DE2931574A1

DE2931574A1 - Verfahren zur geregelten temperaturbehandlung endlos umlaufender textiler flaechengebilde

Info

Publication number: DE2931574A1
Application number: DE19792931574
Authority: DE
Inventors: Franz E Guillot
Original assignee: GUILLOT TEXTIL MASCHINEN GmbH
Current assignee: GUILLOT TEXTIL MASCHINEN GmbH
Priority date: 1979-08-03
Filing date: 1979-08-03
Publication date: 1981-02-19

Description

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Mächen, den 2. August 1979 GPA - 086/7908

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Verfahren zur geregelten Temperaturbehandlung endlos umlaufender textiler Flächengebilde

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur geregelten Temperaturbehandlung endlos umlaufender textiler Flächengebilde, nachstehend kurz Behandlungsgut genannt.

Es kann als bekannt gelten, daß eine Vielzahl von Trocken-, Fixier-, Koji densier- und/oder Polymerisiermaschinen quer und/oder längs zur Durch -laufrichtung des Behandlungsguts einzeln regelbare Temperaturzonen, nach stehend kurz Einzelzonen genannt, aufweisen. Besonders bei Behandlungsgji tern ab 3000 mm ist es üblich, auch quer zur Durchlaufrichtung einander überlappende Einzelzonen vorzusehen. Dies ist z.B. bei Teppichen, Filzen, Sieben usw., deren Breiten in der Regel zwischen 2000 und 16000 mm lie -gen, zwingend erforderlich. Diese Einzelzonen erhalten als Führungsgröße für ihre Temperatur-Regelung einen gemeinsamen Temperatur-Sollwert oder auch jede Einzel zone einen getrennten Temperatur-Sollwert, wobei jedoch alle einzelnen Temperatur-Sollwerte die gleiche Größe besitzen.

In Chargenprozessen wird das Behandlungsgut in der Regel von Raumtempera_ tür aufgeheizt bis zu einer bestimmten Sollwert-Temperatur. Nach einer de_ finierten Verweildauer bei Sollwert-Temperatur erfolgt dann entweder ein weiteres Aufheizen oder ein Abkühlen auf eine bestimmte Sollwert-Tempera^ tür. Diese Vorgänge erfolgen in der Regel in zwei oder mehr Umläufen des endlos umlaufenden Behandlungsguts oder durch Hintereinanderschaltung von zwei und mehr Einzelzonen in Durchlaufrichtung des Behandlungsguts.

Im idealen Fall stellt sich bei einem gleich großen Temperatur-Sollwert innerhalb der damit geführten Anzahl von Einzel Zonen eine homogene Tempe ratur-Verteilung ein, die bis hin zur Erreichung der Sollwert-Temperatur auch eine gleichmässige Temperatur-Änderung des Behandlungsguts bewirkt.

In der Praxis ist die ideale Temperaturverteilung und Temperaturänderung mit den bekannten Verfahren nicht realisierbar. Durch maschinen- und verfahrenstechnische Gegebenheiten ist die tatsächliche Tetnperaturänderung von Einzelzone zu Einzelzone verschieden. Daraus resultiert bei Tempera -tur-Änderungsvorgängen eine weite Streu-ung der tatsächlichen Temperatur-Istwerte während der gesamten Einregeldauer.

Um diese zwangsläufig eintretenden Temperaturdifferenzen zu minimieren,

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verwendet man für die Temperatur-Änderungsyorgänge sog. Temperatur-Gradienten-Regelungen, bei denen der Temperatur-Sollwert als Funktion der Zeit oder einer Maschinengröße oder einer anderen Verfahrensgröße in kleinen Temperatur-Inkrementen geändert wird. Hierbei muß aber in der Regel eine Aufheiz- oder Abkühldauer in Kauf genommen werden, die weit über der tajt sächlich möglichen liegt. Aber auch bei diesen relativ langsamen Tempera_ tur-Änderungsvorgängen herrscht nur bei relativ flacher Temperatur-Ändej^ ungskurve eine annährende Temperatur-Gleichheit. Zumal die Temperatur -Regelkreise der Einzelzonen strukturell auf zeitlich konstante Temperatur gerichtet sind.

Der zunehmende Einsatz synthetischer Faserstoffe und die ständig steigenden Anforderungen an die hieraus hergestellten textlien Flächengebilde für technische Einsatzzwecke setzen der zulässigen Temperatur-Abweichung eine deutliche Grenze, deren Überschreitung in der Regel veränderte Ge -brauchsei genschaften der Flächengebilde zur Folge hat. So kann als bekannt gelten, daß bereits Temperaturabweichungen von 1 K zu nachweisbaren Struktur-Unterschieden der Faserstoffe führen. In der Praxis toleriert man Werte bis 2 K, da sie die Eigenschaften des Behandlungsguts nur in einem zu -lässigen Maß ändern. Diese übliche Genauigkeitsanforderung ist jedoch bei Temperatur-Änderungsvorgängen mit herkömmlichen Verfahren nicht realisierbar. ,..-■"

