專利名稱：導(dǎo)筒均衡控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到與玻璃纖維制造工藝有關(guān)的導(dǎo)筒均衡控制器，更具體講涉及到對(duì)制造玻璃纖維的多段導(dǎo)筒維持其各段溫度均衡的方法和裝置。
制造玻璃纖維的一種方法是將熔化的玻璃通過(guò)一個(gè)貴金屬導(dǎo)筒的許多開(kāi)孔，并將由此產(chǎn)生的各玻璃溶流束拉細(xì)成纖維，該金屬導(dǎo)筒形成一個(gè)盛裝熔融玻璃的容器，導(dǎo)筒的底部開(kāi)有多個(gè)小孔，熔化的玻璃即被機(jī)械裝置從小孔中抽拉出來(lái)。將該導(dǎo)筒加熱到一均勻的溫度便容易保證制造出均勻的玻璃纖維，最好的加熱方法是用大電流通過(guò)導(dǎo)筒的方法。
制出的纖維直徑?jīng)Q定于玻璃的成分、玻璃的溫度、導(dǎo)筒的溫度、影響該熔化的玻璃纖維冷卻速率的在該導(dǎo)筒下面的熱量狀況，以及用機(jī)械拉細(xì)這些纖維束而施加的應(yīng)力。處理的目標(biāo)就是要制造出多股具有均勻直徑的玻璃纖維，然后才能產(chǎn)生出均勻重量的組束。通常利用具有多段的導(dǎo)筒，而且發(fā)現(xiàn)維持這種多段導(dǎo)筒中每段的溫度均勻并保持恒定對(duì)制造均勻纖維直徑的產(chǎn)品是很重要的條件。
為了控制對(duì)多段導(dǎo)管中各段所施加的熱量使每段穩(wěn)定地工作在彼此相同的溫度，已經(jīng)提供了各種不同的方案，例如美國(guó)1987年4月14日批準(zhǔn)的No.4，657，572美國(guó)專利對(duì)均衡多段導(dǎo)筒的溫度采用將工作溫度高于整定值的那個(gè)導(dǎo)筒段的電流進(jìn)行變換，以使其溫度維持到整定值。在這樣的系統(tǒng)中，各段導(dǎo)筒的溫度檢測(cè)是通過(guò)檢測(cè)該各導(dǎo)筒段電阻的變化并計(jì)算該溫度和偏離整定值的溫度而取得。
美國(guó)No.4，594，087專利公開(kāi)了另一種溫度檢測(cè)裝置。它是沿一個(gè)導(dǎo)筒的不同處設(shè)置多個(gè)熱電耦，并借此提供出平均溫度值，用了一對(duì)可控硅使流過(guò)該導(dǎo)筒電流的一半能可控地分流，以便維持期望的溫度。
美國(guó)No.4，024，336專利公開(kāi)了一種分裂式導(dǎo)筒控制器，與上述裝置有些相似。文中提到利用了兩個(gè)測(cè)溫部件，第一部件激勵(lì)第一控制器，該控制器用于調(diào)節(jié)加在整個(gè)導(dǎo)筒的電源;而第二測(cè)溫器和第二控制器用作調(diào)節(jié)這兩個(gè)導(dǎo)筒段的相對(duì)電流，是通過(guò)控制一對(duì)全波可變阻抗裝置分流導(dǎo)筒一半電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
美國(guó)No.4，546，485號(hào)專利公開(kāi)的是，沿一段導(dǎo)筒設(shè)置多個(gè)熱電耦來(lái)提供平均溫度，由此來(lái)控制和維持流過(guò)導(dǎo)筒的電流，從而維持其溫度。用了一個(gè)手動(dòng)調(diào)節(jié)可變阻抗裝置來(lái)控制導(dǎo)筒各半的相對(duì)溫度，以便達(dá)到和維持相等的通過(guò)量。
任一種玻璃纖維導(dǎo)筒溫度控制器裝置所面臨的首要問(wèn)題是選擇測(cè)溫裝置、在應(yīng)用中一般被認(rèn)為有實(shí)用價(jià)值的為熱電耦、紅外線，也即無(wú)觸點(diǎn)測(cè)溫和電阻測(cè)量。
前述的每種測(cè)溫裝置都伴有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。例如，目前的熱電耦技術(shù)提供極精確的溫度測(cè)量，但是在形成玻璃纖維的導(dǎo)筒處的工作溫度下，也即在1371.1℃(2500°F)的溫度下工作，熱電耦的壽命相對(duì)減短。此外，僅在一點(diǎn)上測(cè)溫且由于熱電耦總是固定在導(dǎo)筒外面上的，所以在熔融的玻璃溫度變化和導(dǎo)筒溫度變化之間存有一定的時(shí)延，而熱電偶則指示相同，紅外測(cè)溫技術(shù)雖然精確，但是，由于玻璃熔流的存在和由于在導(dǎo)筒下面有翼片保護(hù)和其它溫控裝置，所造成的擁擠條件，以致不能發(fā)揮效力。
