DE1153447B

DE1153447B - Multi-motor drive for dry spinning systems for synthetic fibers

Info

Publication number: DE1153447B
Application number: DEZ5388A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dieter Harpel; Dipl-Ing Lothar Rehm
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG; HJ Zimmer Verfahrenstechnik
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG; HJ Zimmer Verfahrenstechnik
Priority date: 1956-02-20
Filing date: 1956-02-20
Publication date: 1963-08-29

Description

Mehrmotorenantrieb für Trockenspinnanlagen für synthetische Fasern Im Laufe der Entwicklung der Herstellung von endlosen, trockengesponnenen künstlichen Fäden ergab sich die Forderung nach einem einwandfreien Synchronismus zwischen der Spinnpumpe und dem Aufwickelorgan, da nur bei Erfüllung dieser Forderung eine bestmögliche Titerkonstanz des zu spinnenden Fadens garantiert ist. Es sind bereits Lösungen für das Gleichlaufproblem zwischen Spinnpumpe und Spulstelle bekannt, die aber verschiedene nachstehend erörterte Nachteile haben.Multi-motor drive for dry spinning systems for synthetic fibers In the course of the development of the production of endless, dry-spun artificial Threads arose the requirement for a perfect synchronism between the Spinning pump and the take-up element, as the best possible only if this requirement is met Titer constancy of the thread to be spun is guaranteed. There are already solutions known for the synchronization problem between the spinning pump and winding unit, but they are different have disadvantages discussed below.

So wurde das Problem auf mechanischem Wege durch eine starre Wellenverbindung zwischen den Pumpenantriebwellen und der Treibwelle der Aufspulmaschine gelöst. Die aus spinntechnischen Gründen notwendige räumliche Trennung von Spinnpumpe und Aufspulmaschine, die in vertikaler Ebene angeordnet ist, macht aber eine lange senkrechte Verbindungswelle erforderlich, die im Raum störend wirkt und zu Torsionsschwingungen neigt, die durch variable Drehmomente der Spinnpumpen hervorgerufen werden können. Die beabsichtigte starre Verbindung geht dadurch in eine periodisch schwingende über und erzeugt im ungünstigsten Fall periodische Titerschwankungen, welche sich in der fertigen Ware sehr ungünstig auswirken können.So the problem became mechanically through a rigid shaft connection loosened between the pump drive shafts and the drive shaft of the winder. The spatial separation of the spinning pump and the necessary for technical spinning reasons Take-up machine that is arranged in a vertical plane, but makes a long vertical one Connection shaft required, which has a disruptive effect in the room and causes torsional vibrations tends to be caused by variable torques of the spinning pumps. The intended rigid connection changes into a periodically oscillating one over and in the worst case generates periodic titre fluctuations, which can have a very unfavorable effect on the finished product.

Man hat daher schon frühzeitig versucht, das Problem des Gleichlaufes zweier im Raum getrennter Wellen auf elektrischem Wege zu lösen. Der bereits bekannte Leonardsatz wurde als einer der ersten Gleichlaufantriebe für den Antrieb der Spinnpumpe einerseits und der Treibwelle der Aufspulmaschine andererseits in der Praxis angewandt. Der Gleichstromgenerator des Leonardsatzes speist zwei Gleichstrommotoren, von denen der eine die Spinnpumpen und der andere die Aufspulmaschine treibt. Um so einen Gleichlauf zu erreichen, hat man deshalb ein elektronisch geregeltes Verstellglied eingeschaltet, das auf die Erregung der Antriebsmotoren einwirkt und somit eine Drehzahldifferenz aussteuert. Derartige Antriebe erlauben aus Wirtschaftlichkeitsgründen nur einen gemeinsamen Antrieb für alle Spinnpumpen, die auf eine Aufspulmaschine arbeiten. Obwohl sich solche Antriebe in der Praxis bewährt haben, ergeben sich doch durch die erforderliche Elektronik Schwierigkeiten bei der Wartung während des Betriebes, insbesondere aber bei den oft auftretenden Störungen, zu deren Behebung qualifiziertes Personal notwendig ist.Attempts were therefore made at an early stage to solve the problem of synchronism to solve two waves separated in space by electrical means. The already known one Leonardsatz was one of the first synchronous drives to drive the spinning pump on the one hand and the drive shaft of the winding machine on the other hand applied in practice. The DC generator of the Leonard Set feeds two DC motors, one of which one drives the spinning pumps and the other drives the winding machine. To one of those To achieve synchronization, you therefore have an electronically controlled adjusting element switched on, which acts on the excitation of the drive motors and thus a Speed difference modulates. Such drives allow for reasons of economy only one common drive for all spinning pumps on a winding machine work. Although such drives have proven themselves in practice, arise however, difficulties with maintenance during maintenance due to the electronics required of the operation, but especially in the case of the frequently occurring malfunctions, to remedy them qualified personnel is necessary.

