EP4493751B1

EP4493751B1 - Verfahren zur gravimetrischen füllstandsmessung einer spinnereivorbereitungsmaschine und spinnereivorbereitungsmaschine

Info

Publication number: EP4493751B1
Application number: EP23711703.1A
Authority: EP
Inventors: Andreas MUYRES
Original assignee: Truetzschler Group SE
Current assignee: Truetzschler Group SE
Priority date: 2022-03-18
Filing date: 2023-03-13
Publication date: 2026-02-04
Anticipated expiration: 2043-03-13
Also published as: WO2023174885A1; EP4671420A3; EP4493751A1; EP4493750B1; WO2023174886A1; EP4493750A1; CN118284726A; CN118140018A; EP4671420A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur gravimetrischen Füllstandsmessung einer mit Faserflocken befüllbaren Spinnereivorbereitungsmaschine, wobei die Spinnereivorbereitungsmaschine mehrere nebeneinander angeordnete Füllschächte, einen oberhalb der Füllschächte angeordneter Beschickungskanal, der eingangsseitig mit einem zentralen Faserflockeneinlauf verbunden ist und ausgangsseitig je Füllschacht eine Bodenöffnung aufweist, eine unterhalb der Füllschächte angeordnete Abzugsvorrichtung, die eingangsseitig mit den Füllschächten und ausgangsseitig mit einem zentralen Faserflockenauslauf verbunden ist, und eine mit der Steuerungseinheit signalverbundene Wiegevorrichtung aufweist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine solche Spinnereivorbereitungsmaschine.
Aus der EP 3 587 631 A1 ist eine Spinnereivorbereitungsmaschine zur Verarbeitung von Faserflocken bekannt, deren Maschinengestell an mindestens vier Auflagepunkten auf einem Fundament gelagert ist. Zwischen dem Maschinenrahmen und dem Fundament ist mindestens eine Wägezelle zur Messung eines Füllstandes eines mit Faserflocken befüllbaren Speichers der Spinnereivorbereitungsmaschine vorgesehen.
Aus der US2004255429 ist eine Faserdosiervorrichtung zum Einbringen von Fasern in Beton bekannt. Die Vorrichtung weist einen Rahmen zur Unterstützung der Faserabgabevorrichtung auf. Zwischen dem Rahmen und einem Fördergehäuse der Faserdosiervorrichtung sind mehrere Wägezellen angebracht.
Aus der CH 699 166 B1 ist eine Vorrichtung in der Spinnereivorbereitung zur Speisung einer Mehrzahl von Füllschächten eines Mischers mit Fasermaterial bekannt. Das Fasermaterial wird in einem Zuführkanal transportiert und über Umlenkeinrichtungen in die Füllschächte hineingelenkt. Jeder Füllschacht ist an seinem oberen Ende durch einen jeweiligen Drehschieber verschliessbar.
Aus der EP 3 412 805 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Füllstandshöhe von Füllschächten eines Mischers bekannt, wobei die Füllstandshöhe durch eine in den Füllschächten angeordnete Lichtschranke bestimmt wird.
Mittels einer auf Wägezellen aufgestellten Spinnereivorbereitungsmaschine kann in Kenntnis deren Leergewichts das Füllgewicht der Faserflocken präzise ermittelt werden. Allerdings reicht die Kenntnis des Füllgewichts nicht immer aus, um bei Spinnereivorbereitungsmaschinen mit mehreren Füllschächten zu verhindern, dass einzelne Füllschächte leerlaufen, da die Faserflocken sehr unterschiedlich auf die einzelnen Füllschächte verteilt sein können. Sobald einer der Füllschächte leerläuft, beeinträchtigt dies die Produktion der Spinnereivorbereitungsmaschine.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur gravimetrischen Füllstandsmessung einer Spinnereivorbereitungsmaschine bereitzustellen, mit dem eine gleichmäßigere Produktion erzielbar ist. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spinnereivorbereitungsmaschine bereitzustellen, die eine gleichmäßigere Produktion ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Spinnereivorbereitungsmaschine mehrere im Beschickungskanal angeordnete Verschlussorgane, die mittels Stellantriebe verstellbar sind, und eine Steuerungseinheit, die konfiguriert ist, die Stellantriebe zur Befüllung der Füllschächte mit den Faserflocken derart anzusteuern, dass aufgrund von Stellpositionen der Verschlussorgane zur gleichen Zeit stets nur eine der Bodenöffnungen mit dem zentralen Faserflockeneinlauf verbunden ist, aufweist, und dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:

1) Messen einer Änderung einer Gewichtskraft mittels der Wiegevorrichtung in einem definierten Zeitintervall während eines Füll- und/oder Entleervorgangs;
2) Berechnen einer Änderung eines Füllgewichts der Füllschächte durch die Steuerungseinheit aus der Änderung der Gewichtskraft in dem definierten Zeitintervall;
3) Berechnen der Füllstände der Füllschächte durch die Steuerungseinheit, wobei die Änderung des Füllgewichts auf den zumindest einen Füllschacht verteilt wird, der in dem definierten Zeitintervall aufgrund der Stellpositionen der Verschlussorgane mit dem Faserflockeneinlauf verbunden war:
Von Vorteil ist, dass die Steuerungseinheit die Stellantriebe steuert und somit die Stellpositionen der Verschlussorgane kennt. Damit kann die Steuerungseinheit beim Berechnen der Füllstände berücksichtigen, welcher der Füllschächte in dem definierten Zeitintervall wie lange mit dem Faserflockeneinlauf verbunden war. Über die Wiegevorrichtung erhält die Steuerungseinheit zudem die Information darüber, wie sich die Gewichtskraft in dem Zeitintervall verändert hat. Entsprechend kann die Steuerungseinheit die zugehende Menge an Faserflocken, respektive das zugehende Gewicht, unter Einbeziehung der Informationen aus den Stellpositionen der Verschlussorgane den einzelnen Füllschächten anteilig zuordnen. Auf diese Weise kann die Steuerungseinheit den Füllstands des einzelnen Füllschachts berechnen.

