DE2739287B2

DE2739287B2 - Vorrichtung zum Feststellen von Brüchen an Glasfäden

Info

Publication number: DE2739287B2
Application number: DE2739287A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Kawaguchi; Hiroaki Shono; Isao Wakasa
Original assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Current assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Priority date: 1976-09-28
Filing date: 1977-08-31
Publication date: 1979-04-26
Also published as: BR7706438A; SE7710807L; JPS5341521A; CA1095141A; AU498568B1; FR2365532B1; NZ184939A; DE2739287C3; US4130406A; TR19856A; PT67094A; NL7709656A; CS207483B2; CH625772A5; DE2739287A1; ES462142A1; PT67094B; ZA774952B; BE859091A; FR2365532A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum bo Feststellen von Brüchen an Glasfäden, die durch die Düsen in einer Düsenplatte abgezogen werden.

Zum Feststellen des Bruchs von einem Spinnfaden, der sich aus einer Vielzahl von Glasfaden zusammensetzt, wurde schon vorgeschlagen, ein piezoelektrisches Element in Berührung mil dem Spinnfaden zu bringen, wobei der Uruch des Spinnfadens zu einer Änderung am Ausgang des piezoelektrischen Elementes infolge des geänderten Berührungsdrucks zwischen Spinnfaden und piezoelektrischem Element führt. Die Anwendung dieser Vorgehensweise auf jeden einzelnen der tausenden von Glasfaden, die aus einer einzelnen Düsenplatte abgezogen werden, ist jedoch praktisch nicht möglich. Selbst wenn die Anwendung dieser Vorgehensweise auf jeden Faden möglich wäre, würde die Berührung des Fadens mit dem piezoelektrischen Element selbst eine Quelle für einen Fadenbruch darsteilen. Wenn ferner das piezoelektrische Element so angeordnet wird, daß es den Faden nur unter einem minimalen Berührungsdruck beaufschlagt, um die vorgenannte Gefahr zu beseitigen, so würde dies jedoch zu einer nicht zuverlässigen Funktion des piezoelektrischen Elementes führen. Bislang wurde daher noch kein zufriedenstellendes Verfahren zum Feststellen des Bruchs von Glasfaden während deren Abziehens vorgeschlagen, so daß gegenwärtig keine andere Möglichkeit besteht, als die große Anzahl an Glasfäden von einer Bedienungsperson einer konstanten visuellen Beobachtung zu unterziehen.

Beim Abziehen von Glasfäden durch extrem dicht angeordnete Düsen einer Düsenplatte bildet sich bei Bruch eines Glasfadens an der Plattenunterseite eine Kugel aus geschmolzenem Glas und zwar an der Düse, bei der der Bruch aufgetreten ist. Im Laufe der Zeit vergrößert sich die Kugel aus geschmolzenem Glas unter Zunphme ihres Gewichtes, so daß sie schließlich herabfällt und dabei in Berührung mit benachbarten Fäden gelangt, so daß diese ebenfalls brechen. Wenn ferner der Abstand zwischen benachbarten Düsen extrem gering ist und die Glaskugel unter Ausbreitung über die Unterseite der Düsenplatte anwächst, verbindet sie sich mit den benachbarten umgekehrten Glaskonen. Daher erfolgen mit zunehmender Ausdehnung der Glaskugel Brüche an einer zunehmenden Anzahl von Glasfaden. Der Bruch eines Glasfadens muß daher so früh wie möglich festgestellt werden, um entsprechende Gegenmaßnahmen treffen zu können.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der sich die Brüche von Glasfäden während des Abziehens frühzeitig ohne physikalische Berührung mit den Glasfaden feststellen lassen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Strahlungsthermometer neben der Düsenplatte dergestalt angeordnet ist, daß ein Blickfeld in der Breite zumindest den Bereich eines der Glasfäden umfaßt und parallel zur Unterseite der Düsenplatte in einer Höhe liegt, in der sich entweder die umgekehrten Konusse aus geschmolzenem Glas, die sich an den einzelnen Düsen bilden, oder die Glasfäden unmittelbar unterhalb des jeweiligen Konus befinden, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche das Strahlungsthermometer in einer horizontalen Ebene relativ zur Düsenplattc derart bewegt, daß alle Düsen der Düsenplatte in das Blickfeld des Strahlungsthermometers gelangen.

