DE3438859A1

DE3438859A1 - Verfahren und anordnung zur optimierung thermischer behandlungsprozesse von flaechengebilden

Info

Publication number: DE3438859A1
Application number: DE19843438859
Authority: DE
Inventors: Gerhard DDR 6600 Greiz Fiedler; Werner Dipl.-Ing. DDR 6601 Greiz-Moschwitz Fritzsche; Winfried Dipl.-Ing. DDR 6600 Greiz Knüpfer
Original assignee: Wolle & Seide Veb K
Current assignee: Wolle & Seide Veb K
Priority date: 1983-12-30
Filing date: 1984-10-24
Publication date: 1985-07-11
Also published as: CH673194B5; JPS61275462A; IT8449328A0; US4614044A; FR2557681A1; HUT40504A; IT1199242B; CH673194GA3; BE901425A

Description

Titel der Erfindung

Verfahren und Anordnung zur Optimierung thermischer Behänd- j/ lungsprozesse von Flächengebilden

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens bezüglich der Optimierung thermischer Behandlungsprozesse von Flächengebilden, vorzugsweise textiler Flächengebilde in Spann-, Trocken- und Fixiermaschinen

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei thermischen Behandlungsprozessen von Flächengebilden sind prinzipiell im Durchlauf technologischer Prozesse folgende Zustände des Flächengebildes von Interesse:

1. der Restfeuchtegehalt bzw. der Trocknungsgrad des Flächen— gebildes; ,

2. der thermische Zustand des Flächengebildes im Hinblick auf eine im Prozeß angenommene Temperatur, im Hinblick auf die Einhaltung energetischer und technologischer Parameter.

Um diese Zustände meßtechnisch während des laufenden technologischen Prozesses erfassen zu können und die notwendigen Schlußfolgerungen für den technologischen Prozeß ziehen zu können, sind verschiedene Verfahren bekannt.

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Zur Ermittlung der Restfeuchte von Plächengebilden ist es bekannt, das Flächengewicht des Fläehengebildes während des technologischen Durchlaufs mittels radioaktiver Meßeinrichtungen am Eintritt und am Austritt des Flächengebildes, z. B. an einer Spann-Trocken-und-Fixiermaschine, zu bestimmen und aus der Differenz der Flächengewichte die Restfeuchte des Fläehengebildes zu bestimmen, um daraus Optimierungsschritte in energetischer Hinsicht abzuleiten. Diesem Verfahren haftet der Nachteil an, daß radioaktive Meßeinrichtungen zur Bestimmung des Flächengewichtes sehr teuer in der Anschaffung sind und der ständigen Wartung bedürfen. Andererseits haftet diesem Verfahren der Nachteil an, daß keine Aufschlüsse über den thermischen Zustand des Fläehengebildes ermittelt werden können.

Ein anderes bekanntes Verfahren zur Bestimmung des Trocknungsgrades und des thermischen Zustandes von Flächengebilden ist seit Jahren bekannt und beruht darauf, das Oberflächentemperaturprofil des Fläehengebildes längs der technologischen Behandlungseinrichtung, z. B. einer Spann-Trocken-und-Fixiermaschine meßtechnisch mittels Strahlungspyrometern abzutasten. Anhand des so ermittelten Temperaturprofils ist es möglich, annähernd den Punkt zu finden, bei dem die gewünschte Temperatur des Fläehengebildes erreicht ist. Aus den Meßwerten der einzelnen Temperaturen des ermittelten Temperaturprofils kann auch auf den Trocknungspunkt des Fläehengebildes geschlossen werden. Mittels der so gewonnenen Informationen können dann Optimierungsschritte für den technologischen Prozeß eingeleitet werden. Obwohl sich dieses Verfahren durch berührungslose Oberflächentemperaturbestimmung auszeichnet, haftet ihm jedoch der Nachteil hoher Kosten für die G-erätetechnik an. Ein schwerwiegender Nachteil dieses Verfahrens besteht in den notwendigen Kühleinrichtungen für die Strahlungspyrometer hinsichtlich der Kühlung deren Meßsysteme bei bereits relativ niedrigen Umgebungstemperaturen.