Im Füllvorgang erfolgt eine Beschickung, sodass zumindest einer der Füllschächte mit den Faserflocken befüllt wird. Außerdem steht im Füllvorgang die Abzugsvorrichtung still, sodass keine Faserflocken aus den Füllschächten abgezogen werden. Im Entleervorgang erfolgt keine Beschickung und die Abzugsvorrichtung zieht die Faserflocken aus den Füllschächten ab. Im Füll- und Entleervorgang erfolgt eine Beschickung und die Abzugsvorrichtung zieht Faserflocken aus den Füllschächten ab.
Die Wiegevorrichtung misst eine Gewichtskraft, aus der ein Gesamtgewicht berechnet werden kann. Das Gesamtgewicht setzt sich aus einem Leergewicht und einem Füllgewicht zusammen. Dadurch, dass die Wiegevorrichtung im Kraftfluss zwischen den Füllschächten und dem ortsfesten Boden angeordnet ist, muss das Gesamtgewicht nicht einer gesamten Masse der Spinnereivorbereitungsmaschine entsprechen.
Insbesondere entspricht die Änderung der Gewichtskraft der Differenz aus der zu einem Startpunkt des Zeitintervalls gemessenen Gewichtskraft und der zu einem Endpunkt des Zeitintervalls gemessenen Gewichtskraft. Die Änderung der Gewichtskraft hat somit dieselbe physikalische Einheit wie die Gewichtskraft. Die Wiegevorrichtung und/oder die Steuerungseinheit können die Angabe der Kraft vorzugsweise in Kilogramm umrechnen, respektive angeben. In analoger Weise kann die Änderung des Füllgewichts der Differenz des Füllgewichts zum Startpunkt des Zeitintervalls und dem Füllgewicht zum Endpunkt des Zeitintervalls entsprechen. Die Änderung des Füllgewichts hat somit dieselbe physikalische Einheit wie das Füllgewicht, nämlich Kilogramm. Das Füllgewicht entspricht der Differenz aus dem mittels der Wiegevorrichtung gemessenen Gewicht und dem Leer- beziehungsweise Taragewicht, das in der Steuerungseinheit hinterlegt sein kann. Letzteres ergibt sich, wenn die Füllschächte leer sind, respektive sich keine Faserflocken in der Spinnereivorbereitungsmaschine befinden. Das Leergewicht kann mittels der Wiegevorrichtung eingemessen oder als vorgegebener Wert in der Steuereinheit abgespeichert sein.
Die Masse der Faserflocken wird somit zur Füllstandberechnung herangezogen. Diese bietet im Vergleich zu zum Beispiel einer Höhenmessung, die beispielsweise mittels in den Füllschächten angeordneten Lichtschranken erfolgen kann, folgende Vorteile: direkte Vergleichbarkeit mit anderen Informationen aus Versuchen oder Messsystemen in der Spinnerei (zum Beispiel in Ballenschau für den Ballenöffner aufgestelltes Ballengewicht); Unabhängigkeit von Materialkomprimierung in den Füllschächten durch Druckluft oder Füllgewicht; Unabhängigkeit von wechselnden Materialeigenschaften zum Beispiel Packungsdichte; Unabhängigkeit von Materialverteilung im Füllschacht. Die Füllstände können Angaben in Kilogramm sein. Dadurch kann der Füllstand des jeweiligen Füllschachts die Menge an Faserflocken in dem jeweiligen Füllschacht in Kilogramm angeben. Dies ist vorteilhaft, weil damit auf einfache Weise einer Minimalwert, sprich ein minimaler Füllstand, und/oder ein Maximalwert, sprich ein maximaler Füllstand, angegeben werden kann. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn die Spinnereivorbereitungsmaschine unterschiedliches Material hintereinander bearbeiten soll, beispielsweise zunächst Faserflocken aus Baumwolle und nach einem Materialwechsel Faserflocken aus Mischfasern, die beispielsweise auch Recyclingfasern umfassen. Die Werte können in der Steuerungseinheit hinterlegt oder durch einen Bediener der Spinnereivorbereitungsmaschine einstell- beziehungsweise veränderbar sein.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die vorgenannten Verfahrensschritte 1) - 3) während des Füll- und/oder Entleervorgangs wiederholt werden. Insbesondere werden die Verfahrensschritte 1) - 3) ständig wiederholt. Damit sind stets aktuelle Füllstände bekannt. Das Zeitintervall kann beispielsweise 1 Sekunde, 2 Sekunden, 3 Sekunden, 4 Sekunden, 5 Sekunden oder auch mehr als 5 Sekunden oder auch weniger als 1 Sekunde betragen. Vorzugsweise liegt das Zeitintervall in einem Bereich zwischen 1 Sekunden und 10 Sekunden.
Zur weiteren Optimierung der Berechnung der Füllstände kann vorgesehen sein, dass die Abzugsvorrichtung je Füllschacht ein Einzugswalzenpaar aufweist, wobei die Steuerungseinheit zum Berechnen der Füllstände eine Einzugswalzendrehzahl der Einzugswalzenpaare berücksichtigt. Dadurch lässt sich präzise das aus den Füllschächten abgehende Gewicht an Faserflocken in dem jeweiligen Zeitintervall bestimmen. Für das jeweilige Zeitintervall kann durch Differenzbildung zwischen der Änderung des Füllgewichts und dem abgehenden Gewicht das zugehende Gewicht ermittelt werden. Dies erhöht die Genauigkeit der berechneten Füllstandswerte. Auch der Zustand der Einzugswalzen wird von der Steuerungseinheit erfasst. Dieser kann Informationen liefern, ob die Einzugswalzen sich drehen oder stillstehen. Wenn sich die Einzugswalzen drehen, werden die Füllschächte entleert. Wenn die Einzugswalzen stillstehen, werden keine Faserflocken aus den Füllschächten abgezogen. Vorzugsweise sind die Einzugswalzen mit einem gemeinsamen Antrieb gekoppelt. In jedem Füllschacht können zwei der Einzugswalzen angeordnet sein. Je Füllschacht kann auch ein Einzelantrieb vorgesehen sein, der die Einzugswalzen des jeweiligen Füllschachts antreibt. Vorzugsweise sind die Walzen der Einzugswalzenpaare gleich schnell laufend angetrieben. Auf diese Weise werden die Faserflocken aus allen Füllschächten gleichzeitig entnommen, was für eine bessere Durchmischung der Faserflocken im Mischkanal sorgt. Zudem ist der Antriebsstrang, über den sämtliche Einzugswalzenpaare angetrieben werden, konstruktiv einfacher umzusetzen. Grundsätzlich möglich ist aber auch, dass jedes Einzugswalzenpaar einzelnen angetrieben wird.
Insbesondere berechnet die Steuerungseinheit aus der Änderung der Gewichtskraft, die mittels der Wiegevorrichtung in einem Zeitfenster gemessen wird, in dem keine Beschickung der Füllschächte erfolgt, eine Produktion der Spinnereivorbereitungsmaschine in Abhängigkeit der Einzugswalzendrehzahl. Die Produktion gibt das Gewicht der Menge an Faserflocken pro Zeit an, die von der Spinnereivorbereitungsmaschine ausgegeben werden. Üblicherweise wird die Produktion in Kilogramm pro Stunde angegeben.
In Versuchen hat sich gezeigt, dass die Produktion bei Füllständen, bei denen die einzelnen Füllschächte zwischen etwa 30 Prozent und 100 Prozent des maximalen Füllstands gefüllt sind, konstant bleibt. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit dem die Füllstände der einzelnen Füllschächte berechnet werden, können somit die Füllschächte gezielt befüllt werden. Dadurch kann verhindert werden, dass die einzelnen Füllschächte leerlaufen beziehungsweise der Füllstand unter den vorgegebenen Minimalwert, der beispielsweise 40 Prozent des maximalen Füllstands betragen kann, abfällt.
Zur Optimierung der Steuerung des Gesamtprozesses in der Spinnereivorbereitung kann der Gesamtfüllstand der Spinnereivorbereitungsmaschine herangezogen werden, um zum Beispiel zusammen mit einem Ausgangsmassenstrom der Karde Wartungsfenster zu kalkulieren, Wechselzeiten zwischen Linien zu berechnen, Mehrwert/Sicherheit für den Kunden zu bieten. Insbesondere entspricht der Gesamtfüllstand dem Füllgewicht. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Spinnereivorbereitungsmaschine als Mischer, insbesondere Schachtmischer ausgebildet ist.
Weitere von der Spinnereivorbereitungsmaschine gewonnene beziehungsweise der Steuerungseinheit vorliegende Informationen, die bei der weiteren Optimierung der Füllstandsmessung herangezogen werden können, können beispielsweise Druckwerte aus Druckmessungen sein. Der Grenzzustand, der eine 100-prozentige Füllung des jeweiligen Füllschachts meint, kann über den gemessenen Differenzdruck zwischen Beschickung und Absaugung bestimmt werden und kann durch Lichtschrankensignale von in den Füllschächten angeordneten Lichtschranken, Lichttastern, etc. überprüft werden.