Es wäre auch die Anwendung einer elektrischen Welle mit Schleifringläufermotoren möglich, deren einer die Spinnpumpenhauptwelle antreibt, während der andere zum Antrieb der Aufspuhnaschine verwendet wird. Obwohl dieser Antrieb den Vorteil der Einfachheit hat, eignet er sich wegen seiner starken Pendelneigung nur sehr schlecht für das zu lösende Antriebsproblem. Es wird nämlich der Einbau von Schwungmassen bzw. die Anbringung von Dämpfungswiderständen notwendig, wodurch aber im zweiterwähnten Fall die Größe der übertragbaren Drehmomente herabgesetzt wird. Ein weiterer Schritt in der Entwicklung der Gleichlaufantriebe ist die Verwendung eines frequenzgesteuerten Zwischennetzes, welches die Einzelantriebsmotoren für Pumpen bzw. Galetten und Treibwellen speist. Dabei werden alle Pumpenmotoren von einem verstellbaren Drehstrom-Umformer-Aggregat, dieAbzugsgalettenmotoren bzw. der oder die Treibwellenmotoren von einem zweiten Aggregat versorgt. Die Motoren dieser Aggregate sind Drehstrom-Nebenschlußmotoren, deren Drehzahl durch Bürstenverschiebung variiert werden kann.. Um die Geschwindigkeit der Pumpen oder der Abzugsgaletten bzw. der Treibwellen einzustellen, werden die Drehzahlen der Nebenschlußmotoren über Potentiometer von Hand eingestellt. Da die Pumpen-bzw. Abzugsgaletten und Treibwellenmotoren Synchronmotoren sind, sind sie schlupffrei an den sie versorgenden Drehstromerzeuger gekoppelt. Um sicherzustellen, daß die eingestellte Geschwindigkeit genau gehalten wird, sind elektronische Geschwindigkeitsregler eingebaut, die die Geschwindigkeiten der Drehstrom-Umformer-Aggregate regeln. Als Gebermaschinen für die Steuerung finden Tachogeneratoren Verwendung. Obwohl diese Antriebe sich in der Praxis bewährt haben, sind der Aufwand für die Elektronik und die Trägheit der eine mechanische Verschiebung der Bürsten der Nebenschlußmotoren herbeiführenden Verstelleinrichtung nachteilig.It would also be the use of an electric shaft with slip ring motors possible, one of which drives the spinning pump main shaft, while the other drives the Drive of the spinning machine is used. Although this drive takes advantage of the Has simplicity, it is very poorly suited because of its strong tendency to pendulum for the drive problem to be solved. It is namely the installation of flywheels or the attachment of damping resistors is necessary, which, however, in the second mentioned Case the size of the transmittable torques is reduced. Another Step In the development of synchronous drives is the use of a frequency-controlled Intermediate network, which the individual drive motors for pumps or godets and drive shafts feeds. All pump motors are powered by an adjustable three-phase converter unit, the haul-off godet motors or the drive shaft motor (s) from a second Unit supplied. The motors of these units are three-phase shunt motors, whose speed can be varied by moving the brush. To the speed of the pumps or the godets or the drive shafts, the The speeds of the shunt motors are set by hand using a potentiometer. Since the Pump or Take-off godets and drive shaft motors are synchronous motors, they are Coupled to the three-phase generator supplying them with no slip. To ensure, Electronic speed regulators ensure that the set speed is kept precisely built in, which regulate the speeds of the three-phase converter units. as Donor machines tacho generators are used for control. Although these drives themselves Proven in practice are the expense for the electronics and the inertia the mechanical displacement of the brushes of the shunt motors Adjusting device disadvantageous.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für Trockenspinnanlagen für synthetische Fasern zu schaffen, der bei einfachem Aufbau und geringen Anforderungen an das Wartungspersonal eine hohe Konstanz der Antriebsverhältnisse bringt. Der Mehrmotorenantrieb für Trockenspinnanlagen für synthetische Fasern, bei dem die Spinnpumpen sowie die Galetten und Treibtrommeln der Spulmaschinen einzeln oder in Gruppen durch synchron laufende Elektromotoren angetrieben werden, ist gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß die Galetten- und Treibtrommelmotoren der Spulmaschinen in an sich bekannter Weise bei durchgehendem Treibwellenantrieb von einem oder bei Einzelantrieb der Treibwellen von mehreren in Reihe angetriebenen Drehstromsynchrongeneratoren gespeist sind, und daß diese von einem Synchromnotor über ein formschlüssiges Drehzahlwechselgetriebe angetrieben sind, während die Spinnpumpenmotoren unmittelbar aus dem Drehstromnetz gespeist sind, an dem der Synchromnotor liegt.The invention is based on the object of a drive for dry spinning systems for synthetic fibers with a simple structure and low requirements brings a high degree of constancy of the drive ratios to the maintenance personnel. Of the Multi-motor drive for dry spinning systems for synthetic fibers, in which the Spinning pumps and the godets and drive drums of the winding machines individually or are driven in groups by synchronously running electric motors, is according to the invention designed such that the godet and drive drum motors of Winding machines in a manner known per se with continuous drive shaft drive from one or, in the case of individual drive of the drive shafts, of several driven in series Three-phase synchronous generators are fed, and that these are fed by a synchronous motor are driven via a positive speed change gearbox, while the spinning pump motors are fed directly from the three-phase network to which the synchromotor is connected.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform ist ein zweiter oder mehrere weitere Drehstromsynchrongeneratoren von dem ersten Generator über stufenlos einstellbare formschlüssige Getriebe angetrieben. Man kann auch den Spinnpumpenmotoren formschlüssige Getriebe mit stufenlos veränderlichem übersetzungsverhältnis nachschalten.In a modified embodiment, there is a second or more further three-phase synchronous generators from the first generator via continuously adjustable positive gear driven. You can also use the spinning pump motors positively Downstream gear with continuously variable transmission ratio.