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Außerdem entstehen durch Verunreinigungen der Aufnehmersysteme sowie bei Rauch-, Nebel- und Dampfbelastung in der Umgebung der messenden Materialien erhebliehe Fehler.

Zur Umgehung der Nachteile dieses Verfahrens wurden Verfahren und Anordnungen vorgeschlagen, die den Einsatz von teilweise in Reihe geschalteter Thermoelemente in der unmittelbaren Nähe des bewegten Flächengebildes auf einem Metallblock benutzen, um so annähernd die Oberflächentemperatur des Flächengebildes zu bestimmen. Diesen Verfahren haftet der Nachteil an, daß infolge der auftretenden starken Umwirbelung und dabei auftretende Konvektion in der Anlage das Meßergebnis stark verfälscht wird und außerdem durch Schlingerbewegungen des Flächengebildes Berührungen mit der Meßanordnung auftreten und zu Schäden am Flächengebilde führen. Durch die verfälschten Meßergebnisse sind außerdem keine genauen Optimierungsschritte ableitbar.

In der DE-OS Nr. 3 148 576 wurde ein Verfahren vorgesehlagen, das sich ausschließlich auf textile Flächengebilde in Spann-Trocken-und-Fixiermaschinen bezieht.

Dieses Verfahren bedient sich der Tatsache, die Temperaturdifferenz zwischen Zu- und Abluft an Zu- und Abluftdüsen längs der Spann—Trocken—und—Fixiermaschine mittels Thermoelementen oder Widerstandsthermometern zu bestimmen. Aus der Messung dieser Temperaturdifferenzen kann der Trocknungspunkt des Flächengebildes beim technologischen Durchlauf gefunden werden, wenn.die Temperaturdifferenz einer Differenzmeßstelle sich dem Betrag Null nähert. Dabei wird davon ausgegangen, daß beim Erreichen dieses Punktes kein Energieaustausch zwischen der Zuluft und dem Flächengebilde mehr stattfindet und die Temperatur der Zu- und Abluft annähernd gleich ist. Demzufolge kann geschlossen werden, daß bei einer Temperaturdifferenz gegen Null das Flächengebilde getrocknet ist und die Temperatur der Zuluft angenommen hat.

Obwohl dieses Verfahren sich durch seine geringen Kosten aus zeichnet, besitzt es eine Anzahl nicht vernachlässigbarer Nachteile.

Da dieses Verfahren grundsätzlich darauf beruht, ein Minimum der Temperaturdifferenz zu finden, besitzt es Nachteile hinsichtlich der Zuverlässigkeit des bestimmten Minimums bei der Temperaturdifferenz gegen Null, wobei vor allem nachgeschaltete Verstärker in hoher Güte bezüglich ihrer Nullpunkt stabilität besitzen müssen, um definierte Aussagen treffen zu können. Weiterhin läßt dieses Verfahren keine exakten Aus sagen über das absolute Temperaturprofil zu. Außerdem zeigt sich bei Anwendung dieses Verfahrens auf leichte Flächengebilde, daß das Auffinden eines Minimums auf Grund sehr geringer Differenzen, hervorgerufen durch starke Turbulenzen am Meßpunkt, nicht zuverlässig möglich ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zu finden, mit denen es möglich ist, die geschilderten Nachteile bekannter Verfahren zu beseitigen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bezüglich der Optimierung thermischer Behandlungsprozesse von Flächengebilden, vorzugsweise textiler Flächengebilde, in Spann-Trocken-und-Fixiermaschinen zu finden, mit dem es möglich ist, mit einfachen Mitteln den Trocknungspunkt des Flächengebildes beim Durchlauf durch den technologischen Prozeß zuverlässig zu finden und zu bestimmen und gleichzeitig hin-