Eine weitere Lösung der oben genannten Aufgabe besteht in einer Spinnereivorbereitungsmaschine zum Bearbeiten von Faserflocken, wobei die Spinnereivorbereitungsmaschine auf einem ortsfesten Boden aufstellbar beziehungsweise aufgestellt ist und mehrere nebeneinander angeordnete Füllschächte, einen oberhalb der Füllschächte angeordneter Beschickungskanal, der eingangsseitig mit einem zentralen Faserflockeneinlauf verbunden ist und ausgangsseitig je Füllschacht eine Bodenöffnung aufweist, mehrere im Beschickungskanal angeordnete Verschlussorgane, die mittels Stellantriebe verstellbar sind, eine Steuerungseinheit, die konfiguriert ist, die Stellantriebe zur Befüllung der Füllschächte mit den Faserflocken derart anzusteuern, dass aufgrund von Stellpositionen der Verschlussorgane zur gleichen Zeit stets nur eine der Bodenöffnungen mit dem zentralen Faserflockeneinlauf verbunden ist, und eine unterhalb der Füllschächte angeordnete Abzugsvorrichtung, die eingangsseitig mit den Füllschächten und ausgangsseitig mit einem zentralen Faserflockenauslauf verbunden ist, aufweist. Die Spinnereivorbereitungsmaschine ist zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens konfiguriert und weist die mit der Steuerungseinheit signalverbundene Wiegevorrichtung auf, die im Kraftfluss zwischen den Füllschächten und dem ortsfesten Boden angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Spinnereivorbereitungsmaschine ergeben sich dieselben Vorteile, wie sie im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden sind, sodass hier abkürzend auf obige Beschreibung Bezug genommen wird. Dabei versteht es sich, dass alle genannten Ausgestaltungen des Verfahrens auf die Spinnereivorbereitungsmaschine übertragbar sind und umgekehrt.
Die Verschlussorgane können als insbesondere schwenkbare Klappen, Drehschieber, etc. ausgestaltet sein, die in dem Beschickungskanal angeordnet sein können. Insbesondere kann jedes Verschlussorgan in zumindest zwei der Stellpositionen überführt werden. In einer Schließstellung versperrt das jeweilige Verschlussorgan die dem jeweiligen Verschlussorgan zugeordnete Bodenöffnung im Beschickungskanal, sodass der sich an die zugeordnete Bodenöffnung anschließende Füllschacht nicht befüllt werden kann. In einer Offenstellung gibt das jeweilige Verschlussorgan die dem jeweiligen Verschlussorgan zugeordnete Bodenöffnung frei und ermöglicht eine Befüllung des angeschlossenen Füllschachts. Der Beschickungskanal ist durch das sich in der Offenstellung befindliche Verschlussorgan stromabwärts der nunmehr freigegeben Bodenöffnung versperrt. Aufgrund dieser Anordnung der Verschlussorgane benötigt die in Beschickungsrichtung letzte Bodenöffnung im Beschickungskanal kein Verschlussorgan. Mit anderen Worten reicht es aus, wenn bei (n) Bodenöffnungen (n-1) Verschlussorgane vorgesehen sind. Im Ergebnis kann zur gleichen Zeit stets nur eine der Bodenöffnungen mit dem zentralen Faserflockeneinlauf verbunden sein. Vorzugsweise ist eine Befüllung mehrerer Füllschächte gleichzeitig nicht möglich.
Die Spinnereivorbereitungsmaschine kann beispielsweise ein als Schachtmischer ausgeführter Fasermischer sein. Dieser kann über mehrere der nebeneinander, beziehungsweise in einer Beschickungsrichtung hintereinander angeordnete Füllschächte verfügen. Die Faserflocken können über den oberhalb der Füllschächte verlaufenden Beschickungskanal in die einzelnen Füllschächte eingefüllt werden. Der Transport der Faserflocken kann pneumatisch, beispielsweise mittels eines oder mehrerer an den Beschickungskanal angebundener Ventilatoren, erfolgen. In dem Beschickungskanal kann je Füllschacht das Verschlussorgan, beispielsweise eine Klappe, insbesondere ein Drehschieber, angeordnet sein, wobei die Verschlussorgane über die Steuerungseinheit geöffnet und geschlossen werden können. Hierzu kann jedes Verschlussorgan mit dem jeweiligen Stellantrieb beziehungsweise Aktuator zusammenwirken, der mit der Steuerungseinheit gekoppelt sein kann. Weiterhin kann die Spinnereivorbereitungsmaschine die Abzugsvorrichtung aus Walzen an den Unterseiten der Füllschächte aufweisen, um die Füllschächte entleeren zu können. Dabei können alle Füllschächte gleichzeitig entleert werden. Die Abzugsvorrichtung kann in an sich bekannter Weise die Einzugswalzen und nachgelagert Öffnungswalzen umfassen. Unterhalb der Abzugsvorrichtung kann eine beispielsweise mit Frischluftzufuhr arbeitende Absaugung angeschlossen sein, um die durchmischten Faserflocken zur nächsten Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine weitere Spinnereivorbereitungsmaschine zu transportieren.
Insbesondere weist die Spinnereivorbereitungsmaschine mindestens drei und bevorzugt mindestens vier Auflagerpunkte zum Aufstellen auf einem ortsfesten Boden auf. Insbesondere weist die Spinnereivorbereitungsmaschine eine Unterkonstruktion und ein Maschinengestell auf, wobei das Maschinengestell mittels der Unterkonstruktion gegenüber dem ortsfesten Boden abgestützt ist. Um das Maschinengestell gegenüber dem Boden ausrichten zu können, kann die Unterkonstruktion insbesondere höhenverstellbare Stützfüße aufweisen. Die Füllschächte können an dem Maschinengestell befestigt sein.
Für eine zuverlässige Füllstandsmessung soll die Masse erfindungsgemäß mittels einer gravimetrischen Messung durch die Wiegevorrichtung, welche vorzugsweise mehrere Wiegezellen umfasst, bestimmt werden. Aufgrund des Aufbaus der Spinnereivorbereitungsmaschine kann sich eine Messung der gesamten Spinnereivorbereitungsmaschine anbieten. Bei der Ausgestaltung als Schachtmischer ist grundsätzlich auch eine schachtweise Messung möglich, jedoch ist eine Messung der gesamten Spinnereivorbereitungsmaschine mit Berechnung der einzelnen Schachtfüllungen, respektive Füllstände bevorzugt vorgesehen.
Die Wiegezellen können beispielsweise als Scherstab-Wiegezellen ausgestaltet sein. Insbesondere ist der Grundkörper einer solchen Wiegezelle als Federelement gestaltet und ist aus einem Metall hergestellt, welches sich unter Krafteinwirkung verformt und bei Zurücknahme der Krafteinwirkung in seinen Ursprungszustand zurückkehrt. Diese definierte Verformung kann über einen am Grundkörper angebrachten Dehnungsmessstreifen registriert und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden.
Weiterhin können die Wiegezellen in einfachster Ausführung auch Dehnungsmessstreifen umfassen, die direkt an tragenden Stützen der Unterkonstruktion der Spinnereivorbereitungsmaschine angebracht sein können. Durch Befüllen oder Entleeren der Füllschächte entsteht eine mechanische Belastung auf der Unterkonstruktion, die eine Materialverformung zum Beispiel in den Stützfüßen erzeugt und von den Wiegezellen erfasst werden kann.
Insbesondere weist die Spinnereivorbereitungsmaschine mindestens vier der Auflagerpunkte zum Aufstellen auf einem ortsfesten Boden auf, wobei die Wiegevorrichtung mehrere Wiegezellen aufweist, die nur an einer Teilmenge der Auflagerpunkte angebracht sind, wobei die mit den Wiegezellen ausgestatteten Auflagerpunkte auf einer gedachten Verbindungslinie liegen, die parallel zu einer Hauptachse der Spinnereivorbereitungsmaschine ausgerichtet ist.
Gemäß einer Ausgestaltung können die Wiegezellen zwischen dem Maschinengestell und dem ortsfesten Boden angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Spinnereivorbereitungsmaschine eine Entkoppelungsvorrichtung mit mindestens vier Auflagerpunkten zum Aufstellen auf einem ortsfesten Boden aufweisen, wobei das Maschinengestell und die Entkoppelungsvorrichtung baulich voneinander getrennt sind, und die Wiegezellen zwischen der Entkoppelungsvorrichtung und dem Maschinengestell angeordnet sind.
Zum Ausschluss von die Messgenauigkeit der Wiegevorrichtung beeinflussenden Störgrößen können Rohrleitungen für Beschickung und Absaugung, wie beispielsweise ein Faserflockeneinlauf und/oder ein Faserflockenauslauf, über die die Spinnereivorbereitungsmaschine mit vor- beziehungsweise nachgelagerten Spinnereivorbereitungsmaschinen verbindbar ist, entkoppelt werden. Auf diese Weise kann ein Kraftnebenschluss vermieden werden. Diese Entkoppelung kann zum Beispiel durch Dichtungen, flexible Schlauchstücke und dergleichen erfolgen. Eine Wartungsbühne der Spinnereivorbereitungsanlage, die an der Spinnereivorbereitungsmaschine stationär angebracht sein kann, kann ebenfalls entkoppelt werden, um Zusatzbelastungen und Schwingungen beim Begehen der Wartungsbühne auf die Wiegevorrichtung und Kraftnebenschlüsse ausschließen zu können.
Bevorzugte Ausführungsformen werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert. In Bezug auf die Beschreibung der Figuren können die gleichen Bezugszeichen in den einzelnen Figuren verwendet werden, um auf ähnliche oder technisch entsprechende Elemente zu verweisen. Hierin zeigt:

Figur 1: eine Längsschnittansicht einer Spinnereivorbereitungsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 2: ein in Figur 1 eingekreistes Detail II in vergrößerter Darstellung;
Figur 3: eine Draufsicht der Spinnereivorbereitungsmaschine mit einem Wiegesystem gemäß einer Ausführungsform; und
Figur 4: eine Draufsicht der Spinnereivorbereitungsmaschine mit dem Wiegesystem gemäß einer weiteren Ausführungsform;
Figur 5: ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur gravimetrischen Füllstandsmessung der Spinnereivorbereitungsmaschine; und
Figur 6: eine Längsschnittansicht einer Spinnereivorbereitungsmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In der Figur 1 ist eine Spinnereivorbereitungsmaschine 1 zum Verarbeiten von Faserflocken 2 gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt, die als Schachtmischer ausgebildet ist und in an sich bekannter Weise in eine Putzereilinie einer Spinnerei integriert sein kann.
Zur Verdeutlichung der Ausrichtung der Spinnereivorbereitungsmaschine 1 im Raum ist in der Figur 1 eine Längsrichtung X, eine Querrichtung Y und eine Hochrichtung Z eingezeichnet, die im Sinne eines der Spinnereivorbereitungsmaschine 1 zugeordneten kartesischen Koordinatensystems definiert und durch entsprechende Pfeile angegeben sind. Begriffe wie "unten", "unterhalb", "oben" oder "oberhalb" stellen dabei räumliche Angaben in Bezug auf Hochrichtung Z dar. Die Spinnereivorbereitungsmaschine 1 kann auf einem ortsfesten Boden 3 aufgestellt sein, der in einer von der Längsrichtung X und der Querrichtung Y aufgespannten horizontalen Ebene liegt.
Die Spinnereivorbereitungsmaschine 1 weist einen Flockenspeicher 4 auf, der in mehrere, hier beispielhaft, sechs nebeneinander respektive in einer Beschickungsrichtung A hintereinander angeordnete Füllschächte 5 (5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6) unterteilt ist. Die Beschickungsbeziehungsweise Transportrichtung des Faserluftstroms ist in der Figur 1 mit dem Pfeil A angedeutet. Die Füllschächte 5 sind durch perforierte Trennwände 33 räumlich voneinander getrennt.
Oberhalb der Füllschächte 5 ist eine Beschickungsvorrichtung mit einem Beschickungskanal 6 und in dem Beschickungskanal 6 angeordneten Verschlussorganen 11 (11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5) angeordnet. Die Füllschächte 5 sind an den oberhalb der Füllschächte 5 verlaufenden Beschickungskanal 6 angeschlossen, der zum Befüllen der Füllschächte 5 mit den Faserflocken 2 je Füllschacht 5 eine Bodenöffnung 7 (7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6) aufweist. Ein Einlass 8 des Beschickungskanals 6 ist mit einem zentralen Faserflockeneinlauf 9 strömungsleitend verbunden, der rohrförmig gestaltet ist und seinerseits eingangsseitig an eine vorgeschaltete Spinnereivorbereitungsmaschine (nicht gezeigt) angeschlossen sein kann. Die Faserflocken 2 werden durch den Faserflockeneinlauf 9 pneumatisch mittels eines Ventilators 10 durch den Einlass 8 in den Beschickungskanal 6 transportiert.
In Beschickungsrichtung A zwischen dem Einlass 8 und den Bodenöffnungen 7 ist eine Umluftklappe 41 im Beschickungskanal 6 angeordnet, die in deren Offenstellung eine strömungsleitende Verbindung zwischen dem Einlass 8 und einem Umluftkanal 40 freigibt. In der Offenstellung ist die Umluftklappe 41 in den Beschickungskanal 6 verschwenkt und sperrt diesen stromabwärts der Umluftklappe 41. In der Figur 1 ist die Umluftklappe 41 in deren Schließstellung gezeigt, in der die Umluftklappe 41 den Umluftkanal 40 versperrt und den Beschickungskanal 6 freigibt. Die Umluftklappe 41 ist mittels eines Stellantriebs von der Offenstellung in die Schließstellung, und vice versa, verlagerbar. Bei Materialanforderung ist die Umluftklappe 41 in deren Schließstellung, um ein Beschicken der Füllschächte 5 mit den Faserflocken 2 zu ermöglichen. Wenn keine Materialanforderung vorliegt, wird die Umluftklappe 41 in deren Offenstellung überführt, in der die Transportluft, die dann entsprechend keine Faserflocken transportiert, über den Umluftkanal 40 an den Füllschächten 5 vorbeigeführt wird.
Die Stellpositionen der in dem Beschickungskanal 6 angeordneten Verschlussorgane 11 sind mittels Stellantrieben 36 verstellbar. Die Stellantriebe 36 können pneumatische Stellantriebe sein, wobei auch Alternativen, wie elektro-mechanische oder hydraulische Stellantriebe möglich sind. Weiterhin weist die Spinnereivorbereitungsmaschine 1 eine Steuerungseinheit 37 auf, die konfiguriert ist, die Stellantriebe 36 zur gezielten Befüllung der Füllschächte 5 mit den Faserflocken 2 derart anzusteuern, dass aufgrund der Stellpositionen der Verschlussorgane 11 zur gleichen Zeit stets nur eine der Bodenöffnungen 7 mit dem zentralen Faserflockeneinlauf 9 verbunden ist. Für die, hier, sechs Füllschächte 5 werden aufgrund der Anordnung der Verschlussorgane 11 nur fünf Verschlussorgane 11 benötigt. Weiterhin ist die Steuerungseinheit 37 konfiguriert, den Stellantrieb der Umluftklappe 41 anzusteuern, um bei Materialanforderung die Umluftklappe 41 in deren Schließstellung zu überführen, damit die Faserflocken 2 durch den Einlass 8 hin zu der jeweils freigegebenen Bodenöffnung 7 strömen kann. Jedes der Verschlussorgane 11 kann mittels dem zugeordneten Stellantrieb 36 in zwei Stellpositionen verfahren werden, nämlich in seine Offenstellung und in seine Schließstellung, wie nachstehend im Detail beschrieben wird.
Konkret sind an den Bodenöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5 der in der Beschickungsrichtung A ersten fünf Füllschächte 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5 jeweils eines der Verschlussorgane 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5 angeordnet. In der Figur 1 ist gezeigt, dass aufgrund einer vorliegenden Materialanforderung die Faserflocken 2 mittels der in der Beschickungsrichtung A strömenden Transportluft A durch den Faserflockeneinlauf 9 in den Beschickungskanal 6 transportiert werden. Die sich in deren Schließstellung befindliche Umluftklappe 41 versperrt den Umluftkanal 40 und gibt den Beschickungskanal 6 frei. Das in der Beschickungsrichtung A erste Verschlussorgan 11.1 ist in seiner Offenstellung, sodass die durch den Einlass 8 in den Beschickungskanal 6 einströmenden Faserflocken 2 durch die erste Bodenöffnung 7.1 in den ersten Füllschacht 5.1 einströmen. Das erste Verschlussorgan 11.1 ist in seiner Offenstellung derart in den Beschickungskanal 6 hinein geschwenkt, dass der Beschickungskanal 6 stromabwärts der ersten Bodenöffnung 7.1 durch das erste Verschlussorgan 11.1 versperrt ist. Damit können die Faserflocken 2 nur in den ersten Füllschacht 5.1 transportiert werden.
Wenn der zweite Füllschacht 5.2 befüllt werden soll, wird das erste Verschlussorgan 11.1 in seine Schließstellung überführt, in der das erste Verschlussorgan 11.1 die erste Bodenöffnung 7.1 versperrt und den Beschickungskanal 6 stromabwärts der ersten Bodenöffnung 7.1 freigibt. Das zweite Verschlussorgan 11.2 wird dann in seine Offenstellung überführt, in der die durch den Einlass 8 in den Beschickungskanal 6 einströmenden Faserflocken 2 durch die zweite Bodenöffnung 7.2 in den zweiten Füllschacht 5.2 einströmen und der Beschickungskanal 6 stromabwärts der zweiten Bodenöffnung 7.2 nunmehr durch das zweite Verschlussorgan 11.2 versperrt ist. Die Befüllung der weiteren Füllschächte 5.3, 5.4, 5.5 erfolgt in analoger Weise.
Lediglich an der letzten Bodenöffnung 7.6 ist keines der Verschlussorgane 11 vorgesehen. Wenn der letzte Füllschacht 5.6 befüllt werden soll, sind die Verschlussorgane 11.1, 11.2, 11.3, 11.4, 11.5 an den vorgelagerten Bodenöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5 in deren Schließstellungen zu überführen, in denen die vorgelagerten Bodenöffnungen 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5 verschlossen und der Beschickungskanal 6 freigegeben ist.
An einem unteren Ende des Flockenspeichers 4 ist eine Abzugsvorrichtung 34 vorgesehen, die je Füllschacht 5 eine Dosiervorrichtung 12 aufweist, um den jeweiligen Füllschacht 5 gesteuert entleeren zu können. Die jeweilige Dosiervorrichtung 12 weist ein Einzugswalzenpaar 35 mit zwei Einzugswalzen 13, 14 auf und kann weiterhin eine unterhalb des Einzugswalzenpaares 35 angeordnete Öffnungswalze 15 umfassen. Sämtliche Einzugswalzen 13, 14 können über einen gemeinsamen Antrieb drehend antreibbar sein und drehen vorzugsweise mit derselben Eingangswalzendrehzahl. Insbesondere werden über die Abzugsvorrichtung 34 die Faserflocken 2 aus den Füllschächten 5 gleichzeitig entnommen.
Weiterhin kann unterhalb der Abzugsvorrichtung 34 eine beispielsweise mit Frischluftzufuhr L arbeitende Absaugung angeschlossen sein, um die durchmischten Faserflocken 2 zur nächsten Bearbeitungsmaschine, insbesondere eine weitere Spinnereivorbereitungsmaschine (nicht gezeigt) in der Putzereilinie transportieren zu können. Hierzu kann sich unterhalb der Dosiervorrichtungen 12 ein Mischkanal 16 anschließen, der sich in der Längsrichtung X über die Füllschächte 5 erstreckt, um das entnommene Flockenmaterial 2 über einen Auslass 17 pneumatisch durch einen strömungsleitend angeschlossenen Flockenauslauf 18 an eine nachfolgende Spinnereivorbereitungsmaschine (nicht gezeigt) in der Putzereilinie transportieren zu können. Der Flockenauslauf 18 kann über eine Rohrhalterung 32 auf dem ortsfesten Boden 3 abgestützt sein.
Weiterhin weist die Spinnereivorbereitungsmaschine 1 ein Maschinengestell 19 auf, an dem der Flockenspeicher 4 mit den Füllschächten 5, dem darauf angeordneten Beschickungskanal 6 und der Abzugsvorrichtung 34 sowie der Mischkanal 16 befestigt sind. Weiterhin kann ein Maschinengehäuse 20 am Maschinengestell 19 befestigt sein. Das Maschinengestell 19 stützt sich über mehrere, hier exemplarisch, vier Auflagerpunkte 24 auf dem ortsfesten Boden 3 ab. Um das Maschinengestell 19 gegenüber dem Boden 3 ausrichten zu können, ist an jedem der Auflagerpunkte 24 ein insbesondere höhenverstellbarer Stützfuß 25 vorgesehen.
Zur gravimetrischen Füllstandsmessung weist die Spinnereivorbereitungsmaschine 1 eine mit der Steuerungseinheit 37 signalverbundene Wiegevorrichtung 26 auf, um über Änderungen der gemessenen Gewichtskraft im Betrieb der Spinnereivorbereitungsmaschine 1 das Füllgewicht an Faserflocken 2 berechnen zu können.
Die Wiegevorrichtung 26 weist mehrere Wiegezellen 27 auf. Die Wiegezellen 27 können an allen oder an zumindest einer Teilmenge der Auflagerpunkte 24 zwischen dem Maschinengestell 19 und dem ortsfesten Boden 3 angeordnet sein. Um Verspannungen im Maschinengestell 19 durch Temperaturausdehnungen und damit einhergehende Messfehler zu vermeiden, ist von Vorteil, wenn die Auflager eine horizontale Verschiebung zulassen, beispielsweise durch Dämpfungselemente 28.