通過(guò)電阻測(cè)量來(lái)檢測(cè)和控制溫度或許較適合于這種應(yīng)用，但也不無(wú)障礙。例如，由于該系統(tǒng)敏感于導(dǎo)筒的電阻，而在電流流過(guò)它時(shí)，該系統(tǒng)便易受電源線中的噪聲和其它局部產(chǎn)生的干擾的影響。此外，假如控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)流過(guò)全部導(dǎo)筒各部分的電流，則必須采取措施防止被調(diào)節(jié)的電流影響電阻讀數(shù)。
由前述對(duì)先有技術(shù)的討論顯然可見(jiàn)，對(duì)玻璃形成的多段導(dǎo)筒溫度控制技術(shù)的改進(jìn)，不僅是所期望的，而且也是可能的。
按照本發(fā)明做的一個(gè)導(dǎo)筒均衡控制器是采用熱電耦或電阻(電壓降)測(cè)量技術(shù)來(lái)檢測(cè)形成玻璃纖維的多段導(dǎo)筒的每段溫度和調(diào)節(jié)供到與流經(jīng)全部導(dǎo)筒的電能，以及調(diào)節(jié)注入到除一個(gè)單獨(dú)段以外的所有導(dǎo)筒段的電能，以維持每個(gè)導(dǎo)筒段的溫度在所期望的整定值上。
在對(duì)N段導(dǎo)筒附上N個(gè)熱電偶的系統(tǒng)中，用N-1個(gè)熱電偶控制器和電源注入電能來(lái)控制該N-1段，同時(shí)，該第N個(gè)熱電耦、控制器和電源則控制所施加的電能，并如此地控制全部N段導(dǎo)筒的溫度，藉此而有效地控制第N段導(dǎo)筒的溫度。
電阻(電壓降)測(cè)量技術(shù)也以同樣方式用作控制多段導(dǎo)筒中的N個(gè)單獨(dú)段的溫度，它是這樣實(shí)現(xiàn)的，即利用檢測(cè)跨在N段中每段的電壓降和根據(jù)檢測(cè)的偏離整定值來(lái)控制N-1段中每段的注入電能;以及利用檢測(cè)跨在第N段的電壓降，并根據(jù)所檢測(cè)的偏離整定值來(lái)控制加到全部N段導(dǎo)筒的電能;借此而有效地控制第N段導(dǎo)筒的溫度。在這個(gè)方案中，電流是注入到N-1段中，而電壓降則在交變電源周波期間測(cè)量，以保證精確測(cè)量和合適的控制。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的即在于提供一個(gè)導(dǎo)筒均衡控制器，用以調(diào)節(jié)和維持形成玻璃纖維的多段導(dǎo)筒中每段的溫度。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供檢測(cè)形成玻璃纖維的多段導(dǎo)筒的每段溫度的裝置，并用于注入電能到除了一個(gè)導(dǎo)筒段以外的所有段中，以調(diào)節(jié)和維持導(dǎo)筒每段的溫度在所期望的整定值。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一個(gè)形成玻璃纖維的多段導(dǎo)筒控制器，用于檢測(cè)N段導(dǎo)筒的溫度和控制注入到N-1段中的電能和流經(jīng)全部N段的電能。
參照下述最佳實(shí)施例的說(shuō)明及其附圖即能明顯地見(jiàn)到本發(fā)明的種種優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的一個(gè)多段導(dǎo)筒控制器利用熱電偶作為溫度檢測(cè)器的系統(tǒng)圖;
圖2為利用電阻(電壓降)溫度測(cè)量技術(shù)的一個(gè)形成玻璃纖維的多段導(dǎo)筒控制器的系統(tǒng)圖;
圖3表示一個(gè)形成玻璃纖維的多段導(dǎo)筒的電氣特性圖;
圖4是一個(gè)形成玻璃纖維的多段導(dǎo)筒利用電阻(電壓降)溫度檢測(cè)技術(shù)以及交錯(cuò)地檢測(cè)和注入電流的一個(gè)控制器的原理圖;
現(xiàn)參照?qǐng)D1說(shuō)明用于通過(guò)注入電流和用熱電偶作溫度檢測(cè)器來(lái)控制和維持一個(gè)多段導(dǎo)筒溫度的系統(tǒng)，并用總標(biāo)號(hào)10指示。該系統(tǒng)10包括有一個(gè)形成礦物或玻璃纖維的導(dǎo)筒組件12，該組件分成三段，左邊的第一段14、中間的第二段16和右邊的第三段18。須知對(duì)本發(fā)明結(jié)合三段導(dǎo)筒所作的闡述是為了舉例說(shuō)明，在利用本發(fā)明所作的多段導(dǎo)筒中實(shí)際段數(shù)可多于或少于在此所述的三段，可方便容易地作成。
