DE19610763A1

DE19610763A1 - Beheizte Galette zum Erwärmen synthetischer Fäden

Info

Publication number: DE19610763A1
Application number: DE19610763A
Authority: DE
Inventors: Matthias Buehrer; Heinz Von Arx
Original assignee: Retech AG; Zinser Textilmaschinen GmbH
Current assignee: Zinser Synthetics 73061 Ebersbach De Retech GmbH
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1997-09-25
Also published as: JPH107319A; DE59703986D1; EP0796934A1; US5902503A; EP0796934B1

Description

Die Erfindung betrifft eine beheizte Galette zum Erwärmen syn thetischer Fäden.

Es ist bekannt, Galetten der genannten Art mittels erhitzter flüssiger oder gasförmiger, gegebenenfalls verdampfter Medien zu beheizen. Auch das Beheizen mittels elektrischer Widerstandshei zungen ist bekannt. Ganz überwiegend erfolgt das Erwärmen der Galetten jedoch durch Induktionsheizungen, bei denen im Innern der Galette wechselstromgespeiste Primärwicklung angeordnet wird, die in dem aus magnetostriktivem Material wie Stahl oder Kupfer bestehenden Mantel der Galette durch induzierte Wirbelstrombil dung Wärme erzeugt. Hierbei ist es auch schon bekannt (DE 43 13 837 C1), verschiedene Zonen der Galette unterschiedlich zu erwärmen oder unterschiedlichen Wärmebedarf derartiger Zonen durch geregelte Zufuhr von Energie zu befriedigen.

Der technische Aufwand für solche induktive Heizungen ist jedoch insbesondere bei Galetten mit großem Durchmesser von bspw. 300 mm und großer Baulänge von bspw. 500 mm sehr hoch. Auch der Ener gieverbrauch ist infolge der mit Heizungen dieser Art verbundenen hohen Verlustleistungen sehr hoch.

Der Erfindung war daher die Aufgabe gestellt, eine Lösung für das Beheizen insbesondere großer Galetten anzugeben, die sowohl im Aufbau einfacher als auch im Energiebedarf bescheidener ist. Sie löst diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale.

Es ist zwar schon bekannt (GB 2 216 457 B), einen rotierenden Streckstift mittels eines Heizkörpers zu erwärmen, in dessen In nerem ein elektrischer Widerstandsheizer angeordnet ist und von dem aus der Mantel des Streckstiftes durch Strahlung erwärmt wird. Die hierdurch bewirkte Strahlung besteht jedoch aus sehr langwelliger Wärmestrahlung, die für den vorliegenden Anwen dungsfall einen ungünstigen Wirkungsgrad hat. Die Heizeinrichtung ist ferner träge, da der Widerstandsheizer zunächst den Heizkör per erwärmen muß, bevor dieser durch Strahlung den Mantel des Streckstiftes erwärmen kann.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Infrarot-Strahlungsheizer haben den Vorteil, daß sie den Mantel der Galette unmittelbar mit einer Strahlung beaufschlagen, deren Wellenlänge ihr Maximum je nach Ausführung zwischen etwa 1 µm und 2,5 µm hat. Diese Wellen länge wird im metallischen Mantel der Galette verlustarm in Wärme umgesetzt. Derartige Infrarot-Strahlungsheizer werden bspw. durch die Firma Heraeus angeboten. Sie werden bisher - auch im textilen Bereich - zum direkten berührungslosen Erwärmen organischen Ma terials in Form eindimensionaler (Fäden) oder zweidimensionaler (Folien, Gewebe, Vliese usw.) Produkte verwendet, die in gleich mäßigem Abstand vor den Infrarot-Strahlungsheizer vorbeilaufen. Ein anderer Anwendungsfall ist das direkte berührungslose Erwär men von dreidimensionalen Objekten (bspw. Einbrennen von Lackierungen), die unterschiedliche Abstände zu den Infrarot- Strahlungsheizer aufweisen. In beiden Fällen ist die berührungslose Wärmeübertragung durch Strahlung wesentliche Vor aussetzung.

Die Erfindung hat erkannt, daß das indirekte Übertragen der Wär meenergie mittels der Strahlung von Infrarot-Strahlungsheizern auch beim Erwärmen von an sich induktiv beheizbaren Wärmeträgern von Vorteil ist, die sich in gleichbleibendem Abstand vor den Strahlungsheizern bewegen und die ihre Wärme über Konvektion an die letztlich zu erwärmenden Objekte übertragen. Es hat sich ge zeigt, daß Energieverlust durch Streustrahlung hierbei sehr ge ring sind, insbesondere dann, wenn die Strahlungsheizer auf ihrer der zu beheizenden Oberfläche abgekehrten Seite mit einem Re flexbelag versehen sind.