Die Wiegezellen 27 können direkt im Maschinengestell 19 angeordnet sein, wie insbesondere in der Figur 2 erkennbar ist. Dadurch lassen sich diese in den bestehenden Maschinenaufbau integrieren. Die Wiegezellen 27 können zwischen dem Maschinengestell 19 und den insbesondere höhenverstellbaren Stützfüßen 25 angeordnet sein. Entsprechend stützt sich das Maschinengestell 19 über die Wiegezellen 27 auf den Stützfüßen 25 ab. Gemäß dem gezeigten Beispiel können die Wiegezellen 27 an einer vom ortsfesten Boden 3 abgewandten Innenfläche eines Gestellprofils des Maschinengestells 19 befestigt sein. Die jeweilige Wiegezelle 27 kann an einem vom Angriffspunkt des Stützfußes 25 abgewandten Ende am Maschinengestell 19 befestigt sein. Die Wiegezellen 27 können beispielsweise Scherstab-Wiegezellen sein. Alternativen sind möglich, sodass die Wiegezelle 27 beispielsweise als Druckkraftwiegezelle, Biegestab-Wiegezelle, Doppel-Scherstabwiegezelle oder als einfache Dehnungsmessstreifen ausgebildet sein können. Die Wiegezellen 27 können an allen Auflagerpunkten 24 angebracht sein. Entsprechend kann die Spinnereivorbereitungsmaschine 1 bei Ausgestaltung mit sechs der Füllschächte 5 beispielsweise vier der Wiegezellen 27 und bei Ausgestaltung mit zehn der Füllschächte 5 beispielsweise sechs der Wiegezellen 27 aufweisen.
Statt der Integration in das Maschinengestell 19 können die Wiegezellen 27 auch direkt auf dem ortsfesten Boden 3 angeordnet sein und die Stützfüße 25 können auf den Wiegezellen 27 stehen.
In der Figur 3 ist eine Ausführungsform der Spinnereivorbereitungsmaschine 1 gezeigt, bei der die Wiegezellen 27 an allen der, hier vier, Auflagerpunkten 24 vorgesehen sind. Um eine definierte Vierpunktauflage zu erzeugen und damit zum Beispiel eine Berechnung anhand von Kräfte- und Momentengleichgewichten zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn an den Auflagerpunkten 24 federnde Elemente vorgesehen sind, beispielsweise die Dämpfungselemente 28.
In der Figur 4 ist eine zur Figur 3 alternative Ausführungsform der Spinnereivorbereitungsmaschine 1 gezeigt, bei der die Wiegezellen 27 nicht an allen Auflagerpunkten 24, sondern nur an einer Teilmenge der Auflagerpunkte 24.1, 24.2 angeordnet sind. Die mit den Wiegezellen 27 versehenen Auflagerpunkte 24.1, 24.2 sind nur auf einer Maschinenseite entlang einer parallel zur Längsachse X verlaufenden Hauptachse 38 der Spinnereivorbereitungsmaschine 1 angeordnet. Insbesondere liegen die mit den Wiegezellen 27 ausgestatteten Auflagerpunkte 24.1, 24.2 auf einer gedachten Verbindungslinie 39, die parallel zu der Hauptachse 38 ausgerichtet ist. An den übrigen Auflagerpunkten 24.3, 24.4, die sich auf der anderen Maschinenseite befinden, sind somit keine Wiegezellen 27 angeordnet. Es hat sich in Versuchen gezeigt, dass sich das Flockenmaterial 2 langfristig in den Füllschächten 5 entlang der Querachse Y gleichverteilt, sodass eine langfristig symmetrische Gewichtsverteilung über die lichte Gestellweite angenommen werden kann beziehungsweise auch vorliegt. Dies ermöglicht die Vereinfachung der statischen Berechnung auf einen Einfeldträger, der ein in der Statik besonders einfach zu berechnendes Element darstellt, dessen Auflagerkräfte ohne aufwändige Rechenverfahren ermittelt werden können. Dadurch können die Auflagerkräfte, die sich aufgrund der sich ändernden Füllzustände im Betrieb der Spinnereivorbereitungsmaschine 1 an den Auflagerpunkten 24.1, 24.2, 24.3, 24.4 ergeben, mit geringem Rechenaufwand ermittelt werden. Bei der als Schachtmischer ausgebildeten Spinnereivorbereitungsmaschine 1 mit den hier beispielhaft gezeigten sechs Füllschächten 5 reichen somit zwei der Wiegezellen 27 zur Gewichtsbestimmung aus, die in der Hauptachse 38 blickend auf derselben Maschinenseite und auf der gedachten Verbindungslinie 39 angeordnet sind. Bei der als Schachtmischer ausgebildeten Spinnereivorbereitungsmaschine 1 mit beispielsweise zehn der Füllschächte 5 können aufgrund der größeren Erstreckung entlang der Maschinenachse, sprich der Maschinenlänge drei der Wiegezellen 27 vorgesehen sein, die auf derselben Maschinenseite und auf der gedachten Verbindungslinie 39 angeordnet sind.
Um die Messergebnisse mittels der Wiegevorrichtung 26 nicht durch Schwingungen zu verfälschen beziehungsweise das Einbringen schwingungsbedingter Störfaktoren für die gravimetrische Füllstandsmessung soweit wie möglich zu reduzieren, ist zwischen dem Maschinengehäuse 20 und dem Faserflockeneinlauf 9 ein schwingungsdämpfendes Element, hier ein flexibles Schlauchelement 29 angeordnet, das eine strömungsleitende Verbindung zwischen dem Faserflockeneinlauf 9 und dem Einlass 8 in den Beschickungskanal 6 bereitstellt. Analog ist zwischen dem Maschinengehäuse 20 und dem Faserflockenauslauf 18 ein schwingungsdämpfendes Element, hier ein weiteres flexibles Schlauchelement 31 angeordnet, das eine strömungsleitende Verbindung zwischen dem Mischkanal 16 beziehungsweise dem Auslass 17 und dem Faserflockenauslauf 18 bereitstellt. Eine Plattform 30, auf der der Ventilator 10 angeordnet ist, kann am bodenseitigen Ende zur Schwingungsdämpfung auf einem schwingungsdämpfenden Element (nicht gezeigt) aufgestellt sein. Dadurch wird zudem ein Kraftnebenschluss verhindert, der dazu führen würde, dass eine falsche, nämlich eine zu geringe Gewichtskraft von der Wiegevorrichtung 26 gemessen würde.
In der Figur 5 ist ein Verfahren zur gravimetrischen Füllstandsmessung der mit den Faserflocken 2 befüllbaren Spinnereivorbereitungsmaschine 1 anhand eines Ablaufdiagramms vereinfacht wiedergegeben. Nachfolgend werden mögliche Ausführungsformen beschrieben, bei der nicht nur die Informationen zu den Stellpositionen der Verschlussorgane 11, respektive dem Zustand der Klappen, sondern auch weitere optionale Informationen von der Spinnereivorbereitungsmaschine 1 mit in die Füllstandsmessung einfließen.
Nach Start 50 des Verfahrens ermittelt die Steuerungseinheit 37 im Schritt 51 den Betriebsmodus, in dem sich die Spinnereivorbereitungsmaschine 1 befindet. Der Betriebsmodus kann manuell durch Nutzereingabe vorgegeben sein. Die Spinnereivorbereitungsmaschine 1 kann beispielsweise in drei verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden, nämlich Füllbetrieb 60, Leerbetrieb 70 und Automatikbetrieb 80.
Im Betriebsmodus Füllbetrieb 60 findet ein Füllvorgang statt, in dem zumindest einer der Füllschächte 2 mit den Faserflocken 2 befüllt wird und die Abzugsvorrichtung 34 stillsteht. Der Füllbetrieb 60 kann zum Beispiel dazu dienen, die Spinnereivorbereitungsmaschine 1 zur Herstellung eines anfänglichen Vorrates mit den Faserflocken 2 zu befüllen.
Konkret fragt die Steuerungseinheit 37 im Schritt 61 des Füllbetriebs 60 ab, ob es eine Materialanforderung gibt. Diese Information kann von einer übergeordneten Steuerung, beispielsweise einem Line Commander bereitgestellt werden. Weiterhin könnte im Faserflockeneinlauf 9 auch ein Materialsensor angeordnet sein. Als zusätzlicher Wert kann der Status der Einzugswalzen 13, 14 abgefragt werden, welche dann ausgeschaltet sein sollten. Aus der von der Wiegevorrichtung 26 zu Beginn eines definierten Zeitintervalls (Startpunkt; t = 0 Sekunden) gemessenen Gewichtskraft (Gesamtgewicht) minus einem vorgegebenen Leerbeziehungsweise Taragewicht kann das Füllgewicht an Faserflocken 2 im Flockenspeicher 4 berechnet werden. Aus der am Ende des definierten Zeitintervalls (Endpunkt; Beispiel: t = 5 Sekunden) gemessenen Gewichtskraft berechnet die Steuerungseinheit 37 nach Abzug der im Startpunkt gemessenen Gewichtskraft die Massendifferenz, die aus der Befüllung der Füllschächte 5 in dem definierten Zeitintervall erfolgte. Das definierte Zeitintervall kann beispielsweise eine Sekunde bis fünf Sekunden betragen, wobei auch längere oder kürzere Zeitintervalle möglich sind. Das Messen der Änderung der Gewichtskraft in dem definierten Zeitintervall wird bei Betrieb der Spinnereivorbereitungsmaschine 1 vorzugsweise ständig wiederholt, sprich, es fängt immer wieder von vorne an, um die Änderung des Füllgewichts und darauf aufbauend die Füllstände der Füllschächte 5 wiederkehrend berechnen zu können. Durch die oben beschriebene Steuerung der Verschlussorgane 11 kann zur selben Zeit immer nur einer der Füllschächte 5 befüllt werden. Somit kann die Steuerungseinheit 37 im Schritt 62 abgleichen, welcher Füllschacht 5 in dem definierten Zeitintervall wie lange geöffnet war und welcher der Füllschächte 5 somit mit den Faserflocken 2 beschickt worden ist. Da zu jedem Zeitpunkt immer nur einer der Füllschächte 5 befüllt werden kann, kann dem jeweiligen Füllschacht 5 der entsprechende Anteil der gemessenen Gewichtsdifferenz zugerechnet werden.
Im Betriebsmodus Leerbetrieb 70 findet ein Entleervorgang statt, in dem keine Beschickung mit Faserflocken 2 erfolgt und die Abzugsvorrichtung 34 die Faserflocken 2 aus den Füllschächten 5 abzieht. Der Leerbetrieb 70 kann zum Beispiel dazu dienen, bei einem Materialwechsel Restmengen an den Faserflocken 2 aus der Spinnereivorbereitungsmaschine 1 und insbesondere den Füllschächten 5 zu entfernen. Mit anderen Worten erfolgt im Leerbetrieb 70 keine Materialanforderung, das heißt über den Faserflockeneinlauf 9 gelangen keine Faserflocken 2 in den Beschickungskanal 6, und die Füllschächte 5 werden lediglich entleert.
Konkret fragt die Steuerungseinheit 37 im Schritt 71 des Leerbetriebs 70 fragt den Status der Einzugswalzen 13, 14 ab, insbesondere ob sich die Einzugswalzen 13, 14 drehen und mit welcher Einzugswalzendrehzahl diese drehend angetrieben werden. Im Schritt 72 berechnet die Steuerungseinheit 37 die Füllstände der Füllschächte 5. Hierzu berechnet die Steuerungseinheit 37, wie bereits zuvor am Beispiel des Füllbetriebs 60 beschrieben, die Änderung des Füllgewichts in dem definierten Zeitintervall. Aus der mit der Wiegevorrichtung 26 erfassten Änderung der Gewichtskraft wird die Massendifferenz berechnet, die im Leerbetrieb 70 folglich eine negative Gewichtsdifferenz ist. Dadurch, dass die Abzugsvorrichtung 34 die Faserflocken 2 aus allen Füllschächten 5 gleichzeitig abzieht, kann die Massendifferenz auf alle Füllschächte 5 gleichmäßig verteilt werden. Mit anderen Worten leert sich der Füllstand in allen Füllschächten 5 um denselben Betrag. Aufgrund der gleichen Ausgestaltung der Einzugswalzen 13, 14, die antriebstechnisch mit einem gemeinsamen Antrieb gekoppelt sind, drehen diese mit gleichen Drehzahlen. Wenn die Einzugswalzen 13, 14 im jeweiligen Füllschacht 5 dagegen mit eigenem Einzelantrieb ausgestattet sind, kann pro Füllschacht 5 festgestellt werden kann, ob sich dieser entleert. Im Leerbetrieb werden die Füllschächte 5 somit entleert, wobei eine teilweise oder vollständige Entleerung der Füllschächte 5 möglich ist.
Immer wenn keine Beschickung der Füllschächte 5 erfolgt und die Faserflocken 2 über die Abzugsvorrichtung 34 aus den Füllschächten 5 entnommen werden, sprich während des reinen Entleervorgangs, kann in einem solchen Zeitintervall die Steuerungseinheit 37 eine Produktion der Spinnereivorbereitungsmaschine 1 in Abhängigkeit der Einzugswalzendrehzahl berechnen. Die Steuerungseinheit 37 kann darauf basierend die Produktion für weitere Drehzahlen ableiten. Hierzu können beispielsweise drehzahlabhängige Produktionskurven in der Steuerungseinheit 37 hinterlegt sein.
Im Betriebsmodus Automatikbetrieb 80, welcher während des Betriebs der Spinnereivorbereitungsmaschine 1 üblicherweise vorliegt, können die folgenden Fälle unterschieden werden beziehungsweise auftreten:

