EP0602190B1 - Heizkörper für einen laufenden faden - Google Patents
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- EP0602190B1 EP0602190B1 EP93903163A EP93903163A EP0602190B1 EP 0602190 B1 EP0602190 B1 EP 0602190B1 EP 93903163 A EP93903163 A EP 93903163A EP 93903163 A EP93903163 A EP 93903163A EP 0602190 B1 EP0602190 B1 EP 0602190B1
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- European Patent Office
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- yarn
- thread
- heating tube
- heating
- rings
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- D—TEXTILES; PAPER
- D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
- D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
- D02J13/00—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass
Definitions
- the invention relates to a radiator for heating a running thermoplastic thread according to the preamble of claim 1.
- Such a heater is known from EP 412 429 (IP-1720). It has the disadvantage that the curvature of the thread path is fixed and at the same time determines the distance of the thread from the heated surface.
- Such a radiator finds e.g. Use on a false twist crimping machine.
- Radiators for heating running thermoplastic threads (chemical threads) false twist crimping machines generally have elongated rails which are heated to a certain temperature and over which the thread is guided.
- a heated tube is described in DE-AS 13 03 384, which is wrapped in a steep helix by the thread.
- the tube is provided with a bead at the end of the thread to prevent movement in the circumferential direction.
- Polyamide (PA6, PA6.6) or polyethylene terephthalate is particularly suitable as the thermoplastic material for the thread, but without being restricted to these materials.
- the steepness of the helix with which the thread runs over the rings of the tube, and thus the curvature of the thread path can be selected in the circumferential direction by adjusting the thread guides provided at the entrance and exit of the thread path.
- the curvature of the thread path has a decisive influence on the heat transfer in the described and otherwise known radiators, this is not the case with the invention.
- the heat transfer is based exclusively on the temperature of the pipe and the height of the rings above the pipe.
- the steepness of the helix i.e. H.
- the curvature and wrap angle of the thread path can be selected without influencing the heat transfer in such a way that the thread runs smoothly and stably and that - in the case of false twist crimping machines - the thread introduced into the thread can also propagate unhindered in the area of the thread length exposed to the radiator .
- the thread temperature depends only on the height of the rings (see above) Temperature and the length of the pipe.
- the length and the wrap angle are not interdependent. The length can therefore be selected so that the tube can be operated in a temperature range which corresponds to the self-cleaning temperature of the heated surface, that is to say is above 300.degree.
- a thread guide is arranged upstream and downstream of the heating tube according to this invention. Both thread guides are offset from one another in the circumferential direction of the heating tube, so that the thread is guided over the heating tube in a steep helical line.
- the heating tube is preferably straight. A curvature is not necessary, since the curvature of the thread line can be specified by adjusting the thread guides - as already described.
- the heating pipe is heated from the inside. This can preferably be done by providing an electrical resistance heater in the interior of the heating tube which extends at least over part of the length of the heating tube. It is also possible to intensify the heating in certain areas, e.g. B. in the entrance area, on the length of the heating tube to provide several independently activated and adjustable resistance heater. You can then regulate different temperatures over the length of the heating tube.
- the thread runs over the heating tube and the rings at a very acute angle - to the surface line of the heating tube.
- the total wrap angle of the thread - based on the circumference and length of the heating tube - is relatively small. It is preferably less than 180 °. Therefore, the heating tube is in any case the section of a section Cylinders.
- the design as a circular cylinder has the advantage that the thread rests on the outer surfaces of the rings over its entire contact length with the same contact parameters, in particular the same screw angle.
- the heating tube can be of any design.
- a symmetrical design of the heating tube cylinder in particular a circular cylindrical configuration of the heating tube cylinder, is expedient if special emphasis is placed on uniform heat distribution over the circumference and / or length of the heating tube.
- the rings extend over the area of the heating tube circumference which is adjacent to the thread running line. So you do not have to extend over the entire circumference of the heating tube and are therefore referred to in the context of this application as "ring segments".
- the possibility of good thermal insulation of the heating tube arises if the rings only extend over the partial circumference of the heating tube on which the thread lies.
- the heating pipe can be covered with an insulating layer on the flat side facing away.
- the partial circumference over which the rings extend can be reduced by the fact that successive rings are offset from one another in the sense of the thread running, that is to say are offset helically from one another in the sense of the thread line. A certain circumferential extent of the rings is advisable in any case so that the pitch of the thread line can be preset in the desired range.
- the radiator according to the invention is particularly advantageous to operate at temperatures in the Self-cleaning area. This is understood to mean that the temperature is so high that polymer residues which stick to the heating element or the webs during the heat treatment of the thermoplastic threads disintegrate and oxidize. A slight mechanical cleaning is then necessary at most.
- the temperatures for polyester and nylon are over 300 ° and can also be 800 °. The temperature limit at which damage occurs depends on the type of polymer, the thickness of the threads, but also on the length of the radiator, the chosen helix and the other parameters of the heating process.
- the rings according to this invention can each lie in a normal plane of the heating tube. These are rings in the strict sense of the word.
- the rings can also be inclined with respect to the circumferential direction.
- the inclined rings can lie in a family of parallel planes.
- the inclination of the rings relative to the curved helical thread run can be chosen so that the thread overflows the outer surface of the rings as short as possible; This means: The inclination of the rings should be chosen so that it is opposite to the inclination of the thread run and that the thread hits each ring at an angle of 90 ° or an angle that deviates only slightly from it.
- the slope is preferably selected in opposition to the slope of the thread course, both based on a surface line of the heating tube. It is hereby achieved that the thread touches the ring as short as possible.
- the exchange of the wire support is easy to do, as is cleaning, if it is spring wire, which rests on the heating tube due to its resilient contraction and which widens in the longitudinal direction by compression so that the wire can be pulled off the tube.
- the webs over which the thread runs are formed by recesses which are introduced into the heating surface of the heating tube and between which in each case a web remains in the axial direction, which is located in Extends circumferentially or inclined to.
- These recesses can extend in the circumferential direction and over the entire circumference and appear in this case as grooves.
- they can also extend over a partial circumference of the heating tube, specifically over the partial circumference that is provided for the helical line of the thread run.
- the successive grooves are preferably also offset in the sense of the helix.
- the rings can be arranged in a normal plane or lie in a family of inclined and parallel planes or on a helix of the heating tube. In this case, what was said above applies to the direction of the helix.
- the ring height or depth of the recess is between 0.1 mm and 5 mm, preferably between 0 , 5 mm and 3 mm.
- the lower limit is determined by the radius of the heating pipe and the steepness of the helix in which the thread is guided or the curvature of the heating surface, as well as by the distance between the successive rings / webs and must be selected so that the thread is the heating surface not even touched.
- Wear plays a role in the thermal treatment of man-made fibers, in particular man-made fibers of low strength (titer, denier) the thread-guiding surfaces play a very important role in the quality of the product.
- a relative rotation between the ring and the heating tube or between the sleeve and the heating tube is of course only possible if the heating tube is circular-cylindrical. However, this is not necessary if the primary concern is the interchangeability of worn rings.
- the rings can be designed as separate components and threaded onto the heating tube.
- the inner diameter of the rings is substantially equal to the outer diameter of the heating tube, so that there is good heat-conducting contact between the heating surface and the ring.
- each ring is pressed against the heating tube by a resilient bracket.
- This resilient bracket is supported on the one hand on the side walls of the slot and with its central region on the heating tube.
- the height relative to the heating surface is chosen between 0.1 mm and 5 mm, preferably between 0.5 mm and 3 mm.
- the lower limit is also determined here by the radius of the heating pipe and the steepness of the helix in which the thread is guided or the curvature of the heating surface, as well as by the distance between the successive rings / webs, and must be selected so that the thread does not touch the heating surface itself.
- At least the partial circumference of the heating tube, which is provided for the yarn path, is covered with a sheet (sleeve) which is closely adapted to the surface shape of the heating tube and is in close heat-conducting contact with the surface of the heating tube.
- a sheet which is closely adapted to the surface shape of the heating tube and is in close heat-conducting contact with the surface of the heating tube.
- the sleeve can also be designed as a tube with a thin wall.
- the inner cross section of the sleeve is closely matched to the outer cross section of the heating tube, but is preferably adapted to be rotatable.
- the heating tube is circular-cylindrical
- the sleeve is advantageously also designed as a circular-cylindrical tube, since this ensures the rotation of the sleeve.
- Rings having the shape described above are formed on the outer jacket of the cuff.
- the cuff is preferably made of a thin sheet.
- the rings can be formed in that the sleeve is compressed in several normal planes in such a way that an annular bulge arises outwards.
- a sleeve or cage is placed on the heating tube, which is provided with a substantially smooth surface, the inside diameter of which corresponds to the outside diameter of the heating tube and the jacket of which is penetrated by recesses of the same shape which are lined up axially in a row.
- Lines of uniform recesses preferably lie diametrically opposite one another in the cuff, lines with recesses of other shapes preferably lying next to these lines of recesses arranged in a row.
- the lines may run parallel to the axis. Between the recesses lined up in a row there are uniform, circumferentially extending webs corresponding to the shape of the recesses.
- the sleeve is secured on the heating pipe against axial displacement, but can be turned.
- this has the advantage that the thread can always be passed over a clean overflow point of the webs by periodically or gradually rotating the sleeve on the tube; on the other hand, the thread can be heated in wide temperature ranges due to the different design of the webs. Since uniform webs or recesses lie diametrically opposite one another in the cuff or are repeated at certain angular intervals, overflow paths become two or more threads are formed. Otherwise, the webs running between the rows in the longitudinal direction of the cuff are of no significance for the essence of the invention.
- the sleeve is a sheet metal, into which several recesses are axially cut. These recesses are designed so that a web remains between axially adjacent recesses, which extends in the circumferential direction.
- the webs do not have to lie in a normal plane of the heating tube, but can be inclined in relation to a normal plane.
- a low ring height is not only possible but is also advantageous for making the temperature transfer more uniform and for mastering the temperature transfer to the thread. For this reason, it is also particularly advantageous to choose the sheet thickness between 0.1 mm and 5 mm, preferably between 0.5 mm and 3 mm. Reference is made to the above limitations.
- the embodiment according to claim 4 allows the distance of the rings to vary over the length of the heating tube, which will be discussed later.
- the design according to claim 11 is proposed.
- the sleeve is broken down into individual axial sections, which can be telescopically pushed into one another in an advantageous embodiment.
- Each section has a ring on its outer circumference.
- a thread guide is arranged at the entrance of the heating tube and at the exit of the heating tube.
- the two thread guides are offset from one another in the circumferential direction of the heating tube, so that the thread is guided over the rings in a steep helical line.
- the steepness of this helix and the radius of the outer surface of the rings determine the curvature of the thread run.
- the curvature of the thread run is in turn decisive for the stability of the thread run.
- the thread guide and the heating tube in the circumferential direction of the heating tube are adjustable and positionable relative to each other.
- a thread guide is provided for each thread run at the entrance and at the exit.
- the thread guide on one side e.g. B. at the exit of the heating tube, are close together and essentially on the radial plane of the insertion slot.
- the two thread guides on the other side in this case at the entrance of the heating tube, have a large distance symmetrically to the radial plane of the insertion slot in the operating position.
- each thread can therefore be inserted in the radial plane of the insertion slot in the thread guide at the entrance and at the exit of the heating tube. Then one of the two thread guides is adjusted in the circumferential direction and the thread is thereby brought into its operating thread run. Both threads can be attached one after the other in this way in any order.
- radiators for thermoplastic threads in which the temperature of the heating surface is substantially above the target temperature to which the thread is to be heated, there is a particular problem in reaching the target temperature in any case, but not exceeding it.
- the temperature of the heating surface and the thread speed can be adjusted as parameters.
- the thread thickness and the length of the Radiators are fixed.
- the contact length of the thread guide is adjustable. This also allows the heating to be optimally adjusted to the thread speed and thread diameter (titer) desired in each case. For execution, it is advisable to design the radiator and thread guide so that the thread guides are interchangeable.
- the radiator can e.g. B. especially have the shape of a tube. A plurality of webs / ring segments that widen in the circumferential direction are therefore provided on the circumference of the heating tube. These webs can be successively offset on the circumference. It is thereby achieved that the thread which wraps around the tube in a screw-like manner successively touches the webs in regions in which the webs have essentially the same contact length.
- a further setting parameter is therefore provided, by means of which the heat transfer to the thread and thus the target temperature of the thread can be influenced. It is about the ratio of contact length / non-contact length of the thread run along the heating surface (claims 15, 16) and the height of the rings / webs above the heating surface or the depth of the recesses through which the rings or webs are formed be (claims 17, 18). In these embodiments of the invention, the contact ratio and / or the height of the rings / webs changes over the circumference of the heating tube or the width of the heating surface transversely to the thread path.
- the ring segments / webs therefore have a working width transverse to the thread running direction of the multiple thread diameter.
- the contact length (contact length) of the ring segments / webs in the thread running direction over the working width is different, and the thread running can be adjusted relative to the working width of the ring segments / webs.
- the thread path can be laid relative to the circumference of the heating tube or the rings / webs attached to it or the sleeves resting thereon.
- the input and output thread guides can be adjusted synchronously in the circumferential direction in all embodiments of the invention.
- This relative adjustment can be done by hand.
- the height and the width can change continuously or step by step.
- the recesses have an increasing or decreasing width transverse to the direction of the thread. It is also possible and advantageous that in the circumferential direction of the heating tube, ie. Transversely shaped recesses lie next to each other in the cuff transverse to the thread path, that the ring segments / webs have sectors with a constant radius / constant height, or that the width and / or the height of the ring segments / webs changes only for one of the thread heating zones, or that the width and / or height of the ring segments / webs changes differently for different thread heating zones.
- Transversely shaped recesses lie next to each other in the cuff transverse to the thread path, that the ring segments / webs have sectors with a constant radius / constant height, or that the width and / or the height of the ring segments / webs changes only for one of the thread heating zones, or that the width and / or height of the ring segments / webs changes differently for different thread heating zones.
- the effective thread temperature and thus the target temperature is of particular influence on the quality of the thread in the false twist crimping process.
- the thread tension which is measured behind the friction false twister, was discovered as an important indicator. It is therefore also possible to regulate the thread tension and in particular the thread tension that is continuously measured between the friction false twister and the subsequent delivery unit by relative adjustment of the thread run on the circumference of the heating tube so that the deviation between the measured value and the nominal value of the thread tension does not exceed a certain tolerance size (claim 23).
- the area of the tube length in which it is essentially a matter of achieving the target temperature over the entire cross section of the thread is referred to in this application as the end section.
- the section of the pipe length that is primarily concerned with heat transfer is referred to as the control section.
- the contact ratio in the end section is significantly smaller or the ring height in the end section is many times greater than the corresponding values of the control section.
- the peculiarity is that the thread in the entrance area of the heater has little or no contact with thread guides, since the thread guides are arranged there only at a great distance.
- the input area is preferably equipped with only one input thread guide and one output thread guide.
- the input thread guide remains cold.
- the thread guide has no thermal contact with the heating surface.
- the thread guide remains essentially cold, so that thermoplastic material can separate.
- the thread guide on the output side should have self-cleaning properties. It is therefore preferably connected directly to the heating surface and lies at the beginning of the so-called "control section".
- the control section is the section in which the thread receives its target temperature. It connects to the input section of the radiator.
- Several thread guides are arranged in the control section. These thread guides have the same or - as shown by the above-mentioned EP-A2 0 412 429 - variable distances.
- the use of the thread guide in the control section ensures that the thread is guided at a precisely defined distance from the heating surface.
- the radiator be given a gradation between the input section and the control section such that the distance of the heating surface in the input section from the thread path is a multiple of that distance is that the thread run has in the control section of the heating surface.
- This arrangement of the thread guides ensures that the thread guides are only arranged in the zone in which the temperature of the thread reached on one side and the heater temperature on the other side ensure self-cleaning.
- the temperature of the radiator is precisely controlled, preferably by control. Due to the precise guidance of the thread, relative to the Radiator, it is ensured here that the thread assumes the specified target temperature. Precise guidance of the thread is dispensed with in the entrance section. Use is made of the knowledge that in the input section the filament is heated with large temperature gradients between the radiator and the filament and therefore an exact temperature control of the filament is neither wanted nor possible.
- the heating of the thread in the control area has the effect that the outer layers of the thread first assume the desired temperature. However, uniform heating of the thread over its entire cross-section is required. This goal is achieved in that an end section is arranged after the control section, in which thread guide is in turn arranged at a great distance or no thread guide is arranged. In order to avoid the thread coming into contact with the heating surface of the radiator, the distance between the thread path and the heating surface should preferably be a multiple of the distance between the thread path and the heating surface in the control range. This arrangement of the end section ensures that heat losses are prevented with only a small amount of heat transfer and that the heat supplied in the control section is evenly distributed over the entire thread cross-section.
- the end section is in any case shorter than the entrance section.
- the length of the end section is preferably limited to 300 mm and should preferably be shorter.
- an essential area of application for a radiator according to this invention is in the false twist crimping process and in particular in the false twist crimping process for the stretch texturing of thermoplastic threads, in particular polyester and nylon.
- an undrawn or pre-oriented (POY) yarn is presented as a delivery spool and drawn off by the delivery plant.
- the thread is then passed through the radiator and then over a cooling rail and then through a friction false twister.
- the thread is withdrawn from the friction false twister by a delivery plant and then wound up. There may be another radiator and another delivery plant before winding up.
- the friction false twister the thread receives a thread by the action of friction in the circumferential direction, which runs back from the friction false twister to the heating element and is dissolved again in the friction false twister (claim 25).
- the thread can run through the heating element according to the invention at a thread speed of 1000 meters per minute and more, without friction problems or overheating problems occurring.
- the versions with attached rings or sleeves also offer the option of rotating the thread heating zones under the running thread at certain intervals in order to achieve regular self-cleaning of the thread heating zones.
- All the radiators shown are designed as tube 1, in the following heating tube.
- the heating tube is circular cylindrical and straight.
- the tube can be designed as a rotating body, rotating body section or rotating body segment in order to achieve a thread run along a helix line, as described later.
- the heating tube 1 carries one or more heating resistors 6 running parallel to one another in its interior.
- the resistance heater is designed as a cartridge and extends over the entire length of the heating element.
- the heating resistors in the example shown extend over the entire length of the heating tube.
- the heating tube 1 consists of a highly thermally conductive metal, such as steel or preferably a copper-aluminum alloy.
- the electrical supply lines are designated by 6a. It should be mentioned that the radiator shown is enclosed in practice in an insulating cage which has a radial slot for thread insertion and which forms a circumferential gap with respect to the heating tube. The thread is guided in this circumferential gap.
- the webs are designed as ring segments in the area of the thread run, also referred to as rings.
- the circumference of the ring segments can be crowned. It is outward-looking, thread-friendly, wear-free in nature, i.e. that is, it exerts a negligible friction on the overflowing thread.
- the circumference of the rings serves to guide the thread 7, which is guided by an input thread guide 8 and an output thread guide 9 over the peripheral surfaces of the ring segments.
- the input thread guide is offset in relation to the output thread guide 9 in the circumferential direction of the heating tube. That is, the thread 7 wraps around the heating tube in a spiral line or helix, the slope of which depends on the circumferential offset of the thread guides 8 and 9 to one another.
- This helix has a curvature, which is dependent on the radius of the rings, the length of the heating tube or axial distance of the thread guides 8, 9 and the circumferential offset of the thread guides 8, 9. These sizes are chosen so that the radius of curvature of the thread line between 5 and 25 mm, preferably between 10 and 25 mm.
- the thread affect the heating surface, i.e. H. touches the jacket of the heating pipe.
- At least one of the thread guides is movable relative to the other about the axis of the heating tube 1, preferably pivotable, so that the thread path over the disks 2 can be changed by changing the pitch of the helix formed by the thread 7.
- the ring segments can extend as rings to the entire circumference of the heating tube. You can then use the entire circumference of the heating tube, either for multiple thread runs or / and to lay a thread run in less worn ones or dirty parts of the circumference.
- the ring segments should extend at least over the angular range of the circumference, which the helix of the thread also occupies. This has the advantage that the thread can be put on straight away. If, in addition, the successive ring segments are offset on the circumference in the sense of the thread line, a relative displacement of the thread line into less worn and / or soiled areas of the ring segment circumference is also possible here.
- the length of the ring segments in the circumferential direction can be reduced to the length necessary for guiding the thread. In this way, the ring segments become elevations on the heating surface.
- Such a shortening has the disadvantage, however, that the thread can only be applied with great difficulty, that the helix of the thread is defined by the sequence of the shortened elevations and can no longer be changed and that it is no longer necessary if the thread path is dirty to switch to other circumferential areas.
- Each ring segment lies in a normal plane of the heating tube, that is, a plane that intersects the axis of the heating tube perpendicularly.
- a normal plane of the heating tube that is, a plane that intersects the axis of the heating tube perpendicularly.
- the ring segments that belong to a thread run will always lie in a family of parallel planes. If the ring segments of a jacket line of the heating pipe are not in a normal plane, i.e. do not cut a jacket line below 90 °, so the pitch of the helix of the thread path should be chosen opposite to the pitch of the rings in relation to the surface line.
- the pitch of the helix is also defined as the angle between the helix or thread line and a surface line of the heating tube. Due to the opposite inclination or slope, a short contact length of the thread is achieved on each ring segment and a secure guidance on the ring segment.
- the ring segments are designed as independent components in the form of disks and are threaded onto the heating tube 4.
- the disks 2 shown in detail in FIGS. 1 and 2 have a circular cylindrical hole which is closely matched to the outside diameter of the tube. In this way, the washers can be "threaded” onto the heating pipe. They are then in good heat-conducting contact with the heating tube.
- the disks are provided with a radial slot 5, the clear width of which essentially corresponds to the diameter of the heating tube 1 and the opposite edges of which are parallel to one another.
- the outer edge of the discs 2 is spherical.
- a pin 3 serving as a spacer protrudes from the opposite end face of the disk 2 and its distance from the axis of the disk corresponds to the distance of the recesses 4 from the disk axis. It is sufficient that such a recess 4 is made in each disk. However, it is advantageous if, as can be seen from FIG. 1, a multiplicity of recesses 4 lie on a circular line, concentrically to the axis of the heating tube, at the same distance from one another and to the axis of the disk 2.
- the discs 2 are so on the heating tube 1 that the a disc 2 protruding pin 3 in one of the recess 4 of the axially adjacent disc.
