespeichert sind.
Beispiel: 1) Betriebspunkt 1
Der Betriebspunkt 1 des Ventilators 4 ist durch folgende Parameter bestimmt:

ΔP = 1800 (Pa)
n = 1508 (U/min)
V = 2250 (m³/h) (= Sollwert)
ΔP = Gesamtdruckdifferenz
n = Ventilatordrehzahl
V = Luftvolumenstrom

Betriebspunkt 2
Der Druck p in den Füllschächten der Kardenspeiser 6₁ , 6₂ und damit in der Zuführ- und Verteilerleitung 5 sinkt von 1800 Pa auf 1700 Pa, z. B. durch eine Änderung der Fasermaterialmenge in den Füllschächten der Kardenspeiser 6₁ , 6₂ .
Der Betriebspunkt 2 des Ventilators 4 wird dadurch in folgender Weise verschoben:

ΔP = 1710 (Pa)
n = 1508 (U/min)
V = 3750 (m³/h) (= Ist-Wert)

Bei sinkendem Druck steigt der Luftvolumenstrom V an, während die Ventilatordrehzahl n konstant bleibt.
Betriebspunkt 3
Die Drehzahl n des Ventilators 4 wird von 1508 U/min auf 1450 U/min verringert (angepasst). Der Betriebspunkt 3 ist dadurch durch folgende Parameter bestimmt:

ΔP = 1710 (Pa)
n = 1450 (U/min)
V = 2250 (m³/h) (= Sollwert)

Bei sinkender Drehzahl n sinkt der Luftvolumenstrom V auf den Sollwert 3650 m³/h, während die Gesamtdruckdifferenz ΔP auf dem gemessenen Ist-Wert 1710 Pa konstant bleibt.
Auf diese Weise wird bei sinkender Gesamtdruckdifferenz ΔP durch Änderung der Ventilatordrehzahl n der Luftvolumenstrom V konstant auf den vorgegebenen Sollwert eingestellt.
4 zeigt ein Blockschaltbild nach dem an die Recheneinheit 14 als separate Elemente das Kennlinienfeldelement 13, das ein Speicher ist, und ein Regler 18 angeschlossen sind. Die Ist-Drehzahl des Ventilators 4 wird - über die Ist-Drehzahl n des regelbaren Antriebsmotors 16 (Elektromotor) - über den Frequenzumrichter 15 ermittelt.
Nach 5 sind das Kennlinienfeldelement 13 und der Regler 19 in den Rechner 14 integriert. Mit 18 ist ein Rechner, z. B. Mikrocomputer mit Mikroprozessor, und mit 21 ist ein Stellelement bezeichnet. Die Ist-Drehzahl des Ventilators 4 wird über einen Tachogenerator 20 ermittelt, der an den Antriebsmotor 16 angeschlossen ist.
Nach 6 ist in die Druckleitung 10 zusätzlich eine Volumenstrommessdüse 22 integriert, der eine Differenzdruckmesseinrichtung 23 zugeordnet ist. Über die Differenzdruckmessung an der Volumenstrommessdüse 22 wird der Luftvolumenstrom ermittelt und die Gesamtdruckdifferenz ΔP am Ventilator 4 wird gemessen. Mit dem bekannten Kennlinienfeld des Ventilators 4, welches in der Steuerung mathematisch hinterlegt ist, kann auch die Drehzahl n des Ventilators 4 bestimmt werden.
Bezugszeichenliste

1: Reinigungsvorrichtung
2: Rohrleitung
4: Ventilator
5: Zuführ- und Verteilerleitung
6₁, 6₂: Kardenspeiser
7₁, 7₂: Karde
8: Druckmessglied
9: Ansaugleitung
10: Druckleitung
12: Differenzdruckmessglied
12a, 12b: Messfühler
13: Kennlinienfeldelement
14: Steuereinrichtung, Recheneinheit
15: Frequenzumrichter
16: Antriebsmotor
17: Messwertwandler
18: Regler
19: Regler
20: Tachogenerator
21: Stellelement
22: Volumenstrommessdüse
23: Differenzdruckmesseinrichtung
n: Ventilatordrehzahl
p: Füllschachtdruck
Δp: Gesamtdruckdifferenz
A: Förderluftgemisch
B: Faserluftgemisch
F: Fasermaterial
V: Luftvolumenstrom