Für ein Zwirnaggregat ist schon ein Antrieb bekanntgeworden, mittels dessen das Streckwerk, die als Drallorgan vorgesehenen Flügel und die Spulspindeln angetrieben werden. Bei diesen Flyerantrieben ist aber während des Abzuges bei konstanter Lieferung und konstanter Drehung die Spindeldrehzahl variabel. Im Unterschied zum Erfindungsgegenstand liegt bei dem bekannten Antrieb die Aufgabenstellung darin, bei konstanter Drehung für eine variable Spindeldrehzahl zu sorgen. Deshalb ist die bekannte und bewährte Konussteuerung beibehalten. Diese bekannte Einrichtung wird insgesamt durch einen einzigen Asynchronmotor angetrieben, der an das Betriebsnetz angeschlossen ist. Dieser Motor treibt mechanisch einerseits den oberen Konus und andererseits den Synchrongenerator für das Sekundärnetz, von dem die Flügelmotoren gespeist werden. Da die Drehzahl des Antriebsmotors konstant ist, ist auch die Frequenz des Sekundärnetzes und somit auch die Drehzahl der Flügelmotoren konstant. Das Sekundärnetz speist weiterhin den Ständer eines Asynchron-Schleifringläufer-Motors und erzeugt ein Ständerdrehfeld, das der vom Synchrongenerator gelieferten Frequenz entspricht. Gleichzeitig wird aber mechanisch über den Konentrieb der Schleifringläufer mit einer bestimmten Drehzahl gedreht. Die Summe des Ständerdrehfeldes und der Schleifringläufer-Drehzahlen erzeugt eine bestimmte Frequenz, die von den Schleifringen abgenommen wird. Dieses dadurch erzeugte Sekundärnetz speist die Spulspindelmotoren. Da die Schleifringläufer-Drehzahl durch den Konentrieb während des Abzuges variiert wird, ist auch damit die Frequenz des zweiten Sekundärnetzes und damit auch die Drehzahl der Spulspindeln variabel. Demgegenüber fehlt bei dem Antrieb gemäß der Erfindung ein steuerndes Glied. Der Synchronismus im Lauf der räumlich getrennten Spinnpumpen und Aufwickelorgane wird einzig und allein durch die Frequenz des Betriebsnetzes sichergestellt unter ausschließlicher Verwendung von Synchronmotoren.A drive has already become known for a twisting unit, by means of its the drafting system, the wing provided as a twisting element and the winding spindles are driven. With these flyer drives, however, is constant during the withdrawal Delivery and constant rotation, the spindle speed variable. In contrast to the The subject of the invention is the task of the known drive, to ensure a variable spindle speed with constant rotation. Therefore keep the well-known and proven cone control. This well-known facility is driven by a single asynchronous motor that is connected to the company network connected. This motor mechanically drives the upper cone and on the one hand on the other hand, the synchronous generator for the secondary network, from which the vane motors be fed. Since the speed of the drive motor is constant, so is the frequency of the secondary network and thus also the speed of the vane motors is constant. The secondary network continues to feed and generate the stator of an asynchronous slip ring motor a stator rotating field that corresponds to the frequency supplied by the synchronous generator. At the same time, however, the slip ring rotor is mechanically connected via the cone drive rotated at a certain speed. The sum of the stator rotating field and the slip ring rotor speeds generates a certain frequency that is picked up by the slip rings. This The secondary network generated in this way feeds the winding spindle motors. As the slip ring rotor speed is varied by the cone drive during the trigger, so is the frequency of the second secondary network and thus also the speed of the winding spindles is variable. In contrast, the drive according to the invention lacks a control element. Of the Synchronism in the course of the spatially separated spinning pumps and winding elements is solely ensured by the frequency of the operating network under exclusive Use of synchronous motors.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Mehrmotorenantrieb gemäß der Erfindung mit Einzelantrieb der Treibwellen und Fig.2 eine abgewandelte Ausführungsform mit durchgehendem Treibwellenantrieb.Exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawings shown. 1 shows a multi-motor drive according to the invention with a single drive of the drive shafts and FIG. 2 a modified embodiment with a continuous drive shaft drive.