通過(guò)一對(duì)導(dǎo)線20和22接到該多段導(dǎo)筒組件12的相對(duì)兩端，對(duì)全部多段導(dǎo)筒組件12提供電能，該對(duì)導(dǎo)線則耦接到第一電力變壓器24的二次側(cè)。該第一電力變壓器的一次側(cè)則由第一電源裝置26供電。該第一電源裝置26一般為一個(gè)固態(tài)控制設(shè)備，它接于電源線28上并從控制線30接收控制信號(hào)。該第一電源裝置26按照控制線30上的控制信號(hào)調(diào)節(jié)其輸出的大小至第一電源變壓器24上。
控制線30上的控制信號(hào)由第一程序控制器32提供，該程控器則接收從第一熱電偶36沿線路34傳來(lái)的電壓信號(hào)，熱電偶36是固裝在多段導(dǎo)筒組件12的中心段16上。第一程控器32可以采用同樣的或類似的諸如西維吉尼亞州(WestVirginia)費(fèi)爾曼特電子控制設(shè)備(ElectronicControlSystemofFairmont)廠制造的型號(hào)6810或6403的控制器，或是用里茲(Leeds)和奧斯盧波恩馬克思(NorthrupEmax)的V型控制器。很明顯，雖然第一熱電偶36測(cè)量的僅是該多段導(dǎo)筒組件12的中間段16的溫度，但它是以電壓信號(hào)的型式提供數(shù)據(jù)的，這就完全控制了加到全部導(dǎo)筒組件12上的電能。因此，第一電源裝置26通?？删哂写蠹s10到35瓩之間的電量。
第二熱電偶46通過(guò)線路48向第二程序控制器50提供信號(hào)，該程控器50最好采用與上述第一程控器32等同設(shè)備。第二程控器50的輸出利用控制線52提供到第二電源裝置54，該第二電源裝置54可以采用類同于電子控制設(shè)備廠型號(hào)7702設(shè)備，并且最好是具有一次側(cè)電流容量為約30安培的降壓變壓器，其二次側(cè)電流則約為100安培。該第二電源裝置54控制從線路28提供給第二電力變壓器56的一次側(cè)的電能。第二電力變壓器56二次側(cè)的輸出通過(guò)線路60和62提供到該多段導(dǎo)筒組件12中第一段14的相對(duì)兩端。
用同樣的部件來(lái)檢測(cè)多段導(dǎo)筒組件12中第三段18的溫度和控制供給它的電能。它包括有一個(gè)第三熱電偶66，用于檢測(cè)第三導(dǎo)筒段18的溫度，以及通過(guò)線路68向第三程序控制器70提供電壓信號(hào)。該第三程控器70最好是與程控器32和50等同。該第三程控器70通過(guò)控制線路72接到第三電源裝置74，用于控制對(duì)第三電力變壓器76的一次側(cè)提供的電能，然后再?gòu)钠涠蝹?cè)通過(guò)一對(duì)線路80和82向第三導(dǎo)筒段18的相反兩端供電。第三電源裝置74最好是選擇與第二電源裝置54等同。
上述屬于第一段導(dǎo)筒14的部件和那些屬于第三段導(dǎo)筒18的部件設(shè)置成一閉環(huán)控制系統(tǒng)，用于根據(jù)檢測(cè)的偏離整定值的溫度而分別向?qū)哺鞫巫⑷胍缓线m的電流。上述部件(第一電流裝置26、第一程控器32、熱電偶36和所屬電路)在另一方面提供和控制通過(guò)全部多段導(dǎo)筒組件12的電流。
現(xiàn)參照?qǐng)D2、3和4說(shuō)明多段導(dǎo)筒溫度控制系統(tǒng)的第二個(gè)實(shí)施例，它由總標(biāo)號(hào)100來(lái)指示。該多段導(dǎo)筒溫度控制系統(tǒng)100應(yīng)用的許多部件，特別是電力控制部件，與圖1所述的第一個(gè)系統(tǒng)10所用的相同，當(dāng)然了，也與相同或相似的導(dǎo)筒一起運(yùn)行。該系統(tǒng)100包括有一個(gè)形成礦物式玻璃纖維的多段導(dǎo)筒組件12，該組件12分成三段左側(cè)第一段14，中間第二段16和右側(cè)第三段18。再提示一下，用三段的導(dǎo)筒僅是為了解釋本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，如果期望的話，本發(fā)明可以用于具有更多或更少段數(shù)的多段導(dǎo)筒裝置。該系統(tǒng)100也包括有一對(duì)線路20和22，連接到該多段導(dǎo)筒組件12的相反兩端，并從第一電力變壓器24二次側(cè)向組件12提供電能，第一電力變壓器24的一次側(cè)由第一電源裝置26提供電能，第一電源裝置26根據(jù)控制線30的控制信號(hào)來(lái)控制由線路28傳給該多段導(dǎo)筒組件12的電能。