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reichende Aussagen über den thermischen Zustand des Flächengebildes zu treffen, so daß es möglich ist, mittels des Verfahrens technologische Optimierungen vorzunehmen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens und der genannten technologi- , sehen Optimierungen zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für das Verfahren auf der Grundlage gelöst, daß die technologische Einrichtung zur thermischen Behandlung von Flächengebilden sich in einzelnen Sektionen darstellt und jede Sektion für sich mit erhitzter j Luft nahezu konstanter Temperatur betrieben ist und die Tem- ' peratur der Luft in den Sektionen in der Bewegungsrichtung des Flächengebildes zueinander annähernd gleichen Charakter besitzt und die erhitzte Luft mittels Düsen an das Flächengebilde zur Erwärmung und Trocknung geführt wird und den Bereich des Energieaustausches über Abluftschlitze verläßt. Aufbauend auf dieser Grundlage ist in den Sektionen der technologischen Einrichtung mindestens an zwei Abluftdüsenschlitzen die Ablufttemperatur zu messen und die so ermittelte Tempera- ■ tür je Meßstelle jeder Sektion, als auch die Differenz der gemessenen Temperaturen jeder Sektion zueinander festzustellen. Erfindungsgemäß ergibt sich aus den ermittelten Ablufttemperaturdifferenzen der Sektionen ein Maximum der Temperaturdifr ferenz für das Meßstellenpaar in einer bzw. auch mehreren Sektionen, in dessen unmittelbarer Umgebung der Trocknungspunkt für das Flächengebilde liegt, wobei nach Ermittlung der Lage dieses Maximum die Ablufttemperaturen örtlich hinter dem gefundenen Maximum in Bewegungsrichtung des Flächengebildes miteinander zu vergleichen sind und aus diesem Vergleich der Meßpunkt gefunden werden kann, der keine oder eine minimale Differenz zur vorgegebenen technologischen Temperatur aufweist, womit der Punkt in der technologischen Einrichtung gefunden ist, bei dem das Flächengebilde die vorgegebene

technologische Temperatur angenommen hat. Ausgehend vom gefundenen Maximum der Temperaturdifferenz der Ablufttemperaturen und des gefundenen Minimums zwischen Ablufttemperatur und technologischer Temperatur ist das Verfahren erfindungsgemäß im Hinblick auf Optimierungsschritte so erweiterbar, daß das Maximum der Temperaturdifferenz durch gezieltes Verändern der Geschwindigkeit des bewegten Flächengebildes oder Erhöhung bzw. Absenkung der auf das Flächengebilde gedrückten Luftmenge oder Variation des Energiegehaltes der eingeblasenen Luftmenge der Trocknungs- bzw. Erwärmungspunkt gezielt in eine vorgegebene Sektion der technologischen Einrichtung gelegt vferden kann.

Zur Durchführung des Verfahrens wird eine erfindungsgemäße Anordnung vorgeschlagen, die sich so darstellt, daß längs der technologischen Einrichtung in mindestens zwei Abluftschlitzen oder deren unmittelbaren Nähe, jeder Sektion ansich bekannte elektrische oder elektromechanische Temperaturfühler zur Erfassung der Ablufttemperatur angeordnet sind und deren Anschlüsse mit einer elektronischen Informationsverarbeitungseinrichtung derart direkt oder über elektrische Zwischenelemente, z. B. einer Vergleichsstelle, verbunden sind, daß durch die Informationsverarbeitungseinrichtung je nach Zuschaltung an diese eine Differenz der gemessenen Temperaturen oder eine gemessene Temperatur festgestellt werden kann und die Informationsverarbeitungseinrichtung an ihrem Ausgang Anschlüsse besitzt, an denen ein oder mehrere Steuersignale abgreifbar sind, die mit einer elektrischen Steuereinheit, die zur optimierenden Steuerung der technologischen Einrichtung dient, verbunden ist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

In den Zeichnungen sind dargestellt:

Fig. 1: einzelne Sektion der technologischen Einrichtung

Fig. 2: Prinzipschema der erfindungsgemäßen Anordnung an der technologischen Einrichtung

Fig. 3'. Temperaturdifferenz der Ablufttemperaturen in den Sektionen über die Anzahl der Sektionen

Fig. 4: Temperaturdifferenz zwischen technologischer Temperatur und Ablufttemperatur der Sektionen über der Anzahl der Meßstellen

In Figur 1 ist die Sektion 1 der technologischen Einrichtung dargestellt. Diese wird vom Flächengebilde 3 in Pfeilrichtung mit der Geschwindigkeit ν durchlaufen. In der Sektion sind Düsen 2 angeordnet, aus denen die erwärmte Luft 4 auf das bewegte Flächengebilde 3 strömt. Zwischen den Düsen 2 strömt die Abluft 5 mit der Temperatur 1/. in den Raum der Sektion 1 ab. Zur Messung der Ablufttemperatur ι/, sind zwei Meßfühler 6 angeordnet.