Das Betriebsnetz l speist den Synchronmotor 2, der Synchronmotor 2 treibt über ein Stufengetriebe 3 den Synchrongenerator 4 an. Mit dem Generator 4 ist ein zweiter Synchrongenerator 6 über ein Feinregel-Nebenschlußgetriebe 5 gekuppelt. Synchrongenerator 4 erzeugt das Sekundärnetz 7. Synchrongenerator 6 erzeugt das Sekundärnetz B. Netz 7 speist die Reluktanzmotoren10, welche unmittelbar mehrere einzelne Treibtrommeln der Aufspulmaschine antreiben. Das Netz 8 speist die Reluktanzmotoren 9, welche die einzelnen Galetten direkt antreiben. Es werden also zum Antrieb der Galetten und Treibtrommeln zwei getrennte sekundäre Netze verwendet. Dies ist notwendig, um durch Frequenzverschiebung der beiden Netze durch das Feinregelgetriebe 5 die Spinnspannung zwischen Galette und Treibwelle feinfühlig einstellen zu können. Das Betriebsnetz 1 speist außerdem die Reluktanzmotoren 11, die entweder in Gruppen oder einzeln die Spinnpumpen antreiben. Zwischen den Motoren 11 und den Spinnpumpenantriebswellen 12 liegen stufenlos regelbare, formschlüssige Untersetzungsgetriebe 13 und stufenlos regelbare, formschlüssige Feinregelgetriebe 14, die einerseits die hohe Motordrehzahl entsprechend erniedrigen und andererseits eine Feinregelung zur Aussteuerung der Pumpenlässigkeit gestatten.The operating network 1 feeds the synchronous motor 2, the synchronous motor 2 drives the synchronous generator 4 via a step gear 3. With the generator 4 a second synchronous generator 6 is coupled via a precision control shunt gear 5. Synchronous generator 4 generates the secondary network 7. Synchronous generator 6 generates the Secondary network B. Network 7 feeds the reluctance motors 10, which directly several drive individual drive drums of the winding machine. The network 8 feeds the reluctance motors 9, which drive the individual godets directly. So it will drive the Godets and driving drums used two separate secondary nets. This is necessary to by frequency shifting of the two networks through the fine control gear 5 the To be able to sensitively adjust the spinning tension between godet and drive shaft. That Operating network 1 also feeds the reluctance motors 11, which are either in groups or drive the spinning pumps individually. Between the motors 11 and the spin pump drive shafts 12 are continuously variable, form-fitting reduction gears 13 and continuously adjustable, form-fitting fine control gear 14, which on the one hand the high engine speed decrease accordingly and on the other hand a fine control to control the Allow pump permeability.

