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Spinn- und Zwirnmaschine mit elektrischer Bremsung der geschleppten
Spinnteile und mit Schab,lonenregler Beim Naßspinnen von Bastfasern arbeitete man
bisher mit Drehzahlen, die gegenüber den Spinngeschwindigkeiten in der Baumwoll-
und in der Kunstseidespinnerei als sehr niedrig zu bezeichnen sind. Es ist zwar
bei Anordnung der bekannten Spinnzentrifugen möglich, mit einer dreimal so großen
Spinngeschwindigkeit als bisher üblich Bastfasern naß zu spinnen; dabei zeigt es
sich jedoch, daß die Güte des Garnes nicht den zu stellenden Anforderungen entspricht.
Auch die Garnfestigkeit ist verschieden, je nachdem ob das Garn von dem äußeren
oder von dem inneren Durchmesser :des Spinnkuchens stammt. Die Garnfestigkeit hängt
auch von dem Feuchtigkeitsgehalt des Kuchens im Augenblick des Abhaspelns ab. Der
Erfinder hat nun die überraschende Feststellung machen können, da.ß diese Erscheinung
zurückzuführen ist auf die trotz der hohen Spinngeschwindigkeit nicht ausreichende
Fadenspannung und daß es gelingt,. die erwähnten Mängel zu beseitigen, wenn man
die übliche Bastfasernaßspinnmaschüie mit einer :elektromagnetischen Bremsung der
geschleppten Spinnteile (passiver Flügel oder passiver Spulenträger) versieht. Eine
Versuchsmaschine dieser Bauart lieferte bei i o ooo Umdrehungen in der Minute, also
bei einer wesentlich höheren Drehzahl wie sonst üblich, einen besseren Faden als
eine Bastfasernaßspinnmaschine mit Spinnzentrifugen. Bei der Versuchsmaschine war
eine bei Spinn- und Zwirnmaschinen an sich bekannte Vorrichtung (Schablonenregler)
angeordnet, welche die Spannung der die elektrischen Bremsen speisenden Stromquelle
den Änderungen des Aufwickeldurchmessers der Spulenwicklung so anpaßt, daß während
der konischen Wicklung die Fadenspannung den Wert der günstigsten Spannung (Spinn-
bzw. Zwirnspannung) erhält und beibehält. Diese Maschine war aber für den praktischen
Betrieb nicht verwendbar, da es nicht möglich war, die Maschine aus dem vollen Spinnbetrieb:
heraus stillzusetzen, ohne daß sich der Faden auf dem Spulenträger zu Knäulen wickelt.
Der Erfinder hat aber auch diesen Nachteil beseitigen und dadurch eine Spinn- und
Zwirnmaschine schaffen können, die das N aßspinnen von Bastfasern in einwandfreier
Weise mit einer Spinngeschwindigkeit ermöglicht, die wesentlich höher ist als die
bisher beim Naßspinnen übliche Spinngeschwindigkeit. Die Spinnmaschine gemäß der
Erfindung läßt sich aus dem vollen Spinnbetriebe heraus stillsetzen, ohne daß Fadenschlingen
oder sonstige Wickelfehler :entstehen. Die Maschine liefert ein einwandfreies Garn,
also ein Garn von gleichmäßiger Drehung und Festigkeit.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Spinn- und Zwirnmaschine
mit elektromagnetischer Bremsung der geschleppten Spinnteile und mit Schablonenreglereine
besondere Vorrichtugg
vorhanden ist, welche die Spannung der Bremsstromquelle
in Abhängigkeit von der Drehzahl der schleppenden Spinnteile (aktive Spindel oder
aktiver Flügel) so regelt, daß der Faden bereits beim Anfahren der Maschine auf
die Spinn- bzw. Zwirnspannung gebracht wird. Die Spannung der Bremsstromquelle ist
demnach abhängig von der Drehzahl der schleppenden Spinnteile, und die Bremsspannung
wird selbsttätig der jeweiligen Drehzahl angepaßt. Infolgedessen ist die Bremsspannung
in jedem Augenblick so ,groß, wie es nötig ist, um ein Aufwickeln des Fadens sicherzustellen.
