DE2428890C3

DE2428890C3 - Heated or cooled galette

Info

Publication number: DE2428890C3
Application number: DE19742428890
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Guntermann, Reinhard, 2350 Neumun ster, Muller, Karl, 2351 Trappenkamp
Filing date: 1974-06-14
Publication date: 1977-10-27

Description

Die Erfindung betrifft eine beheizte oder gekühlte Galette mit mindestens einem mitrotierenden Temperaturmeßfühler und einem auf dem mitrotierenden System montierten Oszillator als Meßsignalwandler, dessen frequenzbestimmendes Glied der Temperaiurmeßfühler ist.The invention relates to a heated or cooled godet with at least one co-rotating temperature sensor and an oscillator mounted on the co-rotating system as a measuring signal converter, its the frequency-determining element is the temperature sensor.

Zum Fördern von Fasern, Fäden. Bändern und Folien, insbesondere bei deren Verstreckung, verwendet man beheizte, gelegentlich auch gekühlte Galetten. Hierbei ist es von großer Wichtigkeit, daß die Temperatur der Galettenoberfläche konstant auf dem vorgeschriebenen Wert gehalten wird, weil durch Temperaturschwankungen die Eigenschaften des Produktes sehr ungünstig beeinflußt werden.For conveying fibers, threads. Ribbons and foils, especially when they are stretched, are used heated, occasionally also cooled godets. It is very important that the temperature of the The godet surface is kept constant at the prescribed value because of temperature fluctuations the properties of the product are very adversely affected.

Die Temperaturmessung ist bei den schnell rotierenden Galetten mit erheblichen Problemen verbunden. Es sind daher schon eine Reihe von Meßanordnungen bekanntgeworden. Eine zusammenfassende Darstellung derartiger Meßanordnungen ist in einem Aufsatz von W. Erdmann enthalten, der in der Zeitschrift »Elektro-Anzeiger« vom 25.9. 1968 veröffentlicht wurde. Darin ist auch bereits eine Schaltung erwähnt, bei der das Meßsignai eines mitrotierenden Meßfühlers in einem ebenfalls mitrotierenden Oszillator in eine Frequenz umgewandelt wird. Eine Schwierigkeit wird in der Zuführung der Hilfsenergie für den Oszillator eesehen.The temperature measurement is associated with considerable problems with the rapidly rotating godets. It therefore a number of measuring arrangements have already become known. A summary presentation such measuring arrangements is contained in an article by W. Erdmann in the journal »Elektro-Anzeiger« from 25.9. Was released in 1968. A circuit is already mentioned in it, at which the Meßsignai a co-rotating sensor in a also co-rotating oscillator in a Frequency is converted. A difficulty arises in the supply of the auxiliary energy for the oscillator see.

Ferner ist in dem Aufsatz eine Meß- und Übertragungsanordnung beschrieben, bei der zwei temperaturabhängige Widerstände an eine mitrotierende Wechselstrombrückenschaltung angeschlossen sind. Eingespeist und ausgekoppelt wird mittels zweier elektrisch und magnetisch voneinander getrennter Übertrager. Wird der Eingangsübertrager mit einer bestimmten Frequenz gespeist, so ist diese Frequenz auch dem Ausgangsübertrager zu entnehmen, jedoch sind Eingangs- und Ausgangsspannung nur bei einem bestimmten Widerstandswert der Fühler in Phase. Die Phasendifferenz wird laufend mittels Ringdemodulator gemessen und durch Abgleichen der Frequenz zum Verschwinden gebracht. Die Abgleichfrequenz ist ein Maß für die Temperatur der Galette. Bei diesem System ist also keine direkte Temperaturmessung möglich, sondern es kann nur durch Abgleichen indirekt gemessen werden. Zur kontinuierlichen Temperaturmessung ist eine Nachlaufsteuerung mit Motor notwendig, welche die Frequenz des Generators so verstellt, daß jeweils die Brücke abgeglichen wird. Somit läßt sich auch nur ein Regelkreis mit Zweipunktverhalten aufbauen. Eine stetige Regelung ist nicht möglich. Ein weiterer Nachteil ist der große elektrotechnische Aufwand und die komplizierte Funktionskontrolle.Furthermore, a measuring and transmission arrangement is described in the article in which two temperature-dependent Resistors are connected to a co-rotating AC bridge circuit. Fed in and it is decoupled by means of two electrically and magnetically separated transformers. Will If the input transformer is fed with a certain frequency, this frequency is also the output transformer can be seen, however, the input and output voltage are only available for a certain resistance value the sensor in phase. The phase difference is continuously measured using a ring demodulator made to disappear by adjusting the frequency. The adjustment frequency is a measure of the Temperature of the galette. With this system, no direct temperature measurement is possible, but it can only be measured indirectly by balancing. For continuous temperature measurement there is a Follow-up control with motor necessary, which adjusts the frequency of the generator so that each Bridge is balanced. This means that only one control loop with two-point behavior can be set up. One continuous regulation is not possible. Another disadvantage is the great electrotechnical effort and the complicated function control.