Im Falle des Antriebes der Treibwelle durch einen Motor und mechanischen Antrieb der Galetten durch die Treibwelle vereinfacht sich der Antrieb durch Wegfall des Getriebes 5 und des Generators 6 (vg1. Fig. 2). Dies trifft auch bei einer (nicht dargestellten) Anordnung mit nur einem Treibwellenmotor und Einzelantrieb der Galette zu, welche in diesem Fall durch Generator 4 gemeinsam gespeist werden. Hierbei ist zur Spannungsregelung des Fadens zwischen dem Antriebsmotor und der Treibwelle selbst ein Feinregelgetriebe 15 eingeschaltet.If the drive shaft is driven by a motor and the godets are mechanically driven by the drive shaft, the drive is simplified by eliminating the gear 5 and the generator 6 (see FIG. 2). This also applies to an arrangement (not shown) with only one drive shaft motor and individual drive of the godet, which in this case are fed jointly by generator 4. Here, a fine control gear 15 is switched on to regulate the tension of the thread between the drive motor and the drive shaft itself.

Der Antrieb verhält sich im Betrieb wie folgt: Da am Betriebsnetz 1 einerseits die Reluktanzmotoren11 für den gesamten Pumpenantrieb und andererseits der Synchronmotor 2 als Antriebsmotor des Frequenzumformersatzes für die Sekundärnetze angeschlossen sind, laufen die Motoren 11 und 2 mit der Netzfrequenz absolut synchron. Dadurch ist der Gleichlauf zwischen den Pumpenantrieben und dem Antrieb der Aufspulmaschine sichergestellt. Eine Regeleinrichtung entfällt. Beide Antriebe schwanken mit der Netzfrequenz, was jedoch auf den relativen Gleichlauf zwischen Pumpen und Aufwickelorganen ohne Einfluß ist. Die Schwankung der Netzfrequenz wirkt sich lediglich in der absoluten Lieferung der Aufspulmaschine aus. Spannungsschwankungen im Betriebsnetz und Lastschwankungen unterhalb der Kippmomente der Synchronmotoren sind ohne Einftuß auf den Gleichlauf. Da der Umformersatz für die Sekundärnetze über mechanische Getriebe direkt gekuppelt ist, sind Frequenzschwankungen der Sekundärnetze ebenfalls unmöglich geworden. Die Einstellung der Frequenz im Sekundärnetz 7 erfolgt über ein mechanisches Stufengetriebe oder über ein kontinuierlich verstellbares, formschlüssiges Getriebe, die beide schlupflos arbeiten. Die Einstellung der Frequenz im Sekundärnetz 8 gegenüber der Einstellung im Sekundärnetz 7 erfolgt über ein formschlüssiges Feinregelgetriebe. Bei dieser Anordnung ist garantiert, daß das eingestellte Frequenzverhältnis der Sekundärnetze 7 und 8 zum Primärnetz 1 absolut konstant ist.The drive behaves as follows during operation: Because it is connected to the company network 1 on the one hand the reluctance motors11 for the entire pump drive and on the other hand the synchronous motor 2 as the drive motor of the frequency converter set for the secondary networks are connected, the motors 11 and 2 run absolutely synchronously with the mains frequency. This ensures the synchronization between the pump drives and the drive of the winding machine ensured. A control device is not required. Both drives fluctuate with the Mains frequency, which, however, is due to the relative synchronization between pumps and winding units is without influence. The fluctuation in the network frequency only affects the absolute Delivery of the take-up machine. Voltage fluctuations in the operating network and load fluctuations below the breakdown torque of the synchronous motors have no influence on the synchronism. There the converter set for the secondary networks is directly coupled via mechanical gears frequency fluctuations in the secondary networks have also become impossible. the The frequency in the secondary network 7 is set using a mechanical multi-step gear or via a continuously adjustable, positive-locking gear, both of which work without slippage. The setting of the frequency in the secondary network 8 compared to the Setting in the secondary network 7 takes place via a form-fitting fine control gear. With this arrangement it is guaranteed that the set frequency ratio of Secondary networks 7 and 8 to the primary network 1 is absolutely constant.