Wenn die Düsenplatte eine große Anzahl in Reihen- und Spaltenform angeordneter Düsen aufweist, kann das Strahlungsthermometer so angeordnet werden, daß die durch irgendeine der Düsenreihen austretenden Glasfäden im Gesichtsfeld des Strahlungsthermometers einander überlappend liegen, wobei das Strahlungsthermometer horizontal in Richtungen senkrecht zu den Düsenreihen hin und her bewegt wird, um sukzessive und nacheinander die durch die betreffenden Düsenreihen austretenden Glasfaden abzutasten und einen Bruch in jeder Reihe Festzustellen.

Bei der Erfindung erfolgt das Feststellen eines Bruches an den durch die Düsen einer Düsenplatte abgezogenen Glasfaden durch Umwandlung der Intensitätsänderung des Strahlungslichtes oder der Wärme, die von einer Kugel aus geschmolzenem Glas abgegeben wird, welche an der Unterseite der Düsenplatte an der Düse, bei der der Bruch austritt, anwächst, in ein elektrisches Signal unter Vorsehen eines Strahlungsthermometers, das so angeordnet ist, daß es horizontal sowohl parallel zu einer Seite als auch zur Unterseite der Düsenplatte hin und her bewegt werden kann.

Aus der DE-OS 23 OO 436 ist ein Überwachungssystem für aus vielen eine IR-Strahlung abgebenden Elementen bestehenden Einrichtungen bekannt, bei dem die Elemente nrittels eines IR-Detektors abgegriffen werden, um Temperaturveränderungen der Elemente feststellen zu können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Draufsicht auf eine für eine Glasfadenspinnanlage verwendete Düsenplatte,

Fig. 2A eine geschnittene Ansicht längs der Linie H-Il nach Fig. 1 mit Darstellung des Zustandes bei einem Abziehen der Glasfäden auf stabile Weise.

Fig.2B eine Fig.2A ähnliche Ansicht mit Darstellung einer Kugel aus geschmolzenem Glas, die bei Eintritt eines Bruchs an der Unterseite der Düsenplatte an der betreffenden Düse anwächst,

Fig.2C eine der Fig.2B ähnliche Ansicht mit Darstellung der Kugel aus geschmolzenem Glas, die anwächst und sich über die Unterseite der Düsenplatte ausbreitet,

F i g. 3 eine fragmentarische Seitenansicht von einem Glasofen mit einer Düsenplatte und einem erfindungsgemäß angeordneten Strahlungsthermometer,

Fig.4 eine Unteransicht des Glasofens mit .uiern längs der Düsenplatte hin und her beweglich angeordneten Strahlungsthermometer,

Fig.5A das Blickfeld des Strahlungsthermometers bei in stabilem Zustand abgezogenen Glasfaden,

F i g. 5B das Blickfeld des Strahlungsthermometers bei Eintritt eines Bruchs und Vorliegen einer anwachsenden Kugel aus geschmolzenem Glas, und

F i g. 6 eine Unteransicht auf den in F i g. 3 gezeigten Ofen mit einem um eine vertikale Achse schwenkbar ungeordneten Strahlungsthermometer.

Fig. 1 zeigt eine Düsenplatte 1 mit 800 bis 6000 Düsen oder Öffnungen a, b, c usw. F i g. 2A, 2 B und 2C stellen geschnittene Ansichten längs der Schnittlinie H-Il in Fig. 1 dar, wobei Fig. 2A den Abzug der Glasfaden in stabiler Weise wiedergibt. Das geschmolzene Glas gelangt durch die öffnungen a, b, c... unter dem Gefälledruck der in einem herkömmlichen Glasofen befindlichen Glasschmelze und bildet an der Unterseite der Düsenplatte 1 umgekehrte Glaskonussc 2, aus denen die Glasfaden 3 in stabiler Weise herausgezogen werden. Da sämtliche umgekehrte Glaskonusse solange die Glasfaden auf stabile Weise abgezogen werden, die gleiche Größe haben, werden die an den Düsen hinter der Linie H-II in Fig. 1 gebildeten Glaskonusse von denen längs der Linie 11-11 gebildeten abgedeckt, so daß erstere nicht erkennbar sind. Zum Beispiel liegen die an den Düsen längs der Reihe Y— Y' gebildeten Glaskonusse in Ausrichtung 7:ueinander. so daß nur der Glaskonus 2 an der vordersten Düse b sichtbar ist.