- the disks 2 are preferably stuck in a regular angular offset to one another on the heating tube, so that the slots 5 and the pins 3 surround the heating tube in a helical line. If - as shown in Fig. 1 - a plurality of recesses are arranged on a circle, the spiral line on which the slots lie can be adjusted and the spiral line in which the thread overflows the heating tube (see below).
- a wire-shaped spring clip 10 can be inserted into the slots 5, the ends of which are supported on the opposite slot walls and the central region resiliently abuts the tube 1.
- each of the disks can be removed from the tube and replaced. This is particularly important if one of the panes is unduly damaged due to wear.
- the positions of the thread guides 8 and 9 lie on both sides of the slits 5 and the helix of the thread 7 lies in the area of the disks 2 located outside the slits 5.
- the turning line on which the pins 3 and accordingly the slits 5 lie corresponds in their slope direction and essentially also in their slope of the helix line of the thread race. It can thereby be achieved that the entire circumference of the disks, which remains outside the slot 5, is available for the variation of the thread path.
- the disks are made of a heat and scale resistant material, e.g. B. aluminum oxide or titanium oxide.
- a heat and scale resistant material e.g. B. aluminum oxide or titanium oxide.
- these can optionally be coated with a suitable metal and around
- the disc edges can be ground or polished.
- the embodiment shown in FIG. 4 corresponds to that in FIGS. 1-3 and has the following special feature:
- the rings 2 are firmly connected to the heating tube 1, for example by soldering, and are at the same distance from one another.
- the rings 2 can, however, also be formed by beads which are compressed into the heating tube at regular intervals.
- the rings can also be formed by circumferential grooves which are incorporated in the outer jacket of the heating tube 1.
- the radially protruding peripheral surface of the rings 2 is spherical and is thread-friendly in nature.
- the rings 2 serve to thread 7 at a distance above the heating surface, i. H. To guide the outer surface of the heated tube 1, the thread overflow loop wrapping helically around the tube 1.
- the thread guides 8 and 9 are located at both ends of the heating tube 1, the offset of which with respect to one another determines the pitch of the helix line or helix of the thread path. At least one of the two thread guides can be adjusted with respect to the other in the circumferential direction of the heating tube.
- the rings are firmly connected to the heating surface or form part of the same.
- the rings can be produced in particular by initially producing the heating tube with a thicker wall. Then the areas of the heating tube, which should have a smaller diameter than the rings, are turned off and the rings are worked out of the surface.
- there is very good heat-conducting contact This leads to, that the overflow surface of the rings is at substantially the same temperature as the heating surface.
- the temperature of the heating surface is set in the self-cleaning range, i.e. above 300 ° C to 350 ° C, the effect of self-cleaning also results on the rings. This means that thread remnants disintegrate and are either easily wiped off as ash or even continuously carried away by the thread, so that there is no significant contamination of the surface or the thread.
- the rings lie in normal planes of the heating tube 4.
- the embodiment according to FIGS. 5 and 6 has the peculiarity that the heating tube is surrounded over its entire length by a ring 2, which has the shape of a helical spring or a helical or - meaning - helix-shaped wire.
- This bead can be a wire that - e.g. B. is firmly connected to the tube 1 by soldering.
- the helical ring can also be formed by working it out of the wall of the heating tube by removing part of the wall of the heating tube. In this embodiment, there is a particularly good heat-conducting contact between the ring and the heating tube with the advantages described above.
- the helical bead consists of a wire made of flexible, elastic material.
- This spring wire is designed so that it can be drawn onto the outer surface of the heating tube 1 and the outer surface is resilient, close and with good thermal contact. The inside of the wire should therefore be flattened if possible.
- the slope of the helical around the heating tube 1 Wire 2 can be changed by rotating one of its ends with respect to the other on the circumferential surface in the circumferential direction and displacing it in the axial direction. This changes the slope and length of the heating tube 1 over which the thread guide helix described here extends. Extensions or narrowing of the cylinder, which describes the thread guide helix described here and which should correspond to the outer jacket of the heating tube, can be eliminated again by relative adjustment of the two helical ends in the circumferential direction and / or axial direction of the heating tube, so that the helix is adapted to the diameter of the tube 1 remains.
- the helical thread guide 2 is shown in full lines in an extended and in dash-dotted lines 2a in a pushed together position. Extensions or constrictions resulting from this change in the coil are compensated for by relative adjustment of the coil ends in the circumferential direction of the heating tube 1.
- the thread 7 is guided in a helix, the pitch of which is opposite to the pitch of the helical bead which forms the rings 2 here.
- this ensures that the contact area between the thread and the ring or bead or wire at the individual overflow points remains as short as possible.
- a slight change in the thread run results in a strong change in the contact surfaces.
- Another advantage of the embodiment according to FIG. 6 is also that the occupancy density in which the thread comes into contact with rings or overflow surfaces of the spiral can be changed here. In particular, areas can be specified with a dense occupancy of rings. This is particularly important in the control section of the length of the heating tube. In other longitudinal sections, in particular the entrance section and the end section, no rings are then provided.
- only the starting thread guide 9 can be rotated relative to the tube, while the input thread guide 8 is stationary.
- the starting thread guide 9, formed by the notch 16 sits coaxially and rotatably on the lower end of the heating tube 1 and can be rotated relative to the tube in the rotating region 15.
- the running thread 7 when the starting thread guide 9 is rotated relative to the tube, the running thread 7 describes a helix on the rings 2, the geometry (winding, pitch) of which depends on the rotational position of the notch 16 on the starting thread guide 9.
- the designs according to FIGS. 4 and 5 have the special feature that the jacket of the heating tube and the rings consist of one piece, ie either by soldering or welding, but also firmly connected to the jacket by appropriate shaping of the heating surface, or even are worked out from the coat.
- This peculiarity also applies to the designs according to FIGS. 7 to 18.
- This concept of the invention can in principle be applied to all radiators in which the thread is longitudinal by means of webs a heating surface, preferably in the thread running curved heating surface.
- this inventive concept can be applied to all heating bodies according to the invention.
- the rings have a very small height.
- the height of the rings above the heating surface (jacket of the heating tube) which is equal to the difference between the radii of the ring and the heating tube jacket, is in the smallest case 0.3 mm and does not exceed 5 mm, preferably not 3 mm.
- a favorable range is between 0.5 mm and 3 mm.
- the lowest height is chosen so that the thread between the rings does not touch the heating jacket. The lowest height therefore depends on the distance between the rings and the radius of the heating tube jacket.
- This dimensioning ensures, on the one hand, good heat transfer to the outer circumference of the rings, so that there is always a self-cleaning temperature or in any case a very high temperature. On the other hand, it also ensures that the thread is guided in the sense of the edge region of the heating tube jacket in which there is no annoying air convection. The thread there is therefore only exposed to the heat radiation from the heating surface, ie the jacket of the heating tube. There are no air currents that lead to cooling or uncontrolled temperature control.
- This idea of the invention can in principle be applied to all radiators in which the thread is guided along a heating surface by means of webs, preferably a heating surface curved in the direction of the thread.
- this inventive concept can be applied to all heating bodies according to the invention.
- the exemplary embodiment according to FIGS. 7 and 8 also has the following special feature:
- the thread 7 is first passed through the input thread guide 8 and then reaches the area of the circumference of the tube.
- the thread is guided along the tube with axial and peripheral components through the thread guide 9 on the outlet side.
- the thread guide 9 is a disk which can be rotated about the tube axis and has a thread guide notch 16.
- FIG. 7 an aligned position of the input thread guide 8 and the notch 16 is shown in a simplified manner.
- Fig. 8 shows that the disc 9 is rotated so that the thread - as I said - with axial but also with circumferential components over the tube and thereby describes a steep helix.
- the wrap is equivalent to a curvature of the thread. The loop can therefore be used to achieve full contact of the thread on the tube or on the thread guide rings attached to the tube.
- the heater consists of three sections, namely the input section 11, the control section 13 and the end section 12.
- the thread is guided through the input thread guide 8 and the first ring of the control area 13 serving as thread guide 2.1 via the input section 11.
- the input thread guide 8 has as far as possible no contact with the radiator. This ensures that the thread guide 8 does not heat up. The deposits that form when the thread is heated do not therefore form on the thread guide 8.
- the exit thread guide of the input section 11 is designed as the first ring 2.1 of the control section 13.
- the heating surface facing the thread i. H. the jacket of the input section 11 from the thread a distance which is a multiple of the distance that the thread from the heating surface, i. H. that between the rings 2.1, 2.2, 2.3 lying jacket areas of the control section.
- the distance between the thread guide 8 and the first thread guide 2.1 of the control range is also a multiple of the distance between the thread guides in the control range. Lengths of up to 500 mm can be accepted here. The length is strongly dependent on the tendency to vibrate.
- the length of the input section 11 is preferably chosen to be shorter, at least in such a way that efficient preheating of the thread is possible.
- the temperature control of the radiator comprises a temperature sensor, not shown, which detects the effective actual temperature of the control range 13. This temperature is regulated.
- the control range therefore has a very precise temperature control.
- a large number of thread guides 31 are arranged in the control region 13. All of these thread guides 31, including the first thread guide 31.1, are designed according to the invention as rings which extend at least over a partial circumference of the control section. These rings have a certain, predetermined distance and a certain height above the remaining jacket area of the control area 13. The number of rings is determined by the tendency of the thread to vibrate and the heat transfer.
- the height of the webs compared to the jacket of the control range is chosen to be small and is preferably a maximum of 3 mm. It is preferably smaller than 1.5 mm, but larger than 0.3 mm.
- the width of the rings in the thread direction is - as with all versions - also decisive for the heat transfer.
- this contact length (contact length) is chosen to be short, a compromise with the requirements of heat transfer being necessary.
- the axial distance between two webs also has an influence on the heat transfer.
- a ratio of contact length / thread guide distance of up to 20% can be used, but this ratio is preferably smaller, preferably less than 10%.
- the distance from the heating surface, i.e. H. of the jacket of the entrance area is 3 to 10 times the height of the rings 2 compared to the jacket of the control area.
- the representations of the drawing are not to scale.
- the thread is in turn guided by only a few thread guides, namely here through the ring 2.3 of the control area serving as the end thread guide and the disk 9 already mentioned at the beginning with its thread guide notch 16.
- the distance between the thread run and the jacket of the end section 12 is again a Much larger than the height of the thread guide rings 4 compared to the jacket of the control area, the same dimensioning rules as for the input area 11 apply here.
- the distance between the thread guides in the end section is smaller than in Entrance section.
- the thread guide distance is 300 mm and is preferably smaller.
- the disc 4 which sits on the heating tube, is also heated to self-cleaning temperature by heat transfer.
- the radiators also - like the embodiment according to Fig. 7/8 - at the entrance of the heating tube 1 and / or at the exit of the heating tube 1 each have an input section 11 or end section 12, which is a greater radial distance from the passing thread 7 than the outer surface of the Heating tube 1 takes.
- control section 13 Between the input section 11 and the end section 12 sits the control section 13, which in the present case has a further special feature, which, however, does not only apply to the embodiment shown in FIGS. 7/8 or 9 to 11, but also has a special input section, control section and end section if the rings are evenly or otherwise unevenly applicable:
- the input thread guide 8 and the output thread guide 9 can be rotated relative to the heating tube 1 in the embodiment according to FIG. 10/11 and in the embodiment according to FIG. which can be covered by the thread 7 as a result of the rotational range 15. This creates an area of possible contact between the thread and the rings.
- the thread 7 can consequently run at any point within the predetermined angular range, depending on the respective rotational position of the thread guides 8, 9 and the tube 1 relative to one another.
- FIG. 9 is the circumferential design of the rings 2.1, 2.2 serving as thread guides. and possibly 2.3.
- the webs have an increasing axial extent (width) in the circumferential direction. The narrowest point does not lie on exactly one surface line, as could be seen in FIG. 18, but essentially on a line which is essentially parallel to the overflow line of the thread. This thread overflow line can be changed. An overflow line corresponding to the normal operating conditions must be selected here. Then in Fig. 9 not only the starting thread guide in the form of the disk 9 with thread guide notch 16 but also the thread guide 8 can be rotated about the axis of the heating element.
- the thread path can be displaced on the circumference of the radiator, in an area in which the contact length of the thread guide rings 31 has a desired dimension and in which there is a desired ratio of contact length to free guide length between the webs.
- the heat transfer, but also the smooth running of the thread can be influenced.
- too long a contact length leads to high thread friction, which is undesirable to protect the thread.
- FIGS. 9 and 12 thus have rings which have a ring width which changes in the circumferential direction in the angular region which can be covered by the thread 7.
- the function is linear.
- FIG. 12 shows the special feature that the rings 2 have a height H which changes in the circumferential direction in the possible area of contact with the thread 7. This means that the height H is a function of the circumferential coordinate u, which is accordingly designated H (u).
- the width B of the rings increases in the circumferential direction in which the height H of the rings decreases. It is therefore to be expected that with increasing contact time of the thread 7 on the rings due to the increasing ring width B, the heat flow on the thread also increases in the non-contacting longitudinal regions between the rings 2 due to the simultaneously decreasing distance between the thread 7 and the tubular jacket.
- FIGS. 10 and 11 additionally show that the rings 2 can also have a height which changes in the circumferential direction in the angular region which can be covered by the thread, if the width of the rings 2, that is to say the web width, does not change in the circumferential direction.
- the width B of the rings can also change gradually. This means that the width B is piecewise constant and stepwise at certain circumferential coordinates, e.g. from a smaller width to a larger width.
- the rings are formed in that annular grooves are machined into the tubular jacket in such a way that the rings according to the invention, on which the thread 7 runs, remain.
- the grooves on the circumference of the heating tube jacket have different depths, in FIG. 9 different widths.
- the heat transfer from the heating tube 1 to the thread 7 takes place on the one hand at the contact zones which form the rings 2 with the thread 7.
- the total heat flow acting on the thread will consequently be a function of the thread path geometry set in relation to the tube geometry, because the contact lengths and the non-contact longitudinal areas, like the ring height, depend on the relative position of the input thread guide 8 or the starting thread guide 9 to the heating tube 1.
- the contact ratio and the height of the rings are therefore decisive parameters for the heat transfer.
- the contact ratio is understood to be the quotient of the contact length of the thread on each ring and the length of the subsequent contact-free distance to the next ring.
- Rings with different heights over the circumference can, for. B. be produced in that the rings are circular cylindrical, but are arranged eccentrically to the tube axis.
- the rings can also be shaped elliptically or in some other way.
- the invention makes use of this knowledge in the application example of a false twist texturing machine, which will be discussed in more detail below.
- the thread is guided along the heating tube on a helical or helical thread line.
- the rings have a changing contact width and / or a changing height above the jacket of the heating tube in the circumferential direction, it is important that the thread along the thread line the rings always touched only at points of the same contact width or height, the successive rings are offset in terms of their contact width or height in the circumferential direction in the sense of the helical thread line. If the steepness of the thread line can be adjusted by adjusting one of the thread guides 8 or 9, an offset between the successive rings in the sense of the mean value of the pitch to which the helical thread line can be adjusted is sufficient. It then emerges that the successive contact widths or heights are in any case approximately the same size.
- this circumferential offset of the rings can also be deliberately dispensed with and the rings arranged one behind the other in such a way that the points of the same width and / or the same height lie on a surface line of the tube.
- the contact ratio and / or the height of the rings along the thread path and thus also the heat transfer over the length of the thread path can be designed differently.
- At least one running thread can be heated.
- a correspondingly larger number of running threads can also be treated at the same time.
- FIGS. 13a and 13b are described below.
- 13a shows a normal section through such a heating element, the insulation 41 surrounding the heating tube also being shown.
- 13b shows a view of the heating element, shown as a development, which is directed onto the insertion slot 42 of the insulation.
- the insulation 41 surrounds the heating tube 1 as a tubular body.
- This tubular body 41 has a longitudinal slot 42 on a surface line.
- This longitudinal slot has a width of a few millimeters to avoid heat loss.
- the insulating body 41 is also closed on its end faces by an insulating layer (not visible in FIG. 13a).
- the slot width 42 is exaggerated in Figure 13a and Figure 13b.
- the starting thread guides 9 are arranged in a stationary manner and lie within the slot width. However, they can also be displaceable between the position shown and a position further away from the center line 40 of the slot 42.
- the insulating body 41 is - as I said - shown as a development and recognizable by the lines with thick lines.
- the input thread guides 8 can be displaced in the opposite direction (arrows) in their operating position (arrows) from their application position, which is shown in broken lines in FIG. 13b.
- the insulation 41 forms a narrow gap with the heating tube or the rings resting thereon in the peripheral region in which the thread can be displaced.
- the starting thread guides 9 can also be displaced from the opposite direction in alignment with the longitudinal slot 42 into an operating position, the incoming thread guides 8 must of course be moved all the more in order to obtain the helical thread line with the desired pitch for each of the threads. It should be noted that the two thread guides 8 and 9 can also be arranged stationary in the specified operating positions. This is all the more true since the starting thread guides 9 can also be physically replaced by the running grooves of the cooling rail 19 shown in FIG. 13b, but in any case should be aligned with the running grooves.
- the incoming thread which is drawn off and guided by a suction gun, becomes first placed in the input thread guide, then passed through the longitudinal slot 42 and then laterally warped and placed in the output thread guide 9, which in any case is preferably aligned with the longitudinal slot or is close to the longitudinal slot 42.
- the rings 2 are eccentric with respect to the tube axis 17, the eccentricities of successive rings being offset from one another by 180 degrees.
- This design has the advantage that the relative heights of the rings at the thread overflow points change symmetrically and in the same way due to the relative rotation between the heating tube and the thread runs 7.1 and 7.2.
- FIGS. 15-17 also show designs with two filament heating zones 25 on the radiator 1.
- each of the thread heating zones 25a and 25b several webs (ring segments 2) are fastened axially one behind the other in the direction of the thread running on the heated surface, the height of the rings projecting beyond the heated surface by at least 0.1 millimeter but not more than 5 millimeter.
- the height of the rings 2 above the heated surface is not more than about 5 millimeters in order to be able to take advantage of the advantages of this radiator according to the invention, in particular the self-cleaning and the sensitive controllability.
- the width B of the rings 2 changes in the circumferential direction. It should be expressly said that this alone or in combination with a circumferentially changing height H of the rings can be advantageous according to the invention. In this The trap should decrease in height with increasing width if an intensification of the heating effect by laying the thread course in the area of greater width is desired.
- the width increases from one surface line of the heating tube 1 to both sides. If a thread 7 is guided on both sides of the surface line, then with a relative rotation of the tube in the same direction, there is an opposite change in the heating effect for the two threads with respect to these thread runs. This can be desirable. If it is not desired, it is provided that the input thread guides 8 and 9, which are each assigned to a thread run, can be adjusted separately from the thread guides of the other thread run in the circumferential direction of the heating tube. For this purpose, the thread guides 8 and 9 sit on thread guide levers which can be rotated about the axis of the heating tube. As FIG.
- the thread guide levers can be connected via a gear.
- the thread qualities of two threads running over a heating element are identical to one another or deliberately set differently.
- the special feature here is that only the ring width increases in the circumferential direction with respect to the right thread run, while the ring height remains constant over the jacket of the heating tube 1. Concerning. of the left thread run increases the ring width B in the circumferential direction and in the opposite direction to the other side, while the ring height H decreases.
- FIGS. 18a-18e merely show schematically an axial view of a heating tube with rings 2, the height of which changes in the circumferential direction in relation to the jacket of the heating tube.
- the rings have the shape of an ellipse and are arranged concentrically with the circular-cylindrical heating tube. It is possible to arrange two thread heating zones 25a, 25b, diametrically opposite one another, and in this case to arrange the input thread guides 8 and output thread guides 9 on the respective thread guide levers 26 in such a way that the threads run to locations with the same operating conditions. The prerequisite for this is that both threads are guided in the same direction. In this case, a synchronous movement of the two input thread end guides 8 and output thread guide 9 causes a congruent change in the two thread lines and the operating conditions to which the thread line is exposed. The same applies to the synchronous adjustment of the two output thread guides 9. Therefore, the pair of input thread guides 8 and the pair of output thread guides 9 can each sit on the same lever, which is rotatable about the axis of the heating tube.
- the thread path shown in FIG. 18c is particularly favorable.
- Each of the threads 7 runs exclusively within a quadrant spanned between the long semiaxis and the short semiaxis of the ellipse.
- the distribution of heat transfer over the entire thread length between the input thread guide 8 and output thread guide 9 is thus adjustable in all of these versions as well as the total amount of heat transferred.
- the entire area of the rings 2 stands for this setting between the minimum distance in the area of the small semi-axis of the ellipse and the maximum distance in the area of the large semi-axis of the ellipse.
- the optimally possible heat transfer can therefore be expected with a certain relative position between the input thread guide 8 and the output thread guide 9, in which case there is a continuously increasing heat transfer from the tube to the thread in the thread direction.
- two opposing locations of the ellipses therefore mean two circumferential regions of the ellipse that are diametrically opposed with respect to the intersection of the long and short ellipse axes.
- the embodiment according to FIGS. 18d and 18e has eccentrically arranged rings 2.
- the rings 2 are circular, the Circle center of the web 2 is offset by the eccentricity 27 with respect to the circle center of the heating tube 1.
- the eccentricities of all the rings are located on the same radial side of the axis on a common axial plane of the heating tube 1.
- Input thread guide and output thread guide are arranged separately for each thread on a thread guide lever 26, namely rotatable circumferentially with respect to the center of the ring 2 in the sense of the same effect on the heated thread.
- the two threads 7.1 and 7.2 are thus guided in thread runs whose helical lines have opposite pitches.
- FIG. 18e which shows a situation rotated by 180 degrees in accordance with FIG. 18d
- the heat transfer from the heating tube 1 to the thread 7 can be optimally influenced in this way:
- the incoming thread is heated relatively strongly in the area of the input thread guide 8, since it is heated by the Surface of the heating tube 1 takes a very small distance, while the thread running out takes a relatively large distance in the area of the starting thread guide 9 from the heated surface.
- the invention enables filament yarns of different titers, e.g. 20 den. or 40 den. to be processed with the same radiator and at the same time, provided the relative position between the running thread and the heated surface is set accordingly.
- a sleeve 33 is placed over the circular cylindrical heating tube 1.
- the cuff 33 is a thin sheet which closely conforms to the contour of the heating tube, at least in the thread running and thread heating area. It can be the segment of a circular cylinder that is braced on the heating tube with springs or bands.
- the sleeve is designed as a circular cylindrical tube, the inside diameter of which corresponds to the outside diameter of the heating tube with a close tolerance.
- the sleeve carries the rings 2 according to the invention in the axial direction.
