DE2739287C3 - Vorrichtung zum Feststellen von Brüchen an Glasfäden - Google Patents
Vorrichtung zum Feststellen von Brüchen an GlasfädenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum mi
Feststellen von Brüchen an Glasfaden, die durch clic
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 hi
Element in Berührung mit dem Spinnfaden /11 bringen,
wobei der Bruch des Spinnfadens zu einer Änderung am j! dos piezoelektrischen [lemenles infolire cles
geänderten Berührungsdrucks zwischen Spinnfaden und piezoelektrischem Element führt. Die Anwendung
dieser Vorgehensweise auf jeden einzelnen der lausenden 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 darstellen. 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 Glasfaden von einer Bedienungsperson einer konstanten visuellen
Beobachtung zu unterziehen.
Beim Abziehen von Glasfaden 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 Zunahme 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 Glasfaden» 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.
Erfindungsgemüß 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 Glasfaden 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 Glasfaden unmittelbar unterhalb des
jeweiligen Konus befinden, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche das Strahlungsthermometer in
einer horizontalen Ebene relativ zur Düsenplatte derart bewegt, daß alle Düsen der Diisenplatte in das Blickfeld
des Strahlungsthermorneters gelangen.
Wenn die Düsenplatte eine große Anzahl in Reihen- und Spaltenform angeordneter Düsen aufweist, kann
das Strahlungsthermometer s.o. ungeordnet werden, daß
die durch irgendeine der Diiscnrcihen austretenden Glasfaden im Gesichtsfeld des Strahlungsthermomctcrs
einander überlappend liegen, wobei das Strahlungsthermometer
horizontal in Richtungen senkrecht zn den Diisenreihcn hin und her bewegt wird, um sukzessive
und nacheinander die clutch die betreffenden Düsenreihen austretenden Glasfaden .ihziiiasten und einen Bruch
in jeder Reilu· feslzuslell<'ti
Bei der Erfindung erfofgt das Feststellen eines Bruches an den durch die Düsen einer Düsenplaite
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 Strahlun^bthermometers, 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 00 436 ist ein Oberwachungssystem
für aus vielen eine IR-Stirahlung abgebenden
Elementen bestehenden Einrichtungen bekannt, bei dem die Elemente mittels eines IR-Detektors abgegriffen
werden, um Temperaturveränderungen der Elemente feststellen zu können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Äusführungsfonnen der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnung näher erläutert. Ei zeigt
F i g. 1 eine schematische Draufsicht auf eine für eine
Glasfadenspinnanlage verwendete Düsenplatte,
F i g. 2A eine geschnittene Ansicht längs der Linie H-Il nach Fig. I mit Darstellung des Zustandes bei
einem Abziehen der Glasfaden 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 einem
längs der Dusenplatte 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
angeordneten Strahllingsthermometer.
Fig. I zeigt eine Düsenplatte I mit 800 bis 6000 Düsen oder Öffnungen a. b, c usw. F i g. 2A, 2B und 2C
stellen geschnittene Ansichten längs der Schnittlinie H-Il in Fig. I dar, wobei Fig. 2A den Abzug der
Glasfaden in stabiler Weise wiedergibt. Das geschmolzene Glas gelangt durch die Öffnungen a, b, c... unter
dem Gcfiilledruck der in einem herkömmlichen Glasofen befindlichen Glasschmelze und bildet an der
Unterseite der Düsenplaite 1 umgekehrte Glaskonrsse 2, aus denen die Glasfaden 3 in stabiler Weise