系統(tǒng)100同樣包括一個(gè)第二電源裝置50，它接受第二控制線52傳來(lái)的控制信號(hào)及從線路28送來(lái)的電能，并且控制供到第二電力變壓器56一次側(cè)的電能。該第二電力變壓器56的二次側(cè)通過(guò)一對(duì)線路60、62耦接到第一段導(dǎo)筒14的相反兩端。該系統(tǒng)100同樣包括一個(gè)第三電源裝置70，它從第三控制線72獲得控制信號(hào)和從線路28獲得電能，并且控制加到第三電力變壓器76的一次側(cè)的電能，該第三電力變壓器76的二次側(cè)通過(guò)一對(duì)線路80、82耦接到第三段導(dǎo)筒18的相反兩端。
系統(tǒng)100與上述系統(tǒng)10的區(qū)別說(shuō)明如下。該系統(tǒng)100進(jìn)一步包括有一個(gè)導(dǎo)筒均衡控制器102，該控制器102分別通過(guò)控制線30、52和72向第一電源裝置26、第二電源裝置50和第三電源裝置70提供控制信號(hào)。導(dǎo)筒均衡控制器102同時(shí)通過(guò)線路104、106、108和110接收4個(gè)電壓信號(hào)。在線路104和106之間的電壓差代表跨在第一段導(dǎo)筒14兩端的電壓降，在線路106和108之間的電壓差代表跨在第二(或中間)段導(dǎo)筒16兩端的電壓降，而線路108和110間的電壓差即為第三段導(dǎo)筒兩端的電壓降。該系統(tǒng)100還包括有一個(gè)電流變換器112，它的一次側(cè)與主電源耦合并通過(guò)線路20或22而接到多段導(dǎo)筒組件12上。電流變換器112檢測(cè)流過(guò)全部多段導(dǎo)筒組件12的電流，在該電流變換器112二次側(cè)感應(yīng)的電流信號(hào)加到一個(gè)精密電阻器114上，從而在控制線116上產(chǎn)生電壓信號(hào)，此信號(hào)被送到該導(dǎo)筒均衡控制器102。
圖3表示一個(gè)多段導(dǎo)筒(例如導(dǎo)筒組件12)的電氣特性的電氣圖。因?yàn)樾纬刹ＡЮw維的多段導(dǎo)筒是靠電加熱的，依靠導(dǎo)筒的金屬電阻產(chǎn)生熱量，所以它能用一串電阻來(lái)代表。R14代表該多段導(dǎo)筒組件12的第一(或左側(cè))段14的電阻;R16代表該導(dǎo)筒組件12的第二(或中間)段16的電阻;以及R18代表導(dǎo)筒組件12的第三(或右側(cè))18的電阻。每個(gè)上述電阻的變化都引起導(dǎo)筒相應(yīng)段的溫度的改變。
為了理解該導(dǎo)筒均衡控制器102的運(yùn)行，現(xiàn)將運(yùn)行原理簡(jiǎn)要解釋如下。
形成玻璃纖維的導(dǎo)筒所用的材料(一般的金屬)的電阻-溫度關(guān)系表示為RN＝RS〔1+α(TN-TS)〕式中RN為該導(dǎo)筒第N段的瞬時(shí)電阻，RS為該導(dǎo)筒第N段在整定溫度TS時(shí)的電阻，TN為該導(dǎo)筒第N段的瞬時(shí)溫度，TS為整定露齲 α為該導(dǎo)筒材料的電阻溫度系數(shù)。
對(duì)于一個(gè)三段導(dǎo)筒組件12的例子來(lái)講，導(dǎo)筒R12的總電阻可表示為R12＝R14+R16+R18因?yàn)楦鞫螌?dǎo)筒為串聯(lián)連接，故流過(guò)各導(dǎo)筒的電流相同為I12，根據(jù)歐姆定律，電壓等于電阻乘電流，所以關(guān)系式變?yōu)镮12R12＝I12R14+I12R16+I12R18或 E12＝E14+E16+E18當(dāng)然，在無(wú)電流注入時(shí)，上述屬實(shí)。
在線路104和106、106和108及108和110之間的電壓差代表電流I12流過(guò)各段導(dǎo)筒電阻R在第一導(dǎo)筒14、第二導(dǎo)筒16和第三導(dǎo)筒18分別引起的電壓降;在線路104和110間的電壓差即代表跨在整體多段導(dǎo)筒組件12兩端的電壓降。
如上所述，任一導(dǎo)筒段運(yùn)行于整定溫度值附近的電阻-溫度關(guān)系已知為RN＝RS〔1+α(TN-TS)〕一個(gè)導(dǎo)筒B中一段導(dǎo)筒N的兩端電壓降EN是其電流乘電阻，也即EN＝IBRN＝IBRS〔1+α(TN-TS)〕為了控制導(dǎo)筒中一段的溫度，建立一偏差信號(hào)XN如下式關(guān)系XN＝CIB-KEN式中C和K為常數(shù)。