- the embodiments shown in FIGS. 19 to 22 differ with regard to the design of the rings.
- the cuff is axially fixed by a guide 45. However, it is rotatable.
- the cuff has holes 44 on its circumference, into which one can engage with a suitable tool and rotate the cuff.
- a permanent rotary drive can also be provided for the sleeve according to FIG. 19.
- the sleeve is bulged outwards in several normal planes, at least in the thread running area.
- a bulge can be z. B. by rolling and / or compressing the tube in the axial direction.
- several bulged rings 2 have formed on the circumference.
- One or more threads can be guided over the outer circumference.
- This version has its particular advantage when the radiator is very dirty.
- the sleeve which is symmetrical over the circumference, can be rotated continuously and slowly at intervals by hand or by a drive (not shown here).
- the thread constantly takes away deposits that form on the rings. This allows the time intervals, in which the radiator is cleaned, can be significantly enlarged.
- the impurities carried along by the thread are of no importance for the thread quality.
- the sleeve is provided with rings in that a plurality of recesses 34 are made in the sheet metal of the sleeve following the desired thread course.
- the recesses 34 are holes that are made in the sheet metal.
- the embodiment is shown in Figure 20 as a settlement, which corresponds essentially to the representation of Figures 13a and 13b. In this respect, reference is made to the description there.
- the rings are part of the heating tube in the embodiment according to FIGS. 13a, 13b, the rings are formed in the embodiment according to FIG. 20 by said recesses 34.
- the recesses 34 extend over a partial circumference of the cuff.
- the axially successive recesses 34 are - following the central intended thread line - offset by a certain angle in the circumferential direction of the sleeve.
- the recesses 34 are rectangles, the longitudinal edges of which point in the circumferential direction each lie on a normal plane. Web-like ring segments, which act as rings 2 in the sense of this invention, therefore remain between adjacent recesses 34.
- two rows of recesses 34 are arranged one behind the other with an opposite axial offset symmetrically to the center line 40, so that two threads can be guided over the recesses or rings for the respectively assigned input thread guide 8 and output thread guide 9.
- the circumferential extent of the recesses is chosen so large that the desired thread runs can be set.
- the sleeve 33 is also shaped into a hollow cylinder and as such placed on the heating tube 1.
- the inner diameter of the hollow cylinder corresponds to the outer diameter of the heating tube with a narrow tolerance.
- the cylinder, hereinafter sleeve 33 is secured against axial displacement on the heating tube 1, but can be rotated thereon, the rotational movement possibly being dependent on the release - not shown - of the lock.
- two threads are passed over the cuff on opposite sides.
- the assigned input thread guide 8 and output thread guide 9 are not shown here in order not to impair the clarity.
- the threads are not shown in their helical shape, which they assume during operation, but only schematically and axially parallel. However, what has already been described applies to the guidance of the threads. In this respect, reference is made in particular to the description of the embodiment according to FIG. 20.
- the recesses 34 lie in a row parallel to the axis of the heating tube 1 and form ring segments 2 of the same width between them.
- the ring segments 2 serve as overflow webs for one of the threads 7 and are of equal width in the axial direction.
- the sleeve 33 can be rotated on the heating tube 1, it is possible to run the thread 7 in the circumferentially extending region of the webs 32 in each case over a clean location, as a result of which the given temperatures as such are given Self-cleaning effect of the ridges is increased.
- a series of identically shaped recesses 34 lies diametrically opposite the recesses 34 in the thread path for the second thread 7.
- recesses 36 In the circumferential direction next to your row of trapezoidal recesses there is another row of recesses 36 lined up. These are recesses that are relatively narrow in the axial direction, but leave wide ring segments 2 between them, which as thread overflow webs have a larger contact surface with thread 7 Offer. Corresponding to the other recesses, in the case of the recesses 36 there is also a diametrically opposite row of recesses 36 with corresponding ring segments which form the second thread overflow path.
- the cuff is shown enlarged as a development.
- the recesses of a respective row are of the same shape and are at the same distance from one another.
- the ring segments, which run in the circumferential direction, are located between the recesses.
- the connecting webs which remain in the circumferential direction of the sleeve 32 between the respective rows of recesses are important for the solid structure of the sleeve, but beyond that only have an influence on the uniform heat distribution.
- the sleeve jacket has a thickness of 0.1 mm (practically 0.3 mm) to 5 mm, preferably 0.5 mm to 3 mm. This ensures that the radial distance between the outer surface of the heating tube 1 and the surface of the ring segments also corresponds to the dimensions of the ring height mentioned above and in the preferred ranges discussed in this embodiment 0.1 mm (practically 0.3 mm) - 5 mm, preferably 0.5 - 3 mm.
- the cuff 33 can be provided with recesses of a different shape which satisfy working conditions and which satisfy other desired working conditions.
- the cuff is an inexpensive component that can be easily installed, removed and replaced.
- the shape of the recesses and thus the formation of the rings or ring segments is unlimited within the structure of the sleeve. Therefore, it is to be regarded as a particular advantage with this design that the design of the sleeve with regard to the contact ratio (width of the ring segments / width of the recesses in each case in the thread running direction), number and distribution of the rings for each application (thread titer, thread running speed, thread material, target temperature, thread height, etc.) can be adjusted.
- FIGS. 22a and 22b have in common that the sleeve which carries the thread overflow webs or rings 2 is composed of tubular sections 33.
- the sections following one another in the axial direction can be telescopically pushed into one another in both versions.
- the sections are threaded onto the heating tube 1.
- the sections 33 each consist of an axial section 33a larger Diameter and an axial section 33b of smaller outer diameter, the latter corresponding to the inner diameter of the axial section 33a with a larger outer diameter.
- threads G are cut into the inner lateral surface of the axial section 33a with the larger outside diameter and into the outer lateral surface of the axial section 33b with the smaller outside diameter, with which the individual pipe sections 1 'can be connected to one another.
- the screw connections can be secured by lock nuts K, whereby the position of the sections relative to one another can be set precisely.
- a ring 2 is provided on the outer circumference of the section parts 33a with the larger diameter.
- the embodiment shown in FIG. 22b differs from that according to FIG. 22a in that successive sections alternately have a small and a larger diameter.
- the outer diameters of the inner sections correspond to the inner diameters of the outer sections.
- the sections are screwed together via external or internal thread G and, if necessary, secured in their position with respect to one another with lock nut K.
- the large sections are each provided on their outer surface with a ring 2 serving as a thread guide, the rings 2 being shown increasing in width in the longitudinal direction of the sleeve.
- the rings can be designed in accordance with the exemplary embodiments of FIGS. 9 to 12 described above.
- the heater of this invention is preferably used in a false twist crimping machine.
- a false twist crimping machine is e.g. B. in DE-PS 37 19 050 described and consists of a plurality of supply spools, from each of which a thread is withdrawn, from a heating device over which each thread is guided, from a cooling device over which each thread is guided, from a false twister, through which each thread has a temporary twist receives and from input and output supplying plants that pull the thread from the delivery spools or pull out of the false twister. Then each thread is wound on a winding spool. All the radiators according to this invention can be used in particular as the heater arranged in the false twist zone.
- FIGS. 23 and 24 show that the input thread guide 8 and the output thread guide 9 can be adjusted relative to one another or synchronously in the circumferential direction of the heating tube 1.
- the thread guides are adjusted by stepper motors 23.
- the heating tube can also be rotated.
- the heating tube has rings which are designed in accordance with FIGS. 9 to 12.
- the heating tube can also be surrounded by a sleeve according to FIGS. 20 or 21.
- the configuration of the rings is such that the contact ratio and / or the height of the rings above the heating surface changes in the circumferential direction to the same extent or to different degrees for all rings.
- the input thread guide 8 and output thread guide 9 are rotated by the stepping motor 23 as a function of the thread temperature measured at the outlet of the heating element.
- a temperature sensor 22 arranged in the output region of the heating tube 1 is used, which supplies an output signal by means of which the stepping motors 23 are activated and the input thread guide 8 and output thread guide 9 are adjusted depending on the temperature.
- the measuring signal of the temperature sensor 22 can also be superimposed on a thread tension signal which is generated by the tensile force measuring device 24, specifically - here - behind the radiator.
- the embodiment according to FIG. 24 can be chosen.
- the thread tension is measured behind the friction false twister 20 by a tensile force measuring device 24.
- the stepping motors by which the input thread guide 8 and the output thread guide 9 are controlled are controlled by the output signal of the tensile force measuring device 24 and adjusted in the circumferential direction of the heating tube. It has been found that the thread tension that exists during the process downstream of the friction false twister is a yardstick for all product parameters that determine the quality of the crimped thread. By laying the thread run on the circumference of the heating tube to influence the heat transfer and the target temperature of the thread, it can be achieved - within limits - that the thread tension behind the friction false twister remains constant.
- the false twist crimping machines with the heaters according to the invention have the advantage that the effective heat transfer from the heating element to the thread can be set extremely sensitively in the sense of a process optimization, and that in addition a very precise control or setting the thread temperature can take place in order to achieve an optimal thread quality over the entire length of the thread.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Heizkörper zur Erhitzung eines laufenden thermoplastischen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Ein solcher Heizkörper ist durch die EP 412 429 (IP-1720) bekannt. Sie hat den Nachteil, daß die Krümmung der Fadenbahn fest vorgegeben ist und gleichzeitig den Abstand des Fadens zu der beheizten Oberfläche bestimmt.
- Ein derartiger Heizkörper findet z.B. Anwendung an einer Falschzwirnkräuselmaschine.
- Aber auch andere Anwendungen kommen in Betracht.
- Heizkörper zum Erhitzen laufender thermoplastischer Fäden (Chemiefäden) Falschzwirnkräuselmaschinen weisen im allgemeinen langgestreckte Schienen auf, die auf eine bestimmte Temperatur erhitzt sind und über die der Faden geführt wird.
- Für das Verstrecken und thermische Fixieren eines Chemiefadens ist in der DE-AS 13 03 384 ein beheiztes Rohr beschrieben, das von dem Faden in einer steilen Schraubenlinie umschlungen wird. Das Rohr ist am Fadenauflaufende zur Vermeidung einer Bewegung in Umfangsrichtung mit einem Wulst versehen.
- Als thermoplastisches Material für den Faden kommt insbesondere Polyamid (PA6, PA6.6) oder Polyethylenterephtalat in Betracht, jedoch ohne Einschränkung auf diese Materialien.
- Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Fadenheizeinrichtung zu schaffen, die einfach zusammensetzbar ist und die es ermöglicht, die Krümmung der Fadenlaufbahn in weiten Grenzen zu verändern und für jede Fadenlaufbahn und an allen Stellen der Fadenlaufbahn einen von der gewählten Krümmung unabhängigen Abstand zu der Oberfläche zu gewährleisten.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruches 1.
- Darüberhinaus soll in einer Weiterbildung der Erfindung eine Beeinflussung des Wärmeübergangs für den jeweiligen Anwendungsfall möglich sein.
- Bei diesem Heizkörper kann durch Einstellung der am Eingang und Ausgang der Fadenlaufbahn vorgesehenen Fadenführer in Umfangsrichtung die Steilheit der Schraubenlinie, mit der der Faden die Ringe des Rohres überläuft, und damit die Krümmung der Fadenlaufbahn, gewählt werden. Während aber die Krümmung der Fadenlaufbahn bei den beschriebenen und sonst bekannten Heizkörpern den Wärmeübergang maßgebend beeinflußt, ist dies bei der Erfindung nicht der Fall. Hier beruht der Wärmeübergang ausschließlich auf der Temperatur des Rohrs und der Höhe der Ringe über dem Rohr. Die Steilheit der Schraubenlinie dagegen, d. h. Krümmung und Umschlingungswinkel der Fadenlaufbahn kann ohne Beeinflussung der Wärmeübertragung so gewählt werden, daß der Faden ruhig und stabil läuft und daß - bei Falschzwirnkräuselmaschinen - darüberhinaus der in den Faden eingebrachte Zwirn sich in dem Bereich der Fadenlänge, der dem Heizkörper ausgesetzt ist, ungehindert fortpflanzen kann.
- Damit wird aber auch eine eindeutige Einstellung der Temperatur des Fadens ermöglicht. Da die Krümmung der Fadenlaufbahn ohne Einfluß auf die Wärmeübertragung ist, häng die Fadentemperatur neben der Höhe der Ringe (siehe oben) nur von der Temperatur und der Länge des Rohres ab. Die Länge und der Umschlingungswinkel sind nicht von einander abhängig. Daher kann die Länge so gewählt werden, daß das Rohr in einem Temperaturbereich gefahren werden kann, welcher der Selbstreinigungstemperatur der beheizten Oberfläche entspricht, also über 300° C liegt.
- Dem Heizrohr nach dieser Erfindung ist jeweils ein Fadenführer vor- und nachgeordnet. Beide Fadenführer sind in Umfangsrichtung des Heizrohres zueinander versetzt, so daß der Faden in einer steilen Schraubenlinie über das Heizrohr geführt wird. Das Heizrohr ist vorzugsweise gerade. Eine Krümmung ist nicht erforderlich, da die Krümmung der Fadenlinie durch Einstellung der Fadenführer - wie bereits beschrieben - vorgegeben werden kann.
- Das Heizrohr wird von innen beheizt. Dies kann vcrzugsweise dadurch geschehen, daß im Inneren des Heizrohres ein elektrischer Widerstandsheizer vorgesehen wird, der sich zumindest über einen Teil der Länge des Heizrohres erstreckt. Dabei ist es auch möglich, zur Intensivierung der Heizung in bestimmten Bereichen, z. B. im Eingangsbereich, auf der Länge des Heizrohres mehrere selbständig aktivierbare und regelbare Widerstandsheizer vorzusehen. Man kann dann über die Länge des Heizrohres unterschiedliche Temperaturen einregeln.
- Es ist vorgesehen und ausreichend, daß der Faden das Heizrohr und die Ringe unter einem - zur Mantellinie des Heizrohres - sehr spitzen Winkel überläuft. Angesichts der hohen Temperatur von mehr als 350°, auf welche das Heizrohr aufgeheizt werden kann, ist nur eine geringe Länge des Heizrohres erforderlich. Folglich ist auch der Gesamtumschlingungswinkel des Fadens - bezogen auf den Heizrohrumfang und die Heizrohrlänge - relativ klein. Er beträgt vorzugsweise weniger als 180°. Daher ist das Heizrohr jedenfalls in diesem Bereich der Abschnitt eines Zylinders. Die Ausbildung als Kreiszylinder hat den Vorteil, daß der Faden über seine gesamte Berührlänge mit denselben Anlageparamtern, insbesondere demselben Schraubenwinkel auf den Außenflächen der Ringe aufliegt. Es sind jedoch auch andere zylindrische Gestaltungen, z. B. eliptische Gestaltungen des Heizrohres möglich, insbesondere wenn - worauf später noch eingegangen wird - die Ringhöhe im Bereich des Fadenlaufes über die Länge des Heizrohres nicht konstant ist. In dem Bereich des Heizrohres, der von dem Fadenlauf abgewandt ist, kann das Heizrohr beliebig ausgebildet sein. Eine symmetrische Gestaltung des Heizrohrzylinders, insbesondere eine kreiszylindrische Gestaltung des Heizrohrzylinders ist jedoch zweckmäßig, wenn auf eine gleichmäßige Wärmeverteilung über Umfang und /oder Länge des Heizrohres besonderer Wert gelegt wird.
- Die Ringe erstrecken sich jedenfalls über den Bereich des Heizrohrumfanges, der der Fadenlauflinie benachbart ist. Sie müssen sich also nicht über den gesamten Umfang des Heizrohres erstrecken und werden deshalb im Rahmen dieser Anmeldung als "Ringsegmente" bezeichnet. Die Möglichkeit einer guten Wärmeisolierung des Heizrohres ergibt sich, wenn die Ringe sich nur über den Teilumfang des Heizrohres, auf dem der Faden liegt, erstrecken. In diesem Fall kann das Heizrohr auf der abgewandten flachen Seite mit einer Isolierschicht belegt werden. Dabei läßt sich der Teilumfang, über den sich die Ringe erstrecken noch dadurch vermindern, daß aufeinanderfolgende Ringe im Sinne des Fadenlaufes zueinander versetzt sind, also im Sinne der Fadenlinie gegeneinander schraubenförmig versetzt sind. Eine gewisse Umfangserstreckung der Ringe ist in jedem Fall zweckmäßig, damit die Steigung der Fadenlinie in dem gewünschten Bereich voreingestellt werden kann.
- Wie bereits erwähnt, ist der erfindungsgemäße Heizkörper insbesondere vorteilhaft zu betreiben mit Temperaturen, die im Selbstreinigungsbereich liegen. Darunter wird verstanden, daß die Temperatur so hoch ist, daß Polymerreste, die bei der Wärmebehandlung der thermoplastischen Fäden an dem Heizkörper bzw. den Stegen hängenbleiben, zerfallen und oxydieren. Es ist sodann allenfalls eine leichte mechanische Reinigung erforderlich. Die Temperaturen liegen für Polyester und Nylon über 300° und können auch 800° betragen. Die Temperaturgrenze, bei der eine Schädigung eintritt, hängt von der Art des Polymers, der Dicke der Fäden, aber auch von der Länge des Heizkörpers, der gewählten Schraubenlinie und den sonstigen Parametern des Heizprozesses ab.
- Die Ringe nach dieser Erfindung können jeweils in einer Normalebene des Heizrohres liegen. Es handelt sich sodann um Ringe im strengen Sinne des Wortes.
- Die Ringe können jedoch auch gegenüber der Umfangsrichtung geneigt sein. Z. B. können die geneigten Ringe in einer Schar von parallelen Ebenen liegen. In diesem Fall besteht ein Vorteil darin, daß die Neigung der Ringe relativ zu den gewölbten schraubenförmigen Fadenlauf so gewählt werden kann, daß der Faden die Außenfläche der Ringe auf einer möglichst kurzen Strecke überläuft; das bedeutet: Die Neigung der Ringe sollte so gewählt werden, daß sie der Neigung des Fadenlaufes entgegengesetzt ist und daß der Faden auf jeden Ring mit einem Winkel von 90° oder einem nur wenig davon abweichenden Winkel trifft.
- Eine solche vorteilhafte Ausführung des Heizkörpers nach dieser Erfindung ergibt sich durch die Weiterbildung nach Anspruch 2. Vorzugsweise wird in diesem Fall die Steigung gegensätzlich zu der Steigung des Fadenlaufes gewählt, beides bezogen auf eine Mantellinie des Heizrohres. Es wird hierdurch erreicht, daß der Faden den Ring auf einer möglichst kurzen Strecke berührt. Der schrauben- oder wendellinienförmige Steg - auch als Spirale bezeichnet - kann z. B. in Form eines schraubenförmigen Drahtes auf das kreiszylindrische Heizrohr geschoben und bei Verschleiß ausgetauscht werden. Der Austausch der Drahtauflage ist einfach zu bewerkstelligen, ebenso die Reinigung, wenn es sich um Federdraht handelt, der durch seine federnde Kontraktion sich an das Heizrohr anschmiegt und der sich durch Stauchung in Längsrichtung soweit aufweitet, daß der Draht von dem Rohr abgezogen werden kann.
- Bei den bekannten Heizkörpern, bei denen der Faden mittels Stegen an einer stark beheizten Oberfläche entlang geführt wird, besteht ein Nachteil darin, daß zwar die Oberfläche und ein Teil der Stege die erforderliche Selbstreinigungstemperatur aufweisen, daß aber die Stege durch den laufenden Faden so stark gekühlt werden, daß die Temperatur unter den Selbstreinigungsbereich abfällt. Diesen Nachteil vermeidet die bevorzugte Ausführung nach Anspruch 3. In diesem Fall werden die Stege, über die der Faden läuft, also gebildet durch Ausnehmungen, die in die Heizoberfläche des Heizrohres eingebracht sind und zwischen denen in axialer Richtung jeweils ein Steg stehenbleibt, der sich in Umfangsrichtung oder geneigt dazu erstreckt. Diese Ausnehmungen können sich in Umfangsrichtung und über den gesamten Umfang erstrecken und erscheinen in diesem Fall als Nuten. Sie können sich jedoch auch über einen Teilumfang des Heizrohres, und zwar über den Teilumfang erstrecken, der für die Schraubenlinie des Fadenlaufs vorgesehen ist. In diesem Fall werden vorzugsweise die aufeinander folgenden Nuten ebenfalls im Sinne der Schraubenlinie versetzt angeordnet.
- Es können also auch in dieser Ausführung die Ringe in einer Normalebene angeordnet sein oder in einer Schar von geneigten und zueinander parallelen Ebenen liegen oder auf einer Schraubenlinie des Heizrohres. In diesem Fall gilt für die Richtung der Schraubenlinie das oben Gesagte.
- Bei dieser Ausführung ergibt sich eine gute Wärmeübertragung von dem Heizrohr bis in die Überlaufflächen der Ringe, so daß sichergestellt werden kann, daß auch die Überlaufflächen stets auf Selbstreinigungstemperatur erhitzt sind.
- Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß eine Verbrennungsgefahr für den Faden selbst bei hohen Temperaturen und dünnen Fäden selbst dann nicht besteht, wenn - weiterhin als vorteilhaft vorgeschlagen - die Ringhöhe bzw. Tiefe der Ausnehmung zwischen 0,1 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 3 mm, gewählt wird. Die Untergrenze ist durch den Radius des Heizrohres und die Steilheit der Schraubenlinie, in der der Faden geführt wird bzw. der Krümmung der Heizoberfläche, sowie durch den Abstand zwischen den aufeinander folgenden Ringen/Stegen vorgegeben und muß so gewählt werden, daß der Faden die Heizooberfläche selbst nicht berührt.
- Es sei folgendes hervorgehoben: Sowohl die Tatsache, daß Stege und die Heizoberfläche aus einem Stück bestehen und daher besonders guten Wärmekontakt haben, als auch die Tatsache, daß die Stege gegenüber der Heizoberfläche nur eine geringe Höhe haben, stellen - jede für sich wie auch gemeinsam- eine bedeutende Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar. Diese Verbesserungen sind bei jeder Art von Hochtemperaturheizer, bei dem der Faden in einer gekrümmten Fadenlinie längs einer Heizoberfläche geführt wird, vorteilhaft anwendbar.