Auch aus der DT-OS 16 48 323 ist eine Anordnung zur Temperaturmessung an rotierenden Maschinenteilen bekannt. Hierbei ist auf dem rotierenden Maschinenteil ein Schwingkreis angebracht, dessen Kondensator als Temperaturfühler ausgebildet ist. Die Spule des Schwingkreises dient als Übertragerelement zum Einspeisen der Wechselspannung eines Oszillators, der am feststehenden Maschinenteil montiert ist. Ferner bilden je eine mitrotierende und eine feststehende Platte einen Kondensator zur kapazitiven Auskopplung der am Schwingkreis auftretenden Spannung. Die Temperaturmessung kann auf zwei Arten vorgenommen werden: Nach der ernen Methode ist die Schwingkreisspannung ein Maß für die Temperatur. Das Signal ist wegen der Nichtlinearität der Resonanzkurve nur nach vorausgehender Eichung auswertbar und wegen der Symmetrie der Resonanzkurve nicht eindeutig. Ein schwerer Nachteil ist darin zu sehen, daß in das Meßresultat sowohl alle Amplituden- und Frequenzschwankungen des Oszillators als auch alle Änderungen des Kopplungsfaktors der Spulen eingehen. Gerade der Kopplungsfaktor reagiert aber sehr empfindlich auf kleine mechanische Verschiebungen, die im rauhen Produktionsbetrieb unvermeidlich sind. Zwar werden diese Fehler bei der zweiten angegebenen Meßmethode ausgeschaltet, bei der durch Nachstimmen des Oszillators jeweils die Resonanzfrequenz des Schwingkreises aufgesucht wird. Hierbei ist aber die Temperaturmessung diskontinuierlich.An arrangement for temperature measurement on rotating machine parts is also from DT-OS 16 48 323 known. Here, an oscillating circuit is attached to the rotating machine part, its capacitor is designed as a temperature sensor. The coil of the resonant circuit serves as a transmission element for Feeding the alternating voltage of an oscillator that is mounted on the stationary machine part. Further each a co-rotating and a stationary plate form a capacitor for capacitive decoupling of the voltage occurring in the resonant circuit. The temperature can be measured in two ways: According to the ern method, the resonant circuit voltage is a measure of the temperature. The signal is because of the Non-linearity of the resonance curve can only be evaluated after prior calibration and because of the symmetry the resonance curve is not clear. A serious disadvantage can be seen in the fact that in the measurement result both all amplitude and frequency fluctuations of the oscillator and all changes in the coupling factor of the bobbins come in. The coupling factor in particular is very sensitive to small ones mechanical displacements that are inevitable in rough production operations. True, these will Errors in the second specified measurement method eliminated, in which by retuning the oscillator the resonance frequency of the oscillating circuit is sought in each case. Here, however, is the temperature measurement discontinuous.

Gemäß der FR-PS 14 06 970 ist als Temperaturfühler ein Kaltleiter vorgesehen, der in einem Zweig einer Wechselstrombrücke sitzt. Auf dem rotierenden Maschinenteil ist lediglich der Kaltleiter mit den Elektroden zweier kapazitiver Übertrager angeordnet. Alle übrigen Teile der Schaltung einschließlich des Oszillators sind ortsfest. Die Schaltung eignet sich insbesondere als Grenzwertgeber. Dies genügt zwar bei Anwendungsfällen, bei denen es nur darauf ankommt, Übertemperaturen zu vermeiden. Bei den Heiz- oder Kühlgaletten, die in der Synthesefaserindustrie verwendet werden, sind die Anforderungen aber höher: Eine bestimmte Temperatur muß dauernd genau eingehalten werden.According to FR-PS 14 06 970 a PTC thermistor is provided as a temperature sensor, which is in a branch of a AC bridge sits. Only the PTC thermistor with the electrodes is on the rotating machine part two capacitive transformers arranged. All other parts of the circuit including the oscillator are stationary. The circuit is particularly suitable as a limit value transmitter. This is sufficient for use cases where the only important thing is to avoid excess temperatures. With the heating or Cooling godets, which are used in the synthetic fiber industry, the requirements are higher: One a certain temperature must always be precisely maintained.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs angegebenen Gattung zu schaffen, die einfache und weitgehend wartungsfreie Mittel zur Zuführung der Hilfsenergie aufweist und dabei eine direkte Temperaturmessung sowie den Aufbau eines stetigen Regelkreises ermöglicht.The invention is based on the object of providing a device of the type specified at the beginning create, which has simple and largely maintenance-free means for supplying the auxiliary energy and this enables direct temperature measurement and the establishment of a continuous control loop.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 1.