herausgezogen werden. Da sämtliche umgekehrte Glaskonussc solange die Glasfaden auf stabile Weise
abgezogen weiden, die gleiche Größe haben, werden die an den Düsen hinter der Linie 11-11 in Fig. I
gebildeten Ghiskonussc von denen längs der Linie 11-11
gebildeten abgedeckt, so daß crstere nicht erkennbar
sind, /um Beispiel liegen die an den Düsen längs der
Keihe V- V" gebildeter. Glaskomisse in Ausrichtung
/iu'm.iiuler. so dall im;· der (.laskoniis 2 ,in 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 Dusenplatte 1 ein kugelförmiges Gebilde 4 aus
geschmolzenem Glas. Diese Glaskugel 4 ist hinter dem an der Düse b gebildeten Glaskonus 2, wie in F i g. 2B
ίο gezeigt, sichtbar. Im Laufe der Zeit wächst die
Glaskugel 4 allmählich an und fällt schließlich durch ihr Eigengewicht nach unten. Die Glaskugel 4 fälh 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 '.· üchst die Glaskugel 4 über die Unterseite der Düsenplatte 1 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 Strahlungslichles oder der Strahlungswärme, die von
jo 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
Ji 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 Strahlungsthermomcter an 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 Warme nicht
·»-> nachteilig beeinflußt wird. Das Strahlungsthermometer
6 liegt parallel zur Unterseite der Düsenplatte 1, jedoch so, daß die Unterseite der Düsenplatte 1 aus dem
Blickfeld des Slrahlungsthermomcters6 steht. Ferner ist
das Strahlungsthermometer 6 so angeordnet, daß es 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
j5 Strahlungsthermomcter 6 auch an einer tr.il der Mitte
des Bewegungsbereiches übereinstimmenden Stelle 7 schwenkbar angeordnet sein, um die Düsenplatte 1 von
einem Ende zum anderen zu überstreichen, vgl. F i g. 6.
Als Strahlungsti.ermometer 6 kann irgendein geeig-
M) netes herkömmliches Strahlungsthermometer, z. B. ein
optisches Pyrometer, ein Thermoelement, ein Thermometer
auf fl-isis einer Silizium/eile, ein The. mometer auf
Basis eines Verstärkers oder dergleichen verwendet werden. Um nachteilige Auswirkungen, bedingt durch
hi die hohe Temperatur der Düsenplatte I und die hohe
Temperatur der die Düsenplatte I umgebenden Luft mis/iischalten. ist es erforderlich, das Strahlungsthermometer
ft mit 1.'1IU1IM /\ liiulnsi'hi'ii Gehiiii ■■ /u umgeben.
das normalerweise durch eine geeignete Kühlflüssigkeil
und/oder ein-gas gekühlt wird. Um ferner die Ausgangsänderung bei Vorliegen eines Bruchs /u
erhöhen und damit eine bessere Genauigkeit zur Bruchfcststellung zu erhalten, vorzugsweise das Blick- -,
feld des Stranlungsthermometers so klein wie praktikabel sein.
Die Erfindung wird nachfolgend im Detail in Verbindung mit einem Thermometer auf Basis einer
Siliziumzelle erläutert Fs versieht sich jedoch, daß die in
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. r>
Mit dem vorgenannten Strahlungstherniomctcr wurden
Versuche durchgeführt, um die Änderung der A(,i»n|in(TciTrnßo des StΓ2hlliH"!:'.hcrniOmCtCrS !Π bfl/lltT
auf die Zeit nach Eintritt eines Bruchs zu messen. Die Ergebnisse sind in Tabelle I wiedergegeben. _>o
Tabelle 1
I I
I I
2 r,
Zeit (Sek.) |
I | 2 | Versuchs-Nr. 3 4 |
0.3 | 5 6 | j | 0.3 | η is |
0 | 0,25-0.26 mV | 0.8 | 1,0 | 1.0 | ||||
8 | 0,3 | 1.0 | - | |||||
10 | 1,0 | - | ι η | |||||
20 | 2,5 | - | 1.2 | |||||
30 | - | 0,32 | - | |||||
35 | - | 1,0 | I ? | |||||
40 | - | - | 1.5 | |||||
45 | - | 18 | η is | |||||
sn | 5,0 | 3,0 | 1.2 | |||||
60 |
10
11
12
13
Bemerkungen:
(1) Maximales Blickfeld des Strahlungsthermometers: 15mm.