- Bei der thermischen Behandlung von Chemiefasern, insbesondere Chemiefasern geringer Stärke (Titer, Denier) spielt der Verschleiß der fadenführenden Oberflächen eine sehr große Rolle für die Qualität des Produktes. Das gilt insbesondere bei der Falschzwirnmaschine, bei der der Faden im Bereich des Heizkörpers sich um seine Achse dreht. Zur Vermeidung des einseitigen Verschleisses kann es zweckmäßig sein, das Heizrohr dieses Heizkörpers drehbar vorzusehen. Das Heizrohr kann sodann permanent oder in bestimmten Zeitabständen geringfügig gedreht werden, so daß sich ein neuer Fadenlauf einstellt.
- Wegen der vorteilhaften Verwendung seines elektrischen Widerstandsheizers ist eine solche Weiterdrehung jedoch nur in Grenzen möglich. Abhilfe schafft hier die Weiterbildung der Erfindung nach den Ansprüchen 4 und 9.
- Eine Relativdrehung zwischen Ring und Heizrohr bzw. zwischen Manschette und Heizrohr ist selbstverständlich nur dann möglich, wenn das Heizrohr kreiszylindrisch ausgebildet ist. Notwendig ist dies jedoch nicht, wenn es vorrangig um die Austauschbarkeit verschlissener Ringe geht.
- Entsprechend Anspruch 4 können die Ringe als separate Bauteile ausgeführt und auf das Heizrohr aufgefädelt werden. Dabei ist der Innendurchmesser der Ringe im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Heizrohres, so daß ein gut wärmeleitender Kontakt zwischen der Heizoberfläche und dem Ring besteht.
- Bei der Weiterbildung nach Anspruch 5 ist es möglich, die Ringe einzelnen auszutauschen, wobei sich der fadenführende Teil der Ringe nur über einen Teilumfang des Heizrohres erstreckt. In der Weiterbildung nach Anspruch 5 läßt sich erreichen, daß trotzdem annähernd der gesamte Umfang für die Fadenführung zur Verfügung steht. Mit der Ausbildung nach Anspruch 6 läßt sich von Ring zu Ring stets ein gleichbleibender Versatz in Umfangsrichtung einstellen. Bei der Ausbildung nach Anspruch 7 kann dieser Versatz gewählt werden.
- Um einen innigen Wärmekontakt zwischen Ring und dem Heizrohr auf der Fadenlaufseite zu gewährleisten, wird jeder Ring entsprechend Anspruch 8 durch einen federnden Bügel an das Heizrohr angedrückt. Dieser federnde Bügel stützt sich einerseits an den Seitenwandungen des Schlitzes und mit seinem mittleren Bereich an dem Heizrohr ab.
- Als besonders vorteilhaft ist es auch bei aufgesetzten Stegen bzw. Ringen anzusehen, wenn die Höhe gegenüber der Heizoberfläche zwischen 0,1 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 3 mm, gewählt wird. Die Untergrenze ist auch hier durch den Radius des Heizrohres und die Steilheit der Schraubenlinie, in der der Faden geführt wird bzw. die Krümmung der Heizoberfläche, sowie durch den Abstand zwischen den aufeinander folgenden Ringen/Stegen vorgegeben und muß so gewählt werden, daß der Faden die Heizoberfläche selbst nicht berührt.
- Bei der Ausbildung nach Anspruch 9 wird zumindest der Teilumfang des Heizrohres, der für den Fadenlauf vorgesehen ist, mit einem Blech (Manschette) belegt, das der Oberflächenform des Heizrohres eng angepaßt ist und in engem wärmeleitenden Kontakt mit der Oberfläche des Heizrohres steht. Es sei also ausdrücklich hervorgehoben, daß sich die Manschette nicht über den gesamten Umfang des Heizrohres erstrecken muß sondern nur über den Teil des Heizrohrumfanges, der dem Fadenlauf zugewandt ist (Heizoberfläche).
- Die Manschette kann jedoch auch als Rohr mit dünner Wandung ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Innenquerschnitt der Manschette dem Außenquerschnitt des Heizrohrs eng angepaßt, vorzugsweise aber drehbar angepaßt. Wenn das Heizrohr kreiszylindrisch ausgebildet wird, wird vorteilhafterweise auch die Manschette als kreiszylindrisches Rohr ausgebildet, da hierdurch die Drehführung der Manschette gewährleistet wird.
- Auf dem Außenmantel der Manschette werden Ringe gebildet, die die oben beschriebene Form haben. Die Manschette besteht vorzugsweise aus einem dünnen Blech. Die Ringe können dadurch gebildet werden, daß die Manschette in mehreren Normalebenen derart gestaucht wird, daß eine ringförmige Aufwölbung nach außen entsteht.
- Hierdurch ergeben sich Hohlräume, die der Wärmeübertragung hinderlich sein können. Andererseits ist es aufwendig und fertigungstechnisch schwierig, auf ein dünnwandiges Blech massive Ringe gut wärmeleitend aufzubringen, z. B. aufzuschweißen. Diese Schwierigkeiten werden bei der Ausführung nach Anspruch 10 vermieden. Gemäß dieser Ausführung der Erfindung wird auf das im wesentlichen mit glatter Oberfläche versehene Heizrohr eine Manschette bzw. ein Käfig gestülpt, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Heizrohres entspricht und dessen Mantel durch zeilenmäßig axial aneinandergereihte Ausnehmungen gleicher Form durchdrungen ist. Vorzugsweise liegen sich in der Manschette Zeilen gleichförmiger Ausnehmungen diametral gegenüber, wobei vorzugsweise neben diesen Zeilen aneinandergereihter Ausnehmungen Zeilen mit Ausnehmungen anderer Formen liegen. Möglicherweise verlaufen die Zeilen achsparallel. Zwischen den in einer Zeile aneinandergereihten Ausnehmungen liegen der Form der Ausnehmungen entsprechende gleichförmige sich umfangsmäßig erstrekkende Stege. Die Manschette ist auf dem Heizrohr gegen axiale Verlagerung gesichert, kann aber gedreht werden. Daraus ergibt sich zum einen der Vorteil, daß durch periodisches oder allmähliches Drehen der Manschette auf dem Rohr der Faden stets über eine saubere Überlaufstelle der Stege geführt werden kann; zum anderen kann der Faden durch die unterschiedliche Gestaltung der Stege in weiten Temperaturbereichen beheizt werden. Da sich in der Manschette gleichförmige Stege bzw. Ausnehmungen diametral gegenüberliegen bzw. in bestimmten Winkelabständen wiederholen, werden Überlaufbahnen für zwei oder mehr Fäden gebildet. Im übrigen sind die zwischen den Zeilen in Längsrichtung der Manschette verlaufenden Stege für das Wesen der Erfindung ohne Bedeutung.
- Die Manschette ist also in diesem Falle ein Blech, in das axial folgend mehrere Ausnehmungen hineingeschnitten sind. Diese Ausnehmungen sind so gestaltet, daß zwischen axial benachbarten Ausnehmungen ein Steg stehenbleibt, der sich in Umfangsrichtung erstreckt. Auch bei dieser Ausführung müssen die Stege nicht in einer Normalebene des Heizrohres liegen sondern können -bezogen auf eine Normalebene - geneigt sein. Ferner ist es nicht erforderlich, daß sich die Stege über den gesamten Umfang erstrecken. Vielmehr ist erwünscht, daß die Manschette über die gesamte Länge des Heizrohres aus einem Stück besteht und daß daher auch die Ausnehmungen sich jeweils nur über einen Teilumfang/Teilbreite erstrecken.
- Es wurde bereits oben darauf hingewiesen, daß eine geringe Ringhöhe nicht nur möglich sondern zur Vergleichmäßigung der Temperaturübertragung und zur guten Beherrschung der Temperaturübertragung auf den Faden vorteilhaft ist. Aus diesem Grunde wird auch hier als besonders vorteilhaft vorgeschlagen, die Blechdicke zwischen 0,1 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 3 mm zu wählen. Auf die oben angegebenen Begrenzungen wird Bezug genommen.
- Die Ausführung nach Anspruch 4 gestattet es, den Abstand der Ringe über die Länge des Heizrohres zu variieren, worauf später noch eingegangen wird. Um eine solche Ausführung auch bei Verwendung einer Manschette zu ermöglichen, wird die Ausführung nach Anspruch 11 vorgeschlagen. Hier ist die Manschette in einzelne axiale Abschnitte zerlegt, die in einer vorteilhaften Ausführung teleskopartig ineinander geschoben werden können. Jeder Abschnitt weist auf seinem Außenumfang einen Ring auf. Dadurch, daß man die Abschnitte mehr oder weniger weit ineinander schiebt, kann der Abstand der Ringe variiert werden.
- Das Aufbringen der Stege zur Fadenführung auf ein Blech, das die Heizoberfläche abdeckt, sowie auch die Bildung der Stege durch ein Blech, das Ausnehmungen aufweist, bietet die geschilderten Vorteile bei jedem Heizkörper.
- Wie bereits erwähnt ist am Eingang des Heizrohres und am Ausgang des Heizrohres je ein Fadenführer angeordnet. Die beiden Fadenführer sind in Umfangsrichtung des Heizrohres zueinander versetzt, so daß der Faden in einer steilen Schraubenlinie über die Ringe geführt wird. Die Steilheit dieser Schraubenlinie und der Radius der Außenfläche der Ringe bestimmt die Krümmung des Fadenlaufes. Die Krümmung des Fadenlaufes wiederum ist maßgebend für die Stabilität des Fadenlaufes. Um die Stabilität des Fadenlaufes in sonstigen Parametern, die auf die Stabilität des Fadenlaufes Einfluß haben (z. B. Fadenspannung, Höhe der Zwirnung im Falschzwirnkräuselprozeß) anpassen zu können, wird nach Anspruch 12 vorgeschlagen, daß die Fadenführer und das Heizrohr in Umfangsrichtung des Heizrohres relativ zueinander verstellbar und positionierbar sind.
- Wie bereits erwähnt, ist es wärmetechnisch vorteilhaft, das Heizrohr symmetrisch zu beheizen. Eine gute wärmetechnische Ausnutzung des Heizrohres ergibt sich sodann in der Ausführung nach Anspruch 13. Es ist dabei möglich, daß die Fäden das Heizrohr in einer gleichsinnnigen Schraubenlinie umschlingen. Solange der Gesamtumschlingungswinkel jedes Fadens kleiner als 180° ist, können auf diese Weise auch mehr als zwei Fäden auf jedem Heizrohr erhitzt werden. Selbstverständlich wird dadurch die Bedienung und insbesondere das Fadenanlegen schwieriger. Das gilt insbesondere deswegen, weil der Heizkörper zur Isolierung mit einem Isoliergehäuse umgeben sein muß, das nur einen beschränkten Zugang zu dem Heizrohr gestattet. Ein solches Isoliergehäuse umgibt vorteilhafterweise das gesamte Heizrohr und läßt nur einen möglichst engen radialen Schlitz frei, der auf einer Mantellinie bzw. parallel zu einer Mantellinie des Heizrohres liegt. Bei einer solchen Ausgestaltung des Isoliergehäuses ist das Anlegen mehrer Fäden nur noch beschränkt möglich. In der vorteilhaften Ausgestaltung nach Anspruch 14, bei der zwei Fäden mit gegensinniger Steigung an das Heizrohr angelegt werden, können diese beiden Fäden ohne Schwierigkeiten in beliebiger Reihenfolge angelegt werden. In diesem Fall werden für jeden Fadenlauf am Eingang und am Ausgang je ein Fadenführer vorgesehen. Die Fadenführer an der einen Seite, z. B. am Ausgang des Heizrohres, liegen eng beieinander und im wesentlichen auf der Radialebene des Einlegschlitzes. Die beiden Fadenführer an der anderen Seite, in diesem Fall also am Eingang des Heizrohres, haben in der Betriebsposition einen großen Abstand symmetrisch zur Radialebene des Einlegschlitzes. Zweckmäßigerweise können sie zum Fadenanlegen zwischen der Radialebene des Einlegschlitzes und der Betriebsposition verstellt werden. Jeder Faden kann also in der Radialebene des Einlegschlitzes in den Fadenführer am Eingang und am Ausgang des Heizrohres eingelegt werden. Sodann wird einer der beiden Fadenführer in Umfangsrichtung verstellt und dadurch der Faden in seinen Betriebsfadenlauf gebracht. Beide Fäden können nacheinander in beliebiger Reihenfolge auf diese Weise angebracht werden.
- Bei den Heizkörpern für thermoplastische Fäden, bei denen die Temperatur der Heizoberfläche wesentlich über der Zieltemperatur liegt, auf die der Faden aufgeheizt werden soll, besteht ein besonderes Problem darin, die Zieltemperatur jedenfalls zu erreichen, aber nicht zu überschreiten. Hierzu sind lediglich die Temperatur der Heizoberfläche und die Fadengeschwindigkeit als Parameter verstellbar. Die Fadendicke und die Länge des Heizkörpers liegen dagegen fest.
- Die Optimierung der Heizeinwirkung auf den Faden ist jedoch von großer Bedeutung für die Qualität des Fadens und seine Texturierung in der Falschzwirnkräuselmaschine. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, daß die Berührlänge der Fadenführer einstellbar ist. Hierdurch kann außerdem eine optimale Einstellung der Heizeinwirkung auf die jeweils gewünschte Fadenlaufgeschwindigkeit und den Fadendurchmesser (Titer) erfolgen. Zur Ausführung bietet sich hierfür an, Heizkörper und Fadenführer so auszugestalten, daß die Fadenführer austauschbar sind.
- Zur Optimierung der Heizeinwirkung und zur Anpassung an Fadenlaufgeschwindigkeit und Titer wird fernerhin als vorteilhaft vorgeschlagen, das Verhältnis der Berührlänge der Fadenführung zu der kontaktfreien Länge des Heizkörpers (Kontaktlänge) einzustellen, insbesondere im Bereich der Regelzone einzustellen. Der Heizkörper kann z. B. hierbei vor allem die Form eines Rohres haben. Auf dem Umfang des Heizrohres sind daher mehrere sich in Umfangsrichtung verbreiternde Stege/Ringsegmente vorgesehen. Diese Stege können nacheinander versetzt auf dem Umfang angeordnet sein. Dadurch wird erreicht, daß der das Rohr schraubenartig umschlingende Faden nacheinander die Stege in Bereichen berührt, in denen die Stege im wesentlichen gleiche Berührlänge haben.
- In der Weiterbildung der Erfindung nach den Ansprüchen 15 bis 18 wird daher ein weiterer Einstellparameter bereitgestellt, durch den die Wärmeübertragung auf den Faden und damit die Zieltemperatur des Fadens beeinflußt werden kann. Es handelt sich um das Verhältnis Kontaktlänge/berührungsfreie Länge des Fadenlaufes längs der Heizoberfläche (Ansprüche 15, 16) sowie die Höhe der Ringe/Stege über der Heizoberfläche bzw. die Tiefe der Ausnehmungen, durch die die Ringe bzw. Stege gebildet werden (Ansprüche 17, 18). In diesen Ausführungen der Erfindung ändert sich das Kontaktverhältnis und/oder die Höhe der Ringe/Stege über den Umfang des Heizrohres bzw. die Breite der Heizoberfläche quer zum Fadenlauf.
- Die Ringsegmente/Stege besitzen also quer zur Fadenlaufrichtung eine Arbeitsbreite des vielfachen Fadendurchmessers. Die Berührlänge (Kontaktlänge) der Ringsegmente/Stege in Fadenlaufrichtung über der Arbeitsbreite ist unterschiedlich, und der Fadenlauf kann relativ zur Arbeitsbreite der Ringsegmente/Stege eingestellt werden.
- Der Fadenlauf kann relativ zum Umfang des Heizrohres bzw. der darauf angebrachten Ringe/Stege bzw. der darauf aufliegenden Manschetten verlegt werden. Hierzu können bei allen Ausführungen der Erfindung Eingangs- und Ausgangsfadenführer synchron in Umfangsrichtung verstellt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Position der Fadenführer unverändert zu lassen und stattdessen das Heizrohr oder die darauf aufgesteckten Ringe (Ansprüche 4 - 8) oder die darauf aufgesteckte Manschette (Ansprüche 9 - 10) in Umfangsrichtung zu verdrehen. In allen diesen Fällen handelt es sich um eine Relativverstellung des Fadenlaufes auf dem Umfang des Heizrohres. Diese Relativverstellung kann von Hand erfolgen. Dabei kann sich die Höhe wie auch die Breite stetig oder stufenweise ändern.
- Der Vorteil dieser Relativverstellung liegt darin, daß sie einen sehr unmittelbaren Einfluß auf die Wärmeübertragung und damit auch auf die Zieltemperatur des Fadens hat. Es wird damit erstmals möglich, die Fadentemperatur des laufenden Fadens laufend zu messen und durch Relativverstellung des Fadens auf dem Umfang des Heizrohres so zu regeln, daß die Zieltemperatur konstant auf einem vorgegebenen Sollwert bleibt (Anspruch 22).
- Bei einem Heizkörper mit aufgesetzter Manschette bedeutet dies, daß die Ausnehmungen quer zur Fadenlaufrichtung zunehmende oder abnehmende Breite haben. Es ist auch möglich und vorteilhaft, daß in Umfangsrichtung des Heizrohres, dh. quer zum Fadenlauf in der Manschette unterschiedlich geformte Ausnehmungen nebeneinander liegen, daß die Ringsegmente/Stege Sektoren aufweisen mit jeweils einem konstanten Radius/konstanter Höhe, oder daß sich die Breite und/oder die Höhe der Ringsegmente/Stege lediglich für eine der Fadenheizzonen ändert, oder daß sich die Breite und/oder Höhe der Ringsegmente/Stege für unterschiedliche Fadenheizzonen unterschiedlich ändert. Es lassen sich hierdurch nicht nur Änderungen der Wärmezufuhr für jeden Faden, sondern auch relative Änderungen der Wärmezufuhr für mehrere gleichzeitig längs des Heizkörpers geführte Fäden und damit eine gegenseitige Anpassung der Zieltemperaturen erreichen.
- Die effektive Fadentemperatur und damit auch die Zieltemperatur ist von besonderem Einfluß auf die Qualität des Fadens im Falschzwirnkräuselprozeß. Für diese Qualität wurde die Fadenspannung, die hinter den Friktionsfalschdrallgeber gemessen wird, als wichtiger Indikator entdeckt. Es ist daher auch möglich, die Fadenspannung und insbesondere die Fadenspannung, die laufend zwischen dem Friktionsfalschdrallgeber und dem darauf folgenden Lieferwerk gemessen wird durch Relativverstellung des Fadenlaufes auf dem Umfang des Heizrohres so zu regeln, daß die Abweichung zwischen dem gemessenen Wert und dem Sollwert der Fadenspannung eine bestimmte Toleranzgröße nicht überschreitet (Anspruch 23).
- Die Erfindung nach den Ansprüchen 15 und 17 sowie 22 und 23 ist bei allen Heizkörpern gleichermaßen anwendbar und vor-teilhaft, daher die Ansprüche 16 und 18.
- Bei mehreren Fadenläufen auf einem Heizrohr ergibt sich das weitere Problem, die Ringe so auszubilden, daß sich bei synchroner Relativverstellung beider Fadenläufe auf dem Umfang des Heizrohres eine gewünschte identische Veränderung der Ringhöhe bzw. Tiefe der Ausnehmungen ergibt. Geeignete Ausführungen ergeben sich aus den Ansprüchen 19 und 20.
- Beim Lauf eines Fadens über einen Heizkörper und insbesondere das Heizrohr nach dieser Erfindung ergeben sich zwei wesentliche Funktionen: Im Eingangsbereich des Fadenlaufes muß die notwendige Wämemenge auf den Faden übertragen werden. Im Ausgangsbereich kommt es darauf an, daß sich die Wärmeverteilung im Querschnitt des Fadens vergleichmäßigt, so daß sich die Zieltemperatur im gesamten Querschnitt des Fadens einstellt. Aus diesen beiden unterschiedlichen Funktionen ergibt sich, daß auch die Intensität der Wärmeübertragung in den verschiedenen Längenbereichen des Heizrohres unterschiedlich sein kann. Dies wird nach Anspruch 24 dadurch erreicht, daß das Kontaktverhältnis und/oder die Ringhöhe unterschiedlich gestaltet werden.
- Der Bereich der Rohrlänge, in dem es im wesentlichen darum geht, die Zieltemperatur auf dem ganzen Querschnitt des Fadens zu erreichen, wird in dieser Anmeldung als Endabschnitt bezeichnet. Der Abschnitt der Rohrlänge, in dem es vor allem um die Wärmeübertragung geht, wird als Regelabschnitt bezeichnet. Das Kontaktverhältnis ist im Endabschnitt wesentlich kleiner bzw. die Ringhöhe im Endabschnitt um ein Vielfaches größer als die entsprechenden Werte des Regelabschnittes.
- Die Besonderheit besteht darin, daß der Faden im Eingangsbereich des Heizers nur geringen oder keinen Kontakt mit Fadenführern hat, indem dort die Fadenführer nur mit großem Abstand angeordnet werden. Vorzugsweise wird der Eingangsbereich nur mit einem Eingangsfadenführer und einem Ausgangsfadenführer ausgestattet. Darüber hinaus erweist es sich als vorteilhaft, daß der Eingangsfadenführer kalt bleibt. Es wird aus diesem Grunde vorgeschlagen, daß der Eingangsfadenführer keinen Wärmekontakt mit der Heizoberfläche hat. Dadurch bleibt der Fadenführer im wesentlichen kalt, so daß es zu Absonderungen von thermoplastischem Material kommen kann. Der ausgangsseitige Fadenführer soll dagegen Selbstreinigungseigenschaft haben. Er wird daher vorzugsweise unmittelbar mit der Heizoberfläche verbunden und liegt am Beginn des sogenannten "Regelabschnittes".
- Der Regelabschnitt ist der Abschnitt, in dem der Faden seine Solltemperatur erhält. Er schließt sich an den Eingangsabschnitt des Heizkörpers an. In dem Regelabschnitt sind mehrere Fadenführer angeordnet. Diese Fadenführer haben voneinander gleiche oder - wie durch die oben genannte EP-A2 0 412 429 dargestellt - variable Abstände.
- Durch die Verwendung der Fadenführer im Regelabschnitt wird sichergestellt, daß der Faden mit genau definiertem Abstand von der Heizoberfläche geführt wird. Um darüber hinaus zu gewährleisten, daß der Faden im Eingangsabschnitt nicht in Kontakt mit der Heizoberfläche gerät, wird weiterhin vorgeschlagen, daß der Heizkörper zwischen Eingangsabschnitt und Regelabschnitt eine Abstufung erhält, derart, daß der Abstand der Heizoberfläche im Eingangsabschnitt von dem Fadenlauf ein Vielfaches desjenigen Abstandes beträgt, den der Fadenlauf im Regelabschnitt von der Heizoberfläche hat.