Gemäß Anspruch 2 wird ein vereinfachter Aufbau dadurch erreicht, daß das in eine Frequenz umgewandelte Meßsignal über den gleichen Kondensator ausgekoppelt wird, über den die Hilfsenergie eingespeist wird.According to claim 2, a simplified structure is achieved in that the converted into a frequency Measurement signal is decoupled via the same capacitor, via which the auxiliary energy is fed in will.

Eine bevorzugte Ausführung des Meßsignalwandlers ist in Anspruch 3 angegeben.A preferred embodiment of the measurement signal converter is specified in claim 3.

Das Merkmal des Anspruchs 4 hat den Vorteil, daß die drei Meßwiderstände einen gemeinsamen Massepunkt haben.The feature of claim 4 has the advantage that the three measuring resistors have a common ground point to have.

Gemäß Anspruch 5 wird erreicht, daß die elektrischen Bauelemente des Oszillators und des Gleichrichters, insbesondere Halbleiterbauelemente, von der Temperatur der Galette unbeeinflußt bleiben.According to claim 5 it is achieved that the electrical components of the oscillator and the rectifier, in particular semiconductor components, remain unaffected by the temperature of the godet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the drawing.

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Regelstrecke; F i g. 2 zeigt den mechanischen Aufbau des Gerätes; F i g. 3 zeigt ein Schaltbild des Oszillators;F i g. 1 shows a block diagram of a controlled system; F i g. 2 shows the mechanical structure of the device; F i g. 3 shows a circuit diagram of the oscillator;

F i g. 4 zeigt ein Schaltbild des Gleichrichters.F i g. 4 shows a circuit diagram of the rectifier.

In der Wand der Galette t sind in axialen Bohrungen, wie z. B. in dem Gebrauchsmuster 71 03 751 dargestellt, drei temperaturabhängige Widerstände R\, R2 und Ri angeordnet. Die Zuleitungen zu diesen Widerständen sind durch die Hohlwelle des nicht dargestellten Antriebsmolors geführt, auf der die Galette sitzt. Auf dem anderen Ende der Hohlwelle sind die mitrotierenden Teile des eigentlichen Meßsignalwandlers und -Übertragers 2 montiert, und zwar der Oszillatorteil 3, der Gleichrichter 4 und die Platte 5 des Kondensators 6, der den Übertrager bildet. Die Gegenplatte 7 des Kondensators ist stationär angeordnet und zusammen mit dem mitrotierenden Teil des Gerätes 2 von dem ebenfalls stationären Gehäuse 8 umschlossen.In the wall of the godet t are in axial bores such. B. shown in the utility model 71 03 751, three temperature-dependent resistors R \, R2 and Ri arranged. The supply lines to these resistors are passed through the hollow shaft of the drive motor, not shown, on which the godet is seated. On the other end of the hollow shaft, the rotating parts of the actual measuring signal converter and transmitter 2 are mounted, namely the oscillator part 3, the rectifier 4 and the plate 5 of the capacitor 6, which forms the transmitter. The counter plate 7 of the capacitor is arranged in a stationary manner and, together with the rotating part of the device 2, is enclosed by the likewise stationary housing 8.

