专利名称：用于筒子纱染色机中的流量控制的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在筒子纱染色机中控制处理流体之流量的方法 及设备。
背景技术：
诸如纱线、经纱、丝带等织物一般都巻绕在大锥形线轴或纱筒上， 以形成供织物处理机处理的筒子纱。织物处理包含染色及包含以异于 染料的物质进行处理，在此该染料或另一处理物质在水中稀释，以得 到处理流体或液剂。 一定量的筒子纱被装载到处理机的缸身内侧的中 空纱竹上，该缸身填注有处理流体，且该流体接着使用流体循环系统 通过该筒子纱。泵驱动流体环绕该循环系统。
为达成均匀的处理效果，诸如均匀的染色，通常使用两条流体流 动路径。从内侧至外侧的流动路径在该中空纱竹内侧将流体向上送、 经过该纱竹壁中的穿孔并向外经过该筒子纱、至该缸身的主要容积。 相反的从外侧至内侧的流动路径强迫流体由该缸身的主要容积朝内地 经过该筒子纱、经过该纱竹壁而进入该纱竹的中心中空空间。
典型的处理循环包括在这两个流动方向间的周期性切换。这是被 广泛接受的技术，以使处理中的不均匀性减到最少。流动方向的变化 由流体循环系统中的机械式流动换向装置与单向泵一起实现。然而， 流动换向装置的结构使得对于两个流动方向的流动的阻力不同，因为 行进的距离及该流动的本质是不相同的。这导致该泵的性能对于两个 流动方向也不同，这就得到不同的流速。为了实现均匀的处理结果而 平衡此差异，通常对两个流动方向使用不同的循环时间。该时间差异 通常通过经验获得。
此实例有待改良，因为其过度依赖人们的经验及人们的错误。获得该定时参数所需的时间也可能非常长。还有另一个缺点，因为在可 能处于高温的大量处理流体需要循环比以别的方式所需更长的时间， 这造成能量浪费。再者，因为该已知方法十分依赖经验，必需大量地 测试用于染色等的新的调制法，以在从内侧至外侧和从外侧至内侧的
流动方向之间找到合理的平衡；这意味着无法保证适应性及可重复性。
发明内容
因此，本发明的第一方面针对一种在筒子纱流体处理机的操作期 间控制流体流速的方法，包括测量跨越流体循环系统中的单向泵的 压差，所述流体循环系统连接至处理机的缸身且包括换向装置，所述 换向装置在所述处理机的操作期间被切换以使通过所述缸身中的至少 一个筒子纱的流体流动的方向反向；使用所述泵的性能特征，由所测 量的压差计算通过所述流体循环系统的实际流体流速；监视实际流速 一段时间，以确定在所述换向装置的每次切换之间累积的流量；及使 用所累积的流量信息，以自动地控制所述换向装置的切换，使得所述 换向装置的每次切换之间的总流量基本相等。
因此，该方法对于通常存在于两个流动方向间的各种变化才交正流 速。对于实现良好的处理结果，每一方向中的相等流量是重要的，但 流速的变化可在该换向装置的每一次切换后发生。通过监控在每一次 切换操作后的累积流量，可在适当的时间施行该切换，以确保该总流 量是相同的。该方法允许使用正确的流量，而不需要任何人类的评估 或经验，以从处理过程去除人的错误，并能产生更好品质的织物。
在一个替代实施例中，该方法可以还包括对于该至少一个筒子纱 比较该实际流体流速与期望的流体流速，以确定任何流速差；及使用 该流速差，以自动地调整该泵的操作，使得该流速差减少。
借着此技术，人类的评估的需要、及因此人类错误的风险也通过 该正确流速的提供而被去除，由此进一步改善织物品质。依据此实施 例，该方法能作为反馈配置操作，以允许在整个处理过程中一直监控 和调整流速，从而可以补偿源自譬如该换向装置的切换或泵性能的波动的任何流速变化，且在发生时进行校正。
该流速差的任何减少都是有利的，但该方法优选地用于将该实际 流速匹配至该期望的流速。因此，泵的操作可被调整，使得该流速差 被消除。可能需要多次调整来实现此目的。