- Durch diese Anordnung der Fadenführer wird gewährleistet, daß die Fadenführer nur in der Zone angeordnet sind, in der die erreichte Temperatur des Fadens auf der einen Seite sowie die Heizertemperatur auf der anderen Seite die Selbstreinigung sicherstellen. In dieser Regelzone erfolgt eine genaue Temperaturführung des Heizkörpers, und zwar vorzugsweise durch Regelung. Durch die präzise Führung des Fadens, relativ zu dem Heizkörper, wird hier gewährleistet, daß der Faden die vorgegebene Solltemperatur annimmt. Im Eingangsabschnitt wird auf die genaue Führung des Fadens verzichtet. Dabei wird von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß im Eingangsabschnitt die Aufheizung des Fadens mit großen Temperaturgradienten zwischen Heizkörper und Faden erfolgt und daher eine genaue Temperaturführung des Fadens weder gewollt noch möglich ist.
- Die Aufheizung des Fadens im Regelbereich bewirkt, daß zunächst die Außenschichten des Fadens die gewünschte Temperatur annehmen. Erforderlich ist aber eine gleichmäßige Erhitzung des Fadens über seinen gesamten Querschnitt. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, daß dem Regelabschnitt ein Endabschnitt nachgeordnet wird, in dem wiederum Fadenführer mit großem Abstand oder aber kein Fadenführer angeordnet ist. Um zu vermeiden, daß der Faden in Kontakt mit der Heizoberfläche des Heizkörpers gerät, sollte auch hier vorzugsweise der Abstand zwischen Fadenlauf und Heizoberfläche ein Vielfaches des Abstandes sein, welchen Fadenlauf und Heizoberfläche im Regelbereich haben. Durch diese Anordnung des Endabschnittes wird sichergestellt, daß bei nur geringer Wärmeübertragung Wärmeverluste verhindert werden und eine gleichmäßige Verteilung der im Regelabschnitt zugeführten Wärme über den gesamten Fadenquerschnitt erfolgt.
- Im Eingangsabschnitt kann eine große, ungestützte Fadenlänge in Kauf genommen werden; es hat sich nämlich herausgestellt, daß im Eingangsabschnitt die Neigung des Fadens zur Schwingung gering ist. Eine Länge von 400 mm - 500 mm ist möglich. Die Länge sollte jedoch zur Begrenzung des Aufwandes auf das Maß beschränkt werden, was zur Erzielung der gewünschten Vorheizung des Fadens erforderlich ist.
- Der Endabschnitt ist jedenfalls kürzer als der Eingangsabschnitt. Die Länge des Endabschnittes ist vorzugsweise begrenzt auf 300 mm und sollte vorzugsweise kürzer sein.
- Es wurde darauf hingewiesen, daß ein wesentliches Anwendungsgebiet für einen Heizkörper nach dieser Erfindung im Falschzwirnkräuselprozeß und insbesondere im Falschzwirnkräuselprozeß zum Strecktexturieren von thermoplastischen Fäden, insbesondere Polyester und Nylon, besteht. In diesem Prozeß wird ein unverstrecktes oder vororientiertes (POY) Garn als Lieferspule vorgelegt und mittels Lieferwerk abgezogen. Der Faden wird sodann durch den Heizkörper und daran anschließend über eine Kühlschiene und dann durch einen Friktionsfalschdraller geführt. Der Faden wird aus dem Friktionsfalschdraller durch ein Lieferwerk abgezogen und daran anschließend aufgewickelt. Vor der Aufwicklung kann ein weiterer Heizkörper und ein weiteres Lieferwerk liegen. Der Faden erhält mittels des Friktionsfalschdrallers durch Reibeinwirkung in Umfangsrichtung einen Zwirn, der von dem Friktionsfalschdraller aus bis in den Heizkörper zurückläuft und im Friktionsfalschdraller wieder aufgelöst wird (Anspruch 25).
- Der Faden kann den erfindungsgemäßen Heizkörper mit einer Fadengeschwindigkeit von 1000 Meter pro Minute und mehr durchlaufen, ohne daß Reibungsprobleme oder Überhitzungsprobleme auftreten.
- Die Ausführungen mit augesetzten Ringen oder Manschetten bieten auch die Möglichkeit, die Fadenheizzonen in bestimmten Zeitabständen unter dem laufenden Faden vorbei zu drehen, um zu einer regelmäßigen Selbstreinigung der Fadenheizzonen zu gelangen.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend näher beschrieben.
- Es zeigen:
- Fig. 1
- die Draufsicht auf einen Ring für einen Heizkörper nach Figur 3;
- Fig. 2
- einen Schnitt entlang Linie II-II in Figur 3;
- Fig. 3
- die Seitenansicht einer Ausführung des erfindungsgemäßen Heizkkörpers;
- Fig. 4
- die Seitenansicht einer weiteren Ausführung mit Ringen geringer Dicke;
- Fig. 5, Fig. 6
- Seitenansichten von Heizkörpern mit schraubenlinienförmigen Ringen;
- Fig. 7, Fig. 8
- Axialschnitt und perspektivische Ansicht einer Ausführung mit mehreren Heizzonen;
- Fig. 9
- die Seitenansicht eines Heizkörpers mit sich in Umfangsrichtung ändernden Kontaktlängen der Stege;
- Fig. 10, Fig. 11
- die perspektivische Seitenansicht sowie den Axialschnitt einer Ausführung mit sich in Umfangsrichtung ändernden Steghöhen;
- Fig. 12
- die Seitenansicht einer Ausführung mit sich in Umfangsrichtung ändernden Kontaktlängen und -höhen der Stege;
- Fig. 13a, Fig. 13b,
- Draufsicht und Ansicht eines Heizkörpers mit zwei Fadenläufen;
- Fig. 14 bis Fig. 18
- Draufsichten und Seitenansichten von Heizkörpern mit sich ändernder Steghöhe und zwei Fadenläufen;
- Fig. 19
- Seitenansicht eines Heizkörpers mit aufgesetzter Manschette und Ringen;
- Fig. 20
- Seitenansicht eines Heizkörpers mit Manschette und zwei Fadenläufen;
- Fig. 21a, Fig. 21b
- Ansicht einer Manschette und perspektivische Darstellung eines Heizkörpers, wobei die Manschette unterschiedliche Formen der Ausnehmungen hat;
- Fig. 22a, Fig. 22b
- Heizkörper mit teleskopartig verschiebbaren Manschetten;
- Fig. 23, Fig. 24
- schematische Darstellung einer Falschzwirnkräuselmaschine mit Fadenspannungsmessung und Temperaturmessung des Fadens.
- In der nachfolgenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung werden für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet.
- Alle gezeigten Heizkörper sind als Rohr 1, im folgenden Heizrohr, ausgebildet. Das Heizrohr ist kreiszylindrisch und gerade. Das Rohr kann als Drehkörper, Drehkörperabschnitt oder Drehkörpersegment ausgebildet sein, um einen Fadenlauf entlang einer Wendellinie zu erreichen, wie später beschrieben.
- Das Heizrohr 1 trägt in seinem Inneren einen oder mehrere parallel zueinander verlaufende Heizwiderstände 6. Der Widerstandsheizer ist als Patrone ausgeführt und erstreckt sich über die gesamte Länge des Heizkörpers. Die Heizwiderstände erstrecken sich in dem gezeigten Beispiel über die gesamte Länge des Heizrohres. Das Heizrohr 1 besteht aus einem gut wärmeleitenden Metall, wie Stahl oder vorzugsweise aus einer Kupfer-Aluminium-Legierung. Mit 6a sind die elektrischen Zuleitungen bezeichnet. Es sei erwähnt, daß der gezeigte Heizkörper in der Praxis in einem Isolierkäfig eingeschlossen wird, der einen radialen Schlitz zum Fadeneinlegen besitzt und der gegenüber dem Heizrohr einen Umfangsspalt bildet. In diesem Umfangsspalt wird der Faden geführt.
- Auf dem Heizrohr 1 ist eine Vielzahl von Stegen angebracht. Die Stege werden im Bereich des Fadenlaufs als Ringsegmente ausgeführt, auch als Ringe bezeichnet.
- Der Umfang der Ringsegmente kann ballig sein. Er ist nach außen weisend von fadenfreundlicher, verschleißfreier Beschaffenheit, d. h., er übt auf den überlaufenden Faden eine möglichst vernachlässigbare Reibung aus. Der Umfang der Ringe dient zur Führung des Fadens 7, der durch einen Eingangsfadenführer 8 und einen Ausgangsfadenführer 9 über die Umfangsflächen der Ringsegmente geführt wird. Der Eingangsfadenführer ist gegenüber dem Ausgangsfadenführer 9 in Umfangsrichtung des Heizrohres versetzt. Das heißt, der Faden 7 umschlingt das Heizrohr in einer Wendellinie oder Schraubenlinie, deren Steigung abhängig ist von dem Umfangsversatz der Fadenführer 8 und 9 zu einander. Diese Schraubenlinie hat eine Krümmung, die abhängig ist von Radius der Ringe, der Länge des Heizrohres bzw. axialen Abstand der Fadenführer 8, 9 sowie dem Umfangsversatz der Fadenführer 8, 9. Diese Größen werden so gewählt, daß der Krümmungsradius der Fadenlinie zwischen 5 und 25 mm, vorzugsweise zwischen 10 und 25 mm liegt. Es sei jedoch besonders hervorgehoben, daß in keinem Fall der Faden die Heizoberfläche, d. h. den Mantel des Heizrohres berührt. Der Durchmesser des Rohres, die Höhe der Ringe über dem Mantel des Heizrohres sowie die Steigung der Schraubenlinie, in der der Faden geführt wird, sind dementsprechend zu wählen. Wenigstens einer der Fadenführer ist relativ zum anderen um die Achse des Heizrohres 1 bewegbar, vorzugsweise verschwenkbar, so daß sich die Fadenlaufbahn über die Scheiben 2 durch Änderung der Steigung des von dem Faden 7 gebildete Wendel verändern läßt.
- Die Ringsegmente können sich als Ringe zu dem gesamten Umfang des Heizrohres erstrecken. Man kann dann den gesamten Umfang des Heizrohres nutzen, entweder für mehrere Fadenläufe oder/und zur Verlegung eines Fadenlaufes in weniger verschlissene oder verschmutzte Teile des Umfanges.
- Die Ringsegmente sollten sich zumindest über den Winkelbereich des Umfanges erstrecken, den auch die Schraubenlinie des Fadens einnimmt. Das hat den Vorteil, daß der Faden gleich angelegt werden kann. Wenn zusätzlich die aufeinander folgenden Ringsegmente im Sinne der Fadenlinie auf dem Umfang versetzt sind, ist auch hier eine relative Verschiebung der Fadenlinie in weniger verschlissene und/oder verschmutzte Bereiche des Ringsegment-Umfanges möglich.
- Wenn die aufeinander folgenden Ringsegmente mit der Steigung der Schraubenlinie, in der der Faden über den Umfang des Heizrohres geführt werden soll, auf dem Umfang versetzt sind, kann die Länge der Ringsegmente in Umfangsrichtung reduziert werden auf die zur Führung des Fadens notwendige Länge. Auf diese Weise werden die Ringsegmente zu Erhebungen auf der Heizoberfläche. Eine derartige Verkürzung hat jedoch den Nachteil, daß der Faden nur noch sehr schwierig angelegt werden kann, daß die Schraubenlinie des Fadens durch die Aufeinanderfolge der verkürzten Erhebungen festgelegt ist und nicht mehr verändert werden kann und daß es nicht mehr nötig ist, bei Verschmutzung des Fadenlaufes auf andere Umfangsbereiche auszuweichen.
- Jedes Ringsegment liegt in einer Normalebene des Heizrohres, also einer Ebene, die die Achse des Heizrohres senkrecht schneidet. Sind jedoch auch andere Lagen denkbar und fertigungstechnisch leicht zu realisieren, wird insbesondere auf die Ausführungen nach Figuren 4 bis 6 sowie 20 und 21 hingewiesen, die später noch beschrieben werden. In jedem Fall werden die Ringsegmente, die einem Fadenlauf zugehören, stets in einer Schar von parallelen Ebenen liegen. Wenn die Ringsegmente einer Mantellinie des Heizrohres nicht in einer Normalebene liegen, also eine Mantellinie nicht unter 90° schneiden, so sollte die Steigung der Schraubenlinie des Fadenlaufes entgegengesetzt gewählt werden zur Neigung der Ringe gegenüber der Mantellinie. Dabei wird die Steigung der Schraubenlinie ebenfalls als der Winkel zwischen der Schraubenlinie bzw. Fadenlinie und einer Mantellinie des Heizrohres definiert. Durch die entgegengesetzte Neigung oder Steigung erreicht man eine kurze Kontaktlänge des Fadens auf jedem Ringsegment und eine sichere Führung auf dem Ringsegment.
- Für das in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Ausführungsbeispiel gilt folgendes: Hier sind die Ringsegmente als selbständige Bauelemente scheibenförmig ausgeführt und auf das Heizrohr 4 aufgefädelt. Die in den Figuren 1 und 2 im einzelnen dargestellten Scheiben 2 besitzen in der einfachsten Form ein kreiszylindrisches Loch, das dem Außendurchmesser des Rohres eng angepasst ist. Auf diese Weise können die Scheiben auf das Heizrohr "aufgefädelt" werden. Sie stehen sodann mit dem Heizroh in gut wärmeleitenden Kontakt. In der hier gezeigten bevorzugten Ausführung sind die Scheiben mit einem radialen Schlitz 5 versehen, dessen lichte Weite im wesentlichen dem Durchmesser des Heizrohres 1 entspricht und dessen gegenüberliegende Kanten parallel zueinander liegen. Der äußere Rand der Scheiben 2 ist ballig ausgebildet. In der einen Stirnfläche der Scheiben befindet sich eine Vertiefung oder Ausnehmung 4. Von der gegenüberliegenden Stirnseite der Scheibe 2 steht ein als Abstandhalter dienender Stift 3 vor, dessen Abstand von der Achse der Scheibe dem Abstand der Ausnehmungen 4 von der Scheibenachse entspricht. Es genügt, daß in jeder Scheibe jeweils eine derartige Ausnehmung 4 angebracht ist. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn - wie aus Figur 1 zu ersehen - eine Vielzahl von Ausnehmungen 4 auf einer Kreislinie, konzentrisch zur Achse des Heizrohres in gleichem Abstand zueinander und zu der Achse der Scheibe 2 liegen.
- Die Scheiben 2 stecken so auf dem Heizrohr 1, daß der von einer Scheibe 2 vorstehende Stift 3 in eine der Ausnehmung 4 der axial benachbarten Scheibe steckt. Die Scheiben 2 werden vorzugsweise in regelmäßiger winkliger Versetzung zueinander auf dem Heizrohr stecken, so daß die Schlitze 5 und die Stifte 3 in einer Wendellinie das Heizrohr umgeben. Wenn - wie in Fig. 1 gezeigt - eine Vielzahl von Ausnehmungen auf einem Kreis angeordnet sind, läßt sich die Wendellinie, auf welcher die Schlitze liegen, einstellen und der Wendellinie, in welcher der Faden das Heizrohr überläuft (s. u.) anpassen. Um die Ringe 2 auf dem Rohr 1 festzuklemmen, kann in die Schlitze 5 ein drahtförmiger Federbügel 10 eingeschoben werden, dessen Enden sich an den gegenüberliegenden Schlitzwänden abstützen und dessen mittlerer Bereich sich federnd an das Rohr 1 anlegt.
- Durch Entfernen dieses Bügels kann jede der Scheiben von dem Rohr abgenommen und ausgetauscht werden. Das ist insbesondere wichtig, wenn eine der Scheiben durch Verschleiß unzulässig beschädigt ist.
- Die Stellungen der Fadenführer 8 und 9 liegen zu beiden Seiten der Schlitze 5 und der Wendel des Fadens 7 liegt in dem außerhalb der Schlitze 5 gelegenen Bereich der Scheiben 2. Die Wendelinie, auf welcher die Stifte 3 und dementsprichend auch die Schlitze 5 liegen, entspricht in ihrer Steigungsrichtung und im wesentlichen auch in ihrer Steigung der Wendellinie der Fadenlaufbahn. Dadurch läßt sich erreichen, daß der gesamte Umfang der Scheiben, der außerhalb des Schlitzes 5 stehenbleibt, für die Variierung der Fadenlaufbahn zur Verfügung steht.
- Vorzugsweise bestehen die Scheiben aus einem wärme- und zunderbeständigen Material, z. B. Aluminiumoxyd oder Titanoxyd. Um die Abriebfestigkeit der Scheibenkanten zu erhöhen, können diese ggf. mit einem geeigneten Metall beschichtet sein und um ihre Fadenfreundlichkeit zu erhöhen, können die Scheibenkanten geschliffen oder poliert sein.
- Die in Fig. 4 gezeigte Ausführung entspricht derjenigen in Fig. 1 - 3 und weist folgende Besonderheit auf:. Sie Die Ringe 2 sind beispielsweise durch Verlötung fest mit dem Heizrohr 1 verbunden und liegen in gleichem Abstand voneinander. Die Ringe 2 können aber auch von Wülsten gebildet werden, die in regelmäßigen Abständen in das Heizrohr gestaucht werden. Die Ringe können auch durch Umfangsnuten gebildet werden, die in den Außenmantel des Heizrohrs 1 eingearbeitet sind. Die radial vorstehende Umfangsfläche der Ringe 2 ist ballig gestaltet und ist von fadenfreundlicher Beschaffenheit. Die Ringe 2 dienen dazu, dem Faden 7 im Abstand über die Heizoberfläche, d. h. Mantelfläche des beheizten Rohres 1 zu führen, wobei die Fadenüberlaufbahn sich wendelförmig um das Rohr 1 schlingt. Wie schematisch dargestellt, befinden sich zu beiden Enden des Heizrohres 1 die Fadenführer 8 und 9, deren Versatz bzgl. einander die Steigung der Wendellinie oder Schraubenlinie der Fadenlaufbahn bestimmen. Wenigstens einer der beiden Fadenführer kann bezüglich des anderen in Umfangsrichtung des Heizrohres verstellt werden.
- Hierdurch kann die Steilheit der Wendellinie eingestellt werden. Im übrigen wird auf die Beschreibung der Figuren 1 - 3 erwiesen. Der wesentliche Unterschied zu der Ausbildung nach den Figuren 1 - 3 besteht darin, daß die Ringe mit der Heizoberfläche fest verbunden sind bzw. ein Teil derselben bilden. Die Ringe können insbesondere dadurch hergestellt werden, daß das Heizrohr zunächsts mit dickerer Wandung hergestellt wird. Sodann werden die Bereiche des Heizrohres, die gegenüber den Ringen einen geringeren Duchmesser haben sollen, abgedreht und die Ringe aus der Oberfläche herausgearbeitet. Es ergibt sich bei allen diesen Ausführungen des Ausführungsbeispieles nach Figur 4 ein sehr guter wärmeleitender Kontakt. Das führt dazu, daß die Überlauffläche der Ringe im wesentlichen dieselbe Temperatur haben wie die Heizoberfläche. Wenn daher die Temperatur der Heizoberfläche im Selbstreinigungsbereich, also über 300° C bis 350° C eingestellt wird, ergibt sich auch an den Ringen der Effekt der Selbstreinigung. Das bedeutet, daß Fadenreste zerfallen und als Asche entweder leicht abgewischt oder sogar von dem Faden ständig fortgeschleppt werden, so daß sich keine nennenswerte Verschmutzung der Oberfläche oder des Fadens ergibt.
- Bei den bisher angesprochenen Ausführungen der Erfindung liegen die Ringe in Normalebenen des Heizrohres 4.
- Die Ausführung nach den Figuren 5 und 6 weist demgegenüber die Besonderheit auf, daß das Heizrohr über seine gesamte Länge von einem Ring 2 umgeben ist, der die Form einer Schraubenfeder bzw. eines schraubenlinienförmigen oder - gleichbedeutend - wendellinienförmigen Drahtes hat. Dieser Wulst kann ein Draht sein, der - z. B. durch Verlötung fest mit dem Rohr 1 verbunden ist. Der schraubenlinienförmige Ring kann jedoch auch dadurch gebildet werden, daß er aus der Wandung des Heizrohres durch Abtragen eines Teils der Wandung des Heizrohres herausgearbeitet wird. In dieser Ausführung ergibt sich ein besonders gut wärmeleitender Kontakt zwischen dem Ring und dem Heizrohr mit den zuvor geschilderten Vorteilen.
- Bei der Ausführung nach Figur 6 besteht der schraubenlinienförmige Wulst aus einem Draht aus biegsamem, elastischen Material. Dieser Federdraht ist so ausgestaltet, daß er auf die Mantelfläche des Heizrohres 1 aufgezogen werden kann und sich der Mantelfläche federnd, eng und mit gutem Wärmekontakt anschließt. Die Innenseite des Drahtes sollte daher möglichst abgeflacht sein.
- Die Steigung des sich schraubenförmig um das Heizrohr 1 legenden Drahtes 2 kann verändert werden, indem eines seiner Enden bezüglich des anderen auf der Mantelfläche in Umfangsrichtung verdreht und in Axialrichtung verschoben werden kann. Dadurch ändern sich die Steigung und Länge des Heizrohres 1, über die sich die hier beschriebene Fadenführerwendel erstreckt. Erweiterungen oder Verengungen des Zylinders, den die hier beschriebene Fadenführerwendel umschreibt und der dem Außenmantel des Heizrohres entsprechen sollte können dabei durch relatives Verstellen der beiden Wendelenden in Umfangsrichtung und/oder Axialrichtung des Heizrohres wieder beseitigt werden, so daß die Wendel dem Durchmesser des Rohres 1 angepaßt bleibt. In Fig. 6 ist der schraubenförmige Fadenführer 2 in vollen Linien in einer ausgezogenen und in strichpunktierten Linien 2a in zusammengeschobener Stellung dargestellt. Sich durch diese Änderung des Wendels ergebende Erweiterungen oder Verengungen sind durch relatives Verstellen der Wendelenden in Umfangsrichtung des Heizrohres 1 kompensiert.
- Auch bei den Ausführungen nach Fig. 5 und Fig. 6 wird der Faden 7 in einem Wendel geführt, dessen Steigung entgegengesetzt ist zu der Steigung des wendelförmigen Wulstes, der hier die Ringe 2 bildet.
