DE2037817C3

DE2037817C3 - Elektrische Induktions-Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE2037817C3
Application number: DE2037817A
Authority: DE
Inventors: Maurice Wesley Cannon; Jerome Benedict Tankersley Iii
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-08-20
Filing date: 1970-07-30
Publication date: 1973-10-04
Also published as: DE2037817A1; US3562472A; JPS4930777B1; DE2037817B2; FR2057966A5; CH522346A; GB1296478A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisphe lnduktions-Heizvorrichtung zum Einsetzen in einen rotierenden Godet, die einen hohlen Spulenkörper mit einem zentralen Magnetkern aus radial verlaufenden Lamellen und mit Endflanschen aufweist, zwischen denen eine Wicklung auf dem Magnetkern angeordnet ist.

Bei der Bearbeitung von Synthetikfasern wird diesen Wärme zugeführt, indem sie über einen rotierenden »Godet« oder eine erwärmte Rolle geführt und mit dieser in Berührung gebracht werden. Der Godet wird normalerweise elektrisch erwärmt. Es wurden zwar auch Widerstands-Heizelemente verwendet, aber induktive Heizelemente sind auf Grund ihrer besseren Stcuerungseigenschaften bei der Erhitzung bevorzugt.

Indiiktions-Heizelemente weisen normalerweise einen Kern aus magnctisierbarem Material oder Metall, wie z. B. Eisen, das zu einem »H« oder einem »U« geformt ist, und eine Wicklung auf, die mit Wechselstrom gespeist wird, um in den das Heizelement umgebenden Wandungen des Godets eine Hysterese und Wirbelströme zu erzeugen. Vorrichtungen dieser Art sind beispielsweise in den USA.-Patentschriften 2 541 41 6 und 3 200 230 beschrieben. Die Enden oder Pole der Kernstruktur werden sehr nahe an der inneren Seitenfläche des Godets angeordnet, der axial um das Heizelement herumgedreht wird, um die Synthetikfasern über die äußere Seitenfläche des Uodets zu transportieren und um dazu beizutragen, daß eine gleichförmige Erwärmung des Godets erhalten wird.

Ferner ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1996 118 ein elektrischer Rollenheizer mit einem Kern für die Induktorwicklung bekannt, der aus dünnen Einzelblechen besteht, die in bezug auf die Roiienweile radial dicht aneinander auf dem Umfang einestationären Trägers angeordnet sind. Ein ähnlicher Rollenheizer ist auch in der französischen Patentschrift I 583 543 beschrieben. In dieser bekannten Vorrichtung sind die radial angeordneten Kernlamellen auf ihrem Außendurchmesser durch Knoten voneinander getrennt.

Bei den bekannten Induktions-Heizelementen dei oben beschriebenen Art treten jedoch einerseits eine unerwünschte Induktionserwärmung der Kernstruktur selbst und andererseits eine durch Magnetismus bedingte Bremswirkung zwischen dem rotierenden Godet und der Kernstruktur auf. In einigen Fällen wurde festgestellt, daß zur Drehung des Godets bei eingeschalteter Heizwicklung im Vergleich zur ausgeschalteten Heizwicklung die doppelte Energie erforderlich ist.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte lnduktions-Heizvorrichtung für einen rotierenden Godet oder eine ähnliche Vorrichtung zu schaffen, in der der Kern niciit durch Induktion ei wärmt und die magnetische Bremswirkung zwischen dem Kern und dem rotierenden Godet vermieden wird. Ferner soll die Heizvorrichtung unter Verwendung der gleichen Grundbauteiie in verschiedenen Größen und für verschiedene Leistungen hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer elektrischen lnduktions-Heizvorrichtung zum Einsetzen in einen rotierenden Godet erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lamellen der hohlen magnetischen Endflansche senkrecht zu den Lamellen des Magnetkerns angeordnet sind, jeder Endflansch in Umfangsrichtung durch einen Schlitz unterbrochen ist und die Endflansche durch Befestigungsmittel an dem Magnetkern angebracht sind.

Durch die erfindungsgemäße Induktions-Hei/vorrichtung wird neben der Vermeidung der Kernerwärmung durch Induktion und der magnetischen Bremswirkung insbesondere auch eine große Vielfalt möglicher Formen und Größen der Heizvorrichtungen erreicht, so daß sie besser an ihre jeweiligen Applikationen angepaßt werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstand der Lamellen des Magnetkerns an dessen Außenumfang größer als an dessen Innenumfang. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß nahe dem Außenumfang der Lamellen Knoten ausgebildet sind.

Die Befestigungsmittel sind vorzugsweise Schrauben, die in durch den Magnetkern hindurchführende Hohlstäbe eingesetzt sind.

Die Innenflächen der Endflansche weisen vorteilhafterweise kreisförmige, konzentrische Einsetzvertiefungen auf, deren Größe dem Außendurchmesser des

eikerns entspricht und in die die Maune ,em-

-insetzbar Ind. ~

;. Vrfindune wird an Hand der !oleenden Be- und der Zeichnungen emc-, Ausführung- ^cr erläutert. ' ~

1 ist eine perspektivische DarstelUmu einer .Umäßen Induktions-Heiz^rridituW. in f S-VTeile ausschnitten darnel!- sind und f ;' estwehclten Linien die AuKenlir.ie eines die % ortung umgebenden Godc. ,,,u

Fi „ - ist eine QuerschnittsdamcHu- nach einem c Dft entlang der Linie 2-2 in F . ,. I und ze,,t die ^SCn lamellen des Kernes deMLi/u-rrichW; ί, WciEt in einer perspd ·Λ isdv.n Dar-.ellun·. ansen einen Kern mit ν .r au^cnrauien P::!,n |..„ Flußverlauf an und /.wischen diesen Pcle.u J 4 zeiet in einer perspektivischen Oarstelluns i _Vne erfmdungslemälx- 1 ieixvorrichtunü

dreht wird, so daß keine starken Strome durch Schleifringe übertragen werden nassen w.c es ,n du obeneenannten Patentschnlt der Kill is .

Wie bereits ermahnt wurde, verwenden d.c Induk „ons-Hei^orrichtungen meistens Kerne m.i H- ode U-Formen oder ähnliche Konstruktionen. Dab ^ ken die sehr nahe an der Wandung ^..^ ^, geordneten Kernenden mit d.e^-r zusa»J ι

rdneten Kernenden mi ^ Fi*. 3 ist ein Kern Cl dargestellt, der one

,o lung »Γ 1 und vier Pole an jedem Kernend,^uf.u t. die die Kernsatze /' 1 und / 2 J^¹^.' ein Zylinder CT 1 aus magnetischem Mat.r a - an Hch einer Hei/.rollc oder emem CoAcI tUr^st Lt der sich im Gegenuhrze.gors.nn -m uen Kern C 1

die Polsätze Pl «"d/'2 herumdreht. ^

Wenn nun der Wicklung H I _un Mrom wird, so wird selbstverstandl.ch m der_VVandun Zvlinders CKl ein Strom mduz.ert Da ^"

1 msetzvertiefung im F.ndtlansch 12 ,ch.ldet ,st. ₂₅ Nordpols des I olsa./es 1 h Ad t ndren lnue des bogen wird Auf ahnh«.hc

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■■ ^iche Anordnung ,st am anderen l-.nue des - 10 bezüglich des Endilansches 13 s org,sehen. diese Anordnung hier auch durch J,e Dickenhjjj des Mansches 13 be, 16 und ,6.

Nordpols des I ,

bogen wird. Auf ahnh«.hc Wu^ w^ ^.

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durch um diese mit dem Kern 10 zu verbinden. Die

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Vorsprüngen oder Knoten 19 versehen, um fur eine

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dieser Scheiben ist vorher mit einer Isolation durch die ^^

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induzierte Ströme aufbauen,,«, daß Hysterese-· und Wirbelstromverluste in der Heizvorrichtung auf einem Minimum gehalten werden.

Obwohl altere, Heizrollcn, wie sie in der USA.-Patentschrift 607 093 beschrieben sind, die He.zvor-I Proben

^^^^^ _untc?brochen sind. Das bedeutet mit anderen Worten, daß sich die Polflächc die sich mit anaeren , Rotation darbietet.

^S und sich die entgegen

Dl und Dl, die an einem Kern Cl angebracht sind, der eine Wicklung Wl aufweist und mit einem Zylinder CY 2 zusammenwirkt. In einer derartigen Induktions-Heizvorrichtung ist die magnetische Bremswirkung insgesamt nahezu eliminiert, da beispielsweise eine Flußlinic FLl lediglich unter einem kleinen Winkel Φ schräg verlauft, anstatt daß sie um einen wesentlichen Bereich abgelenkt ist, wie es bei der oben an Hand von F i g. 3 erörterten Anordnung der Fall ist. ίο

Obwohl die Form der Heizvorrichtung und des Godets gemäß der in F i g. 3 gezeigten Anordnung hinsichtlich der Drehzahl, Rollcnlänge und Polzahl angepaßt werden kann, um die magnetische Bremswirkung herabzusetzen, so würde dadurch trotzdem die Flexibilität und die Verschiedenartigkeit in der Verwendung und Steuerung geopfert. Demgegenüber bedeutet die einfache Ausführung gemäß F i g. 4 nicht nur in wirtschaftlicher Hinsicht eine gewaltige Verbesserung der universellen Betriebseigenschaftun, sondern sie ist auch viel einfacher zu gestalten und herzustellen.

Aus F i g. 1 geht auch hervor, daß die Konstruktion eier erfindungsgemäßen Induktions-Heizvorrichtung si,,; vielgestaltig ausgeführt werden kann, indem einfach hauteile entsprechend den bereits beschriebenen hergestellt werden, wie beispielsweise Kerne 10 und Endfiansche 12, und diese dann in unterschiedlichen Längen zusammengebaut werden; d. h., der Kern 10 kann in unterschiedlichen Längen hergestellt und mit üblichen Endflanschen 12 oder 13 verwendet werden, die identisch sind. Die Einsetzvertiefungen der Endflansche 12 und 13 erlauben eine derartige Flexibilität, indem einfach längere Hohlstäbc 15 und 15a zusammen mit längeren Schrauben 14 verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Induktions-Heizvorrichuiriii zum Einsetzen in einen rotierenden Godet, die einen hohlen Spulenkörper mit einem zentralen Magnetkern aus radial verlaufenden Lamellen und mit Endflanschen aufweist, zwischen denen eine Wicklung auf dem Magnetkern angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen der hohlen magnetischen Endflansche (12. P; senkrecht zu den Lamellen (10a) des Magnetkerns (10) angeordnet sind, jeder Endllanseh in Unifangsrichtung durch einen Schlitz (17) unterbrochen isi und die Endfiansche durch Befestigungsmittel (14) an dem Magnetkern angebracht sind.

2. Induktii 1 s-Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der am Außenum- == fang größere Abstand der Lamellen (10 a) des Magnetkerns (10) durch dort in die Lamellen (10«) geprägte Knoten (19) aufrechterhalten wird.

3. Induktiims-Hcizvorrichlungnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (14) Schrauben sind, die in durch den Magnetkern (10) hindurchführende Hohlstäbe (15, 15«) eingesetzt sind.

4. Induktion»-Hcizv(;rrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daf die Innenflächen der Endflansche (1.2. 13) kreisförmige, konzentrische Einsetzvertiefungen (be 11) aufweisen, deren Größe dem Außendurc'imesscr des Magnetkerns entspricht und in die ο ie Magnetkernenden einsetzbar sind.