Die Kondensatorplatte 7 ist durch eine Koaxialleitung 9 mit dem Auskopplungsnetzwerk 10 und dem Hochfrequenzgenerator U verbunden, die sich in dem gleichen Gehäuse 12 befinden. Der Generator 11 arbeitet bei einer Frequenz im Hundert-MHz-Bereich. Von dem Auskopplungsnetzwerk 10 ist eine Leitung zu dem Verstärker 13 geführt. An den Verstärker kann zur direkten digitalen Anzeige des Istwerte;, z. B. ein Zähler 14 angeschlossen sein. Eine weitere Leitung verbindet den Verstärker 13 mit dem Regler 15, der im wesentlichen einen Digital-Analog-Wandler 16, einen Soll-lst-Wert-Vergleicher 17 und einen Verstärker 18 mit PID-Verhalten umfaßt. Hinter dem Digital-Analog-Wandler 16 kann bei Bedarf mit dem Instrument 19 der Istwert analog abgelesen werden. Der Soll-lst-Wert-Vergleicher 17 ist mit einem Sollwertgeber 20 verbunden. Der Verstärker 18 arbeitet auf einem kontinuierlichen Leistungssteller 2t, der den Strom für die Heizung 22 der Galette beeinflußt. Hierbei spielt es keine Rolle, ob die Heizung der Galette direkt durch elektrischen Strom, /. B. induktiv erfolgt, oder ob sie indirekt durch ein Heizmedium erfolgt.The capacitor plate 7 is through a coaxial line 9 with the decoupling network 10 and the High-frequency generator U connected, which are located in the same housing 12. The generator 11 works at a frequency in the hundred MHz range. A line is closed from the decoupling network 10 the amplifier 13 performed. For direct digital display of the actual values; B. a counter 14 must be connected. Another line connects the amplifier 13 to the controller 15, which is in the essentially a digital-to-analog converter 16, a setpoint / actual value comparator 17 and an amplifier 18 with PID behavior included. Behind the digital-to-analog converter 16 can, if necessary, with the instrument 19 of the The actual value can be read in the same way. The setpoint / actual value comparator 17 is provided with a setpoint generator 20 connected. The amplifier 18 works on a continuous power controller 2t, which supplies the current for affects the heating 22 of the godet. It does not matter whether the galette is heated directly through electricity, /. B. takes place inductively, or whether it takes place indirectly through a heating medium.

Gemäß I- i g. 2 ist das Gehäuse 8 an das nur angedeutete Motorgehäuse 23 angeflanscht. Im Inneren des Gehäuses 8 befindet sich ein mit der Galette mitrotierendes System. Eine Scheibe 24 ist fest mit dem Ende der Motorwelle verbunden. Mit der Scheibe 24 ist ein becherartiges Bauteil 25 verschraubt, das im Inneren einen koaxialen hohlen Zapfen 26 aufweist. In dem Hohlraum des Bauteils 25 sitzt der Oszillatorteil 3, eingebettet in ein ringförmiges Gießharzteil 27. Die Schrauben 28 dienen als Anschlußklemmen für die durch die Bohrung des Zapfens 26 und der Hohlwelle des Motors 23 geführten Zuleitungen der Widerstände.According to I-i g. 2, the housing 8 is flanged to the only indicated motor housing 23. Internally of the housing 8 is a system that rotates with the godet. A disc 24 is fixed to the Connected to the end of the motor shaft. A cup-like component 25 is screwed to the disk 24 and is inside has a coaxial hollow pin 26. The oscillator part 3 is seated in the cavity of the component 25, embedded in an annular cast resin part 27. The screws 28 serve as terminals for the through the bore of the pin 26 and the hollow shaft of the motor 23 led supply lines of the resistors.

Unter Zwischenschaltung eines ringförmigen Stützkörpers 29 ist ein weiteres becherförmiges Bauteil 30 mit dem Bauteil 25 verschraubt, in dessen Hohlraum in einem Gießharzkörper 31 der Gleichrichter 4 untergebracht ist, umschlossen von einem Ring 32 aus nichtleitendem Material, z. B. Kunststoff. Auf diesem Ring ist die Kondensatorplatte 5 befestigt, die am Umfang durch einen Zwischenraum von dem Rand des Bauteils 30 getrennt ist. Die Kondensatorplatte 5 und das becherförmige Bauteil 30, das ebenso wie das Bauteil 25 und der Stützkörper 29 aus metallischem Werkstoff hergestellt ist, bilden für den Gleichrichter 4 einen Farady-Käfig, so daß störende Einstreuungen von Hochfrequenz in den Oszillator, der ebenfalls von Metallteilen umschlossen ist, vermieden werden.With the interposition of an annular support body 29, there is a further cup-shaped component 30 screwed to the component 25, housed in the cavity in a cast resin body 31 of the rectifier 4 is enclosed by a ring 32 made of non-conductive material, e.g. B. plastic. On this one Ring is attached to the capacitor plate 5, the circumference through a gap from the edge of the Component 30 is separated. The capacitor plate 5 and the cup-shaped component 30, which like the Component 25 and the support body 29 made of metallic material form the rectifier 4 a Farady cage, so that disturbing interference of high frequency in the oscillator, which is also from Metal parts is enclosed, should be avoided.