Nach einem durch eine Betriebsstörung bedingten Bruch des von dem Glaskonus an der Düse b' abgezogenen Fadens bildet jedoch das geschmolzene Glas, das durch die Düse b' unter dem Gefälledruck der Glasschmelze hindurchgeht, an der Unterseite der Düsenplatte 1 ein kugelförmiges Gebilde 4 aus geschmolzenem Glas. Diese Glaskugel 4 ist hinter dem an der Düse b gebildeten Glaskonus 2, wie in Fig.2B gezeigt, sichtbar. Im Laufe der Zeit wächst die Glaskugel 4 allmählich an und fällt schließlich durch ihr Eigengewicht nach unten. Die Glaskugel 4 fällt wegen der Viskosität des geschmolzenen Glases zu Anfang langsam nach unten, doch nimmt mit zunehmendem Gewicht die Fallgeschwindigkeit zu. Die Kugel 4 gelangt dabei in Berührung mit den anderen abgezogenen Fäden 3 und führt zu einem Bruch von letzteren.

Abhängig von dem Abstand zwischen benachbarten Düsen und/oder der Benetzung des geschmolzenen Glases bei einer Abziehtemperatur wächst die Glaskugel 4 über die Unterseite der Düsenplatte t und verbindet sich schließlich mit benachbarten Glaskonussen wie in F i g. 2C gezeigt, so daß eine große Glaskugel

5 entsteht. Die große Glaskugel 5 wächst weiter, so daß ein Faden 3 nach dem anderen bricht.

Durch die Erfindung sollen diese Probleme beseitigt werden. Erfindungsgemäß wird ein Strahlungsthermometer eingesetzt, um die Änderung in der Intensität des Strahlungslichtes oder der Strahlungswärme, die von

ίο dem geschmolzenen Glas an der Unterseite der Düsenplatte 1 ausgeht, festzustellen, wenn der Glaskonus 2 nach einem Bruch des aus ihm abgezogenen Glasfadens 3 in eine Kugel 4 oder 5 aus geschmolzenem Glas übergeht und anwächst, wie dies in Verbindung mit

η Fig. 2B und 2C erläutert wurde; die Änderung in der Intensität des Strahlungslichtes oder der Strahlungswärme wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, um einen Bruch des Glasfaserfadens festzustellen.

Nach F i g. 3 und 4 ist das Strahlungsthermometer an

4» einer Seite der Düsenplatte 1 angeordnet. Das Thermometer befindet sich dabei in einem möglichst geringen Abstand von der Düsenplatte 1, d. h. so, daß die Funktionsweise des Strahlungsthermometers 6 durch die vom geschmolzenen Glas abgestrahlte Wärme nicht j nachteilig beeinflußt wird. Das Strahlungsthennometi;r

6 liegt parallel zur Unterseite der Düsenplalte 1, jedoch so, daß die Unterseite der Düsenplatte 1 aus dem Blickfeld des Strahlungsthermometers 6 steht. Ferner ist das Strahlungsthermometer 6 so angeordnet, daß es

,ο durch eine nicht gezeigte, geeignete Antriebseinrichtung längs der Seite der Düsenplatte 1 innerhalb eines Bereiches R in den durch den in Fig.4 gezeigten Doppelpfeil angegebenen Richtungen hin und her bewegt werden kann. Alternativ hierzu kann das

v-, Strahlungsthermometer 6 auch an einer mit der Mitte des Bewegungsbereiches übereinstimmenden Stelle 7 schwenkbar angeordnet sein, um die Düsenplatte 1 von einem Ende zum anderen zu überstreichen, vgi. F i g. 6.

Als Strahlungsthermometer 6 kann irgendein gceig-

bü netes herkömmliches Strahlungsthermometer, z. B. ein optisches Pyrometer, ein Thermoelement, ein Thermometer auf Basis einer Siliziumzelle, ein Thermometer auf Basis eines Verstärkers oder dergleichen verwendet werden. Um nachteilige Auswirkungen, bedingt durch

b5 die hohe Temperatur der Düsenplatte 1 und die hohe Temperatur der die Düsenplatte 1 umgebenden Luft auszuschalten, ist es erforderlich, das Strahlungsthermometer 6 mit einem zvlindrischen Gehäuse zu umeeben.

das normalerweise durch eine geeignete Kühlflüssigkeit und/oder ein-gas gekühlt wird. Um ferner die Ausgangsänderung bei Vorliegen eines Bruchs zu erhöhen und damit eine bessere Genauigkeit zur Bruchfeststellung zu erhalten, vorzugsweise das Blickfeld des Strahlungsthermometers so klein wie praktikabel sein.