Da beim Aufheizen und/oder Abkühlen des Behandlungsguts eine Nachkristalli^ sation der Faserstrukturen stattfindet, die den gleichen Gesetzmässigkei -ten unterliegt wie die Nachkristallisation bei einer bestimmten Temperatur während einer definierten Zeit, ist besonders bei quer zur Durch!aufrieh -tüng des Behandlungsguts angeordneten Einzelzonen die Wichtigkeit der homo genen Temperaturverteilung während der Temperatur-Änderung und während der Verweilung bei Sollwert-Temperatur nicht hoch genug anzusetzen. Im anderen Falle sind später zonenweise umlaufende, voneinander differierende Ge -brauchsei genschaften nicht zu vermeiden.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt sich die Aufgabe, das BehandTungsgut innerhalb der, mit einem gemeinsamen oder mehreren gleich großen Tempera -tur-Sol!werten geführten Gruppe von Einzelzonen mit zeitlich gleicher Temperatur zu behandeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß den Regelkreisen der

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Einzelzonen, die einen gemeinsamen oder gleich großen Temperatur-Sollwert als Führungsgröße erhalten, ein zusätzlicher Temperatur-Gleichheits-Regej_ kreis so unterlagert wird, daß er eine Änderung der Führungsgröße bewirkt. Hierbei wird zunächst unter Berücksichtigung aller Einzelzonen die EinzeJ_ zone ermittelt, die die größte Abweichung der Istwert-Temperatur von der Sollwert-Temperatur aufweist.Dieser Temperatur-Istwert wird innerhalb des Temperatur-Gleichheits-Regelkreises verarbeitet und den übrigen Einzelzonen, die eine geringere Abweichung aufweisen, als neue Führungsgröße vorgegeben.

Nach der Erfindung wird die materialspezifische tolerierbare Abweichung vom Temperatur-Sollwert als Totzone um denselben ausgebildet. Liegen die Abweichungen aller Einzel zone innerhalb dieser Totzone, ist der unterlagerte Temperatur-Gleichheits-Regelkreis wirkungslos und alle Einzel kreise werden direkt über den Temperatur-Sollwert geführt.

Sobald die Einzelzone mit der größten Temperatur-Abweichung, die weiterhin den Temperatur-Sollwert als Führungsgröße erhält, die Totzone um den Temperatur-Sollwert erreicht, ihre tatsächliche Abweichungalso innerhalb der tolerierbaren Zone liegt, wird der Temperatur-Sollwert wieder auf al_ Ie Regelkreise der Einzelzonen geschaltet, wobei die Umschaltung stoß -frei anhand eines gegebenen Ablaufs erfolgt. So kann hier z.B. ein S -förmiger Verlauf über der Zeit vorgesehen werden.

Die fortlaufende Abfrage aller Einzelzonen stellt sicher, daß praktisch verzögerungsfrei immer die Einzel zone ermittelt, die zum Zeitpunkt der Abfrage die größte Abweichung aufweist und deren Temperatur-Istwert, ü -berschreitet er die Totzone, als Führungsgröße für die übrigen Einzelzonen verarbeitet wird. Ober entsprechende Regel algorithmen wird eine sto]3 freie Umschaltung der Führungsgröße erreicht.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gegeben, wenn die Breite dieser Totzone um den Temperatur-Sollwert und/oder ihre Lage zu demselben mittels adaptiver Regel algorithmen dem fortschreitenden Prozeß und dem Temperatur-Sollwert fortlaufend angepaßt wird. Hierbei werden ausser der Größe der zulässigen Abweichung auch der jeweilige Temperatur-Sollwert und/oder sonstige Verfahrens-Parameter berücksichtigt.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Ver-

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fahren? erfasst zusätzlich zur Ermittlung der Einzelzone mit der größten Abweichung die Steilheit der zeitlichen Temperatur-Änderung aller Einzel· kreise. Durch entsprechende^Regel algorithmen kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren so bereits vorausschauend die Einzelzone bestimmt werden, die die Totzone verlassen wird und so der Prozeß rechtzeitig beeinflußt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßerr Verfahrens ist dann gegeben, wenn der Temperatur-Istwert der Einzelzone mit der größten Abweichung vom Temperatur-Istwert vor seiner Verwendung als Führungsgrösse der übrigen Einzelzonen um eine bestimmte Anzahl von Temperatur-Inkrementen verändert wird. Erfindungsgemäß wird die Anzahl und/oder die Grösse dieser Temperatur-1nkremente mittels adaptiver Regel algorithmen der tatsächlichen Abweichung und/oder dem jeweiligen Temperatur-Sollwert und/ oder der Steilheit der tatsächlichen zeitlichen Temperatur-Änderung der Einzelzone mit der größten Abweichung so angepasst, daß eine vorausschauende Regelung entsteht.

Durch Erweiterung der Regelstruktur kann die gesamte Laufzeit des Prozesses berücksichtigt werden. Damit erinnert sich das Regel verfahren an frühere Eingriffe und/oder Tendenzen von Einzelzonen während der Laufzeit. Diese Lernfähigkeit kompensiert die Totzeit des Systems durch vorausschau^ ende Regel eingriffe.