(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
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:
Versuch Nr. 1, 2 und 3:
Brüche traten im Bereich zwischen der dem Strahiungslhermometer
zugewandten Seitenkante und der Mittellinie der Düsenplatte auf. Versuch Nr. 4, 5 und 6:
Brüche traten im Bereich zwischen der Mittellinie und der vom Strahlungsthermometer abgewandten Seitenkante
der Düsenplatte auf.
60
Solange die Fäden 3 in stabiler Weise abgezogen werden, liegen der Glaskonus 2 und der Faden 3 im
B'iickfeid des Strahiurigsihermümeiers 6, wie in F i g. 5A b->
gezeigt. Bei einem Bruch von einem gewissen Faden 3 jedoch ist zusätzlich zu dem Glaskonus 2 und dem
Faden 3. gemäß Fig. 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 Strahliingsthcrmomctcrs
und der Fläche des Blickfeldes unverändert, so daß das Slrahlungsthermometcr β 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 sich das Verhältnis der !lache der Glaskugel 4 im
Bereich des Blickfeldes, so daß die Intensität der vom Strahlungsthcrmometcr 6 empfangenen Strahlungswärme
ansteigt und sich folglich der Ausgang am Slrahlungsthermomctcr 6 entsprechend erhöht.
Da die Größe des Glaskomis 2, die vom Durchmesser der Düse, der Anzahl an Düsen in der Düsenplatte. und
von anderen Faktoren abhängt, gewöhnlich sehr gering ist, is! es ?.!e!Ti!ich sch^vicri" den C»k>skonus ? ΐ*"^ ι)'Α*>
Blickfeld des Strahlungsthcrmomeiers zu fokusiercn.
Daher kann das Strahltingsthermometer 6 so angeordnet werden, daß der Faden 3 unmittelbar unterhalb 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 Verbiriung mit F i g. 5 beschrieben, feststellen. Bei der
Anordnung nach F i g. 6. bei der das Strahlungsthcrmometcr 6 zum Überstreichen der Düsenplatte I
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 geschmol/encm Glas in
das Blickfeld des Thermometers und erhöht den Thermometerausgang. Der gebrochene Faden läßt sich
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 K .^eI aus
geschmolzenem Glas durch ihr erhöhtes Eigengewicht herabfällt. Daher sollte die Ausgangsänderung 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.
Bei einer bevorzugten Ausführungsiorrn 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 tier Versuche wurde erwartet, chill
die Auskrangsanderung aus Strahlungsthermometer bei
einem Bruch im Bereich /wischen der dem Slrahlungsihcrniometer
/ugciniindlen Seitenkante und der Mittel-Ii
η ie du Diisenplatlc von der Ausgangsiinderung bei
I eines Bruchs im Bereich /wischen der Mittellinie
der Düseiipliitle und ihrer dem Slrahlungsthcrmometer
abgewandten Seitenkante abv,eicht. Tabelle I /cigt icdoch. dal! dieser Unterschied eurem gering und
praktisch vernachlassigbar isl.
Hier/u .i Hliitt /,cichniinucn
Claims (8)
1. Vorrichtung zum Feststellen von Brüchen an Glasfaden, die durch die Düsen in einer Düsenplatte
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 Glasfaden (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 Düsenplatte (1) derart bewegt, daß alle Düsen der Düsenplatte (1) in das Blickfeld des Strahlungsthermomelers
(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
Düsenreihen ..in und her bewegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das S'rahlungsthermometer (6) schwenkbar angeordnet ist, sr· daß es in einer
horizontalen Ebene um eine vertikale Achse (7) r> gedreht werden kann, die um einen geeigneten
Abstand von der Mitte zwischen den Enden der dem Strahlungsthermometer (6) am nächsten liegenden
Seite der Düsenplatte (I) liegt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsthermometer
(6) ein optisches Pyrometer ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsthermometer
(6) ein Thermoelement ist.
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-
>ti meter (6) in Verstärkerbauart ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß das Slrahlungsthermometer
(6) von einem auf gewöhnliche Weise gekühlten Gehäuse eingeschlossen ist. r>">
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