將上面倒數(shù)第二個(gè)方程代到上面的方程中得到XN＝CIB-KIBRS〔1+α(TN-TS)〕當(dāng)該段導(dǎo)筒溫度合適或處于整定溫度值時(shí)，TN＝TS，則偏差可表示為XN＝CIB-KIBRS因?yàn)樵撈钚盘?hào)在整定溫度下為零值，故K＝C/RS但是，當(dāng)在一段導(dǎo)筒的溫度不等于整定溫度值時(shí)TN≠TSTN＝TS+△TN方程式變?yōu)閄N＝CIB-KIBRS〔1+α(TS+△TN-TS)〕將K＝C/RS代到前述方程式中得到XN＝KIBRSα△TN由于K，α和RS為常數(shù)，故可以表達(dá)為XN＝MIB△TN
式中M為常數(shù)。
這次偏差信號(hào)在整個(gè)小范圍T內(nèi)是線性的。
再參照?qǐng)D2和3，特別是參照?qǐng)D4來(lái)說(shuō)明導(dǎo)筒均衡控制器102及系統(tǒng)100的附屬電氣部件。說(shuō)明該導(dǎo)筒均衡控制器102的圖4部分揭示出伴隨該第一、第二和第三導(dǎo)筒段14、16和18的有三個(gè)實(shí)質(zhì)上相同的電路部分，以及一定的附加電路。注意一下上述則可知，該導(dǎo)筒均衡控制器102可被用于具有任意段的導(dǎo)筒，而所述電路部分的多少可按相應(yīng)導(dǎo)筒的段數(shù)設(shè)置。
該導(dǎo)筒均衡控制器102接受信號(hào)線104和106上的代表第一段導(dǎo)筒14每端電壓的電壓信號(hào)。線路104和106上的信號(hào)被送到第一差分放大器122，該差動(dòng)放大器122計(jì)算出兩個(gè)電壓信號(hào)間的差值，并將輸出送到同步解調(diào)器124。同理，代表該第二或中間導(dǎo)筒段16每端電壓的線路106和108上的信號(hào)被送到第二差分放大器142，并輸出信號(hào)到第二同步解調(diào)器144。線路108和110上的信號(hào)送到第三差分放大器162，并將其輸出提供到第三同步解調(diào)器164，同步解調(diào)器124、144和164將輸入的交流信號(hào)進(jìn)行精密全波整流。
多段導(dǎo)筒組件12每端的電壓由線路104和110送到第四差分放大器182，該放大器182的輸出激勵(lì)一個(gè)零交叉檢測(cè)器184，該檢測(cè)器184即提供用于導(dǎo)筒均衡控制器102的一個(gè)基本控制信號(hào)。從零交叉檢測(cè)器184直接輸出的是一系列脈沖，這些脈沖表示提供給多段導(dǎo)筒組件12的正弦波(交流)功率的零位或零交叉，該脈沖系列沿線路186提供到每個(gè)同步解調(diào)器124、144和164并控制從各差分放大器122、142和162輸出放大電壓降信號(hào)的整流，該脈沖系列也提供到一個(gè)除二(divided-by-two)電路188，這個(gè)除二電路188將線路186上每有2個(gè)脈沖便向控制線190提供一個(gè)脈沖，在控制線190上的脈沖激勵(lì)第一對(duì)高速開(kāi)關(guān)126和166，該開(kāi)關(guān)最好是電子開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)把從各同步解調(diào)器124和164送到線路128和168上的整流后的輸出信號(hào)間歇地分流入地，在線路190上的脈沖也輸入到一個(gè)逆變器192，在控制線194上的逆變器192的輸出是一串與控制線190上的脈沖反相的脈沖，這串反相脈沖激勵(lì)第二對(duì)高速開(kāi)關(guān)146和200，這些開(kāi)關(guān)最好是電子開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)196和200將控制線52和72上的信號(hào)間歇地分流入地，使這些控制信號(hào)對(duì)各電源裝置50和70交叉地生效或不生效。須知因?yàn)樵诳刂凭€190上的脈沖已被逆變或即與控制線194上的脈沖反相，該第一對(duì)開(kāi)關(guān)126和166的接通和斷開(kāi)交替與或反相地相對(duì)于第二對(duì)開(kāi)關(guān)196和200的接通或開(kāi)斷。