- Dadurch wird bei beiden Ausführungsbeispielen erreicht, daß die Berührfläche zwischen Faden und Ring bzw. Wulst bzw. Draht an den einzelnen Überlaufstellen möglichst kurz bleibt. Andererseits ist ersichtlich, daß sich hier der Vorteil ergibt, daß durch geringfügige Änderung des Fadenlaufes sich eine starke Änderung der Kontaktflächen ergibt. Ferner besteht ein Vorteil der Ausführung nach Fig. 6 auch darin, daß die Belegungsdichte, in der der Faden in Kontakt mit Ringen bzw. Überlauflächen der Spirale kommt, hier verändert werden kann. Insbesondere lassen sich hier Bereiche vorgeben mit einer dichten Belegungsdichte von Ringen. Dies ist insbesondere im Regelabschnitt der Länge des Heizrohres von Bedeutung. In anderen Längenabschnitten, insbesondere dem Eingangs- und dem Endabschnitt, werden sodann keine Ringe vorgesehen.
- Dies kann entweder durch drehbar angeordnete Eingangs- und/oder Ausgangsfadenführer 8,9 im Zusammenwirken mit einem ortsfesten Heizrohr 1 erreicht werden oder mit ortsfest angeordneten Eingangs- und/oder Ausgangsfadenführern 8,9 zusammen mit einem um seine Längsachse drehbaren Heizrohr 1 oder mit drehbaren Eingangs- und/oder Ausgangsfadenführern 8,9 im Zusammenwirken mit einem drehbaren Heizrohr 1.
- Im Ausführungsbeispiel nach Figur 11 ist lediglich der Ausgangsfadenführer 9 relativ zum Rohr drehbar, während der Eingangsfadenführer 8 ortsfest sitzt.
- Im Ausführungsbeispiel nach Figur 7 sitzt der Ausgangsfadenführer 9, gebildet durch die Kerbe 16, koaxial und drehbar auf dem unteren Ende des Heizrohres 1 und ist in dem Drehbereich 15 relativ zum Rohr verdrehbar.
- Es ist ersichtlich, daß bei einer Verdrehung des Ausgangsfadenführers 9 relativ zum Rohr der laufende Faden 7 eine Wendel auf den Ringen 2 beschreibt, deren Geometrie (Windung, Steigung) von der Drehstellung der Kerbe 16 am Ausgangsfadenführer 9 abhängig ist.
- Wie bereits ausgeführt weisen die Ausführungen nach den Figuren 4 und 5 die Besonderheit auf, daß der Mantel des Heizrohres und die Ringe aus einem Stück bestehen, d. h. entweder durch Löten oder Schweißen, aber auch durch entsprechende Formung der Heizoberfläche fest mit dem Mantel verbunden oder sogar aus dem Mantel herausgearbeitet sind. Diese Besonderheit gilt auch für die Ausführungen nach den Figuren 7 bis 18. Dieser Erfindungsgedanke ist grundsätzlich bei allen Heizkörpern anwendbar, bei denen der Faden mittels Stegen längs einer Heizoberfläche, vorzugsweise in Fadenlaufrichtung gekrümmter Heizoberfläche, geführt wird. Insbesondere aber kann dieser Erfindungsgedanke auf alle erfindungsgemäßen Heizeinkörper angewandt werden. Hinzu kommt aber eine weitere Maßnahme, die zusätzlich oder alternativ angewandt werden kann, und zwar auch bei den Ausführungen nach Figuren 3, 4 und 5. Es handelt sich um folgendes: Die Ringe haben nur eine sehr geringe Höhe. Insofern ist die Darstellung in allen Figuren 3 bis 5 zeichnerisch übertrieben. Die Höhe der Ringe über der Heizoberfläche (Mantel des Heizrohres), die gleich der Differenz der Radien von Ring und Heizrohrmantel ist, beträgt im geringsten Fall 0,3 mm und überschreitet nicht 5 mm, vorzugsweise nicht 3 mm. Ein günstiger Bereich liegt zwischen 0,5 mm und 3 mm. Die geringste Höhe wird so gewählt, daß der Faden zwischen den Ringen den Heizmantel nicht berührt. Die geringste Höhe hängt daher ab von dem Abstand der Ringe und von dem Radius des Heizrohr-Mantels. Diese Dimensionierung gewährleistet zum einen eine gute Wärmeübertragung auf den Außenumfang der Ringe, so daß dort stets Selbstreinigungstemperatur oder jedenfalls eine sehr hohe Temperatur besteht. Sie gewährleistet andererseits aber auch, daß der Faden in dem Sinne den Randbereich des Heizrohr-Mantels geführt wird, in dem keine störende Luftkonvektion besteht. Der Faden ist dort also nur der Wärmestrahlung von der Heizoberfläche, d. h. dem Mantel des Heizrohres ausgesetzt. Es bestehen dort keine Luftströmungen, die zu einer Kühlung oder unkontrollierten Temperaturführung führen.
- Dieser Erfindungsgedanke ist grundsätzlich bei allen Heizkörpern anwendbar, bei denen der Faden mittels Stegen längs einer Heizoberfläche, vorzugsweise in Fadenlaufrichtung gekrümmter Heizoberfläche, geführt wird. Insbesondere aber kann dieser Erfindungsgedanke auf alle erfindungsgemäßen Heizeinkörper angewandt werden.
- Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 7 und 8 besteht darüber hinaus folgende Besonderheit:
- Der Faden 7 wird zunächst durch den Eingangsfadenführer 8 geführt und gelangt sodann in den Bereich des Umfangs des Rohres. Der Faden wird mit axialer und mit Umfangskomponenten durch den ausgangsseitigen Fadenführer 9 längs des Rohres geführt. Dabei ist der Fadenführer 9 eine um die Rohrachse drehbare Scheibe mit einer Fadenführungskerbe 16. In Fig. 7 ist vereinfachend eine fluchtende Lage des Eingangsfadenführers 8 und der Kerbe 16 dargestellt. Fig. 8 zeigt, daß die Scheibe 9 so verdreht wird, daß der Faden - wie gesagt - mit axialer aber auch mit Umfangskomponenten über das Rohr geführt wird und dadurch eine steile Schraubenlinie beschreibt. Durch Verstellung der Scheibe 9 kann die Umschlingung des Fadens an dem Rohr in Umfangsrichtung eingestellt werden. Die Umschlingung ist gleichbedeutend mit einer Krümmung des Fadens. Durch die Umschlingung kann daher die satte Anlage des Fadens an dem Rohr bzw. an den auf dem Rohr befestigten Fadenführer-Ringen erreicht werden.
- Der Heizkörper besteht aus drei Abschnitten, und zwar dem Eingangsabschnitt 11, dem Regelabschnitt 13 und dem Endabschnitt 12. Über den Eingangsabschnitt 11 wird der Faden durch den Eingangsfadenführer 8 sowie den ersten als Fadenführer 2.1 dienenden Ring des Regelbereiches 13 geführt.
- Der Eingangsfadenführer 8 hat möglichst keinen Kontakt mit dem Heizkörper. Dadurch wird erreicht, daß der Fadenführer 8 sich nicht aufheizt. An dem Fadenführer 8 bilden sich daher nicht die Ablagerungen, die bei erwärmtem Faden entstehen. Der Ausgangsfadenführer des Eingangsabschnittes 11 ist - wie bereits erwähnt - als der erste Ring 2.1 des Regelabschnittes 13 ausgeführt.
- Dabei hat die dem Faden zugewandte Heizoberfläche, d. h. der Mantel des Eingangsabschnittes 11 von dem Faden einen Abstand, der ein mehrfaches des Abstandes beträgt, den der Faden von der Heizoberfläche, d. h. dem zwischen den Ringen 2.1, 2.2, 2.3 liegenden Mantelbereichen des Regelabschnittes, hat. Der Abstand des Fadenführers 8 von dem ersten Fadenführer 2.1 des Regelbereiches beträgt ebenfalls ein Vielfaches des Abstandes der Fadenführer im Regelbereich. Es können hier Längen von bis zu 500 mm in Kauf genommen werden. Die Länge ist hier stark abhängig von der Schwingungsneigung. Vorzugsweise wird die Länge des Eingangsabschnittes 11 geringer gewählt, und zwar mindestens so, daß eine effiziente Vorheizung des Fadens möglich ist.
- Die Temperaturregelung des Heizkörpers umfasst einen nicht dargestellten Temperaturfühler, der die effektive Ist-Temperatur des Regelbereiches 13 erfaßt. Diese Temperatur wird ausgeregelt. Daher besitzt der Regelbereich eine sehr genaue Temperaturführung.
- In dem Regelbereich 13 ist eine Vielzahl von Fadenführern 31 angeordnet. Sämtliche dieser Fadenführer 31, einschließlich des ersten Fadenführers 31.1 sind erfindungsgemäß als Ringe ausgeführt, die sich zumindest über einen Teilumfang des Regelabschnittes erstrecken. Diese Ringe haben einen bestimmten, vorgegebenen Abstand sowie eine bestimmte Höhe über dem restlichen Mantelbereich des Regelbereiches 13. Die Zahl der Ringe wird bestimmt durch die Schwingungsneigung des Fadens sowie die Wärmeübertragung. Die Höhe der Stege gegenüber dem Mantel des Regelbereiches wird gering gewählt und beträgt vorzugsweise maximal 3 mm. Sie ist vorzugsweise kleiner als 1,5 mm, jedoch größer als 0,3 mm.
- Diese Ringe sind aus dem Mantel des Regelbereiches herausgearbeitet. Sie haben daher gut wärmeleitenden Kontakt mit dem Heizkörper. Durch ihre geringe Höhe ist gewährleistet, daß die Regeltemperatur auch in den Berührflächen herrscht. Dadurch wird sichergestellt, daß die Heizertemperatur, die über 300° C liegt und so hoch gewählt wird, daß es zum Vercracken und Verbrennen der hängenbleibenden Fadenreste kommt, auch in den Berührflächen der Stege 31.1, 31.2, 31.3 besteht. Daher haben diese Fadenführer gute Selbstreinigungseigenschaften.
- Die Breite der Ringe in Fadenrichtung ist - wie bei allen Ausführungen - ebenfalls maßgebend für die Wärmeübertragung.
- Zur Schonung des Fadens wird diese Berührlänge (Kontaktlänge) kurz gewählt, wobei ein Kompromiß mit den Erfordernissen der Wärmeübertragung erforderlich ist. Der axiale Abstand zwischen zwei Stegen (Fadenführerabstand) hat ebenfalls Einfluß auf die Wärmeübertragung. Insgesamt kann ein Verhältnis Kontaktlänge/Fadenführerabstand von bis zu 20% angewandt werden, vorzugsweise ist dieses Verhältnis jedoch kleiner, vorzugsweise kleiner als 10%.
- Der Abstand der Heizoberfläche, d. h. des Mantels des Eingangsbereiches, beträgt das 3- bis 10-fache der Höhe der Ringe 2 gegenüber dem Mantel des Regelbereiches. Insofern sind die Darstellungen der Zeichnung nicht maßstabsrecht.
- Im Ausgangsabschnitt wird der Faden wiederum durch nur wenige Fadenführer geführt, und zwar hier durch den als Endfadenführer dienende Ring 2.3 des Regelbereiches sowie die eingangs bereits erwähnte Scheibe 9 mit ihrer Fadenführungskerbe 16. Der Abstand zwischen dem Fadenlauf und dem Mantel des Endabschnittes 12 ist wiederum ein Vielfaches größer als die Höhe der Fadenführungsringe 4 gegenüber dem Mantel des Regelbereiches, wobei hier dieselben Dimensionierungsregelungen wie für den Eingangsbereich 11 gelten. Insgesamt gesehen ist der Abstand der Fadenführer im Endabschnitt jedoch kleiner als im Eingangsabschnitt. Der Fadenführerabstand beträgt 300 mm und ist vorzugsweise kleiner. Die Scheibe 4, die an dem Heizrohr sitzt, wird durch wärmeübertragung ebenfalls auf Selbstreinigungstemperatur aufgeheizt.
- Im übrigen entspricht die Ausbildung der Ringe demjenigen, was zu Figuren 1 - 6 gesagt worden ist. In Figur 7 und 8 ist dargestellt, daß die Ringe mit dem Mantel des Heizrohres aus einem Stück gefertigt sind.
- Für die Ausführung nach den Figuren 9 sowie 10/11 gilt folgendes:
- Die Heizkörper weisen ebenfalls - wie die Ausführung nach Fig. 7/8 - am Eingang des Heizrohres 1 und/oder am Ausgang des Heizrohres 1 jeweils einen Eingangsabschnitt 11 bzw. Endabschnitt 12 auf, der zum vorbeilaufenden Faden 7 einen größeren Radialabstand als die Mantelfläche des Heizrohres 1 einnimmt.
- Zwischen dem Eingangsabschnitt 11 und dem Endabschnitt 12 sitzt der Regelabschnitt 13, der im vorliegenden Fall eine weitere Besonderheit aufweist, die jedoch nicht nur auf die in den Figuren 7/8 bzw. 9 bis 11 gezeigte Ausführung mit besonderem Eingangsabschnitt, Regelabschnitt und Endabschnitt sondern auch bei gleichmäßiger oder in anderer Weise ungleichmäßiger Verteilung der Ringe anwendbar ist:
- Wie hierzu u.a. aus Figur 9 erkennbar ist, sind bei der Ausführung nach Figur 10/11 sowie bei der Ausführung nach Figur 9 der Eingangsfadenführer 8 und der Ausgangsfadenführer 9 relativ zum Heizrohr 1 verdrehbar, wodurch sich auf der Oberfläche der Ringe 2 ein Winkelbereich bildet, der infolge des Drehbereichs 15 von dem Faden 7 überstreichbar ist. Hierdurch entsteht ein Bereich möglicher Berührung zwischen dem Faden und den Ringen.
- Der Faden 7 kann folglich an beliebigen Stellen innerhalb des vorgegebenen Winkelbereichs laufen, und zwar abhängig von der jeweiligen Drehstellung der Fadenführer 8,9 und des Rohres 1 relativ zueinander.
- Die Besonderheit nach Fig. 9 ist die umfangsmäßige Ausgestaltung der als Fadenführer dienenden Ringe 2.1, 2.2. und möglicherweise 2.3. Die Stege besitzen in Umfangsrichtung eine zunehmende axiale Erstrekung (Breite). Dabei liegt die engste Stelle nicht - wie aus Fig. 18 entnommen werden könnte - auf genau einer Mantellinie sondern im wesentlichen auf einer Linie, die zu der Überlauflinie des Fadens im wesentlichen parallel ist. Zwar kann diese Überlauflinie des Fadens geändert werden. Es muß hier eine den normalen Betriebsbedingungen entsprechende Überlauflinie gewählt werden. Sodann ist in Fig. 9 nicht nur der Ausgangsfadenführer in Form der Scheibe 9 mit Fadenführungskerbe 16 sondern auch der Fadenführer 8 um die Achse des Heizkörpers drehbar. Dadurch kann der Fadenlauf auf dem Umfang des Heizkörpers versetzt werden, in einen Bereich, in dem die Kontaktlänge der Fadenführungs-Ringe 31 ein gewünschtes Maß hat und in dem ein gewünschtes Verhältnis von Kontaktlänge zu freier Führungslänge zwischen den Stegen besteht. Hierdurch kann die Wärmeübertragung, aber auch die Laufruhe des Fadens beeinflußt werden. Andererseits führt eine zu große Berührlänge zu hohen Fadenreibungen, was zur Schonung des Fadens unerwünscht ist.
- Die Ausführungen nach Figur 9 und 12 weisen also Ringe auf, die in dem vom Faden 7 überstreichbaren Winkelbereich eine in Umfangsrichtung sich ändernde Ringbreite haben. Dies bedeutet, daß sich die Breite B eines Ringes in Abhängigkeit von einer Umfangskoordinate u nach einer Funktion B (u) ändert, die jeweils vorgegeben sein kann. Hier verläuft die Funktion linear. Weiterhin zeigt Figur 12 die Besonderheit, daß die Ringe 2 in dem möglichen Berührbereich mit dem Faden 7 eine in Umfangsrichtung sich ändernde Höhe H aufweisen. Dies bedeutet, daß die Höhe H eine Funktion der Umfangskoordinate u ist, die entsprechend mit H(u) bezeichnet ist.
- Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 nimmt die Breite B der Ringe in derjenigen Umfangsrichtung zu, in der die Höhe H der Ringe abnimmt. Es ist deshalb zu erwarten, daß mit zunehmender Kontaktzeit des Fadens 7 auf den Ringen infolge der zunehmenden Ringbreite B auch in den berührungsfreien Längsbereichen zwischen den Ringen 2 der Wärmefluß auf den Faden infolge des zugleich geringer werdenden Abstandes zwischen Faden 7 und Rohrmantel zunimmt.
- Hierzu zeigen ergänzend die Figuren 10 und 11, daß die Ringe 2 auch dann in dem vom Faden überstreichbaren Winkelbereich eine in Umfangsrichtung sich ändernde Höhe aufweisen können, wenn sich die Breite der Ringe 2, also die Stegbreite, in Umfangsrichtung nicht ändert. Dasselbe gilt umgekehrt; dazu wird insbesondere auf die später beschriebenen Figuren 14 und 18 Bezug genommen.
- Es soll also ausdrücklich gesagt sein, daß diese beiden Ausführungsformen der Erfindung - also Ringe mit sich ändernder Breite und Ringe mit sich ändernder Höhe - sowohl in Kombination miteinander als auch getrennt voneinander auftreten können.
- Die Breite B der Ringe kann sich auch stufenweise ändern. Dies bedeutet, daß die Breite B stückweise konstant ist und an bestimmten Umfangskoordinaten stufenweise, z.B. von einer kleineren Breite auf eine größere Breite, zunimmt.
- Das soeben Gesagte gilt analog auch für eine Änderung der Höhe H der Ringe. Hierdurch erhält man in denen eine geringe seitliche Verstellung der Kontaktzone zwischen Faden und Ring ohne Einfluß auf den Wärmeübergang zwischen beheizter Oberfläche und Faden bleibt.
- In den Ausführungen nach Figur 9 - 11 sind die Ringe dadurch gebildet, daß in den Rohrmantel ringförmige Nuten derart eingearbeitet sind, daß die erfindungsgemäßen Ringe, auf denen der Faden 7 läuft, stehen bleiben. Bei der Ausführung nach Figur 10, 11 weisen die Nuten auf dem Umfang des Heizrohr-Mantels unterschiedliche Tiefe auf, bei Figur 9 unterschiedliche Breite.
- Der Wärmeübergang von dem Heizrohr 1 auf den Faden 7 erfolgt einerseits an den Kontaktzonen, welche die Ringe 2 mit dem Faden 7 bilden.
- Weiterhin erfolgt ein Wärmefluß auf den Faden 7 in den vom Faden nicht berührten Längsbereichen zwischen den Ringen 2. Da der Grund der Ringnuten zwischen den Ringen 2 zum laufenden Faden einen Abstand von höchstens wenigen Millimetern einnimmt, z.B. beginnend mit etwa 0,3 mm und zunehmend bis etwa 5 mm, ist angesichts der Heiztemperatur des Heizrohrs 1 von 300 Grad Celsius oder mehr, insbesondere Temperaturen in der Größenordnung der Selbstreinigungstemperatur, davon auszugehen, daß ein wirksamer Wärmefluß auch in den kontaktfreien Längsbereichen erfolgt.
- Der insgesamt auf den Faden wirkende Wärmestrom wird folglich eine Funktion der jeweils eingestellten Fadenlaufgeometrie in Bezug zur Rohrgeometrie sein, denn die Berührlängen und die berührunsfreien Längsbereiche sind, ebenso wie die Ringhöhe, abhängig von der Relativstellung des Eingangsfadenführers 8 bzw. des Ausgangsfadenführers 9 zu dem Heizrohr 1. Das Kontaktverhältnis und die Höhe der Ringe sind also maßgebende Parameter für die Wärmeübertragung. Dabei wird als Kontaktverhältnis der Quotient der Berührlänge des Fadens an jedem Ring und die Länge des darauf folgenden kontaktfreien Abstandes zu dem nächsten Ring verstanden.
- Ringe mit über den Umfang unterschiedlicher Höhe können z. B. dadurch hergestellt werden, daß die Ringe kreiszylindrisch ausgebildet, zur Rohrachse jedoch exzentrisch angeordnet werden. Die Ringe können aber auch eliptisch oder in sonstiger Weise geformt sein.
- Derartige Variierungen des Wärmeüberganges werden weiter unten im Zusammenhang mit den Figuren 14 bis 18 sowie 21 beschrieben.
- Damit läßt sich der jeweils übertragene Wärmestrom sehr feinfühlig durch Verlegung des Fadenlaufes auf dem Umfang des Heizrohres einstellen. Bereits geringste Änderungen der Drehstellungen relativ zueinander bewirken bemerkbare Veränderungen des insgesamt auf den einwirkenden Wärmeflusses und der erreichten Fadentemperatur.
- Diese Erkenntnis macht sich die Erfindung am Anwendungsbeispiel einer Falschzwirntexturiermaschine zunutze, auf welches noch eingegangen wird.
- Es wurde bereits oben darauf hingewiesen, daß der Faden auf einer wendelförmigen oder schraubenförmigen Fadenlinie längs des Heizrohres geführt wird. Wenn man bei den Ausgestaltungen des Heizrohres nach den Figuren 9 - 11, bei denen die Ringe in Umfangsrichtung eine sich ändernde Kontaktbreite und/oder eine sich ändernde Höhe über dem Mantel des Heizrohres haben, Wert darauf legt, daß der Faden längs der Fadenlinie die Ringe stets nur an Stellen gleicher Kontaktbreite bzw. gleicher Höhe berührt, so werden die aufeinander folgenden Ringe hinsichtlich ihrer Kontaktbreite bzw. -höhe in Umfangsrichtung im Sinne der schraubenlinienförmigen Fadenlinie versetzt. Wenn die Steilheit der Fadenlinie durch Verstellung eines der Fadenführer 8 oder 9 eingestellt werden kann, so genügt zwischen den aufeinander folgenden Ringen ein Versatz im Sinne des Mittelwertes der Steigung, auf welche die schraubenförmige Fadenlinie eingestellt werden kann. Es ergibt sich dann, daß die aufeinanderfolgenden Kontaktbreiten bzw. -höhen jedenfalls annähernd gleich groß sind.
