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Die Erfindung betrifft eine Galette
zur Wärmebehandlung
synthetischer Fasern oder Fäden
und befaßt
sich insbesondere mit der Anordnung von Temperaturfühlern im
Galettenmantel.
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Aus
DE
44 17 009 C1 ist es bekannt, im Rollenmantel einer solchen
Galette über
dessen Umfang verteilt mehrere sich parallel zur Galettenachse erstreckende
Bohrungen vorzusehen. In diese werden ein oder mehrere im wesentlichen
zylindrische Temperaturfühler
eingesetzt, um an verschiedenen axialen Stellen der Galette deren
Manteltemperatur zu messen. Die Bohrungen können unterschiedlich tief sein. Über einen
rotierenden Meßwertübertrager
stehen die Temperaturfühler
mit einem gestellfesten Temperaturregler für den Galettenheizer in Verbindung.
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Es hat sich gezeigt, daß im Bereich
der Bohrungen bei hohen Drehzahlen und Temperaturen erhebliche,
auf der Kerbwirkung der Temperaturfühlerbohrung beruhende, mechanische
Spannungen im Galettenmantel auftreten, welche zu bleibenden Verformungen
der Galettenoberfläche
führen
können.
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Mit der im Anspruch 1 gekennzeichneten
Erfindung wird unter Vermeidung dieser Schwierigkeiten eine Galette
samt Aufnahme für
den bzw. die Temperaturfühler
geschaften, welche auch bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten und Temperaturen
keine die Festigkeit des Galettenmantels beeinträchtigenden mechanischen Spannungen
entstehen läßt, weil diese
mit Hilfe von sich parallel zur Temperaturfühleraufnahme erstreckenden
Spannungsentlastungsnuten abgebaut werden. Vorteilhafte Weiterbildungen und
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Das Anbringen solcher Fühleraufnahmebohrungen,
insbesondere von tiefen Bohrungen, ist bisweilen schwierig und wegen
der erforderlichen Genauigkeit teuer. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist deshalb der Galettenmantel zweischalig ausgebildet,
besteht also aus einem hohlzylindrischen Außenmantel sowie einem in diesen
passend eingefügten
hohlzylindrischen Innenmantel. In der dem Außenmantel zugewandten Oberfläche des
Innenmantels ist eine sich parallel zur Galettenachse erstreckende
nutförmige
Aufnahme für den
Temperaturfühler
vorgesehen. Die beiden Spannungsentlastungsnuten erstrecken sich
zu beiden Seiten der Fühleraufnahmenut
und sind ebenso wie diese zur Oberfläche des Außenmantels hin offen. Die Herstellung
langgestreckter Nuten ist wesentlich einfacher als das Anbringen
tiefer Bohrungen geringen Durchmessers.
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Bei einer aus
DE 196 13 433
A1 bekannten Galette ist auf der Innenseite des Galettenmantels wenigstens
ein Nutgang vorgesehen, in welchen ein mit einer Heizflüssigkeit
gefülltes
Wärmerohr
einlegbar ist. Der Nutgang kann schraubenförmig ausgebildet sein und nimmt
dann ein wendelförmiges
Wärmerohr
auf. Oder es sind mehrere parallel zueinander verlaufende Nutgänge vorgesehen,
welche entweder parallel zur Mantelachse ausgerichtet oder gegenüber dieser
geneigt sind. Entweder wird in jeden Nutgang ein einzelnes Wärmerohr
oder in alle Nutgänge zusammen
ein mäanderförmiges Wärmerohr
eingelegt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnungen erläutert.
Darin zeigt:
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1a eine
bekannte, fliegend gelagerte Galette im achsparallelen Schnitt und
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1b im
im Querschnitt längs
der Linie Ib-Ib in 1a;
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2a einen
der 1a entsprechenden Teilschnitt
durch ein erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit einem zweischaligen Galettenmantel;
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2b in
stark vergrößertem Maßstab einen Schnitt
durch den zweischaligen Galettenmantel längs der Linie IIb-IIb in 2a;
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3a einen
Längs-Teilschnitt
durch ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit einem einschaligen Galettenmantel; und
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3b wiederum
stark vergrößert einen Querschnit
durch den Galettenmantel in Höhe
der Linie IIIb – IIIb
in 3a.
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In den Zeichnungen nicht dargestellt
sind die in die Nabe 1 eingesetzt und diese mit dem Antriebsmotor
verbindende Antriebswelle sowie die gestellfeste, im Raum zwischen
Galettenmantel 2 und Antriebswelle befindliche Heizvorrichtung,
beispielsweise ein Induktionsheizer. Der Übersichtlichkeit wegen sind
auch der oder die im Galettenmantel 2 angeordneten zumeist
zylindrischen Temperaturfühler
nicht eingezeichnet sondern nur die ihrer Aufnahme dienenden langgestreckten
Hohlräume
dargestellt.
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Bei der in
1a und
1b dargestellten herkömmlichren Anordnung des rotierenden
Temperaturfühlers
ist an einer Stelle oder an mehreren gleichmäßig über den Umfang der Galette
verteilten Stellen eine sich nahezu über die gesamte Länge der Galette
erstreckende Bohrung
3 im Galettenmantel
2 vorgesehen.
In die Bohrung
3 werden, wie aus
DE 44 17 00 C1 bekannt, ein oder mehrere
zylindrische Temperaturfühler
mehr oder wenig tief eingeschoben. Eine solche Bohrung von beispielsweise
2,8 mm Durchmesser muß innerhalb
der Wandstärke
von z.B. 20 mm des Galettenmantels 2 bis zu einer Tierfe von z.B.