如上所述，在線路116上呈現(xiàn)的電壓正比例于導(dǎo)筒電流，該電壓由第四差分放大器210加以放大，第四差分放大器210的輸出被送到第二零交叉檢測(cè)器212和同時(shí)送到第四同步解調(diào)器214。電流信號(hào)使用一個(gè)分開(kāi)的零交叉檢測(cè)器，以消除電流信號(hào)和電壓信號(hào)間的任何相位移。第四同步調(diào)制器214的輸出由線路216耦合到一個(gè)高速開(kāi)關(guān)218，當(dāng)在控制190上出現(xiàn)脈沖時(shí)，該開(kāi)關(guān)218即將該輸出信號(hào)分流入地。
再講一下與電壓降有關(guān)的電路部分，在線路128、148和168上的整流(直流)信號(hào)被送到各相關(guān)的運(yùn)算放大器130、150和170。該運(yùn)算放大器130、150和170分別具有反饋電路132、152和172，這些反饋電路132、152和172分別使運(yùn)算放大器130、150和172容易增益調(diào)節(jié)，這將不難理解。反饋電路132、152和172置常數(shù)α、RS和K，由于每個(gè)電路都具有一個(gè)獨(dú)自的反饋調(diào)節(jié)電路，所以每個(gè)電路都能合適地調(diào)節(jié)到指定的運(yùn)行特性。
運(yùn)算放大器130、150和170的輸出分別饋送到相應(yīng)數(shù)目的加法運(yùn)算放大器134、154和174的輸入上，該加法運(yùn)算放大器134、154和174的另外輸入為來(lái)自一個(gè)具有反饋電路224的第四運(yùn)算放大器222輸出的信號(hào)，靠該反饋電路224而使增益為常數(shù)C。運(yùn)算放大器222的輸出信號(hào)代表在導(dǎo)筒組件12中的電流，并經(jīng)信號(hào)線226分送到各加法運(yùn)算放大器134、154和174上的另一輸入端，如上所述。
加法運(yùn)算放大器134的輸出是偏移信號(hào)X14＝KIBRSα△T14同理，加法運(yùn)算放大器154的輸出是偏移信號(hào)X16＝KIBRSα△T16以及加法運(yùn)算放大器174的輸出是偏移信號(hào)X18＝KIBRSα△T18然后，加法運(yùn)算放大器134輸出的偏移信號(hào)被送到一個(gè)比例積分級(jí)136，在這里計(jì)算出正誤差信號(hào)的比例積分值，然后，該信號(hào)被送到一個(gè)斬波器138，在這里信號(hào)被按照控制第二電源裝置50的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。附屬于該導(dǎo)筒第二段或中段的導(dǎo)筒均衡控制器102的部分同樣包括一個(gè)比例積分及156，由它激勵(lì)斬波 58，該斬波器158順序激勵(lì)第一電源裝置26。對(duì)屬于第三或右側(cè)導(dǎo)筒段18的導(dǎo)筒均衡控制器102的部分同樣包括一個(gè)比例積分級(jí)176，它激勵(lì)一個(gè)斬波器178，該斬波器順序激勵(lì)第三電源裝置70。該比例積分級(jí)136、156和176以及各斬波器138、158和178可以分別合并成單獨(dú)單元，或它們的功能可以由一般商品化的程序控制器來(lái)提供，它們可為前述電子控制設(shè)備廠制造的型號(hào)6810或6403程控器，或采用里茲和奧斯盧波·恩馬克斯的V型控制器。
為了明顯區(qū)別系統(tǒng)10中利用熱電偶的溫度檢測(cè)器和系統(tǒng)100中利用電阻(電壓降)技術(shù)的溫度檢測(cè)器的不同，在兩個(gè)系統(tǒng)10和100基本上相同的運(yùn)行情況下進(jìn)行闡述如下。在這兩個(gè)系統(tǒng)中，對(duì)N-1段導(dǎo)筒的程序控制器手動(dòng)調(diào)節(jié)到提供50%電力輸出的條件，也即一固定方式。這個(gè)基本調(diào)節(jié)保證了在置于自動(dòng)方式時(shí)，該控制器能夠提供最大的正和負(fù)溫度調(diào)節(jié)范圍。其次，該第一源控制器部件((系統(tǒng)10中的第一程序控制器32和附屬的電源裝置26，及系統(tǒng)100中的導(dǎo)筒均衡控制器102的部件142～158和電源裝置26)被調(diào)節(jié)到獲得最佳值和均衡整個(gè)多段導(dǎo)筒組件12，這點(diǎn)可以利用任何方法包括有諸如細(xì)調(diào)之類的機(jī)械裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且在該系統(tǒng)置于自動(dòng)控制方式之前提供基本相等的容許量。