Vorzugsweise wird ein Maschinengenerator als Bremsstromquelle verwendet, und es
werden als Vorrichtung zur Anpassung der Spannung der Bremsstromquelle andie Drehzahl
der schleppenden Spinnteile zwei Hilfsmaschinengeneratoren benutzt. Der eine dieser
beiden Hilfsgeneratbren (steine Erregermaschine mit zwei gegeneinander wirkenden
Feldwicklungen, von denen die eine zur Eigenerregung dient und die andere von dem
zweiten Hilfsgenerator gespeist wird, der entsprechend der Drehzahl der schleppenden
Spinnteile angetrieben wird, z. B. vom Streckwerkgetriehe aus, und dessen Feldwicklung
an den Klemmen der Erregermaschine liegt. Sämtliche Maschinengeneratoren sind mit
Feldstromreglern versehen, so daß eine genaue Einstellung des Bremsstromverlaufes
möglich ist.
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Als Schahlonenregler ward zweckmäßig ein Rundregler verwendet, also
eine Vorrichtung, bestehend aus einer geschlossenen Kontaktbahn und einem Kontakthebel,
der bei jedem Aufundniedergang der Hubbahn Beinen vollständigen Umlauf .auf der
Kontaktbahn ausführt.
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In den Fig. i bis 5 sind fünf verschiedene Ausführungsbeispiele der
Erfindung schaltungsgemäß dargestellt.
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Fig. 6 veranschaulicht die Abhängigkeit der Bremsspannung von der
Drehzahl des schleppenden Spinnteiles.
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J O., lob und i oc sind drei der vorhandenen Drehstrommotore,
wie sie zum Antrieb der Spinnflügel benutzt werden. Alle Spinnmotore werden von
einem regelbaren Periodenumformer i i, 12 gespeist. Der Antriebsbeil i z dieses
Umformers erhält seine Spannung von dem Netz 13, welches Drehstrom mit einer Periodenzahl
von 50 liefert. Zu jeder Spinnstelle gehört ein Bremsmagnet 14e, 14b und i 4c, mit
dessen Hilfe der geschleppte Spinnteil (passiver Flügel oder passiver Spulenträger)
elektromagnetisch gebremst wird. Die zur Speisung der Bremsmagnete dienende Bremsstromquelle
besteht aus einem Generator 15, der von .einem an das Drehstromnetz 13 angeschlossenen
Motor 16 angetrieben wird. An das von dem Periodenumformer i i, i'-, belieferte
Drehstromnetz 17 ist der Motor 18 eines Umformers:atzes 18, 19
angeschlossen, dessen Gleichstrombeil i g die Feldwicklung 2 i eines Nebenschlußgenerators
2o speist. Dieser Generator, der ebenso wie der Bremsgenerator 15 von dem
Motor 16 angetrieben wird, erzeugt seine Spannung durch die Nebenschlußwicklung
22, deren Stromstärke durch den Nebenschlußregler 23 geändert werden kann. Die Anordnung
ist nun so getroffen, daß die Feldwicklung--i der Nebenschlußwicklung 22 entgegenwirkt.
224 ist eine Compoundwicklung. Die von dem Generator 20 erzeugte Spannung wird auf
die Feldwicklung 24. des Gleichstromerzeugers i g und auf die Feldwicklung z5 des
Bremsgenerators 15 verteilt.
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Die Stromstärke in der Feldwicklung 25 des Bremsgenerators wird durch
einen Schablonenregler 26 beeinflußt, d. h. durch einen veränderlichen Widerstand,
welcher den Strom in der Wicklung 25 den Änderungen des Durchmessers der Bewicklung
(des Kopfes) so anpaßt, daß die Fadenspannung während der konischen Be%icklung dauernd
auf der erforderlichen Höhe bleibt. Der Schablonenregler enthält einen Drehhebel
26a, der bei jedem Aufundniedergang der Hubbank einen vollständigen Umlauf auf einer
in sich geschlossenen Kontaktbahn ausführt. Die beiden Segmente, aus denen die Kontaktbahn
besteht, und die beiden Widerstände, die diesen Segmenten zugeordnet sind, werden
unsymmetrisch ausgebildet, um der allgemein üblichen Ungleichmäßigkeit der Zeitdauer
des Fadenumlaufes während der Bewicklung in Dichtung vom starken Teil der Bewncklung
zur Spitze und in umgekehrter Richtung Rechnung tragen zu können.