Füllvorgang (siehe Füllbetrieb 60);
Entleervorgang (siehe Leerbetrieb 70); oder
Gleichzeitig ablaufender Füll- und Entleervorgang (siehe Füll- und Leerbetrieb 60, 70).

Im Schritt 81 des Automatikbetriebs 80 fragt die Steuerungseinheit 37 den Status der Einzugswalzen 13, 14 ab. Wenn die Einzugswalzen 13, 14 drehend angetrieben werden, werden die Füllschächte 5 entleert. Im Schritt 82 wird zudem abgefragt, ob eine Materialanforderung vorliegt. Wenn die Materialanforderung vorliegt, wird befüllt. Der tatsächliche Materialfluss durch den Faserflockeneinlauf 9 in den Beschickungskanal 6 kann optional mit weiteren Sensoren in der Rohrleitung, beispielsweise im Faserflockeneinlauf 9, bestätigt werden. Möglicherweise besteht zwar im Füllmodus eine Materialanforderung, aber es wird gerade noch kein Flockenmaterial 2 von der vorgeschalteten Spinnereivorbereitungsmaschine geliefert. In der Zeit könnten mittels der Wiegevorrichtung 26 gemessene Gewichtsänderungen auf Störungen hindeuten.
Bei reiner Entleerung im Automatikbetrieb (Entleervorgang) wird die Produktion der Spinnereivorbereitungsmaschine 1 in Abhängigkeit der Einzugswalzendrehzahl durch die Steuerungseinheit 37 regelmäßig ermittelt. Dies wird in vorteilhafter Weise immer dann durchgeführt, wenn die Füllschächte 5 möglichst voll sind, das heißt, zu mindestens 50 Prozent gefüllt sind. Dies kann beispielsweise über Differenzdruckmessungen und/oder Lichtschranken festgestellt werden. Anhand der Änderung des Gesamtgewichtes kann die Produktion für das jeweilige Fasermaterial 2 in Abhängigkeit der Einzugswalzendrehzahl bestimmt werden.
Beim gleichzeitigen Füllen und Entleeren kann neben den Informationen zu den Stellpositionen der Verschlussorgane 11, der mittels der Wiegevorrichtung 26 gemessenen Massendifferenz, dem Status der Einzugswalzen 13, 14 auch die von der Wiegevorrichtung 26 gemessene Gewichtsverteilung zwischen den Wiegezellen 27 herangezogen werden. Diese resultiert aus der über die Maschinenlänge wechselnden Befüllung der Füllschächte 5. Dabei wird das Signal jeder einzelnen Wiegezelle 27 separat genutzt. Bei gleichzeitiger Befüllung und Entleerung im Automatikmodus kann die zuvor bestimmte Produktion in Abhängigkeit der Einzugswalzendrehzahl verwendet werden. Zusammen mit der Änderung des Gesamtgewichtes kann die Masse der zugeführten Faserflocken 2 bestimmt werden.
Die von der Wiegevorrichtung 26 während des Automatikbetriebs in dem wiederkehrend beginnenden Zeitintervall, das beispielhaft 5 Sekunden betragen kann, gemessene Massendifferenz, die sich aufgrund der Änderung des Füllgewichts ergibt, wird im Schritt 83 bei Berechnung der Füllstände der Füllschächte 5 durch die Steuerungseinheit 37 in Abhängigkeit der Stellpositionen der Verschlussorgane 11 in dem jeweiligen Zeitintervall berücksichtigt. Zudem wird die Produktion der Spinnereivorbereitungsmaschine 1 berücksichtigt, da über die Abzugsvorrichtung 34 die Faserflocken 2 abgezogen werden. Durch die oben beschriebene Steuerung der Verschlussorgane 11 kann zur selben Zeit immer nur einer der Füllschächte 5 befüllt werden. Somit kann die Steuerungseinheit 37 im Schritt 83 abgleichen, welcher der Füllschächte 5 in dem definierten Zeitintervall wie lange geöffnet war und in welchen der Füllschächte 5 somit die Faserflocken 2 gelangt sind. Da zu jedem Zeitpunkt immer nur einer der Füllschächte 5 beschickt werden kann, kann dem jeweiligen Füllschacht 5 der entsprechende Anteil der in dem Zeitintervall gemessenen Gewichtsdifferenz zugerechnet werden.
Im Schritt 90 werden die berechneten Füllstände der Füllschächte 5 ausgegebenen, beispielsweise auf einem Display an der Spinnereivorbereitungsmaschine 1 und/oder über eine Datenschnittstelle für entfernt gelegene Displays, beispielsweise eines tragbaren oder stationären Endgeräts, bereitgestellt.
Beispielhafter Ablauf des Automatikbetriebs 80:
Die Schritte 81 und 82 ergeben, dass keine Faserflocken 2 über den Faserflockeneinlauf 9 zugeführt werden und dass sich die Einzugswalzen 13, 14 drehen. Die Füllschächte 5 werden somit entleert (Entleervorgang). In dem definierten Zeitintervall wird am Startpunkt t = 0 und am Endpunkt, hier beispielhaft, nach 5 Sekunden die Gewichtskraft, mit denen die Wiegevorrichtung 26, insbesondere die Wiegezellen 27 belastet sind, gemessen. Wenn alle der Auflagerpunkte 24 mit den Wiegezellen 27 ausgestattet sind, wie in der Figur 3 gezeigt, dann ergibt die Summe aller gemessenen Gewichtskräfte den Gewichtswert (Gesamtgewicht). Wenn die Wiegezellen 27 nur auf der einen Maschinenseite angeordnet sind, sprich nur die Hälfte der Auflagerpunkte 24 mit den Wiegezellen 27 ausgestattet sind, wie in der Figur 4 gezeigt, dann ergibt die Summe aller gemessenen Gewichtskräfte multipliziert mit dem Faktor 2 den Gewichtswert (Gesamtgewicht). Das Füllgewicht ergibt sich nach Abzug des Leergewichts von dem Gewichtswert.