In den Figuren der Zeichnung ist die Erfindung anhand von sche matischen Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Galette;

Fig. 2 den Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Galette;

Fig. 3 den Querschnitt durch die Galette der Fig. 1 in der Ebene A-A dieser Figur;

Fig. 4 den Querschnitt durch einen Doppel-IR-Strahlungsheizer.

In der Lagerbüchse 1 einer ortsfesten Tragplatte 2 ist mittels zweier Wälzlager 3 eine Welle 4 einer Galette 5 drehbar gelagert. Die Welle 4 ist an ihrem gebrochen dargestellten Ende in an sich bekannter Weise angetrieben, bspw. mittels eines Elektromotors. Die Nabe 6 der Galette 5 ist mittels eines Kegelsitzes 7 und ei ner nur angedeuteten Schraube 8 auf dem freien Ende der Welle 4 befestigt.

In Bohrungen 9 der Tragplatte 2 sind die Rohre 10 von Infra rot(IR)-Strahlungsheizern 11 bzw. 12, 12′, 12′′ befestigt, die in den Innenraum der Galette 5 ragen und dicht vor der Innenfläche 13 des Mantels 14 der Galette stehen.

In der Ausführungsform der Fig. 1 sind die Infrarot-Strahlungs heizer 11 so lang, daß sich ihr strahlender Bereich 15 über die ganze innere Länge der Galette 5 erstreckt und sie demgemäß die Galette auf deren ganzer Länge gleichmäßig erwärmen. In der dar gestellten Ausführungsform sind zwölf IR-Strahlungsheizer 11 äquidistant zur Drehachse der Galette 5 und vorzugsweise auch zueinander auf einer gedachten, zur Drehachse der Galette 5 ko axialen Zylinderfläche angeordnet. Je nach Wärmebedarf und Heiz leistung der einzelnen IR-Strahlungsheizer kann jedoch auch eine größere oder kleinere Anzahl derselben eingesetzt werden.

Im Mantel 14 der Galette 5 ist ferner mindestens ein Temperatur fühler 16 angeordnet, der ein Meßsignal der Temperatur des Man tels 14 der Galette bildet und auf bekannte, hier nicht im ein zelnen dargestellte Weise, bspw. mittels berührungsloser Übertragungsglieder, an eine Temperatursteuerungs-Einrichtung weiter leitet.

Es hat sich gezeigt, daß der Wärmebedarf der Galette 5 über deren Länge meist nicht gleichmäßig ist, sei es, daß die Abstrahlung in den Randbereichen größer ist als im mittleren Bereich, sei es, daß im Zulaufbereich der behandelten Fäden ein größerer Wärmebe darf besteht als im Ablaufbereich. Um dem Rechnung zu tragen, kann gemäß der Ausführungsform der Fig. 2 vorgesehen sein, daß zumindest einige der Infrarot-Strahlungsheizer 12, 12′, 12′′ so ausgebildet sind, daß ihr strahlender Bereich sich jeweils nur über einen Teil der inneren Länge der Galette 5 erstreckt und sie demgemäß die Galette nur in der ihnen jeweils gegenüberliegenden Zone 17, 17′, 17′′ deren ganzer Länge erwärmen. Dabei können zu mindest einige der Infrarot-Strahlungsheizer über die ganze Länge der Galette 5 strahlend ausgebildet sein und so die Grundlast der Beheizung zur Verfügung stellen, während die nur über einen Teil der Länge der Galette strahlenden Infrarot-Strahlungsheizer 12, 12′, 12′′ den jeweiligen Zusatzbedarf in den einzelnen Zonen 17, 17′, 17′′ decken.

Da hier die IR-Strahlungsheizer 12, 12′, 12′′ jeweils nur einen Teil der Länge der Galette 5 beheizen, ist insbesondere bei die ser Ausführungsform in der Regel eine größere Anzahl von IR- Strahlungsheizern erforderlich. Da die einsetzbare Anzahl von IR-Strahlungsheizer jedoch aus Platzgründen begrenzt ist, werden hier auch vorzugsweise IR-Strahlungsheizer größerer Strahlungs dichte je Längeneinheit verwendet. Da hier auch jeweils nur Zonen 17, 17′, 17′′ der Länge der Galette durch Gruppen von IR- Strahlungsheizer beheizt werden, ist jeder dieser Zonen minde stens ein gesonderter Temperaturfühler 16, 16′ und (nicht sicht bar) 16′′ zugeordnet.

In der Ausführungsform der Fig. 2 ist von drei Zonen 17, 17′ und 17′′ ausgegangen. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, nur zwei oder aber auch mehr als drei Zonen vorzusehen.

Die zonenweise Zuführung und Regelung der Heizleistung ist jedoch nicht nur dann von Vorteil, wenn eine gleichmäßige Erwärmung der Galette über deren ganze Länge angestrebt ist. Sie ist vielmehr auch dann zweckmäßig, wenn bspw. verschiedenen Zonen entlang der Länge der Galette 5 unterschiedliche Temperaturen aufweisen sol len.

Die elektrischen Energiezuleitungen zu den Infrarot-Strahlungs heizern 11, 12, 12′, 12′′ sind bei 18 angedeutet.

Die Infrarot-Strahlungsheizer 11, 12, 12′, 12′′ erhitzen den Man tel 14 der Galette 5 von innen auf die gewünschte Temperatur von bspw. 250°C. Um diese Temperatur zu erreichen und auch unter wechselndem Bedarf an Wärmeleistung halten zu können, werden die von den Temperaturfühlern 16, 16′, 16′′ abgegebenen Ist-Meßwerte in einer Temperatur-Regelvorrichtung mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen und bei Abweichungen die Einschaltdauer oder die Speisespannung der Infrarot-Strahlungsheizer 11, 12, 12′, 12′′ so gesteuert, daß die erforderliche Temperatur des Mantels 14 der Galette 5 erreicht und gehalten wird.

Die IR-Strahlungsheizer 11, 12, 12′, 12′′ können als einfache Quarzglasrohre ausgebildet sein, in denen die Drahtwendel der elektrischen Widerstandsheizung angeordnet ist. Um eine hohe Heizleistung je Längeneinheit oder je bestrahlter Flächeneinheit zu erreichen, werden jedoch vorteilhafterweise die in Fig. 4 dargestellten Doppel-IR-Strahlungsheizer verwendet. Wie aus der Figur erkennbar, weisen diese IR-Strahlungsheizer im Querschnitt etwa 8-förmige, aus Quarzglas bestehende Rohre 10′ auf, in denen zwei Drahtwendeln 19 angeordnet sind.

Eine typische Bestückung einer Galette mit den oben genannten Abmessungen besteht bspw. aus sechs Heizstäben mit je 750 W, die die hintere Zone 17′′ beheizen, sechs Heizstäben mit je 1000 W, die die mittlere Zone 17′ beheizen und 4 Heizstäben mit je 600 W, die die vordere Zone 17 beheizen.

Die Infrarot-Strahlungsheizer 11, 12, 12′, 12′′ sind einseitig mit einem Reflexbelag 20 bspw. aus aufgedampftem Metall wie Gold be legt, der die Strahlung in Richtung auf den Mantel 14 der Galette 5 bündelt. Damit wird nutzlose Streustrahlung gegen die Welle 4 der Galette 5 vermieden und der Energieverbrauch vermindert.

Bezugszeichenliste

1 Lagerbüchse
2 Tragplatte
3 Wälzlager
4 Welle
5 Galette
6 Nabe
7 Kegelsitz
8 Schraube
9 Bohrungen
10, 10′ Rohre
11 Infrarot-Strahlungsheizer
12, 12′, 12′′ Infrarot-Strahlungsheizer
13 Innenfläche
14 Mantel
15 Strahlender Bereich
16, 16′ Temperaturfühler
17, 17′, 17′′ Zonen
18 Energiezuleitung
19 Drahtwendel
20 Reflexbelag

Claims

1. Beheizte Galette zum Erwärmen synthetischer Fäden, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen der Galette (5) durch mindestens einen, im Innern der Galette angeordneten, kurzwelligen Infrarot strahler (11, 12, 12′, 12′′) erfolgt.

2. Beheizte Galette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Infrarotstrahler (11, 12, 12′, 12′′) ortsfest, parallel zur Drehachse der Galette (5) der Innenfläche (13) des Mantels (14) der Galette gegenüberstehend angeordnet ist.

3. Beheizte Galette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Infrarotstrahler (11, 12, 12′, 12′′) in einem geschlossenen Rohr (10, 10′) aus Quarzglas eingebettet ist.

4. Beheizte Galette nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Quarzglasrohr (10, 10′) des mindestens einen Infrarotstrah lers (11, 12, 12′, 12′′) einseitig mit einem Reflexionsbelag (20) versehen ist, der die Strahlung auf die Innenfläche (13) des Mantels (14) der Galette (5) bündelt.

5. Beheizte Galette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß vorzugsweise im Mantel (14) der Galette (5) ein Temperaturfühler (16) angeordnet ist, über den die Heiz leistung der Infrarotstrahler (11) regelbar ist.

6. Beheizte Galette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahler (11, 12, 12′, 12′′) einer Galette (5) geson derte Zonen (17, 17′, 17′′) in Richtung der Drehachse der Galette (5) beheizen.

7. Beheizte Galette nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich jeder Zone (17, 17′, 17′′) vorzugsweise im Mantel (14) der Galette (5) je ein Temperaturfühler (16, 16′, 16′′) angeordnet ist, über den die Heizleistung der die betreffende Zone beauf schlagenden Infrarotstrahler (11) getrennt regelbar ist.