Die Erfindung wird nachfolgend im Detail in Verbindung mit einem Thermometer auf Basis einer Siliziumzelle erläutert. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, sondern auch irgendein anderes geeignetes herkömmliches Thermometer, wie erwähnt, verwendet werden kann, sofern seine Empfindlichkeit und seine sonstigen Eigenschaften ausreichen.

Mit dem vorgenannten Strahlungsthermometer wurden Versuche durchgeführt, um die Änderung der Ausgangsgröße des Strahlungsthermometers in bezug auf die Zeit nach Eintritt eines Bruchs zu messen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.

Tabelle 1

1 1

Zeit (Sek.)	1	2	Versuchs-Nr. 3 4	,26 mV	C	T	0,3	6
0			0,25-0	0,3		1,0
g	0,3			0,3		-
10	1,0			1,0		1,0
20	2,5			-	1,2
30	-	0,32		-
35	-	1,0		-
40	-	-		1,2
45	-	1,8	0,35	1,5	0,35
50	5,0	3,0	1,2	1,0
60

Bemerkungen:

(1) Maximales Blickfeld des Strahlungsthermometers: 15 mm.

(2) Abstand zwischen der Düsenplatte und der Mitte des Blickfelds des Thermometers:

Versuch Nr. 1 und 4: 10 mm.
Versuch Nr. 2 und 5: 15 mm.
Versuch Nr. 3 und 6: 20 mm.

(3) Abzugstemperatur: 1170 C.

(4) Lage der Brüche:
Versuch Nr. 1,2 und 3:

Brüche traten im Bereich zwischen der dem Strahlungsthermometer zugewandten Seitenkante und der Mittellinie der Düsenplatte auf.
Versuch Nr. 4, 5 und 6:

Brüche traten im Bereich zwischen der Mittellinie und der vom Strahlungsthermonieter abgewandten Seitenkante der Düsenplatte auf.

Solange die Fäden 3 in stabiler Weise abgezogen werden, liegen der Glaskonus 2 und der Faden 3 im Blickfeld des Strahlungsthermometers 6, wie in F i g. 5A gezeigt Bei einem Bruch von einem gewissen Faden 3 jedoch ist zusätzlich zu dem Glaskonus 2 und dem Faden 3, gemäß F i g. 5, die Kugel aus geschmolzenem Glas 4 sichtbar. Bei einem Abziehen der Fäden 3 in der in Fig. 5A gezeigten stabilen Weise, bleibt das Verhältnis zwischen der Fläche des Glaskonus 2 und des Fadens 3 im das Blickfeld des Strahlungsthermometers und der Fläche des Blickfeldes unverändert, so daß das Strahlungsthermometer 6 einen konstanten Ausgang abgibt. Sobald jedoch ein Bruch eintritt, wird die in Fig. 5 gezeigte Glaskugel 4 gebildet, wobei im Laufe der Zeit die Kugel 4 weiter anwächst. Daher vergrößert

ίο sich das Verhältnis der Fläche der Glaskugel 4 im Bereich des Blickfeldes, so daß die Intensität der vom Strahlungsthermometer 6 empfangenen Strahlungswärme ansteigt und sich folglich der Ausgang am .Strahlungsthermometer 6 entsprechend erhöhl.

Da die Größe des Glaskonus 2, die vom Durchmesser der Düse, der Anzahl an Düsen in der Düsenplatte, und von anderen Faktoren abhängt, gewöhnlich sehr gering ist, ist es ziemlich schwierig den Glaskonus 2 auf das Blickfeld des Strahlungsthermometers zu fokusieren.

Daher kann das Strahlungsthermonieter 6 so angeordnet werden, daß der Faden 3 unmittelbar unierhalb des umgekehrten Glaskonus 2 im Blickfeld liegt, da die Glaskugel 4 über den umgekehrten Konus 2 hinauswächst und unmittelbar in das Blickfeld des Strahlungsthermometers gelangt. Das Auftreten von einem Bruch läßt sich daher in im wesentlichen gleicher Weise wie in Verbindung mit F i g. 5 beschrieben, feststellen. Bei der Anordnung nach F i g. 6, bei der das Strahlungsthermometer 6 zum Überstreichen der Düsenplatte 1 schwenkbar angeordnet ist, sollte das Thermometer weitgehend gezielt so angebracht werden, daß die Glaskonusse aus dem Gesichtsfeld des Thermometers liegen, die unmittelbar unter den Konussen befindlichen Fäden jedoch im Blickfeld angeordnet sind. Hierbei führt die Schwenkbewegung des Thermometers zu einer Änderung der Anzahl an im Blickfeld befindlichen Fäden, doch beeinflußt diese Änderung den Ausgang vom Thermometer solange nicht, wie die Fäden in stabiller Weise abgezogen werden, da sich die Fäden in einem stabilen Zustand befinden, und keine wesentliche Licht- oder Wärmestrahlung abgeben. Bricht einer der Fäden, so gelangt die Kugel aus geschmolzenem Glas in das Blickfeld des Thermometers und erhöht den Thermometerausgang. Der gebrochene Faden läßt sich