- Statt einer zeichnerischen Darstellung, die sehr schwierig und unübersichtlich ist, gehe man davon aus, daß in den Figuren 9 - 11 die aufeinander folgenden Ringe 2.1, 2.2, 2.3 usw. in Umfangsrichtung jeweils um einen bestimmten Winkelbetrag versetzt sind. Dieser Winkelbetrag entspricht dem genannten Mittelwert der einstellbaren Steigung der Schraubenlinie des Fadens.
- Man kann auf diesen umfangsmäßigen Versatz der Ringe aber auch bewußt verzichten und die Ringe hintereinander so anordnen, daß die Stellen gleicher Breite und/oder gleicher Höhe auf einer Mantellinie des Rohres liegen. Mit einer solchen Maßnahme läßt sich das Kontaktverhältnis und/oder die Höhe der Ringe längs des Fadenlaufes und damit auch die Wärmeübertragung über die Länge des Fadenlaufes unterschiedlich gestalten.
- Auf allen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Heizkörpers kann zumindest ein laufender Faden erhitzt werden. Durch Anordnung mehrerer Paare von Eingangsfadenführern 8 und Ausgangsfadenführern 9 auf dem Umfang kann man auch eine entsprechend größere Zahl von laufenden Fäden gleichzeitig behandeln. Hierzu bietet sich an, die Ausgangsfadenführer 9 gegenüber den Eingangsfadenführern 8 jeweils im gleichen Sinne auf den Umfang zu versetzen. In diesem Fall werden alle Fäden in einer gleichgerichteten Schraubenlinie über den Rohrumfang geführt. Die Abwicklung nach Figur 13 zeigt indes eine Ausführung, bei der zwei Fäden mit entgegengerichteter Steigung in ihrer Schreibenlinie geführt werden.
- Es werden im folgenden die Figuren 13a und 13b beschrieben.
- Fig. 13a zeigt einen Normalschnitt durch einen derartigen Heizkörper, wobei auch die das Heizrohr umgebende Isolierung 41 dargestellt ist. Fig. 13b zeigt eine als Abwicklung dargestellte Ansicht des Heizkörper, die auf den Einlegschlitz 42 der Isolierung gerichtet ist.
- Die Isolierung 41 umgibt das Heizrohr 1 als rohrförmiger Körper. Dieser rohrförmige Körper 41 weist auf einer Mantellinie einen Längsschlitz 42 auf. Dieser Längsschlitz hat eine Breite von wenigen Millimetern um Wärmeverluste zu vermeiden. Selbstverständlich ist der Isolierkörper 41 auf seinen Stirnflächen ebenfalls durch eine - in Figur 13a nicht sichtbare - Isolierschicht abgeschlossen. Die Schlitzbreite 42 ist in Figur 13a und Figur 13b übertrieben dargestellt. Die Ausgangsfadenführer 9 sind ortsfest angeordnet und liegen innerhalb der Schlitzbreite. Sie können aber auch verschiebbar sein zwischen der gezeigten Position und einer von der Mittellinie 40 des Schlitzes 42 weiter abgewandten Position. In Figur 13b ist der Isolierkörper 41 - wie gesagt - als Abwicklung dargestellt und durch die Umrandung mit dicken Linien erkennbar.
- Die Eingangsfadenführer 8 sind in jedem Fall aus ihrer Anlegeposition, die in Figur 13b gestrichelt eingezeichnet ist, in gegensätzlicher Richtung (Pfeile) in ihrer Betriebsposition verschiebbar (Pfeile).
- Es ist durch die Isolierung 41 hindurch auch der darunter liegende, ansich unsichtbare Teil der Oberfläche des Heizrohres zu erkennen.
- Wie sich aus Figur 13a ergibt, bildet die Isolierung 41 mit dem Heizrohr bzw. den darauf aufliegenden Ringen in dem Umfangsbereich, in dem der Faden verschiebbar ist, einen engen Spalt. Durch Verschiebung der Eingangsfadenführer 8 in entgegengesetzter Richtung aus der mit dem Schlitz 42 fluchtenden Anlegeposition in die Betriebsposition werden die Fäden auf dem Umfang der Ringe 2 in einer Schraubenlinie geführt, wobei die Schraubenlinien der beiden Fäden entgegengesetzte Steigung haben.
- Wenn auch die Ausgangsfadenführer 9 aus der mit dem Längsschlitz 42 fluchtenden Anlegposition entgegengesetzter Richtung in eine Betriebsposition verschiebbar sind, müssen selbstverständlich die Eingangsfadenführer 8 umso weiter verschoben werden, um zu jedem der Fäden die schraubenförmige Fadenlinie mit der gewünschten Steigung zu erhalten. Es sei bemerkt, daß die beiden Fadenführer 8 und 9 in den angegebenen Betriebspositionen auch ortsfest angeordnet sein können. Dies gilt umso mehr, als die Ausgangsfadenführer 9 physisch auch durch die Laufrillen der in Figur 13b dargestellten Kühlschiene 19 ersetzt werden können, auf jeden Fall aber mit den Laufrillen fluchten sollten In diesem Fall wird der ankommende, zum Anlegen durch eine Saugpistole abgezogene und geführte Faden zunächst in den Eingangsfadenführer gelegt, sodann durch den Längsschlitz 42 geführt und sodann seitlich verzogen und in den Ausgangsfadenführer 9 gelegt, der in jedem Fall vorzugsweise mit dem Längsschlitz fluchtet bzw. nahe an dem Längsschlitz 42 liegt.
- Es wurden bereits Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen in Umfangsrichtung des Heizrohres 1 das Kontaktverhältnis und/oder die Höhe der Ringe sich ändert, so daß durch Verlegung der Fadenlinie in Umfangsrichtung eine Änderung der aufgebrachten Wärmemenge möglich ist. In den Figuren 14, 15, 16, 17, 18 sind schematisch Ausführungsmöglichkeiten für derartige Ringe aufgezeigt, bei denen zwei Fäden auf dem Heizrohr wärmebehandelt werden.
- Bei der Ausführung nach Figur 10 liegen die Ringe 2 bezüglich der Rohrachse 17 exzentrisch, wobei die Exzentrizitäten aufeinander folgender Ringe jeweils um 180 Grad zueinander versetzt sind.
- Diese Ausführung hat den Vorteil, daß sich durch gleichsinnige Relativdrehung zwischen Heizrohr und den Fadenläufen 7.1 und 7.2 die Höhenverhältnisse der Ringe an den Fadenüblaufstellen symmetrisch und in gleicher Weise ändern.
- Die Figuren 15 - 17 zeigen ebenfalls Ausführungen mit zwei Fadenheizzonen 25 an dem Heizkörper 1.
- In jeder der Fadenheizzone 25a bzw. 25b sind axial hintereinander mehrere Stege (Ringsegmente 2) in zur Fadenlaufrichtung auf der beheizten Oberfläche befestigt, wobei die Höhe der Ringe die beheizte Oberfläche um mindestens 0,1 Millimeter, jedoch nicht mehr als 5 Millimeter überragt.
- Es kommt also darauf an, daß die Höhe der Ringe 2 über der beheizten Oberfläche nicht mehr als etwa 5 Millimeter beträgt, um die erfindungsgemäßen Vorteile dieses Heizkörpers, insbesondere die Selbstreinigung und die feinfühlige Regelbarkeit, ausnutzen zu können.
- Die Breite B der Ringe 2 ändert sich in Umfangsrichtung. Es soll ausdrücklich gesagt sein, daß dies allein oder in Kombination mit einer sich in Umfangsrichtung ändernden Höhe H der Ringe erfindungsgemäß von Vorteil sein kann. In diesem Falle sollte mit zunehmender Breite die Höhe abnehmen, wenn eine Intensivierung der Heizwirkung durch Verlegung des Fadenlaufes in dem Bereich größerer Breite gewünscht wird.
- Bei der Ausführung nach Figur 15 nimmt die Breite von einer Mantellinie des Heizrohres 1 nach beiden Seiten hin zu. Wenn beidseits der Mantellinie also jeweils ein Faden 7 geführt wird, so ergibt sich bei gleichsinniger Relativdrehung des Rohres gegenüber diesen Fadenläufen für die beiden Fäden eine gegenläufige Veränderung der Heizwirkung. Dies kann erwünscht sein. Ist es nicht erwünscht, so wird vorgesehen, daß die Eingangsfadenführer 8 und 9, die jeweils einem Fadenlauf zugeordnet sind, separat von den Fadenführern des anderen Fadenlaufes in Umfangsrichtung des Heizrohres verstellt werden können. Hierfür sitzen die Fadenführer 8 und 9 an Fadenführerhebeln, die um die Achse des Heizrohres drehbar sind. Wie Figur 16 zeigt, kann es auch sinnvoll sein, lediglich eine der Fadenheizzonen mit Ringen zu versehen, deren Breite B sich in Umfangsrichtung ändert, analog dem Vorhergesagten auch die Höhe H, während die Ringbreite B und Ringhöhe H in der anderen der beiden Fadenheizzonen konstant ist.
- In diesem Fall ist es für den einen (linken) Fadenlauf nicht erforderlich, eine relative Verstellbarkeit zwischen dem Eingangsfadenführer 8 bzw. Ausgangsfadenführer 9 und dem Heizrohr vorzusehen.
- Für den anderen (rechten) Fadenlauf ist jedoch eine Relativverstellung zwischen Heizrohr und Fadenlauf möglich, z. B. durch Verstellung der zugeordneten Fadenführer 8 und 9. Durch diese Verstellung kann die Heizeinwirkung auf den einen Faden der Heizeinwirkung auf den anderen Faden angepaßt werden.
- Bei allen Ausführungen dieser Erfindung, bei denen eine Relativverstellung zwischen Heizrohr und Fadenlauf erfolgt, kann diese Relativverstellung in Umfangsrichtung einerseits durch Drehung des Rohres bei ortsfestem Fadenlauf geschehen. In Falschzwirnkräuselmaschinen ist diese die naheliegendere Lösung, da der Fadenlauf durch die Maschinengeometrie festgelegt ist und eine Änderung des Fadenlaufes negative Auswirkungen auf die Fadenspannung und sonstige Prozeßparameter hat. In anderen Fällen kann jedoch die Relativverstellung dadurch bewirkt werden, daß man den Fadenläufen jeweils synchron bewegbare Eingangsfadenführer 8 bzw. Ausgangsfadenführer 9 zuordnet, welche Fadenführer 8 bzw. 9 z. B. in den Endbereichen drehbarer Fadenführerhebel 26 sitzen. Eine Änderung der Heizwirkung ist aber auch durch Relativverstellung der Fadenführer, d. h. durch Änderung der Steigung der Fadenlinie möglich.
- Zur Erzielung der synchronen Drehbarkeit können die Fadenführerhebel über ein Getriebe verbunden sein. Mit der Ausführung nach Figur 16 läßt sich erreichen, daß die Fadenqualitiäten zweier über einen Heizkörper laufender Fäden miteinander identisch sind, oder bewußt unterschiedlich eingestellt werden. Bei der Ausführung nach Figur 17 kann auf die Beschreibung der Ausführungsbespiele 15 und 16 verwiesen werden. Die Besonderheit besteht hier darin, daß bzgl. des rechten Fadenlaufes lediglich die Ringbreite in Umfangsrichtung zunimmt, während die Ringhöhe über dem Mantel des Heizrohres 1 konstant bleibt. Bzgl. des linken Fadenlaufes nimmt in Umfangsrichtung und gegensinnig zur anderen Seite die Ringbreite B zu, während die Ringhöhe H abnimmt. Bei dieser Ausführung ist es sinnvoll, den rechten Fadenlauf und den linken Fadenlauf unabhängig voneinander durch entsprechende Verstellung der Eingangsfadenführer 8 und Ausgangsfadenführer 9 zu verstellen, und zwar entweder im Sinne einer Änderung der Steilheit der Schraubenlinie oder aber einer Paralellverlegung der Schraubenlinie. Dies gilt im übrigen bei allen Ausführungen mit sich ändernder Ringbreite oder Ringhöhe. Durch die Umfangsverstellung des Fadenlaufes wird die Heizwirkung unterschiedlich verändert. Man kann also nicht nur eine absolute Änderung der Heizwirkung für jeden Fadenlauf vornehmen sondern auch eine relative Änderung der Heizwirkung und - damit verbunden - eine entsprechende Anpassung der zu erreichenden Zieltemperatur.
- Die Figuren 18a - 18e zeigen lediglich schematisch eine axiale Ansicht eines Heizrohres mit Ringen 2, deren Höhe gegenüber dem Mantel des Heizrohres sich in Umfangsrichtung ändert.
- Dies wird bei der Ausführung nach Figur 16a bis 16c dadurch erreicht, daß die Ringe die Form einer Elipse haben und konzentrisch zu dem kreiszylindrischen Heizrohr angeordnet sind. Hierbei ist es möglich, zwei Fadenheizzonen 25a, 25b, diametral gegenüber anzuordnen, und in diesem Falle die Eingangsfadenführer 8 bzw. Ausgangsfadenführer 9 so an den jeweiligen Fadenführerhebeln 26 anzuordnen, daß die Fäden auf Stellen mit gleichen Betriebsbedingungen laufen. Voraussetzung hierzu ist, daß beide Fäden in einer gleichsinnigen Schraubenlinie geführt werden. In diesem Fall bewirkt eine synchrone Bewegung der beiden Eingangsfadendführer 8 bzw. Ausgangsfadenführer 9 eine kongruente Änderung der beiden Fadenlinien und der Betriebsbedingungen, denen die Fadenlinie ausgesetzt ist. Dasselbe gilt für die synchrone Verstellung der beiden Ausgangsfadenführer 9. Daher können das Paar der Eingangsfadenführer 8 und das Paar der Ausgangsfadenführer 9 jeweils an demselben Hebel sitzen, der um die Achse des Heizrohres drehbar ist.
- Der in Figur 18c gezeigte Fadenlauf ist dabei besonders günstig. Hierbei läuft jeder der Fäden 7 ausschließlich innerhalb eines zwischen langer Halbachse und kurzer Halbachse der Ellipse aufgespannten Quadranten.
- Man erkennt, daß in dem gewählten Quadranten der Wärmeübergang von dem Heizrohr 1 auf den Faden über die gesamte Fadenlänge zwischen Eingangsfadenführer 8 und Ausgangsfadenführer 9 kontinuierlich ansteigt. Denn bei der Fadenführung in diesem Quadranten besteht zwischen dem Faden am Eingangsfadenführer 8 und dem Heizrohr 1 ein großer Abstand, der sich im Fadenlauf in Richtung zum Ausgangsfadenführer 9 zusehens verringert und am Ausgangsfadenführer 9 seinen geringsten Wert annimmt.
- Die Verteilung der Wärmeübertragung über die gesamte Fadenlauf länge zwischen Eingangsfadenführer 8 und Ausgangsfadenführer 9 wird somit bei allen diesen Ausführungen ebenso einstellbar wie der Gesamtbetrag der übertragenen Wärmemenge.
- Bei der eliptischen Ausführung der Ringe nach den Figuren 18a bis 18c und der Verlegung der Fadenläufe in den nach 18c gewählten Quadranten mit der gewählten gleichsinnigen Steigung der Fadenlinie steht für diese Einstellung der gesamte Bereich der Ringe 2 zwischen dem Minimalabstand im Bereich der kleinen Halbachse der Ellipse und dem Maximalabstand im Bereich der großen Halbachse der Ellipse zur Verfügung.
- Innerhalb dieser möglichen Fadenberührlinie wird deshalb die optimal mögliche Wärmeübertragung bei einer bestimmten Relativstellung zwischen Eingangsfadenführer 8 und Ausgangsfadenführer 9 zu erwarten sein, wobei in diesem Fall ein in Fadenrichtung kontinuierlich ansteigender Wärmeübergang von dem Rohr auf den Faden stattfindet.
- In diesem Ausführungsbeispiel sind folglich mit "zwei sich gegenüberliegenden Stellen der Ellipsen" zwei Umfangsbereiche der Ellipse gemeint, die sich bezüglich des Schnittpunktes der langen und der kurzen Ellipsenachse diametral gegenüberliegen.
- Die Ausführung nach Figuren 18d und 18e weist exzentrisch angeordnete Ringe 2. Die Ringe 2 sind kreisförmig, wobei der Kreismittelpunkt des Steges 2 bezüglich des Kreismittelpunktes des Heizrohres 1 um die Exzentrizität 27 versetzt ist.
- Die Exzentrizitäten sämtlicher Ringe sind in diesem Fall auf der gleichen radialen Seite der Achse auf einer gemeinsamen Axialebene des Heizrohres 1 gelegen.
- Eingangsfadenführer und Ausgangsfadenführer sind für jeden Faden separat an jeweils einem Fadenführerhebel 26 angeordnet, und zwar umfangsmäßig bezüglich des Mittelpunktes des Ringes 2 im Sinne gleicher Wirkung auf den beheizten Faden drehbar.
- Die beiden Fäden 7.1 und 7.2 sind also in Fadenläufen geführt, deren Schraubenlinien entgegengesetzte Steigung haben.
- Auf diese Weise wird erreicht, daß bei einer synchronen Verstellung nur der Eingangsfadenführer 8 oder nur der Ausgangsfadenführer 9 der Wärmestrom auf beide Fäden in gleichem Maße beeinflußt wird, und zwar sowohl die Verteilung des Wärmestromes über die dem Heizrohr ausgesetzte Fadenlänge als auch der Gesamtbetrag der Wärmemenge.
- Wie ergänzend hierzu Figur 18e zeigt, die eine um 180 Grad gedrehte Situation entsprechend Figur 18d darstellt, kann auf diese Weise eine optimale Beeinflußung der Wärmeübertragung vom Heizrohr 1 auf den Faden 7 erreicht werden:
- Während im Falle der Figur 18d der einlaufende Faden (im Bereich des Eingangsfadenführers 8 einen relativ großen Abstand zur beheizten Oberfläche des Heizrohres 1 hat und der auslaufende Faden hingegen einen relativ geringen Abstand, sind die Verhältnisse im Falle der Figur 18e genau umgekehrt.
- Hier wird der einlaufende Faden, im Bereich des Eingangsfadenführers 8, relativ stark aufgeheizt, da er von der beheizten Oberfläche des Heizrohres 1 einen sehr geringen Abstand einnimmt, während der auslaufende Faden, im Bereich des Ausgangsfadenführers 9 von der beheizten Oberfläche einen relativ großen Abstand einnimmt.
- Mit den Ausführungen nach Fig. 9 bis 18 ist eine feinfühlige, den jeweiligen Fadenparametern feinfühlig angepaßte Wärmeeinwirkung auf den Faden einstellbar. Daher kann man auch bei feinen Titern durch Anpassung des Kontaktverhältnisses und/oder des Fadenabstandes an den Faden an dem Heizrohr und den Stegen stets Selbstreinigungs-Temperaturen fahren. Trotzdem wird ein beschädigungsfreies Aufheizen jeder Art von Faden ermöglicht.
- Vor allem ermöglicht es die Erfindung, Filamentgarne unterschiedlicher Titer, z.B. 20 den. bzw. 40 den. mit dem gleichen Heizkörper und gleichzeitig zu verarbeiten, sofern die relative Position zwischen dem laufenden Faden und der beheizten Oberfläche entsprechend eingestellt wird.
- Bei allen diesen Ausführungen lassen sich demnach mit ein und demselben Heizkörper ohne Änderung oder Einstellung der Temperatur der beheizten Oberfläche unterschiedliche Wärmeströme und Zieltemperaturen allein durch die Auswahl der relativen Position zwischen dem Fadenlauf und dem Heizkörper realisieren. Damit läßt sich auch eine Anpassung an die jeweilige Fadenstärke (Titer, Denier) und das Material (Polyester, Nylon) oder an die jeweils gewünschte unterschiedliche Fadenqualität erzielen.
- Bis hierher wurden Ausführungen der Erfindung beschrieben, bei denen die Ringe 2 als einzelne Bauelmente auf das Heizrohr aufgefädelt oder mit dem Heizrohr fest verbunden und Bestandteil des Heizrohres sind. Unter Bezugnahme auf die Figuren 19 bis 22 werden Ausführungen beschrieben, bei denen die Ringe in ihrer Gesamtheit Bestandteil eines selbständigen Bauelementes sind. Für alle Ausführungen nach den Figuren 19 bis 22 gilt: Über das kreiszylindrische Heizrohr 1 wird eine Manschette 33 gelegt. Die Manschette 33 ist ein dünnes Blech, das sich der Kontur des Heizrohres zumindest in dem Fadenlauf - und Fadenheizbereich eng anschmiegt. Es kann sich um das Segment eines Kreiszylinders handeln, das mit Federn oder Bändern auf dem Heizrohr verspannt wird. In den Ausführungen nach Figuren 19 bis 22 ist die Manschette als kreiszylindrisches Rohr ausgebildet, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Heizrohres mit enger Toleranz entspricht. Die Manschette trägt in Axialrichtung die erfindungsgemäßen Ringe 2. Die gezeigten Ausführungen nach den Figuren 19 bis 22 unterscheiden sich im Hinblick auf die Ausbildung der Ringe. Die Manschette ist durch eine Führung 45 axial festgelegt. Sie ist jedoch drehbar. Dazu weist die Manschette auf ihrem Umfang Löcher 44 auf, in die man mit einem geeigneten Werkzeug eingreifen und die Manschette drehen kann. Es kann jedoch für die Manschette nach Figur 19 auch ein permanenter Drehantrieb vorgesehen sein.
- Bei der Ausführung nach Figur 19 ist die Manschette in mehreren Normalebenen zumindest im Fadenlaufbereich nach außen aufgewölbt. Eine solche Aufwölbung läßt sich z. B. durch Rollen und/oder Stauchen des Rohres in Achsrichtung erreichen. Dadurch sind auf dem Umfang mehrere aufgewölbte Ringe 2 entstanden. Über den Außenumfang können ein oder mehrere Fäden geführt werden.
- Diese Ausführung hat ihren besonderen Vorteil dann, wenn mit starker Verschmutzung des Heizkörpers zu rechnen ist. In diesem Fall kann die über dem Umfang symmetrische Manschette in Zeitabständen von Hand oder aber durch einen - hier nicht dargestellten - Antrieb kontinuierlich und langsam gedreht werden. Dadurch nimmt der Faden Ablagerungen, die sich auf den Ringen bilden, ständig mit. Dadurch können die Zeiabstände, in denen der Heizkörper gereinigt wird, wesentlich vergrößert werden. Die vom Faden mitgenommenen Verunreinigungen sind für die Fadenqualität ohne Bedeutung.