400 mm genau senkrecht niedergebracht werden, was fertigungstechnisch
recht aufwendig und zeitraubend ist. Auch ist hierdurch eine Schwächung des
Mantelquerschnitts an der Bohrungssteile bedingt. Bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten
des Galettenmantels von beispielsweise 8000 m/min entstehen im Bereich
der Bohrung Kerbspannungen im Mantelstoff, was bei Manteltemperaturen
von 250°C und mehr nicht nur zu erheblichen mechanischen Spannungen
im Galettenmantel sondern sogar zu bleibenden Verformungen führen kann.
Damit wird unter Umständen
das vorherige sorgfältige
Auswuchten der vollständig
montierten Galette zunichte gemacht, die Qualität des
behandelten Fadens beeinträchtigt und
die mögliche
Einsatzdauer der Galette verkürzt.
In
1a ist der Bohrungsdurchmesser
d1 vergrößert eingezeichnet.
In der Praxis betragen die Werte z.B. Galetteninnendurchmesser d2
= 200 mm, Galettenaußendurchmesser
d3 = 220 mm, Achsabstand der Bohrungsmittellinie 105 mm, Bohrungsdurchmesser
d1 = 2,8 mm.
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Das in 2 gezeigte
erste Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeichnet sich durch einen zweischaligen Aufbau des
Galettenmantels aus. Innerhalb des üblichen äußeren Galettenmantels 11 befindet
sich, in diesen mit leichten Preßsitz eingefügt, ein innerer
Galettenmantel 12, dessen Wandstärke geringer ist als die des
Galettenaußenmantels 11.
Zur Aufnahme der Temperaturfühler
ragt von der Außenfläche des
Innenmantels 12 eine achsparallele, langgestreckte, vorzugsweise
durchgängigen
Nut 13 in den Innenmantel 12 hinein, welche am
Boden dem Außendurchmesser
des Temperaturfühlers
entsprechend abgerundet ist. Ihre Tiefe und Breite entsprechen dem
Fühlerdurchmesser,
so daß der
Fühler
mit seinem dem Außenmantel
abgewandten Halbumfang am Innenmantel 12 und mit seiner
gegenüberliegenden
Seite am Außenmantel 11 anliegt.
Damit ist ein guter Wärmeübergang
zwischen Galettenmantel und Fühler
gewährleistet.
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Aus 2b ist
ersichtlich, daß sich
zu beiden Seiten der Fühlernut 13 je
eine Spannungsentlastungsnut 14 bzw. 15 achsparallel
erstreckt, und zwar ebenfalls vorzugsweise durchgängig über die
gesamte Länge
der Innenmantel-Außenwand.
Diese Entlastungsnuten 14 und 15 haben einen abgerundeten,
vorzugsweise kreissegmentförmigen
Querschnitt. Ihr Querschnitt ist wesentlich größer als der Querschnitt der
Fühlernut 13.
Im Falle eines kreissegmentförmigen
Querschnitts der Entlastungsnuten steht der Führungsradius rE des
Kreisabschnitts zum Radius rF der Fühlernut 13 beispielsweise
im Verhältnis
12 : 1. Um das Entstehen von Kerbspannungen an den Nuträndern zu
verringern, können
die Längsseiten
der Entlastungsnuten 14, 15 im Übergangsbereich 14a bzw. 15a zur
angrenzenden Oberfläche
des Innenmantels 12 hin zumindest auf der der Fühlernut 13 abgewandten
Seite abgerundet sein. Wenn Innen- und Außendurchmesser der Galette
wie auch in 1 mit d2 = 200 mm und
d3 = 220 mm angesetzt werden, beträgt der Außendurchmesser d4 des Innenmantels
beispielsweise d4 = 205 mm. Um einerseits einen sicheren Halt des
Innennmantels 12 im Außenmantel 11 zu
gewährleisten
und andererseits thermische Verspannungen bei hohen Temperaturen zu
vermeiden, sollten Innenmantel und Außenmantel aus Werkstoffen mit
gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten,
vorzugsweise aus dem gleichen Werkstoff, z.B. Stahl, bestehen.
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Das in 3a und 3b wiedergegeben zweite Ausführungsbeispiel
der Erfindung hat wie im Stand der Technik gemäß 1 einen
einschaligen Galettenmantel 21 mit einer langgestreckten
Bohrung 23 zur Aufnahme des Temperaturfühlers. Auf der Innenseite des
Galettenmantels 21 ist zu beiden Seiten der Fühlerbohrung 23 und
parallel zu dieser je eine Spannungsentlastungsnut 24 bzw. 25 vorgesehen. Auch
hier verhindert man, daß insbesondere
bei haben Drehzahlen und Temperaturen örtliche starke mechanische
Spannungen im Galettenmantel entstehen.
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Spannungsoptische Untersuchungen
haben gezeigt, daß die
Erfindung gegenüber
herkömmlichen
Galetten ohne Entlastungsnuten im Betrieb zu einer wesentlich geringeren
mechanischen Beanspruchung des Galettenwerkstoffs führt, so
daß auch bei
Hochgeschwindigkeitsgaletten und hohen Temperaturen keine besonders
teuren und vielfach schlechter bearbeitbaren Spezialwerkstoffe eingesetzt
werden müssen.
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Über
den Umfang der Galette kann man rotationssymmetrisch verteilt mehrere
Fühlerbohrungen
bzw. Fühlernuten
mit zugeordneten Entlastungsnuten anbringen. Sofern im Betrieb nicht
in jede dieser Fühleraufnahmen
tatsächlich
eir. Fühler
eingesetzt wird, empfiehlt es sich zur Vermeidung von Unwucht, in
die nicht mit einem Fühler
besetzten Fühleraufnahmen
eine in ihrer Masse der Masse eines Fühlers entsprechende Fühlernachbildung
einzulegen.