4ü auf einer Linie in Axialrichtung des Thermometers an der Stelle ermitteln, bei der die Zunahme des Thermometerausgangs erfolgt ist

Im allgemeinen verstreicht eine Zeit von etwa 70 Sekunden vom Eintritt des Bruchs und der Bildung einer Glaskugel 4 bis zu dem Zeitpunkt bei dem die Kugel aus geschmolzenem Glas durch ihr erhöhtes Eigengewicht herabfällt Daher sollte die Ansgangsänderung am Strahlungsthermometer innerhalb 60 Sekunden, vorzugsweise 40 bis 50 Sekunden, erfaßt werden und entsprechend der ermittelten Änderung ein elektrisches Signal abgegeben werden, das eine geeignete Steuereinrichtung betätigt die dem Endbruch des Fadens Rechnung trägt
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht erscheint mit kürzerem Abstand zwischen Düsenplatte und Mitte des Blickfeldes des Strahlungsthermometers eine raschere Ausgangsänderung am Strahlungsthermometer, so daß vorzugsweise das Strahlungsthermometer so nahe wie praktisch möglich an der Düsenplatte anzuordnen ist

65· Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das das Auftreten eines Bruchs kennzeichnende elektrische Signal abgegeben, wenn der Ausgang vom Strahlungsthermometer auf etwa 0,4 mV ansteigt

Vor Durchführung der Versuche wurde erwartet, daß die Ausgangsänderung aus Strahlungsthermometer bei einem Bruch im Bereich zwischen der dem Strahlungsthermometer zugewandten Seitenkante und der Mittellinie der Düsenplatte von der Ausgangsänderung bei

Eintritt eines Bruchs im Bereich zwischen der Mittellinie der Düsenplatte und ihrer dem Strahluügsthermometer abgewandten Seitenkante abweicht. Tabelle 1 zeigt jedoch, daß dieser Unterschied extrem gering und praktisch vernachlässigbar ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Feststellen von Brüchen an Glasfäden, die durch die Düsen in einer Düsenplatte b abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahlungsthermometer (6) neben der Düsenplatte (1) dergestalt angeordnet ist, daß sein Blickfeld in der Breite zumindest den Bereich eines der Glasfäden (3) umfaßt und parallel zur Unterseite der Düsenplatte (1) in einer Höhe liegt, in der sich entweder die umgekehrten Konusse (2) aus geschmolzenem Glas, die sich an den einzelnen Düsen bilden, oder die Glasfäden (3) unmittelbar unterhalb des jeweiligen Konus (2) befinden, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche das Strahlungsthermometer (6) in einer horizontalen Ebene relativ zur Düsercplatte (1) derart bewegt, daß alle Düsen dir Düsenplatte (1) in das Blickfeld des Strahlungsthermometers (6) gelangen.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, unter Vorsehen einer Düsenplatte mit einer großen Anzahl von Düsen, die in Form von Reihen und Spalten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß man das Strahlungsthermometer (6) so anordnet, daß die durch die Düsen von irgendeiner der Düsenreihen austretenden Glasfaden (3) im Gesichtsfeld des Strahlungsthermometers (6) in sich überdeckender Weise liegen, und man das Strahlungsthermometer (6) in der horizontalen Ebene senkrecht zu den ω Düsenreihen hin und herbewegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsthermometer (6) schwenkbar angeordnet ist, so daß es in einer horizontalen Ebene um eine vertikale Achse (7) gedreht werden kann, die um einen geeigneten Abstand von der Mitte zwischen den Enden der dem Strahlungsthermometer (6) am nächsten liegenden Seite der Düsenplatte (1) liegt.

Ί. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsthermometer (6) ein optisches Pyrometer ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsthermometer (6) ein Thermoelement ist. 4 >

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsthermometer(6) ein solches auf Basis einer Siliziumzelle ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsthermo- ίο meter (6) in Verstärkerbauart ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsthermometer (6) von einem auf gewöhnliche Weise gekühlten Gehäuse eingeschlossen ist. ^r>5