Claims

Vorrichtung, gestaltet, mindestens eine Spinnereivorbereitungsmaschine (7₁, 7₂), pneumatisch zu speisen, indem die Vorrichtung • eine Fasertransportleitung (5) umfasst, die - eingangsseitig über einen Faserbeschickungsventilator (4) mit einer Faserverarbeitungsmaschine verbunden zu werden und - ausgangsseitig an eine jeweilige der mindestens einen Spinnereivorbereitungsmaschine (7₁, 7₂) angeschlossen zu werden, und • eingerichtet ist, eine automatische Anpassung eines Luftvolumenstroms (V) in der Fasertransportleitung (5) derart durchzuführen, dass bei Abweichung eines aktuellen Ist-Luftvolumenstroms (V) von einem vorbestimmten Soll-Luftstromvolumen eine Soll-Drehzahl am Fasermaterialbeschickungsventilator (4) derart eingestellt wird, dass der Soll-Luftstromvolumenwert wieder erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass • die Vorrichtung ferner umfasst - ein Kennlinienfeldelement (13), in dem ein Kennlinienfeld gespeichert ist, dessen einzelne Kennlinien die Abhängigkeit zwischen Druckdifferenzwerten und Luftstromvolumenwerten zu einem jeweils zugehörigen Drehzahlwert beschreiben, - ein Differenzdruckmesselement (12), eingerichtet, eine Ist-Druckdifferenz (ΔP) am Faserbeschickungsventilator (4) zu ermitteln, - eine Drehzahlmesseinrichtung (15, 20), eingerichtet, eine am Fasermaterialbeschickungsventilator (4) anliegende Ist-Drehzahl (n) zu ermitteln, und - eine Rechnereinheit (14), eingerichtet, • auf Basis der Ist-Druckdifferenz (ΔP) und der Ist-Drehzahl (n) aus dem Kennlinienfeld einen Ist-Luftvolumenstromwert zu ermitteln, und • bei einem Abweichen des Ist-Luftvolumenstromwerts vom Soll-Luftvolumenstromwert ○ aus dem Kennlinienfeld eine Soll-Kennlinie zu ermitteln, die ein 2-Tupel umfasst, bestehend aus dem Soll- Luftvolumenstromwert und der Ist-Druckdifferenz, und ○ die zu der Soll-Kennlinie zugehörige Drehzahl als Soll-Drehzahl am Fasermaterialbeschickungsventilator (4) zu ermitteln.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fasermaterialbeschickungsventilator (4) ein Radialventilator ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kennlinienfeldelement (13) • als schreib- und lesbarer Speicher ausgebildet ist und/oder • in der Rechnereinheit (14) integriert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regeleinrichtung (18, 19) in die Rechnereinheit (14) integriert ist, eingerichtet, die Soll-Drehzahl (n) am Fasermaterialbeschickungsventilator (4) einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Regeleinrichtung (18, 19) ein Sollwertspeicher für den Soll-Luftvolumenstrom zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (18, 19) ein Mikrocomputer mit Mikroprozessor ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an die Regeleinrichtung (18, 19) ein Volumenstrommesselement (22) und/oder das Differenzdruckmessglied (12), die Drehzahlmesseinrichtung (15, 20) und ein Drehzahlstellglied (21) für den Fasermaterialbeschickungsventilator (4) angeschlossen ist bzw. sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlmesseinrichtung (15, 20) dem Antriebsmotor (16) für den Fasermaterialbeschickungsventilator (4) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlmesseinrichtung (15, 20) ein Frequenzumrichter (15) oder ein Tachogenerator (20) ist.