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Mit Hilfe des Nebenschlußreglers 23 stellt die Spinnerin diejenige
Spinnspannung ein, die der zu spinnenden Garnnummer entspricht. Diese Einstellung
gilt nun bei der beschriebenen Anordnung nicht nur für eine bestimmte Drehzahl,
sondern ist gültig für einen Drehzahlbereich mit weiten Grenzen. Die Spannung der
Bremsstromquelle ist nämlich bei der beschriebenen Anordnung derart abhängig von
der Drehzahl der schleppenden Spinnteile (aktive Spindel oder aktiver Flügel), daß
der Faden bereits vom Anfahren der Maschine auf die Spinnspannung gebracht wird.
Dies beruht auf folgendem elektrischem Vorgang: Wenn die Spinnmaschine stillsteht,
so läuft auch der U mformersatz 18, 19 nicht, weil der Periodenumformer
i i, 12 stillsteht und der Periodengenerator 12 vom Netz 13 abgeschaltet ist. Es
läuft aber der Umformersatz 15,
16, 20, so daß die Bremsmagnete i q. schon
beim Anfahren der Spinnmaschine unter Spannung stehen und beim Anlaufen der
Spinnmaschine
eine bestimmte Bremskraft auf die geschleppten Spinnteile ausüben. Sobald die Spinnerin
alle Fäden angelegt hat, schaltet sie den Periodengenerator 12 auf das Netz 13,
so daß sowohl die Spinnmotoren io als auch der Motor 18 des Umformersatzes 18, 19
Spannung mit einer Wechselzahl von 5o Perioden erhalten. Die Spinnmotoren laufen
infolgedessen mit einer dieser Periodenzahl entsprechenden Drehzahl. Der Motor 18,
der im gleichen Geschwindigkeitsverhältnis wie die Spinnmotoren läuft, treibt den
Generator 19 an, der infolgedessen eine entsprech .ende Spannung in die Feldwicklung
21 des Generators 2o schickt. Da die Feldwicklung 21, wie oben erwähnt, der N ebenschlußwicklung
2 2 entgegenwirkt, sinkt die von dem Nebenschlußgenerator 2o gelieferte Spannung.
Dies hat zur Folge, daß einerseits die Spannung des Bremsstromgenerators 15 sinkt
und die in den Bremskörpern: der, Bremsmagnete 1 4. entstehealden Bremsströme entsprechend
der erreichten Höhe der Spindeldrehzahl zurückgehen. Andererseits sinkt aber auch
die Spannung in der Erregerwicklung 24 des Gleichstromerzeugers i9.
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Diese Wechselwirkung zwischen den Feldern der Wicklungen 21 und 24
bewirkt nun, daß der Verlauf der Spannung an den Klemmen des Bremsgenerators 15
die in Fig. 6 dargestellte Abhängigkeit von der Drehzahl der schleppenden Spinnteile
erhält. In Fig. 6 sind auf der Achse A-B die Drehzahlen, auf den Senkrechten zu
dieser Achse die diesen Drehzahlen entsprechenden Bremsspannungen bzw. Bremsströme
aufgetragen. Die gerade Linie C-D@ ist eine Parallele zu der Grundlinie A-B, und
zwar läuft diese Parallele durch den Punkt D@, also den Punkt der Kurve I<, welcher
dem Höchstwert der betriebsmäßigen Drehzahl entspricht. Die Strecke E-F ist nun
der Wert, um den die Bremsspannung gesteigert werden muß, wenn die betriebsmäßige
Drehzahl um den Wert B-BI verringert wird. Die Kurve l( entspricht nun dem Spannungsverlauf
der von dem Bremsgenerator 15 zu liefernden Bremsspannung in Abhängigkeit von der
Drehzahl der aktiven Flügel bzw. der aktiven Spindeln. Der dargestellte Verlauf
der Kurve I( wird durch die oben beschriebene Wechselwirkung zwischen den Feldern
der Wicklungen 21 und 24 herbeigeführt.
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Um die Spinnmaschine auf höhere Drehzahl zu bringen, wird der Antriebsmotor
i i des Periodenumformers i i, 12 ebenfalls auf das Netz 13 geschaltet, so daß auch
der Generator 12 in Drehung versetzt wird. Dieser Generator gibt nun eine entsprechend
höhere Periodenzahl an die Spinnmotoren 14, so daß diese entsprechend schneller
laufen. Da aber auch der Antriebsmotor 18 von dem Periodenumformer 12 mit Strom
versorgt -wird, erhöht sich auch die Drehzahl des Antriebsmotors 18 und damit die
Drehzahl des Generators i9. Auf Grund der oben beschriebenen Wechselwirkung zwischen
den Feldern der Wicklungen 21 und 24 paßt sich nun die Bremsspannung selbsttätig
der neuen Drehzahlhöhe an.