可使用任何合适型式的泵。然而，该泵通常将由马达所驱动，在 该情况中，该泵的自动调整操作可包含自动地控制驱动该泵的马达的 操作。
该期望的流速如果已知的话可直接提供。或者，其对于待执行的 特定处理过程可从更容易获得的参数确定。这简化了该机器操作员的 事务。譬如，该方法可还包括从该缸身中的负载的尺寸与该至少一个 筒子纱中的织物的性能指数计算该期望的流速。
本发明的第二方面针对用于在筒子纱流体处理机的操作期间控
制流体流速的设备，其包括压差传感器，其可跨越连接流体循环系 统中的单向泵，所述流体循环系统连接至所述处理机的缸身且包括换 向装置，所述换向装置可切换以使通过所述缸身中的至少一个筒子纱 的流体流动的方向反向；换向装置控制器，其可连接至所述换向装置
并可操作以在所述处理机的操作期间控制所述换向装置的切换；流速 计算器，其配置成接收由所述压差传感器所测量的压差数据，并可操
作以使用所述泵的性能特征计算通过所述流体循环系统的实际流体流 速；及平衡控制单元，其配置成从所述流速计算器接收所述实际流速， 并可操作以监视所述实际流速一段时间，来确定所述换向装置的每次 切换之间累积的流量，及对所述换向装置控制器提供指令以切换所述 换向装置，使得所述换向装置的每次切换之间的总流量基本相等。
在另一实施例中，该设备可还包括输入装置，其用于接收与所 述至少一个筒子纱的期望流速相关的操作员输入；比较器，其可操作 来比较所述实际流速与所述期望流速，以确定任何流速差；及泵控制 器，其可连接至所述泵，且配置成从所述比较器接收流速差数据，并 可操作来调整所述泵的操作，使得所述流速差减少。
可调整该泵的操作，使得该流速差被消除。该泵控制器可操作以通过控制驱动所述泵的马达的操作来调整 所述泵的操作。
该输入装置可构造成接收所述缸身中的负载的尺寸与所述至少 一个筒子纱中的织物的性能指数的操作员输入，且所述设备还包括流 速转换器，所述流速转换器可操作以从所述操作员输入计算所述期望 流速。这使得该操作员不需要知道或计算该期望流速，且允许更直接 可用数据的输入的更简单步骤。
本发明的第三方面针对设有根据该第二方面的任一 实施例的设 备的筒子纱流体处理机。该机器可譬如为一筒子纱染色机。
为了更好地理解本发明及显示如何实施本发明，现在作为示例参
考附图，其中
图1示出具有流体循环系统的传统筒子纱处理机的示意表示图， 该流体循环系统设有泵和换向装置；
图2根据本发明的 一 个实施例示出具有流体循环系统与用于控制 流体流动的设备的筒子纱处理机的示意表示图，该流体循环系统设有 泵和换向装置；及
图3示出例如可与本发明的实施例结合使用的示例泵的性能特征 的曲线图。
具体实施例方式
图1示出具有流体循环系统的传统筒子纱处理机的简化示意图。 该染色机20包含缸身22，用于在流体处理过程如染色期间保持多个 筒子纱。为简化说明，仅显示一筒子纱26。该筒子纱26支撑在一由 该缸身22的基底向上延伸的直立的中空纱竹24上。该缸身22的基底 还包含两个流体入口/出口端口 。 一个端口 28与该纱竹24的中空内部 连接。另一端口 30在该缸身22的基底中远离该纱竹处开口，以便与 该缸身的主要容积相连通。流体循环系统系连接至端口 28、 30，并操作来使处理流体循环经 过该筒子纱26。该系统包含管网34和位于该管网中的泵36，该泵可 操作来驱动流体环绕着该管网34而进入该釭身22。该泵36是单向式 的且仅在由单头式箭头所指示的方向中循环流体。为了该织物的均匀处理(例如均匀的染色结果)，优选的是在两 个相反方向中循环该流体经过该筒子纱，即由内侧至外侧及由外侧至 内侧。内侧至外侧的流动由该纱竹24的中空内部通过该纱竹壁(其中 有穿孔)及经过该筒子纱至该缸身的主要容积。外侧至内侧流动沿着 相反的方向。两个流动方向由双箭头所指示。