Die Kippmomente der Synchron- und Reluktanzmotoren können immer dem entsprechenden Verwendungszweck gemäß so hoch ausgelegt werden, daß ein Außertrittfall der Motoren mit Sicherheit vermieden wird. Der Synchronmotor 2 und die Synchrongeneratoren 4 und 6 haben regelbare Gleichstromerregung. Damit ist man in den Stand gesetzt, den Synchronmotor 2 als Phasenschieber zu verwenden und den Leistungsfaktor des Aggregates auf kapazitiv 0,9 zu bringen. Durch Änderung der Generatorerregungen kann weiterhin der angeschlossene Antriebsteil auf günstigsten Wirkungsgrad justiert werden. Außerdem erreicht man eine merkliche Verringerung der Betriebsaufwendungen durch Fortfall der Blindstromkosten.The breakdown moments of the synchronous and reluctance motors can always be the appropriate intended use according to be interpreted so high that a case of exemption of the motors is certainly avoided. The synchronous motor 2 and the synchronous generators 4 and 6 have adjustable DC excitation. This enables you to to use the synchronous motor 2 as a phase shifter and the power factor of the Bring the aggregate to 0.9 capacitive. By changing the generator excitations the connected drive part can still be adjusted for the most efficient efficiency will. In addition, a noticeable reduction in operating expenses is achieved by eliminating reactive power costs.

Die Antriebsanordnung kann allen Ausführungsarten der Pumpenantriebe sowie derAufspulmaschine beliebig angepaßt werden. So kann man z. B. Gruppenantrieb oder Einzelantrieb der Pumpenwellen, gemeinsamen Antrieb der Treibwelle oder Einzelantrieb wählen, wie schon erwähnt, oder Einzelantrieb der Galetten, Gruppenantrieb der Galetten oder mechanischen Antrieb der Galetten durch die Treibwelle.The drive arrangement can be used in all types of pump drives as well as the winding machine can be adapted as desired. So you can z. B. group drive or individual drive of the pump shafts, common drive of the drive shaft or individual drive choose, as already mentioned, or single drive of the godets, group drive of the godets or mechanical drive of the godets by the drive shaft.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Multi-motor drive for dry spinning systems for synthetic fibers, in which the spinning pumps as well as the godets and drive drums of the winding machines individually or in groups by synchronously running electric motors are driven, characterized in that the godet and drive drum motors (9, 10) of the winding machines in a manner known per se with continuous drive shaft drive by one or, if the drive shafts are individually driven, by several driven in series Three-phase synchronous generators (4, 6) are fed and that these are fed by a synchronous motor (2) are driven via a positive speed change gear (3) while the spinning pump motors (11) are fed directly from the three-phase network (1), on which the synchronous motor (2) is located.

2. Multi-motor drive according to claim 1, characterized characterized in that a second or more further three-phase synchronous generators (6) from the first generator (4) via continuously adjustable positive-locking gear (5) are driven.

3. Multi-motor drive according to claim 1 or 2, characterized in that that the spinning pump motors (11) form-fitting gears (13, 14) with continuously variable Gear ratio are connected downstream. Considered publications: British Patent No. 488,304; Book by W. Stiel, "Electrical company in the textile industry", November 1955, pp. 1181, 1182; General Electric Co prospectus sheet, 1951, title: "How can spin synthetics more liccurately -efficiently - and at less cost".