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Erfolgt aus irgendwelchen betrieblichen Gründen, z. B. bei Beendigung
eines Abzuges, eine Verminderung der Drehzahl, so sorgt die oben beschriebene Wechselwirkung
zwischen den Feldern der Wicklungen 2 i und 24 dafür, daß die Bremsspannung sich
selbsttätig der jeweiligen niedrigeren Drehzahl anpaßt. Nimmt z. B. die Drehzahl
laufend bis zum Stillstand ab, so erhöht sich laufend die Bremsspannung im Sinne
der Kurve l( (Fig. 6). Die Bremsspannung ist' also in jedem Augenblick so groß,
wie es nötig ist, um ein Aufwickeln des Fadens sicherzustellen. Die Bildung von
Schlingen und sonstigen Wickelfehlern kann also bei der beschriebenen Anordnung
nicht eintreten.
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Die in Fig. 2 dargestellte Ausführung unterscheidet sich von der vörbeschriebenen
lediglich darin, daß mit dem Motor 16 ein Hilfs generator 27 ,gekuppelt -ist, dessen
Feldwicklung 28' an den Klemmen des Erregergenerators 2o liegt. Der Anker des Hilfsgenerators
27 ist mit dem Anker des Gleichstromerzeugers i 9 in Reihe geschaltet. Während des
Stillstandes der Spinnmaschine, also solange der Umformersatz i 1, 12 vom Netz abgeschaltet
ist, liefert der Hilfsgenerator 27 an die Feldwicklung 21 eine Spannung, die ein
das Feld 22 des Generators 2o verstärkendes Feld erzeugt. Infolgedessen ist die
vom Bremsgenerator 15 gelieferte Spannung bei gleicher Stellung des Nebenschlußreglers
24a entsprechend größer als bei der Anordnung nach Fig. i. Sobald nun dem Netz 17
Drehstrom zugeführt -wird, erhält die Feldwicklung 21 des Generators 2o nicht nur
von dem Hilfsgenerator 27, sondern auch von dem Generator i 9 Spannung. Die Anordnung
ist nun so getroffen, daß die von dem Generator i 9 gelieferte Spannung der von
dem Hilfsgenerator 27 gelieferten Spannung entgegenarbeitet. In der Wicklung 21
kommt infolgedessen nur eine Differenzspannung zur Wirkung, die abhängig ist von
der Drehzahl des Generators i9 und von der Einstellung des Feldreglers 24a. Von
der Größe dieser Differenzspannung hängt die oben beschriebene Wechselwirkung zwischen
den Feldern 2 i und 24 ab. Die Anker der beiden Generatoren 20 und 27 kann man nun
auch in einem gemeinsamen Feld laufen lassen, wie .es in hig.3 veranschaulicht ist.
Die
Anordnung nach Fig. q. entspricht derjenigen nach Fig. i mit dem Unterschied, daß
der Bremsgenerator 15 eine zusätzliche Feldwicklung 28 besitzt, deren Stromstärke
durch einen Regler 29 verändert werden kann. Dieser Regler ist mit dem Steüerhebel3o
des regelbaren Antriebsmotors i i des Periodengenerators 12 so gekuppelt, daß bei
einer Bewegung des Steuerhebels 30 im Sinne einer Drehzahlminderung der Regler
29 eine Einstellung erhält, die eine Steigerung des Stromes in der zusätzlichen
Wicklung 28 bewirkt, was eine entsprechende Erhöhung der von dem Bremsgenerator
;gelieferten Spannung zur Folge hat.
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In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem der
Gleichstromerzeuger 19 die Feldwicklung 2 i nicht unmittelbar mit Spannung
versorgt, sondern seine Spannung in die Spule 31 eines elektromagnetisch
gesteuerten Stufenwiderstandes schickt. Die Spule 3 1 übt je nach der Stärke
des vom Generator i 9 gelieferten Stromweine größere oder kleinere Anziehungskraft
auf den Anker 33 aus, der je nach seiner Höhenstellung einen kleineren oder größeren
Widerstand in den Stromkreis der Feldwicklung 22 schaltet.