为了由该单向泵36实现 两个相反的流动方向，将流动换向装置32置于该管网34及该缸身22 之间。该换向装置32具有一用于由该管网34接收流体的入口 38、和 一用于使流体返回至该管网34的出口 40，以及至该缸身的基底中的 两个端口28、 30的连接部份。该换向装置32中的机械结构能在内侧 至外侧流动位置和外侧至内侧流动位置之间切换，该内侧至外侧流动 位置将该入口 38连接至纱竹24下方的端口 28，并将该缸身22的基 底中的端口 30连接至该出口 40，而外侧至内侧流动位置将该入口 38 连接至该缸身22的基底中的端口 30，并将纱竹24下方的端口 28连 接至该出口40。流动换向装置的范围是已知的。在每一方向中，典型的处理过程包含数个交替的流动周期，其目 标是对于每一周期提供相等的总流量。如在序言中所讨论，用于两个 流动方向的周期的持续时间一般必需不相等，以对于每一流动方向的 流动补偿阻力差，这部分是由该换向装置的结构所导致的。时机由使 用者经验所确定，且因此容易出错。为解决此问题，根据本发明在此提出自动地控制该流动的方法， 其能使用诸如在图2所示的设备施行。图2显示类似于图1的传统染色机20的筒子纱染色机，其包含 具有流体循环系统的缸身1，该流体循环系统包含管网14、连接于该 管网14和该缸身1间的换向装置2、以及单向泵15。在此范例中，该 泵15由马达4所驱动。该机器设有根据本发明的一个实施例的设备，用于自动地控制流 经该缸身中的筒子纱的流体流动，使得可在单个处理过程期间在每一 流动方向中提供基本相等的流量。泵具有使其所产生的流速与跨越该泵的压差(压力头)相关的性能特征。图3显示泵性能特征的范例，示为曲线图以示出压力头与流 速间的关系。在此情况中，该关系是基本线性的，并具有轻微的下降， 使得压差的小的变化(譬如由点A减少至点B)使流速产生大的变化 (譬如由点r增加至点s)。本发明应用该关系。该关系的精确性质并 不重要，只要其是已知的或能确定用于所使用的泵。因此，本发明不 限于具有如图3所示的性能特征的泵。返回至图2，该设备包含压差传感器5。该传感器连接至该泵15 的入口 3和出口 13，以便在该泵15工作以循环流体经过该釭身1中 的筒子纱的同时测量越过该泵15的压力差(压差)。该压差将根据马 达4驱动该泵15的速率及换向装置2所设定的流动方向而变化。所测量的压差由该传感器5供给至流速计算器6。该流速计算器 6具有关于该泵15的性能特征的资料，且可操作来使用该性能特征由 该压差计算流速。该计算器可由硬件或软件所实现。该计算可使用列 出压差的对应值用的各流速值的查找表、或使用例如描述该性能特征 的曲线的方程式来进行。该设备还包含连接至输入装置10的流速转换器7，该输入装置允 许该机器的操作员输入用于期望执行处理过程的流速的值。此值供给 至该流速转换器7。或者，该输入装置10能允许使用者输入数据，从 该数据可确定该期望的流速。这可为该缸身1中所包含的织物负载的 尺寸或容量ll的输入、及该织物的性能指数的输入(描述用待使用的 特定处理流体处理该织物的容易程度的参数)。该输入装置10可具有 显示屏幕及小键盘、键盘、或其它输入装置，数据能经由该装置输入。 该显示屏幕可显示讯息，以提示该使用者输入所需的数据。该数据在 操作机器之前输入的。然后该流速转换器7可从由使用者所输入的数 据计算期望的流速。如同利用该流速计算器6，这可使用方程式或查找表并由软件或硬件施行。一旦获得期望的流速，其由该流速转换器7供给至比较器16。然 后，在该机器的操作期间，该比较器16也从该流速计算器6接收计算 好的实际流速。该比较器16比较两个流速，以确定它们之间的任何差 异。差异指示该泵未在用于该过程的适当流速下循环该处理流体。为 对此进行校正，泵控制器12配置成从该比较器16接收流速差数据， 并使用该数据产生并送出控制信号至该马达4,以适当地开大或关小 该马达，以改变该泵15操作的速率。