Wie Fig. 3 zeigt, liegen in einer an sich bekannten Oszillatorschaltung die untereinander gleich großen Widerstünde /?i, R2, Rj in den Querzweigen einer als Hochpaß ausgebildeten Phasenschieberkette, deren Längszweig die Kondensatoren Q, C2, Cj enthält, die ebenfalls untereinander gleich sind. Die Widerstände und Kondensatoren sind so bemessen, daß die Oszillatorfrequenz genügend hoch ist, um eine Übertragung über den Kondensator 6 zu ermöglichen, dessen Kapazität zwangsläufig relativ klein ist. Andererseits muß die Oszillatorfrequenz genügenden Abstand zu der Frequenz des Generators 11 haben. Im allgemeinen wird der Oszillator bei einer Frequenz zwischen 5 und 100 kHz arbeiten.As FIG. 3 shows, in an oscillator circuit known per se, the resistances /? I, R2, Rj of equal size are located in the shunt branches of a phase shifter chain designed as a high-pass filter, the series branch of which contains the capacitors Q, C2, Cj , which are also equal to one another . The resistors and capacitors are dimensioned so that the oscillator frequency is high enough to enable transmission via the capacitor 6, the capacitance of which is inevitably relatively small. On the other hand, the oscillator frequency must have a sufficient distance from the frequency of the generator 11. In general, the oscillator will operate at a frequency between 5 and 100 kHz.

Der mit NF bezeichnete Ausgang des Oszillators ist über eine Spule 35, die zusammen mit dem Gleichrichter 4 in den Gießharzkörper 31 eingebettet ist, mit der Kondensatorplatte 5 verbunden. Durch die Spule 35 wird die Hochfrequenz vom Oszillator ferngehalten. Der Kondensator 36 verhindert, daß die Oszillatorfrequenz in den Gleichrichter 4 gelangt.The output labeled NF of the oscillator is via a coil 35, which together with the rectifier 4 is embedded in the cast resin body 31, connected to the capacitor plate 5. Through the coil 35 the high frequency is kept away from the oscillator. The capacitor 36 prevents the oscillator frequency enters the rectifier 4.

Durch die Verwendung integrierter Bauelemente ist die erfindungsgemäße Einrichtung außerordentlich einfach, betriebssicher und preisgünstig. Die Genauigkeit ist nur von der Konstanz des Oszillators abhängig. Bekanntlich liegt die Frequenzstabilität von WC-Oszillatoren ohne besondere Maßnahmen bei 0,3%. Die Einspeisung der Hilfsenergie über den Kondensator 6 erfolgt berührungslos und ist daher weitgehend wartungsfrei und unabhängig von mechanischen Einflüssen. The use of integrated components makes the device according to the invention extraordinary simple, reliable and inexpensive. The accuracy only depends on the constancy of the oscillator. It is known that the frequency stability of toilet oscillators is 0.3% without special measures. the The auxiliary energy is fed in via the capacitor 6 without contact and is therefore largely maintenance-free and independent of mechanical influences.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Heated or cooled godet with at least one rotating temperature sensor and an oscillator mounted on the co-rotating system as a measuring signal converter, its frequency-determining A member of the temperature sensor is characterized in that the oscillator is also a rotating system on the co-rotating system has seated power supply part, consisting of a rectifier (4), the input of which is via a capacitor consisting of a stationary (7) and a co-rotating plate (5) (6) is coupled to the output of a stationary high-frequency generator (11).

2. Device according to claim 1, characterized in that a temperature-dependent resistor (Ru R2, Ri) and as a measuring signal converter a /? C oscillator (F i g. 3) is provided as the sensor and that the output of the ftC oscillator via the the same capacitor (6), which is used to feed the high frequency, is coupled to a stationary measuring and / or control system (13, 15, etc.).

3. Device according to claim 2, characterized in that the phase shifter chain of a /? C phase shifter oscillator (F i g. 3) is constructed from at least three mutually identical temperature-dependent resistors (Ru R2, Ri).

4. Device according to claim 3, characterized in that that the Thnsenschieber chain is designed as a high pass.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that - apart from the Measuring sensors with their leads - the measuring signal converter with the rectifier on that of the godet (1) the opposite end of the drive shaft is mounted.