其次，分別激勵(lì)第二和第三電源裝置54和74的這些程序部件，即N-1控制器的溫度整定值被調(diào)節(jié)到出現(xiàn)零誤差。此時(shí)，該多段導(dǎo)筒組件12即正常地處于均衡狀態(tài)，并且集合玻璃纖維組成的束的大小和玻璃纖維的通過(guò)量就會(huì)基本上相等。最后，N-1段控制器置于自動(dòng)方式，并且系統(tǒng)10和100即投入到維持這一均衡狀態(tài)運(yùn)行。
可見(jiàn)該第一或主電源裝置26對(duì)該多段導(dǎo)筒組件12提供大部分電能，并且使該多段導(dǎo)筒組件12的第二(第N)段16維持為整定的溫度值。該第二和第三電源裝置54和74則提供相當(dāng)小的電能給它們相應(yīng)的導(dǎo)筒段14和18，并且根據(jù)對(duì)該多段導(dǎo)筒組件12的相應(yīng)段所檢測(cè)出的溫度或電阻，通過(guò)注入其有效電能的0到100%來(lái)調(diào)節(jié)其溫度到等于其整定值。
特別是關(guān)于系統(tǒng)100，如前所述，由該導(dǎo)筒均衡控制器102注入的電流和特別是由第二與第三電源裝置54和74所注入的電流，在電阻(電壓降)檢測(cè)期間，必須不提供。高速開(kāi)關(guān)126、146、166和200交替地運(yùn)行以防止出現(xiàn)引起導(dǎo)筒組件12的熱力失控和最終失敗。
前述最佳實(shí)施例的附圖和說(shuō)明即為本發(fā)明者實(shí)施本發(fā)明的最佳經(jīng)驗(yàn)，它將會(huì)被本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解，并能對(duì)該實(shí)施例做出修改或演變，因此須知，前述對(duì)本發(fā)明所做的描述不應(yīng)視為限界，不過(guò)對(duì)待審定的權(quán)利要求書中所提的內(nèi)容已加限定。
在玻璃纖維的生產(chǎn)中，人們期望制造出具有均勻直徑的多股纖維，這樣才能做出均勻尺寸的組合纖維。本發(fā)明的導(dǎo)筒均衡控制利用注入電流來(lái)均衡和維持多段導(dǎo)筒的溫度，從而便于控制形成玻璃纖維的多段導(dǎo)筒，以便生產(chǎn)出均勻直徑的玻璃纖維。
權(quán)利要求
1.一個(gè)控制形成玻璃纖維的多段導(dǎo)筒中每段溫度的裝置，其特征為由下述裝置合并而成檢測(cè)溫度的裝置，用于檢測(cè)多段導(dǎo)筒中每段的溫度；對(duì)導(dǎo)筒的每段產(chǎn)生溫度控制信號(hào)的裝置；響應(yīng)所述溫度控制信號(hào)之一而向多段導(dǎo)筒的所有段提供電流的裝置；以及響應(yīng)其余的所述溫度控制信號(hào)而向多段導(dǎo)筒的除去所述一段以外的所有各段注入電流的裝置。
2.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述的溫度檢測(cè)裝置是熱電偶。
3.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述的溫度檢測(cè)裝置包括測(cè)量所述每段兩端的電壓降的裝置。
4.如權(quán)利要求1的裝置，其中所述溫度控制信號(hào)產(chǎn)生裝置包括用以測(cè)量電流的裝置，該電流由所述提供電流的裝置來(lái)提供。
5.如權(quán) 的裝置，還包括這樣的裝置，用于在所述溫度檢測(cè)裝置工作時(shí)中斷前述注入電流裝置的工作，而在所述注入電流裝置工作時(shí)中斷所述溫度檢測(cè)裝置的工作。
6.如權(quán)利要求1的裝置，還包括交叉激勵(lì)的裝置，用于使所述溫度檢測(cè)裝置和所述注入電流裝置交替地并互不相容地工作和不工作。