或者，控制信号可由该比较器 16产生并送至该泵控制器12，该泵控制器接着操作来调整该马达4。对该马达4的调整目标是减少该流速差，以使得该实际流速匹配 期望的流速。这可能需要多个测量和调整的循环。因此，该控制可在 机器的操作期间连续地进行。该流速差的量值确定将该马达调整多少， 且该流速差的正负确定该马达操作应该增大还是减小。该压差的进一 步测量、流速的计算、及与期望流速的比较将确定对该马达的进一步 调整是否需要等。因此，整体上，该设备能提供一反馈循环，用于在 该机器的整个操作期间控制该泵。特别地是，当该换向装置2在用于两个流动方向的位置之间切换 时，很可能需要调整。这样一来，改变该马达4驱动该泵15的流速将 补偿用于两个相反流动方向的流速的固有差异。用于两方向的流速能 够因此匹配期望流速。 一旦实现，该换向装置能被操作以使得两个流 动方向用于基本相等的周期，以对于每一方向在每一周期期间及在整 个处理过程上产生基本相等的总流量。这得到均匀一致的织物处理。该机器可因此使用该换向装置在预定间隔的周期性切换来操作， 以匹配每一方向的流动时间。然而，虽然此操作简单，但是可以发现 通常发生在反馈系统中的振动及在该换向装置的每一次切换后到达稳 定状态所花的时间很显著，使得仅对每一流动方向以相等时间操作该 机器不会在每一方向中的总流动之间产生好的平衡。因此，另一实施例提出该换向装置2的动态控制，以处理此问题 并在每一流动方向中实现相等的流动。再次参考图2，该设备因此可以还包含连接至该换向装置2并可 操作来在其两个位置之间切换该换向装置2的换向装置控制器9。而 且，平衡控制单元8连接于该流速计算器6与该换向装置控制器9之 间。该平衡控制单元8由该流速计算器6连续地接收实时计算好的实 际流速。其也产生用于传送至该换向装置控制器9的控制信号，以告 知该反向控制器何时切换该换向装置。因此，该平衡控制单元8得知 哪一流动方向正被 使用。该平衡控制单元8通过对两个流动方向随时间监控实际流速而操 作，以当该过程持续进行时确定用于每一流动方向的每一周期中的累 积流量。基于此信息，该平衡控制单元8确定何时切换该换向装置， 以便对于该换向装置的每一周期实现相同的流量，且因此在整个处理 过程中实现内侧至外侧的总流量与外侧至内侧的总流量间的平衡。或 者，可仅仅控制该切换，以在整个过程中而非对于切换间的每个单独 的流动周期，在每一方向中实现相等的总流量。该平衡控制单元8能 由硬件或软件实现，并可以例如使用算法来执行其功能。因此，总体上，本发明的实施例在由该机器所进行的整个处理过 程期间提供该泵及该换向装置的自动动态控制，以为两个相反的流体 流动方向提供相等的总流量。在有关期望流速的数据(该流速本身或 可由该设备所计算的数据)已被提供至该设备后，可以启动并完成具 有自动控制的处理过程，而不需另外的操作员输入。该泵的控制可独 自执行，或与该换向装置的控制结合。再者，可以只实现该换向装置 的控制，而部包含该泵的控制。图2显示实施为单独模块的设备。每一模块可按需要或适当地使 用硬件、软件或固件实现。多于一个模块的功能可结合在单个单元内。 例如，除了合适的压差传感器以提供确定压差所需的压力测量值以外， 该整个设备可实现为在单个处理器上运行的软件,其从泵接收压力测 量值和由该操作员输入的期望流速数据，并将控制信号输出至该马达 及该换向装置。
权利要求
1.一种在筒子纱流体处理机的操作期间控制流体流速的方法，包括测量跨越流体循环系统中的单向泵(15)的压差，所述流体循环系统连接至处理机的缸身(1)且包括换向装置(2)，所述换向装置在所述处理机的操作期间被切换以使通过所述缸身中的至少一个筒子纱的流体流动的方向反向；使用所述泵的性能特征，由所测量的压差计算通过所述流体循环系统的实际流体流速；监视实际流速一段时间，以确定在所述换向装置的每次切换之间累积的流量；及使用所累积的流量，以自动地控制所述换向装置的切换，使得所述换向装置的每次切换之间的总流量基本相等。