Füllgewicht 1 zum Zeitpunkt t = 0 liefert m = 100 Kilogramm [kg]
Füllgewicht 2 zum Zeitpunkt t = 5 Sekunden [s] liefert m = 99 kg
Berechnete Produktion: 720 Kilogramm pro Stunde [kg/h] bei aktueller Eingangswalzendrehzahl, die beispielsweise 70 Prozent der maximalen Eingangswalzendrehzahl entsprechen kann.

Im Weiteren Automatikbetrieb 80 erfolgt nunmehr eine Materialzufuhr, das heißt über den Faserflockeneinlauf 9 werden die Faserflocken 2 in den Beschickungskanal 6 zugeführt. In Schritt 83 können nun je nach Stellposition der Verschlussorgane 6 die gemessene Massedifferenz, sprich die Änderung des Füllgewichts, auf die einzelnen Füllschächte 5 gezielt verteilt. Weiterhin werden die Füllschächte 5 entleert, das heißt die Einzugswalzen 13, 14 werden drehend angetrieben. Somit werden die Füllschächte 5 gleichzeitig befüllt und geleert (Füll- und Entleervorgang). In dem wiederkehrend neu beginnenden definierten Zeitintervall wird am Startpunkt t = 0 und am Endpunkt, hier beispielhaft, nach 5 Sekunden die Gewichtskraft, mit denen die Wiegevorrichtung 26, insbesondere die Wiegezellen 27 belastet sind, gemessen und daraus, wie vorstehend bereits beschrieben, das Füllgewicht zum Start- und Endpunkt berechnet.

Füllgewicht 1 zum Zeitpunkt t = 0 liefert m = 100 kg
Füllgewicht 2 zum Zeitpunkt t = 5 s liefert m = 101 kg
Eingangswalzendrehzahl unverändert bei Walzendrehzahl 70 Prozent ergibt Produktion von 720 kg/h (Wert für die Produktion aus dem Entleervorgang)
Berechnung der Änderung des Füllgewichts: $101 kg - 100 kg + \frac{720 kg}{3600 s} * 5 s = 2 kg$
In Schritt 83 wird zur Berechnung der Füllstände die Massedifferenz (Änderung des Füllgewichts) auf die Füllschächte 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5 verteilt. Hierzu wird die zugeführte Masse von, hier, 2 Kilogramm demjenigen Füllschacht 5 zugeordnet, der in dem definierten Zeitintervall aufgrund der Stellpositionen der Verschlussorgane 11 in dem definierten Zeitintervall mit dem zentralen Faserflockeneinlauf 9 verbunden war.
Berechnete Einzelschachtfüllungen können weiterhin mit Drucksignalen und/oder Lichtschranken als Referenzpunkt regelmäßig abgeglichen und wenn nötig korrigiert werden.

In der Figur 6 ist eine Spinnereivorbereitungsmaschine 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt, die der vorbeschriebenen Ausführungsform weitestgehend entspricht, sodass hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Der Unterschied besteht in der Ausgestaltung der Unterkonstruktion, auf der das Maschinengestell 19 abgestützt ist.
Unterhalb des Maschinengestells 19 ist eine Entkoppelungsvorrichtung 21 angeordnet, die als Untergestell für einen Maschinenaufbau 22 umfassend das Maschinengestell 19, den Flockenspeicher 4 mit den Füllschächten 5 und dem Beschickungskanal 6 sowie dem Maschinengehäuse 20 fungiert. Das Maschinengestell 19 und in weiterer Ausgestaltung der gesamte Maschinenaufbau 22 ist/sind beabstandet zum ortsfesten Boden 3 auf der Entkoppelungsvorrichtung 21 abgestützt beziehungsweise aufgestellt. Die Entkoppelungsvorrichtung 21 kann beispielsweise als ein in sich zusammenhängender Zwischenrahmen 23 gestaltet sein, der, hier exemplarisch, vier Auflagerpunkte 24 zum Aufstellen auf dem ortsfesten Boden 3 aufweist, wobei es sich von selbst versteht, dass bei einer größeren beziehungsweise schwereren Spinnereivorbereitungsmaschine auch weitere der Auflagerpunkte 24 hinzukommen können oder bei einer kleineren Spinnereivorbereitungsmaschine grundsätzlich auch drei Auflagerpunkte 24 eine sichere Abstützung gewährleisten. An jedem der Auflagerpunkte 24 ist ein insbesondere höhenverstellbarer Stützfuß 25 vorgesehen, um die Entkoppelungsvorrichtung 21 gegenüber dem Boden 3 ausrichten zu können.