7.一個(gè)用于維持形成玻璃纖維的多段導(dǎo)筒中每段為一恒溫的裝置，其特征為，包括a)一個(gè)形成玻璃纖維的導(dǎo)筒被分成N個(gè)單獨(dú)段，并且由一種材料構(gòu)成，該材料的電阻和溫度特性曲線具有下述直線關(guān)系BN＝Rs〔1+α(TN-TS)〕式中N＝導(dǎo)筒段的總數(shù)，從1到NRN＝給出的一段導(dǎo)筒的瞬時(shí)電阻RS＝在規(guī)定溫度值TS時(shí)的材料電阻α＝導(dǎo)筒形成材料的每改變1華氏度下電阻率的變化TN＝給出的導(dǎo)筒段的瞬時(shí)溫度TS＝導(dǎo)筒段的整定溫度;b)對(duì)所述導(dǎo)筒提供電流IB的裝置;c)一個(gè)電流變換器，用于產(chǎn)生與流過(guò)所述導(dǎo)筒的電流IB成比例的信號(hào);d d)確定跨在所述每段導(dǎo)筒兩端的電壓降EN的裝置;e)確定每段所述導(dǎo)筒的誤差信號(hào)XN的裝置，XN具有下述值XN＝CIB-KEN式中C和K為常數(shù)，故所述誤差信號(hào)也等于XN＝KIBRSα△TN式中△TN＝所述導(dǎo)筒中給出的段的瞬時(shí)溫度TN與整定溫度TS之差;f)響應(yīng)所述相應(yīng)于N-1的誤差信號(hào)而對(duì)所述導(dǎo)筒的N-1段注入電流的裝置;g)控制裝置，用于響應(yīng)所述第N段誤差信號(hào)調(diào)節(jié)對(duì)該導(dǎo)筒所提供的電流IB;h)用于在注入電流時(shí)中斷測(cè)量電壓降和電流的裝置，以及在測(cè)量電壓降和電流時(shí)中斷電流注入的裝置。
8.一個(gè)用于均衡形成玻璃纖維的多段導(dǎo)筒中每段的溫度的裝置，其特征為包括a)確定形成玻璃纖維的導(dǎo)筒中每段的兩端間電壓降的裝置;b)確定所述導(dǎo)筒兩端電壓降的裝置;c)計(jì)算誤差信號(hào)的裝置，用于根據(jù)每段兩端的電壓降和流經(jīng)該段電流來(lái)計(jì)算所述形成玻璃纖維的導(dǎo)筒每段的誤差信號(hào);d)注入電流裝置，用于根據(jù)除所述誤差信號(hào)之一外的所有誤差信號(hào)向除相關(guān)的一段以外至少所有各段導(dǎo)筒注入電流;以及e)根據(jù)其余的誤差信號(hào)對(duì)所述導(dǎo)筒提供電流的裝置。
9.如權(quán)利要求8的裝置進(jìn)一步包括檢測(cè)由所述電源裝置提供的電流的裝置。
10.如權(quán)利要求8的裝置，進(jìn)一步包括在所述電壓降確定裝置工作時(shí)中斷所述注入電流裝置的工作的裝置;以及，在所述注入電流裝置工作時(shí)中斷所述溫度檢測(cè)裝置的工作的裝置。
11.一種方法，用于均衡形成玻璃纖維的多段導(dǎo)筒中每段的溫度，包括以下步驟測(cè)量該導(dǎo)筒的每段的溫度，對(duì)該導(dǎo)筒的每段產(chǎn)生一溫度控制信號(hào)，響應(yīng)所述溫度控制信號(hào)之一對(duì)導(dǎo)筒的所有各段提供電流，以及響應(yīng)其余所述溫度控制信號(hào)至少對(duì)除去該導(dǎo)筒的一段之外的所有各段注入電流。
12.如權(quán)利要求11的方法，其中所述的溫度測(cè)量步驟包括測(cè)量跨在所述每段兩端的電壓降，以及產(chǎn)生一個(gè)代表該測(cè)量的溫度和整定溫度值之差的誤差信號(hào)。
13.如權(quán)利要求11的方法，其中所述的溫度測(cè)量步驟包括在停止所述電流注入的步驟時(shí)測(cè)量跨在所述每段兩端的電壓降，以及在執(zhí)行所述電流注入的步驟時(shí)停止所述電壓降測(cè)量的步驟。
14.如權(quán)利要求11的方法，其中所述溫度測(cè)量步驟由各熱電偶來(lái)執(zhí)行。
全文摘要
導(dǎo)筒均衡控制器利用電阻(電壓降)測(cè)量技術(shù)來(lái)檢測(cè)形成玻璃纖維的多段導(dǎo)筒(12)中每段(14、16、18)的溫度，并向所有(除一段外)各導(dǎo)筒段注入電能，通過(guò)調(diào)節(jié)供給全部導(dǎo)筒組件的電能來(lái)控制導(dǎo)筒中各段的溫度。一個(gè)控制器(102)用導(dǎo)線(104、106、108、110)接到導(dǎo)筒(12)以測(cè)量每段導(dǎo)筒(14、16、18)兩端的電壓降。該控制器將電源(26)的電能供到全部導(dǎo)筒，或只將分立電源(50、70)供到各單獨(dú)導(dǎo)筒段。
文檔編號(hào)G05D23/00GK1031991SQ8810414
公開(kāi)日1989年3月29日 申請(qǐng)日期1988年7月5日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月6日
發(fā)明者尤金·卡米爾·瓦雷索, 格倫·弗蘭克林·德, 阿維尼施普德德-德薩亞 申請(qǐng)人:歐文斯-科爾寧格費(fèi)伯格拉斯公司