Figur 2 zeigt das gesamte Prinzipschema der technologischen Einrichtung, bestehend aus den Sektionen 7, 8, 9, 10, 11, durch die sich das Plächengebilde 3 mit der Geschwindigkeit ν bewegt. In den Sektionen 8, 9, 10 sind Düsen 2 angeordnet, aus denen erwärmte Luft 4, wie in Figur 1 dargestellt, auf das Flächengebilde 3 strömt. Zwischen den Düsen 2 sind je Sektion 8, 9, 10 zwei Meßfühler 6 angeordnet, die die Ablufttemperatur ST . messen und mit der Informationsverarbeitungseinrichtung 12 verbunden sind. Die Informationsverarbeitungseinrichtung 12 besitzt die Ausgangssignale 13, 14, 15. Wird in die technologische Einrichtung ein zu trocknendes und/oder zu erwärmendes Flächengebilde 3 z. B. mit der Geschwindigkeit v,. eingeführt und durchläuft die Sektionen 7, 8, 9, 10, 11 und wird durch die erwärmte Luft 4 gemäß Figur 1 behandelt, so erfolgt ein Energieaustausch zwischen dem Flächengebilde 3 und der erwärmten Luft 4, der sich in der Ablufttemperatur Ό** bzw. in der Differenz der Ablufttemperaturen Δ ν λ durch unterschiedliche Ablufttemperaturen Ό'κ oder Ablufttemperaturdifferenzen Δ. X/ so widerspiegelt, daß sich im Verlauf der Ablufttemperaturdifferenz δ, χΓ . entsprechend der Funktion mit der Geschwindigkeit v. als Parameter über der Anzahl η der Sektionen der technologischen Einrichtung gemäß Figur 3 darstellt. Diese Funktion zeigt ein Maximum der Ablufttemperaturdifferenz ^ V λ , das mit der Lage des Trocknungspunktes und der zugehörigen Sektion η (η = 1, 2, 3 ...) zusammenfällt. Damit ist der Trocknungspunkt des Flächengebildes 3 eindeutig bestimmbar. Erfolgt beispielsweise eine Erhöhung der Geschwindigkeit ν des Flächengebildes 3 auf die Geschwindigkeit Vp, so verschiebt sich das Maximum der Ablufttemperaturdifferenz Δ, ¹U * in seiner Lage entsprechend der Kurve mit der Geschwindigkeit Vp als Parameter gemäß Figur 3 in eine andere Sektion. Solche Verschiebungen können auch bei Änderung der Energiezufuhr bzw.

des Energiegehaltes der erwärmten Luft 4 erzielt werden. Durch das Auffinden des Maximums der Ablufttemperaturdifferenz Λ "& λ mittels der Meßfühler 6 in den einzelnen Sektionen η und der Verarbeitung der Meßwerte in der Informationsverarbeitungseinrichtung 12 wird die Voraussetzung geschaffen, den Trocknungspunkt gezielt in eine vorwählbare Sektion η der technologischen Einrichtung zu legen und so optimale technologische Verhältnisse zu schaffen.

Dies kann durch Veränderung der Geschwindigkeit v, der Energiezufuhr oder des Energiegehaltes der Luft durch eine zwischengeschaltete elektrische Steuereinheit 16, die durch die Ausgangssignale 13? 14, 15 der Informationsverarbeitungseinrichtung 12 angesteuert wird, erfolgen.

Bei abgeschlossener Trocknung ist es notwendig, weiterhin den Punkt zu finden, bei dem nahezu Übereinstimmung zwischen vorgegebener technologischer Temperatur Tm und Temperatur des Flächengebildes 3 besteht. Durch Vergleich dieser technologischen Temperatur T₁^ mit den gemessenen Ablufttemperaturen iy ^ in der Informationsverarbeitungseinrichtung 12 zu einer Tem- *' peraturdifferenz A T„ über den Sektionen η ergibt sich die Punktion gemäß Figur 4, aus der der Übergang S^, Sp zu einem .· absoluten Minimum der Temperaturdifferenz Δ. Tp erkennbar wird, bei dem die gewünschte Erwärmung des Flächengebildes 3 erreicht ist. Die Lage dieses Minimums ist damit einer bestimmten Sektion η zuordenbar.