2. 如权利要求l所述的方法，还包括对于所述至少 一个筒子纱比较所述实际流体流速与期望的流体 流速，以确定任何流速差；及使用所述流速差，以自动地调整所述泵的操作，使得所述流速差减少。
3. 如权利要求2所述的方法，其中调整所述泵的操作，使得所 述流速差基本消除。
4. 如权利要求2所述的方法，其中自动调整所述泵的操作的步 骤包括自动控制驱动所述泵的马达(4)的操作。
5. 如权利要求2至4中任一项所述的方法，还包括从所述缸身 中的负载的尺寸和所述至少一个筒子纱中的织物的性能指数计算所期 望的流速。
6. —种设备，其构造成执行如权利要求1至5中任一项所述的方法。
7. —种用于在筒子纱流体处理机的操作期间控制流体流速的设备，包括压差传感器(5),其可跨越流体循环系统中的单向泵(15)连 接，所述流体循环系统连接至所述处理机的缸身(l)且包括换向装置 (2)，所述换向装置可切换以使通过所述缸身中的至少一个筒子纱的 流体流动的方向反向；换向装置控制器(9)，其可连接至所述换向装置并可操作以在 所述处理机的操作期间控制所述换向装置的切换；流速计算器(6)，其配置成接收由所述压差传感器所测量的压 差数据，并可操作以使用所述泵的性能特征计算通过所述流体循环系 统的实际流体流速；及平衡控制单元(8)，其配置成从所述流速计算器接收所述实际 流速，并可操作以监视所述实际流速一段时间，来确定所述换向装置 的每次切换之间累积的流量，及对所述换向装置控制器提供指令以切 换所述换向装置，使得所述换向装置的每次切换之间的总流量基本相 等。
8. 如权利要求7所述的设备，还包括输入装置(10)，其用于接收与所述至少一个筒子纱的期望流速 相关的操作员输入；比较器(16)，其可操作来比较所述实际流速与所述期望流速， 以确定任何流速差；及泵控制器(12)，其可连接至所述泵，且配置成从所述比较器接 收流速差数据，并可操作来调整所述泵的操作，使得所述流速差减少。
9. 如权利要求8所述的设备，其中调整所述泵的操作，使得所 述流速差消除。
10. 如权利要求8所述的设备，其中所述泵控制器可操作以通过 控制驱动所述泵的马达(4)的操作来调整所述泵的操作。
11. 如权利要求8至10中任一项所述的设备，其中所述输入装 置构造成接收所述缸身中的负载的尺寸与所述至少一个筒子纱中的织 物的性能指数的操作员输入，且所述设备还包括流速转换器(7)，所述流速转换器可操作以从所述操作员输入计算所述期望流速。
12. —种筒子纱流体处理机，其设有如权利要求7至11中任一 项所述的设备。
13. 如权利要求12所述的筒子纱流体处理机，其中所述处理机 是筒子纱染色机。
全文摘要
一种在筒子纱流体处理机的操作期间控制流体流速的方法，包括测量跨越流体循环系统中的单向泵(15)的压差，该流体循环系统连接至处理机的缸身(1)且包括换向装置(2)，该换向装置在处理机的操作期间被切换以使通过缸身中的至少一个筒子纱的流体流动的方向反向；使用泵的性能特征由所测量的压差计算通过流体循环系统的流体流速；监视流速一段时间以确定在换向装置的每次切换之间累积的流量；及使用所累积的流量信息以自动控制换向装置的切换，使得换向装置的每次切换之间的总流量基本相等。可以将所计算的流速与期望流速比较以确定任何流速差，由此流速差自动调整泵的操作，以减少该流速差。
文档编号G05D7/06GK101320272SQ20081009264
公开日2008年12月10日 申请日期2008年4月16日 优先权日2007年6月5日
发明者徐达明 申请人:科万商标投资有限公司