Alle aus der Beschreibung und/oder den Patentansprüchen für den Fachmann erkennbaren Merkmale und Einzelheiten sowie alle Kombinationen aus sol chen gelten als erfindungswesentlich.

Abschliessend seien die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens noch mais kurz zusammengefasst.

Es bietet eine exakte Temperaturführung von zwei und mehr Einzelzonen mit zeitlich gleicher Temperatur. Die Genauigkeit der Temperatur-Gleichheit bleibt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch während Temperatur-Ändejr ungs-Vorgängen konstant, ohne die für die Temperatur-Änderung erforderliche Zeit zu verlängern. Die vorhandene Temperatur-Änderungs-Kapazität kann optimal ausgenutzt und die für die Temperatur-Änderung erforderliche Zeit in der Regel erheblich verringert werden.

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Die optimale Ausnutzung der vorhandenen Temperatur-Änderungs-Kapazität führt zu einer Senkung der Betriebskosten und gleichzeitiger Steigerung des Wirkungsgrads der betreffenden Anlage.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren exakte Temperaturverteilung si chert eine homogene Molekularstruktur synthetischer Faserstoffe ohne un terschiedliche Nachkristallisation.

Durch seine hohe Temperatur-Gleichheit ist die Voraussetzung gegeben für eine Einengung der Fertigungstoleranzen und damit für einen gleichmäßig hohen, reproduzierbaren Qualitäts-Standard.

Durch seine Integrierbarkeit in komplexe Prozeßsteuerungen eignet es sich hervorragend für die absolut reproduzierfähige Wärmebehandlung textiler Flächengebilde in vollautomatischen Fertigungsprozessen.

Seine erreichbare Genauigkeit ermöglicht die gezielte Änderung und Beeinflußung der Molekularstruktur synthetischer Faserstoffe.

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Claims

GPA - 086/7908 Bl. 02 PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur geregelten Temperaturbehandlung endlos umlaufender textiler FTächengebilde mit zeitlich gleicher Temperatur in Trokken, Fixier-, Kondensier- und/oder Polymerisiermaschinen, die quer und/oder längs der Durchlaufrichtung des Behandlungsguts einzeln regelbare Temperaturzonen gleicher Sollwert-Temperatur aufweisen, die der Aufheizung und/oder Abkühlung des Behandlungsguts dienen, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturregelung der Einzelzonen auf den Temperatur-Sollwert ein Regelkreis so unterlagert wird, daß der Temperatur-Istwert der Einzel zone mit der größten Abweichung vom vorgegebenen Temperatur-Sollwert den Temperatur-Regelkreisen der übrigen Einzelzonen als Führungsgröße vorgegeben und der Temperatur-Sollwert der Einzelzone mit der größten Abweichung als Führungsgröße zugeordnet wird.

Verfahren nach Anspruch 01, dadurch gekennzeichnet, daß eine für alle Temperatur-Regelkreise der Einzelzonen gemeinsame Totzone um den Temperatur-Sollwert vorgesehen wird und der den Temperatur-Regelkreisen der Einzelzonen unterlagerte Regelkreis für zeitliche Temperatur-Gleichheit nur dann wirksam wird, wenn der Temperatur-Istwert mindestens einer Einzelzone ausserhalb der Totzone ist.:

Verfahren nach Anspruch 02, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Totzone und/oder ihre Lage zum Temperatur-Sollwert veränderlich ist.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn -zeichnet, daß die Breite und/oder die Lage der Totzone zum Temperatur-Sollwert von der Größe desselben und/oder der Größe der zulässigen Abweichung und/oder anderen Verfahrens-Parametern abhängig ist und und in einem selbsttätigen Ablauf innerhalb vorgegebener Grenzen dem fortschreitenden Prozeß fortlaufend angepasst wird.

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PATENTANSPRÜCHE Fortsetzung .'.'"■', ^.

Verfahren nach Anspruch 01, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatur-Istwert der Einzelzone mit der größten Abweichung vom Temperatur-Sollwert, der als Führungsgröße für die Temperatur-Regelkreise der übrigen Einzelzonen benutzt wird, vor seiner Verarbeitung als Führungsgröße um ein oder mehrere Temperatur-Inkremente verändert wi rd.

Verfahren nach Anspruch 05, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und/oder Größe der den Temperatur-Istwert der Einzelzone mit der größten Abweichung vom Temperatur-Sollwert verändernden Temperatur-Inkremente von der Größe der tatsächlichen Abweichung und/oder dem Temperatur-Sollwert und/oder der Steilheit der zeitlichen Änderung des Temperatur-Istwerts der betreffenden Einzelzone abhängig ist und in einem selbsttätigen Ablauf innerhalb vorgegebener Grenzen dem fortschreitenden Prozeß fortlaufend angepasst wird.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatur-Sollwert den Temperatur-Regelkreisen der Einzelzonen direkt als Führungsgröße vorgegeben wird, sobald die Temperatur-Istwerte aller Einzelzonen innerhalb der dann gültigen Totzone sind, und die Umschaltung nach einem vorgegebenen Ablauf stossfrei erfolgt.

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