Zwischen dem Zwischenrahmen 23 und dem Maschinengestell 19 ist die Wiegevorrichtung 26 zur gravimetrischen Füllstandsmessung des Flockenspeichers 4 angeordnet, die im Kraftfluss zwischen den Füllschächten 5 und dem ortsfesten Boden 3 angeordnet ist. Konkret kann, wie hier gezeigt, die Wiegevorrichtung 26 mehrere der Wiegezellen 27 aufweisen, auf denen das Gewicht des Maschinenaufbaus 22 ruht. Zwischen den Wiegezellen 27 und der Entkoppelungsvorrichtung 21, hier beispielhaft dem Zwischenrahmen 23, können Dämpfungselemente 28 angeordnet sein. Um die Messergebnisse mittels der Wiegevorrichtung 26 nicht durch Schwingungen des Ventilators 10 zu verfälschen, kann die Plattform 30 für den Ventilator 10 an der Entkopplungsvorrichtung 21 abgestützt sein. Die Rohrhalterung 32 für den Faserflockenauslauf 18 kann auf dem Zwischenrahmen 23 abgestützt sein.

Bezugszeichen

1	Spinnereivorbereitungsmaschine	70	Leerbetrieb
2	Faserflocken	71	Schritt
3	Boden	72	Schritt
4	Flockenspeicher	80	Automatikbetrieb
5	Füllschacht	90	Ausgabe
6	Beschickungskanal
7	Bodenöffnung
8	Einlass
9	Faserflockeneinlauf	A	Beschickungs- bzw. Transportrichtung
10	Ventilator	L	Frischluftzufuhr
11	Verschlussorgan	X	Längsrichtung
12	Dosiervorrichtung	Y	Querrichtung
13	Einzugswalze	Z	Hochrichtung
14	Einzugswalze
15	Öffnungswalze
16	Mischkanal
17	Auslass
18	Flockenauslauf
19	Maschinengestell
20	Maschinengehäuse
21	Entkoppelungsvorrichtung
22	Maschinenaufbau
23	Zwischenrahmen
24	Auflagerpunkt
25	Stützfuß
26	Wiegevorrichtung
27	Wiegezellen
28	Dämpfungselement
29	Schlauchelement
30	Plattform
31	Schlauchelement
32	Rohrhalterung
33	Trennwand
34	Abzugsvorrichtung
35	Einzugswalzenpaar
36	Stellantrieb
37	Steuerungseinheit
38	Hauptachse
39	Verbindungslinie
50	Start
51	Schritt
60	Füllbetrieb
61	Schritt
62	Schritt

Claims

Verfahren zur gravimetrischen Füllstandsmessung einer auf einem ortsfesten Boden (3) aufstellbaren beziehungsweise aufgestellten Spinnereivorbereitungsmaschine (1) zum Bearbeiten von Faserflocken (2), dadurch gekennzeichnet, dass
die Spinnereivorbereitungsmaschine (1) mehrere nebeneinander angeordnete Füllschächte (5) für die Faserflocken (2), einen oberhalb der Füllschächte (5) angeordneten Beschickungskanal (6), der eingangsseitig mit einem zentralen Faserflockeneinlauf (9) verbunden ist und ausgangsseitig je Füllschacht (5) eine Bodenöffnung (7) aufweist, mehrere im Beschickungskanal (6) angeordnete Verschlussorgane (11), die mittels Stellantriebe (36) verstellbar sind, eine Steuerungseinheit (37), die konfiguriert ist, die Stellantriebe (36) zur Befüllung der Füllschächte (5) mit den Faserflocken (2) derart anzusteuern, dass aufgrund von Stellpositionen der Verschlussorgane (11) zur gleichen Zeit stets nur eine der Bodenöffnungen (5) mit dem zentralen Faserflockeneinlauf (9) verbunden ist, eine unterhalb der Füllschächte (5) angeordnete Abzugsvorrichtung (34), die eingangsseitig mit den Füllschächten (5) und ausgangsseitig mit einem zentralen Faserflockenauslauf (18) verbunden ist, und eine mit der Steuerungseinheit (37) signalverbundene Wiegevorrichtung (26), die eine Gewichtskraft misst und im Kraftfluss zwischen den Füllschächten (5) und dem ortsfesten Boden (3) angeordnet ist, aufweist, und wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:
1) Messen einer Änderung der Gewichtskraft mittels der Wiegevorrichtung (26) in einem definierten Zeitintervall während eines Füll- und/oder Entleervorgangs;

2) Berechnen einer Änderung eines Füllgewichts der Füllschächte (5) durch die Steuerungseinheit (37) aus der Änderung der Gewichtskraft in dem definierten Zeitintervall;

3) Berechnen der Füllstände der Füllschächte (5) durch die Steuerungseinheit (37), wobei die Änderung des Füllgewichts auf den zumindest einen Füllschacht (5) verteilt wird, der in dem definierten Zeitintervall aufgrund der Stellpositionen der Verschlussorgane (11) mit dem Faserflockeneinlauf (9) verbunden war.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte 1) - 3) während des Füll- und/oder Entleervorgangs wiederholt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzugsvorrichtung (34) je Füllschacht (5) ein Einzugswalzenpaar (35) aufweist, wobei die Steuerungseinheit (37) zum Berechnen der Füllstände eine Einzugswalzendrehzahl der Einzugswalzenpaare (35) berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (37) aus der Änderung der Gewichtskraft, die mittels der Wiegevorrichtung (26) in einem Zeitfenster gemessen wird, in dem keine Beschickung der Füllschächte (5) erfolgt, eine Produktion der Spinnereivorbereitungsmaschine (1) in Abhängigkeit der Einzugswalzendrehzahl.
Spinnereivorbereitungsmaschine (1) zum Bearbeiten von Faserflocken (2), wobei die Spinnereivorbereitungsmaschine (1) auf einem ortsfesten Boden (3) aufstellbar beziehungsweise aufgestellt ist und mehrere nebeneinander angeordnete Füllschächte (5), einen oberhalb der Füllschächte (5) angeordneter Beschickungskanal (6), der eingangsseitig mit einem zentralen Faserflockeneinlauf (9) verbunden ist und ausgangsseitig je Füllschacht (5) eine Bodenöffnung (7) aufweist, mehrere im Beschickungskanal (6) angeordnete Verschlussorgane (11), die mittels Stellantriebe (36) verstellbar sind, eine Steuerungseinheit (37), die konfiguriert ist, die Stellantriebe (36) zur Befüllung der Füllschächte (5) mit den Faserflocken (2) derart anzusteuern, dass aufgrund von Stellpositionen der Verschlussorgane (11) zur gleichen Zeit stets nur eine der Bodenöffnungen (7) mit dem zentralen Faserflockeneinlauf (9) verbunden ist, und eine unterhalb der Füllschächte (5) angeordnete Abzugsvorrichtung (34), die eingangsseitig mit den Füllschächten (5) und ausgangsseitig mit einem zentralen Faserflockenauslauf (18) verbunden ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnereivorbereitungsmaschine (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 konfiguriert ist und eine mit der Steuerungseinheit (37) signalverbundene Wiegevorrichtung (26) aufweist, die im Kraftfluss zwischen den Füllschächten (5) und dem ortsfesten Boden (3) angeordnet ist.
Spinnereivorbereitungsmaschine (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnereivorbereitungsmaschine (1) mindestens drei Auflagerpunkte (24) zum Aufstellen auf einem ortsfesten Boden (3) aufweist, wobei die Wiegevorrichtung (26) je Auflagerpunkt (24) eine Wiegezelle (27) aufweist, die an dem jeweiligen Auflagerpunkt (24) angebracht ist.
Spinnereivorbereitungsmaschine (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnereivorbereitungsmaschine (1) mindestens vier Auflagerpunkte (24) zum Aufstellen auf einem ortsfesten Boden (3) aufweist, wobei die Wiegevorrichtung (26) mehrere Wiegezellen (27) aufweist, die nur an einer Teilmenge der Auflagerpunkte (24) angebracht sind, wobei die mit den Wiegezellen (27) ausgestatteten Auflagerpunkte (24) auf einer gedachten Verbindungslinie (39) liegen, die parallel zu einer Hauptachse (38) der Spinnereivorbereitungsmaschine (1) ausgerichtet ist.
Spinnereivorbereitungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnereivorbereitungsmaschine (1) ein Maschinengestell (19) aufweist, an dem die Füllschächte (5) befestigt sind.
Spinnereivorbereitungsmaschine (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiegezellen (27) zwischen dem Maschinengestell (19) und dem ortsfesten Boden (3) angeordnet sind.
Spinnereivorbereitungsmaschine (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnereivorbereitungsmaschine (1) eine Entkoppelungsvorrichtung (21) mit mindestens vier Auflagerpunkten (24) zum Aufstellen auf einem ortsfesten Boden (3) aufweist, wobei das Maschinengestell (19) und die Entkoppelungsvorrichtung (21) baulich voneinander getrennt sind, und die Wiegezellen (27) zwischen der Entkoppelungsvorrichtung (21) und dem Maschinengestell (19) angeordnet sind.