Durch das Auffinden von Maximum und Minimum mittels Temperaturmessung können durch die Informationsverarbeitungseinrichtung 12 solche Ausgangssignale 13, 14, 15 gebildet werden, die eine optimale energetische bzw. technologische Steuerung der technologischen Einrichtung ermöglichen.

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Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Sektion

2 Düsen

3 Flächengebilde 4- erwärmte Luft

5 Abluft

6 Meßfühler

7 )

8 )

9 )

Sektionen

10 )

11 )

12 Informationsverarbeitungseinrichtung

13 )

14 ) Ausgangssignale

15 )

16 Steuereinheit

ν )

v, ) Geschwindigkeit

η A.nzah.1 der Sektionen

α». Ablufttemperatur

Ablufttemperaturdifferenz

Tm technologische Temperatur

Tp Temperaturdifferenz

S,j Übergang

S₀ Übergang

Claims

- yf- Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Optimierung thermischer Behandlungspro- _k zesse von Flächengebilden, vorzugsweise textiler Flä- * "* chengebilde in Spann-Trocken-und-Fixiermaschinen unter . -·

Verwendung bekannter elektrischer oder elektromechani- ^; scher Temperaturfühler zur Erfassung der Ablufttempera- /";

f tür, dadurch gekennzeichnet, daß die tech- ι nologische Einrichtung zur thermischen Behandlung von Flächengebilden aus einzelnen Sektionen gebildet wird, jede Sektion für sich mit erhitzter Luft nahezu konstanter Temperatur betrieben ist und diese in den Sektionen ' \ in der Bewegungsrichtung des Flächengebildes zueinander arihähernd" gleichen Charakter aufweist, wobei die luft ; mittels Düsen an das Flächengebilde geführt wird und den ,* ^r Bereich des Energieaustausches über bekannte Abluftschlitze verläßt, die mindestens zwei Meßstellen je Sektion auf- \ weisen und zu Ablufttemperaturdifferenzermittlung der * .· Sektionen führen, aus denen ein Maximum der Temperatur— _m '-differenz sowohl für das Meßstellenpaar als auch für * j mehrere oder alle Sektionen gebildet wird und die Lage des Maximums mit dem Trocknungspunkt für das Flächengebilde zusammenfällt, wobei nach Ermittlung des Trocknungspunktes örtlich in Bewegungsrichtung des Flächenge- i bildes hinter dem Trocknungspunkt durch Vergleich der Ablufttemperaturen mit der vorgegebenen technologischen _c_ Temperatur, der Meßpunkt gefunden wird, der keine oder · " eine minimale Differenz aufweist und damit der kennzeichnende Punkt für das Erreichen der vorgegebenen technologischen Temperatur des Flächengebildes ist und gemeinsam mit dem gefundenen Maximum die Regelbarkeit der Geschwindigkeit, der Energiezuführung bzw. der Abluft— temperatur bestimmt.

Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß längs der technologischen Einrichtung in mindestens zwei Abluftschlitzen oder in deren unmittelbaren Nähe in jeder Sektion (n) bekannte elektrische oder elektromechanische Meßfühler (6) zur Erfassung der Temperatur der Abluft (5) angeordnet sind und deren Anschlüsse mit einer elektronischen Informationsver— arbeitungseinrichtung (12) zur Erhaltung je nach Zuschaltung einer Differenz der gemessenen Temperaturen oder der Temperatur selbst, direkt oder über elektrische Zwischenelemente, vorzugsweise einer Vergleichsstelle verbunden sind und die Informationsverarbeitungseinrichtung (12) an ihrem Ausgang ein oder mehrere Steuersignale - Anschlüsse (13» 14; 15) besitzt, die mit einer zur optimierenden Steuerung der technologischen Einrichtung angeordneten elektrischen Steuereinheit (16) verbunden sind.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen