DE4224101A1

DE4224101A1 - Heizschiene

Info

Publication number: DE4224101A1
Application number: DE19924224101
Authority: DE
Inventors: Siegfried Morhenne
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1991-07-25
Filing date: 1992-07-22
Publication date: 1993-01-28

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizschiene nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Heizschienen sind allgemein bekannt. Vorzugsweise besteht mindestens die mit dem Faden in Berührung kommende Heizfläche aus Stahl, wobei zur Verbesserung der Abriebfe stigkeit die Überlauffläche vielfach oberflächengehärtet ist (Oberflächennitrierung). Zur Gewährleistung genügender Biegefestigkeit ist in der Regel mit der die Lauffläche für den Faden bildenden Heizschiene aus Profilmaterial eine wei tere Profilschiene derart verbunden, daß sie zusammen ein Hohlprofil bilden.

Die Wärmeleitwerte von Stahl liegen deutlich niedriger als die von Aluminium oder Kupfer, weshalb versucht wurde, ganze Heizvorrichtungen und insbesondere die Heizschienen aus Stahl durch solche aus Aluminium zu ersetzen. Dabei sollte der Nachteil der erheblich geringeren Verschleißfestigkeit von Aluminium gegenüber Stahl durch eine Oberfläche mit einer Hartcoatierung als Verschleißschutz einigermaßen aus geglichen werden. Zwar ergaben sich bei diesen Versuchen bessere Wärmeleitwerte, was kürzere Heizstrecken ermöglich te, der durch die Beschichtung erzielte Verschleißschutz erwies sich jedoch als nicht ausreichend.

Nach dem Stand der Technik wurde demnach entweder eine Stahlschiene, die zwar einen ausreichenden Verschleißwider stand aufwies, bei der jedoch die Wärmeleitfähigkeit verbes serungsbedürftig war, oder eine Aluminiumschiene benutzt, bei der die Wärmeleitfähigkeit zwar besser war, der Wider stand gegen Verschleiß jedoch nicht ausreichte. Beide Mög lichkeiten waren mit erheblichen Nachteilen behaftet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Heiz schiene zum Erhitzen laufender Fäden zur Verfügung zu stel len, die sowohl einen ausreichenden Verschleißwiderstand als auch eine zufriedenstellende Wärmeleitfähigkeit aufweist. Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Heizschiene durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei einer Ausführung ist die die Fadenlauffläche bzw. Heiz fläche bildende Oberfläche des als Heizschiene dienenden U- Profils eine ebene Fläche, die - im Querschnitt gesehen - mit kleinem Radius in die Seitenwände übergeht. Das die Heizschiene bildende Profil ist in Längsrichtung so ge krümmt, daß der Grund der Heizschiene nach außen weist und - im Querschnitt gesehen - senkrecht zum Krümmungsradius ver läuft.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Heizschiene durch ein Profil gebildet, das - im Querschnitt gesehen - durch ein auf dem Kopf stehendes U gebildet wird, wobei in die Querverbindung des U eine oder zwei in Längsrichtung verlaufende, zueinander parallele V-förmige Fadenlaufrillen mit gerundetem Grund als Fadenführungen eingeformt sind. Die Enden der nach unten weisenden Seitenschenkel des U sind durch einen flachen Deckel mit in Richtung der Seitenschen kel umgebogenen Rändern miteinander verbunden. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Heizschiene derart gekrümmt, daß die Fadenlaufrillen radial nach außen offen sind.

Die im Inneren der Heizschiene zur Festlegung des Heizele ments vorgesehenen Distanzelemente, die aus kurzen, bei spielsweise ca. 10 bis 20 mm langen Rohrabschnitten bestehen und um ein Mehrfaches dieses Betrags voneinander entfernt sein können, sind beispielsweise so angeordnet, daß der Abstand zwischen dem Heizelement und dem Boden der Fadenfüh rungsrille(n) über die gesamte Länge der Heizschiene gleich ist.

Es hat sich gezeigt, daß sich durch das Befüllen des Inneren der Heizschiene mit einem gut wärmeleitenden Pulver eine be trächtliche Verbesserung des Wärmeübergangs von dem Heizele ment im Inneren der Schiene zur Fadenlauffläche und damit des Wirkungsgrades der Heizvorrichtung einstellt. Daraus ergibt sich die Möglichkeit einer gegenüber den bekannten derartigen Einrichtungen geringeren Heizschienenlänge bei gleicher Fadengeschwindigkeit bzw. der Erhöhung der Fadenge schwindigkeit bei beibehaltener Länge der Heizschiene.

Für die Füllung hat sich eine Reihe feinkörniger, pulveriger Stoffe mit guten Wärmeleiteigenschaften als geeignet erwie sen. So wurden sehr gute Ergebnisse mit Kupfer- oder Alumi niumpulver erzielt, aber auch die Verwendung anderer Stoffe wie Siliziumkarbid (SiC) oder Oxide von Aluminium (Al₂O₃) oder Magnesium (MgO) zeigte gute Ergebnisse. Dabei haben sich die letztgenannten Pulverarten insbesondere bei höheren Heiztemperaturen bewährt, während bei niedrigeren Tempera turbereichen Kupfer- oder Aluminiumpulver bevorzugt wird. Bei allen Pulverarten zeigte sich, daß ein Pulver mit im wesentlichen kugelförmigem Korn bei Korngrößen von vorzugs weise bis zu ca. 350 µm besonders geeignet ist.

Vorteilhaft wird das Pulver - etwa durch Rütteln - verdich tet und kann durch Verschließen beider Enden der Heizschiene beispielsweise mit einer geeigneten temperaturbeständigen Vergußmasse, einem temperaturbeständigen Kleber wie bei spielsweise Keramikkleber oder anderen geeigneten tempera turbeständigen formbaren Massen haltbar eingeschlossen wer den.

Anhand der in der beigegebenen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 Längsschnitt entlang der Krümmungsebene durch eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung;

Fig. 2 Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung;

Fig. 3 Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung.

Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung 1 ist ein Hohlprofil 2, 3 (Fig. 2) bzw. 8, 11 (Fig. 3), das aus an sich bekannten Profilschienen zusammengesetzt ist. Ihre Länge liegt übli cherweise zwischen ca. 1,5 und ca 2,5 m und kann bei Hoch temperaturheizvorrichtungen auf ca. 0,5 bis 1,0 m herabge setzt sein. Die die Heizvorrichtung bildenden Profilschienen 2, 3 bzw. 8, 11 sind aus Stahl, wobei die mit den Fäden in Berührung kommende Heizschiene 2 bzw. 8 einsatzgehärtete Fadenlaufflächen 4 aufweist.

Die Heizvorrichtung 1 ist in Längsrichtung gekrümmt. Der Krümmungsradius ist rel. groß und kann Werte zwischen ca. 15 m und ca. 20 m aufweisen. Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist die Fadenlauffläche 4 rel. breit und eben und geht seitlich mit einem kleinen Radius in zwei niedrige Seitenbegrenzungen über.

Demgegenüber zeigt die Ausführungsform der Fig. 3 einen Querschnitt, bei dem die Heizschiene 8 zwei rel. tiefe V-förmige Fadenlaufrillen 12 mit gerundetem, die Fadenlauf fläche 4 bildenden Grund aufweist. Das Hohlprofil ist durch eine Rückwand 11 verschlossen.

Im Innenraum 9 des Hohlprofils 2, 3 bzw. 8, 11 der Heizvor richtung 1 ist ein Heizelement 5 angeordnet, das über die Länge des Hohlprofils 2, 3 bzw. 8, 11 reicht. Das Heizel ement 5 kann beispielsweise eine Heizpatrone oder ein Rohr heizkörper sein. Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist das Heizelement 5 an den Endabschnitten des Hohlprofils 2, 3 bzw. 8, 11 erhöhte Leistungsdichte auf. Durch Distanzelemente 6, 7 ist das Heizelement 5 im Innen raum 9 festgelegt. Die Distanzelemente 6, 7 sind bevorzugt durch dünnwandige kurze Rohrabschnitte gebildet, die bei einer Länge von beispielsweise 10 bis 20 mm in Abständen voneinander angeordnet sind, die ein größeres vielfaches ihrer Länge betragen können.

Zur Verbesserung des Wärmetransports von dem Heizelement 5 zur Fadenlauffläche 4 ist der gesamte freie Innenraum 9 - vorzugsweise einschließlich des Inneren der die Distanzele mente 6, 7 bildenden Rohrabschnitte - erfindungsgemäß mit einem feinkörnigen, gut wärmeleitenden Pulver gefüllt. Dies kann beispielsweise ein Metallpulver wie Aluminium- oder Kupferpulver, sein. Insbesondere bei Hochtemperaturheizern, die beispielsweise mit Temperaturen über ca. 250°C betrie ben werden, kann vorteilhaft pulverisiertes Siliziumkarbid oder ein geeignetes Metalloxid wie Aluminiumoxid oder Magne siumoxid als Füllung verwendet werden. Bevorzugt werden dabei Körner mit Korngrößen, die Werte von ca. 350 µm nicht übersteigen sollten.

Die Pulverfüllung ist vorzugsweise, beispielsweise durch Rütteln, verdichtet. Bevorzugt wird der die Pulverfüllung enthaltende Innenraum 9 der Heizvorrichtung 1 an den beiden Enden abgeschlossen, was vorteilhaft durch eine geeignete temperaturbeständige Verschlußmasse 10 oder auch auf andere Art geschehen kann.

Bezugszeichenaufstellung

1 Heizvorrichtung
2 Heizschiene
3 Profilschiene
4 Fadenlauffläche, Heizfläche
5 Heizelement
6 Distanzelement
7 Distanzelement
8 Heizschiene
9 Zwischenraum, Innenraum
10 Vergußmasse, Verschluß
11 Rückwand, Wand
12 Fadenlaufrille

Claims

1. Heizschiene zum Erhitzen laufender Fäden, insbesondere an Falschdrallkräuselmaschinen, mit einer Heizschiene, die durch eine Seite eines lang gestreckten Hohlprofils mit geschlossenem Querschnitt gebildet wird, wobei in dem Hohlraum der Heizschiene ein über die Heizschie nenlänge reichendes Heizelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (5) durch Distanzelemente (6, 7) im Inneren des Hohlprofils (2, 3; 8, 11) fixiert ist und daß der Zwischenraum (9) zwischen dem Heizelement (5) und der Innenwand des Hohlprofils (2, 3; 8, 11) durch ein gut wärmeleitendes Pulver ausgefüllt ist.

2. Heizschiene nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzelemente (6, 7) dünnwandige Rohrabschnitte sind.

3. Heizschiene nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (5) eine Heizpatrone ist.

4. Heizschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (5) ein Rohrheizkörper ist.

5. Heizschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (5) an den Endabschnitten der Heizvor richtung (1) erhöhte Leistungsdichte aufweist.

6. Heizschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (1) in Längsrichtung derart gekrümmt ist, daß die Heizschiene (2; 8) die insgesamt senkrecht zum Krümmungsradius verlaufende, nach außen weisende Wand (2; 11) des Hohlprofils (2, 3; 8, 11) bildet.

7. Heizschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung des Zwischenraumes (9) aus Aluminiumpulver besteht.

8. Heizschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung des Zwischenraumes (9) aus Kupferpulver be steht.

9. Heizschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung des Zwischenraumes (9) aus pulverförmigem Siliziumkarbid (SiC) besteht.

10. Heizschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung des Zwischenraumes (9) aus pulverförmigem Aluminiumoxid (Al₂O₃) oder Magnesiumoxid (MgO) besteht.

11. Heizschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverfüllung des Zwischenraumes (9) durch Rütteln verdichtet ist.

12. Heizschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das den Innenraum (9) der Heizvorrichtung (1) ausfüllen de Pulver durch eine Vergußmasse eingeschlossen ist.

13. Heizschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Fadenlauffläche dienende Grund (4) der Heiz schiene (2) eine breite, ebene Fläche (4) bildet, die - im Querschnitt gesehen - mit kleinem Radius in steil ansteigende niedrige Seitenwände übergeht.

14. Heizschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenlauffläche (4) der Heizschiene (8) durch den Grund (4) einer oder mehrerer in die Oberfläche der Heizschiene (8) eingeformter parallellaufender Faden laufrillen (12) gebildet wird.

15. Heizschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (1) in Längsrichtung gekrümmt ist und daß die nach außen weisende Fadenlauffläche (4) der Heizschiene (2) - im Querschnitt gesehen - senkrecht zum Krümmungsradius verläuft.

16. Heizschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (1) in Längsrichtung gekrümmt ist, daß die Öffnungen der Fadenlaufrillen (12) radial nach außen weisen und daß die Mittelebenen der Rillen Radia lebenen sind.

17. Heizschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Füllung des Innenraumes (9) verwendete Pulver eine Körnung aufweist, die unterhalb ca. 350 µm liegt.

18. Heizschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner des zur Füllung des Innenraumes (9) verwen deten Pulvers im wesentlichen Kugelform haben.

19. Heizschiene nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (9) des Hohlprofils (2, 3) an beiden Enden verschlossen ist.