- Bei der Ausführung nach den Figuren 20 und 21 wird die Manschette dadurch mit Ringen versehen, daß dem gewünschten Fadenlauf folgend eine Vielzahl von Ausnehmungen 34 in das Blech der Manschette eingebracht werden. Bei den Ausnehmungen 34 handelt es sich also um Löcher, die in das Blech eingebracht sind. Die Ausführung ist in Figur 20 als Abwicklung dargestellt, die im wesentlichen der Darstellung nach Figur 13a und 13b entspricht. Insofern wird auf die dortige Beschreibung Bezug genommen. Während aber bei der Ausführung nach Figur 13a, 13b die Ringe Bestandteil des Heizrohres sind, werden die Ringe bei der Ausführung nach Figur 20 durch die genannten Ausnehmungen 34 gebildet. Die Ausnehmungen 34 erstrecken sich über einen Teilumfang der Manschette. Die axial aufeinander folgende Ausnehmungen 34 sind - der mittleren beabsichtigten Fadenlinie folgend - um einen bestimmten Winkelbetrag in Umfangsrichtung der Manschette versetzt. Bei den Ausnehmungen 34 handelt es sich um Rechtecke, deren in Umfangsrichtung weisende Längskanten jeweils auf einer Normalebene liegen. Zwischen benachbarten Ausnehmungen 34 bleiben daher stegförmige Ringsegemente stehen, die als Ringe 2 im Sinne dieser Erfindung wirken. Bei der Ausführung nach Figur 20 sind hintereinander zwei Reihen von Ausnehmungen 34 mit gegensätzlichem axialen Versatz symmetrisch zu der Mittellinie 40 angeordnet, so daß für die jeweils zugeordneten Eingangsfadenführer 8 und Ausgangsfadenführer 9 zwei Fäden über die Ausnehmungen bzw. Ringe geführt werden können. Die Umfangserstreckung der Ausnehmungen wird so groß gewählt, daß die gewünschten Fadenläufe eingestellt werden können.
- Bei der Ausführung der Erfindung nach den Figuren 21a, 21b ist die Manschette 33 ebenfalls zu einem Hohlzylinder geformt und als solcher auf das Heizrohr 1 gesetzt. Dabei entspricht der Innendurchmesser des Hohlzylinders mit enger Toleranz dem Außendurchmesser des Heizrohres. Der Zylinder, nachfolgend Manschette 33, ist gegen axiale Verlagerung auf dem Heizrohr 1 gesichert, kann aber auf diesem gedreht werden, wobei ggf. die Drehbewegung vom Lösen - nicht dargestellten - Sperre abhängig ist. In der Darstellung nach Figur 2b werden zwei Fäden auf gegenüberliegenden Seiten über die Manschette geführt. Die zugeordneten Eingangsfadenführer 8 und Ausgangsfadenführer 9 sind hier nicht dargestellt, um die Übersichtlichkeit nicht zu beeinträchtigen. Dementsprechend sind die Fäden nicht in ihrer Schraubenlinienform, die sie während des Betriebes einnehmen, sondern lediglich schematisch und achsparalell dargestellt. Zur Führung der Fäden gilt jedoch das, was bereits zuvor beschrieben worden ist. Insofern wird insbesondere auf die Beschreibung der Ausführung nach Figur 20 Bezug genommen.
- Die Ausführung nach den Figuren 21a, 21b weisen demgegenüber folgende Besonderheiten auf: Die Ausnehmungen 34 liegen in einer parallel zur Achse des Heizrohres 1 liegenden Reihe und bilden zwischen sich Ringsegmente 2 gleicher Breite. Die Ringsegmente 2 dienen als Überlaufstege für einen der Fäden 7 und sind in Achsrichtung gleich breit. Dadurch, daß die Manschette 33 auf dem Heizrohr 1 gedreht werden kann, bietet sich die Möglichkeit, den Faden 7 im sich umfangsmäßig erstreckenden Bereich der Stege 32 jeweils über eine saubere Stelle laufen zu lassen, wodurch der nach Maßgabe der oben erwähnten Temperaturen an sich gegebene Selbstreinigungseffekt der Stege noch erhöht wird. Eine Reihe gleichgeformter Ausnehmungen 34 liegt den Ausnehmungen 34 diametral gegenüber in der Fadenlaufbahn für den zweiten Faden 7.
- In Umfangsrichtung neben der Reihe von rechteckigen Ausnehmungen 34 befindet sich eine weitere Reihe von hier trapezförmigen gezeigten Ausnehmungen 35. Diese bilden zwischen sich keilförmige Ringsegmente, hier mit 38 bezeichnet. Dieser Reihe diametral gegenüberliegend befindet sich eine gleiche Anordnung von trapezförmigen Ausnehmungen 35 bzw. keilförmigen Ringsegmenten für den zweiten Faden. Damit ist die Möglichkeit gegeben, die mit dem Faden in Berührung stehende Länge der Beheizungsflächen durch einfaches Drehen der Manschette 33 auf dem Heizrohr 1 zu verändern.
- In Umfangsrichtung neben uer Reihe trapezförmiger Ausnehmungen befindet sich eine weitere Reihe von aneinandergereihten Ausnehmungen 36. Hierbei handelt es sich um Ausnehmungen, die in axialer Richtung relativ schmal sind, dafür aber breite Ringsegmente 2 zwischen sich belassen, die als Fadenüberlaufstege dem Faden 7 eine größere Kontaktfläche bieten. Entsprechend den anderen Ausnehmungen ist auch im Falle der Ausnehmungen 36 eine diesen diametral gegenüberliegende Reihe von Ausnehmungen 36 mit entsprechenden Ringsegmenten vorgesehen, die die zweite Fadenüberlaufbahn bilden.
- In Fig. 19 ist die Manschette als Abwicklung vergrößert gezeigt. Die Ausnehmungen einer jeweiligen Reihe sind von gleicher Form und liegen im gleichen Abstand voneinander. Zwischen den Ausnehmungen befinden sich die Ringsegmente, die in Umfangsrichtung verlaufen. Die in Umfangsrichtung der Manschette 32 zwischen den jeweiligen Reihen von Ausnehmungen stehenbleibenden Verbindungsstege sind für die feste Struktur der Manschette von Bedeutung, haben aber darüber hinaus nur auf die gleichmäßige Wärmeverteilung Einfluß.
- Der Manschettenmantel hat eine Dicke von 0,1 mm (praktisch 0,3 mm) bis 5 mm, vorzugsweise 0,5 mm bis 3 mm. Damit wird erreicht, daß auch bei dieser Ausführung der radiale Abstand zwischen der Mantelfläche des Heizrohres 1 und der Oberfläche der Ringsegmente den oben angeführten Abmessungen der Ringhöhe entspricht und in den erörterten, bevorzugten Bereichen von 0,1 mm (praktisch 0,3 mm) - 5 mm, vorzugsweise 0,5 - 3 mm liegt.
- Die Manschette 33 kann mit Arbeitsbedingungen genügenden Ausnehmungen anderer Form versehen sein, die anderen gewünschten Arbeitsbedingungen genügen.
- Die Manschette ist ein preiswertes Bauteil, das leicht ein- und ausgebaut und ausgetauscht werden kann. Die Form der Ausnehmungen und damit die Ausbildung der Ringe bzw. Ringsegmente ist innerhalb der Struktur der Manschette unbegrenzt. Daher ist es bei dieser Ausführung als besonderer Vorteil anzusehen, daß die Gestaltung der Manschette hinsichtlich Kontaktverhältnis (Breite der Ringsegmente/Breite der Ausnehmungen jeweils in Fadenlaufrichtung), Anzahl und Verteilung der Ringe jedem Einsatzfall (Fadentiter, Fadenlaufgeschwindigkeit, Fadenmaterial, Zieltemperatur, Zwirnhöhe u.a.) angepaßt werden kann.
- Die Ausführungen der Erfindung nach den Figuren 22a und 22b haben gemeinsam, daß die Manschette, die die Fadenüberlaufstege bzw. Ringe 2 trägt aus rohrförmigen Abschnitten 33 zusammengesetzt ist.
- Die in axiale Richtung aufeinander folgenden Abschnitte können bei beiden Ausführungen teleskopartig ineinander geschoben werden. Hierzu stehen sich zwei aufeinander folgende Abschnitte mit Abschnittsstücken gegenüber, bei denen der Außendurchmesser des einen Abschnittsstück den Innendurchmesser des anderen Abschnittsstückes im wesentlichen mit enger Toleranz entspricht. Die Abschnitte sind auf das Heizrohr 1 aufgefädelt.
- Im Falle der Ausführungsform gemäß Figur 22a bestehen die Abschnitte 33 aus jeweils einem Achsialabschnitt 33a größeren Durchmessers und einem Achsialabschnit 33b kleineren Außendurchmessers, wobei letzterer dem Innendurchmesser des Axialabschnitts 33a mit größerem Außendurchmesser entspricht. Zweckmäßigerweise sind in die innere Mantelfläche des Axialabschnitts 33a mit dem größeren Außendurchmesser und in die äußere Mantelfläche des Axialabschnittes 33b mit dem geringeren Außendurchmesser Gewinde G geschnitten, mit denen die einzelnen Rohrabschnitte 1' miteinander verbunden werden können. Gegebenenfalls können die Schraubverbindungen durch Kontermuttern K gesichert werden, wodurch sich die Lage der Abschnitte zueinander genau einstellen läßt.
- Am Außenumfang der Abschnittsteile 33a mit dem größeren Durchmesser ist jeweils ein Ring 2 vorgesehen. Die in Fig. 22b dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der nach Figur 22a dadurch, daß aufeinander folgende Abschnitte abwechselnd einen kleinen und größeren Durchmesser haben. Die Außendurchmesser der innen liegenden Abschnitte entsprechen den Innendurchmessern der außen liegenden Abschnitte. Die Abschnitte sind über Außen - bzw. Innengewinde G miteinander verschraubt und gegebenenfalls mit Kontermutter K in ihrer Lage zueinander gesichert. Die großen Abschnitte sind auf Ihrer Mantelfläche jeweils mit einem als Fadenführer dienenden Ring 2 versehen, wobei die Ringe 2 in Längsrichtung der Manschette in ihrer Breite zunehmen dargestellt sind.
- Im übrigen gilt auch für diese Ausführungen des Heizkörpers und ihrer Fadenführer-Ringe das in Bezug auf die übrigen Ausführungsformen Gesagte. Insbesondere können die Ringe nach Maßgabe der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Fig. 9 bis 12 ausgebildet sein kann.
- Der Heizkörper nach dieser Erfindung findet vorzugsweise Anwendung in einer Falschzwirn-Kräuselmaschine. Eine solche Falschzwirn-Kräuselmaschine ist z. B. in dem DE-PS 37 19 050 beschrieben und besteht aus einer Vielzahl von Vorlagespulen, von denen jeweils ein Faden abgezogen wird, aus einer Heizeinrichtung, über die jeder Faden geführt wird, aus einer Kühleinrichtung, über die jeder Faden geführt wird, aus einem Falschdrallgeber, durch die jeder Faden einen vorübergehenden Drall erhält sowie aus Eingangs- und Ausgangslieferwerken, die den Faden von den Lieferspulen abziehen bzw. aus dem Falschdrallgeber abziehen. Anschließend wird jeder Faden auf einer Aufwickelspule aufgespult. Sämtliche Heizkörper nach dieser Erfindung sind insbesondere als der in der Falschdrallzone angeordnete Heizer verwendbar.
- Weiterhin zeigen die Figuren 23 und 24, daß der Eingangsfadenführer 8 und der Ausgangsfadenführer 9 relativ zueinander oder synchron in Umfangsrichtung des Heizrohres 1 verstellbar sind. Die Verstellung der Fadenführer geschieht durch Schrittmotoren 23. Alternativ kann auch das Heizrohr gedreht werden. Das Heizrohr weist Ringe auf, die entsprechend den Figuren 9 bis 12 ausgebildet sind. Alternativ kann das Heizrohr auch mit einer Manschette nach den Figuren 20 oder 21 umgeben sein. Jedenfalls ist die Ausgestaltung der Ringe so, daß sich das Kontaktverhältnis und/oder die Höhe der Ringe über der Heizoberfläche in Umfangsrichtung für alle Ringe in gleichem Maße oder in unterschiedlichem Maße ändert.
- Bei der Falschzwirnkräuselmaschine nach Figur 23 erfolgt die Drehung des Eingangsfadenführers 8 und Ausgangsfadenführers 9 durch den Schrittmotor 23 in Abhängigkeit von der am Ausgang des Heizkörpers gemessenen Fadentemperatur.
- Hierzu dient ein im Ausgangsbereich des Heizrohres 1 angeordneter Temperaturfühler 22, der ein Ausgangssignal liefert, durch das die Schrittmotoren 23, angesteuert und der Eingangsfadenführer 8 und Ausgangsfadenführer 9 temperaturabhängig verstellt werden.
- Es soll ausdrücklich gesagt sein, daß dem Meßsignal des Temperaturfühlers 22 auch ein Fadenspannungssignal überlagert sein kann, welches von der Zugkraftmeßeinrichtung 24 erzeugt wird, und zwar - hier - hinter dem Heizkörper.
- Alternativ kann die Ausführung nach Figur 24 gewählt werden. Bei dieser Falschzwirnkräuselmaschine wird hinter dem Friktionsfalschdraller 20 die Fadenspannung gemessen durch eine Zugkraftmeßeinrichtung 24. Die Schrittmotoren, durch welche der Eingangsfadenführer 8 und der Ausgangsfadenführer 9 angesteuert werden, werden durch das Ausgangssignal der Zugkraftmeßeinrichtung 24 angesteuert und in Umfangsrichtung des Heizrohres verstellt. Es hat sich herausgestellt, daß die Fadenzugkraft, die während des Prozesses fadenabwärts von dem Fritkionsfalschdraller besteht, ein Maßstab ist für sämtliche Produktparameter, die die Qualität des gekräuselten Fadens ausmachen. Durch die Verlegung des Fadenlaufes auf den Umfang des Heizrohres zur Beeinflussung der Wärmeübertragung und der Zieltemperatur des Fadens läßt sich - in Grenzen - erreichen, daß die Fadenzugkraft hinter dem Friktionsfalschdraller konstant bleibt. Werden diese Grenzen überschritten, so müssen andere Prozeßparameter nachgestellt oder korrigiert werden. Hinsichtlich den Ausführungen nach den Figuren 23 und 24 bieten die Falschzwirnkräuselmaschinen mit der erfindungsgemäßen Heizern den Vorteil, daß der jeweils wirksame Wärmeübergang von dem Heizkörper auf den Faden äußerst feinfühlig im Sinne einer Prozeßoptimierung eingestellt werden kann, und daß darüber hinaus eine sehr genaue Regelung oder Einstellung der Fadentemperatur erfolgen kann, um über die gesamte Fadenlauf länge eine optimale Fadenbeschaffenheit zu erreichen.
Claims (25)
- Heizkörper zur Erhitzung eines laufenden thermoplastischen Fadens (7), bei welcher der Faden (7) entlang und im Abstand zu einer beheizten Oberfläche über Stege geführt wird, die an der beheizten Oberfläche sitzen,
dadurch gekennzeichnet, daßdie Heizoberfläche der quer zur Längsrichtung gewölbte Außenmantel eines Rohres (Heizrohr 1) ist,daß die Stege gebildet werden durch Ringsegmente (2), die auf dem Heizrohr (1) befestigt sind und sich zumindest über einen Teilumfang des Heizrohres (1) erstrecken,und daß dem Anfang und Ende des Heizrohrs Fadenführer (8,9) zugeordnet sind, die in Umfangsrichtung des Heizrohres zueinender versetzt sind und durch die der Faden in einer steilen Schraubenlinie in Kontakt mit der Außenkontur der Ringsegmente, jedoch ohne Kontakt mit dem Außenmantel des Heizrohres längs des Heizrohrs geführt wird. - Heizkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ringsegmente (2) als das Heizrohr (1) schraubenlinienförmig umschlingenden Wulst ausgebildet ist. - Heizkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daßdie Ringsegmente gebildet werden durch mehrere Vertiefungen,die in die Heizoberfläche eingearbeitet sind,die sich in Umfangsrichtung über zumindest einen Teilumfang des Heizrohres erstrecken unddie in Achsrichtung eine begrenzte Länge haben und auf einander folgen,wobei zwischen zwei in Achsrichtung benachbarten Vertiefungen ein als Ringsegment dienender Steg zur Fadenführung stehen bleibtund wobei die Vertiefungen vorzugsweise eine Tiefe zwischen 0.1 bis 5mm, vorzugsweise zwischen 0.5 und 3 mm haben. - Heizkörper nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ringsegmente gebildet werden durch ringförmige Bauelemente, deren Innenkontur mit enger Toleranz der Außenkontur des Heizrohres entspricht und die mit axialem Abstand (Abstandhalter 3) auf das Heizrohr aufgefädelt sind, wobei die Dicke der Bauelemente mit der sie die Heizoberfläche überragen, mindestens 0,lmm jedoch nicht mehr als 5mm, vorzugsweise mindestens 0,5mm jedoch nicht mehr als 3mm beträgt. - Heizkörper nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die ringförmige Bauelemente (2) zwischen ihrem Innenumfang und Außenumfang mit einem Radialschlitz (5) versehen sind, welcher Radialschlitz (5) mindestens die Breite des Durchmessers des Heizrohres (1) hat, wobei vorzugsweise die Schlitze axial benachbarter Bauelemente um einen festen Winkelbetrag auf dem Umfang des Heizrohres im Sinne der Schraubenlinie, mit der der Faden längs des Heizrohres geführt ist, versetzt sind. - Heizkörper nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Abstandshalter (3) jedes Bauelement (2) auf einer Seite einen sich axial erstreckenden Stift und auf der anderen Seite eine Aussparung (4) besitzt, wobei vorzugsweise zusammenwirkende Stifte und Ausnehmungen axial benachbarter Bauelemente relativ zu dem Radialschlitz (5) um einen festen Winkelbetrag auf dem Umfang des Heizrohres versetzt sind, derart daß die Radialschlitze (5) einander folgender BAuelemente (2) im wesentlichen auf einer Wendellinie liegen, die der Wendellinie des Fadens (7) entspricht. - Heizkörper nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abstandshalter (3) von zwei axial benachbarten Bauelementen (2) rasterförmig zusammenwirken, wobei das Raster dadurch gebildet wird, daß an jedem Bauelement (2) eine Vielzahl von Vertiefungen (4) auf einem zum Heizrohr konzentrischen Kreis mit festem Winkelversatz angeordnet sind. - Heizkörper nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein federnder Bügel (10) zwischen die Flanken des Schlitzes (5) schiebbar ist, der mit seinem mittleren Bereich federnd auf dem Außenmantel des Heizrohres (1) anliegt und den Ring (2) am Heizrohr festklemmt. - Heizkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine blechförmige Manschette (33), die der Heizoberfläche des Heizrohrs kongruent ist, auf die Heizoberfläche aufgespannt ist, und daß die Ringsegmente (2) gebildet werden durch Aufwölbungen, die an einer Manschette in Achsrichtung mit Abstand aneinandergereiht sind, wobei die Manschette vorzugsweise im Umfangsrichtung des Heizrohres drehbar ist. - Heizkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine blechförmige Manschette (33), die der Heizoberfläche des Heizrohrs kongruent ist, auf die Heizoberfläche aufgespannt ist, und daß die Ringsegmente gebildet werden durch Ausnehmungen (34), die in die Wandung der Manschette eingearbeitet und in Achsrichtung mit Abstand aneinandergereiht sind, die sich in Umfangsrichtung über zumindest einen Teilumfang des Heizrohres erstrecken und die in Achsrichtung eine begrenzte Länge haben und aufeinander folgen, wobei zwischen zwei in Achsrichtung benachbarten Ausnehmungen ein als Ringsegment dienender Steg zur Fadenführung stehen bleibt,
wobei vorzugsweise die Dicke des Blechs der Manschette mindestens 0,1mm jedoch nicht mehr als 5mm, vorzugsweise mindestens 0,5mm jedoch nicht mehr als 3mm beträgt. - Heizkörper nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Manschette aus einer Vielzahl verstellbar miteinander verbundener Abschnitte (33a,33b) besteht, die vorzugsweise teleskopartig ineinanderstecken. - Heizkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die dem Fadeneingang und dem Fadenausgang jeder Fadenheizzone zugeordneten Fadenführer (Eingangsfadenführer 8, Ausgangsfadenführer 9), durch welche der Faden (7) auf einer Wendellinie über die Ringsegmente geführt wird, relativ zueinander in Umfangsrichtung des Heizrohres verschiebbar und positionierbar sind. - Heizkörper nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere Fäden über die Heizoberfläche des Heizrohres geführt werden, wobei jedem Fadenlauf jeweils ein Eingangsfadenführer (8) und ein Ausgangsfadenführer (9) zugeordnet ist. - Heizkörper nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daßzwei Fäden mit gegensätzlichen Umschlingungsrichtungen und in Umfangsrichtung sich änderndem Abstand bei einem Umschlingungswinkel kleiner als 180° über das Heizrohr geführt werden,wobei vorzugsweise das Heirohr von einem Isoliermantel umgeben ist, welcher Isoliermantel einen engen parallel zur Achse des HEizrohres sich erstreckenden Einlegschlitz aufweist, der -in Umfangsrichtung gesehen- zwischen den beiden Fadenläufen liegt. - Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 - 14
dadurch gekennzeichnet, daßdie Ringsegmente im möglichen Berührbereich mit dem Faden eine in Umfangsrichtung sich ändernde Breite aufweisen,daß das Heizrohr sowie die dem Fadeneingang und dem Fadenausgang jeder Fadenheizzone zugeordneten Fadenführer (Eingangsfadenführer 8, Ausgangsfadenführer 9), durch welche der Faden (7) auf einer Wendellinie über die Ringsegmente geführt wird, relativ zueinander in Umfangsrichtung des Heizrohres verschiebbar und derart positionierbar sind, daß das Kontaktverhältnis als Quotient aus Kontaktlänge des Fadens an einem Ringsegment/ berührungslose Fadenlänge anschließend an das Ringsegment an dem Ringsegment einstellbar ist. - Heizkörper zur Erhitzung eines laufenden thermoplastischen Fadens (7), bei welcher der Faden (7) entlang und im Abstand zu einer beheizten Oberfläche über Stege geführt wird, die an der beheizten Oberfläche sitzen (Fadenheizzone),
dadurch gekennzeichnet, daßdie Stege im möglichen Berührbereich mit dem Faden eine quer zur Fadenlaufrichtung sich ändernde Breite aufweisen,daß der Heizkörper sowie die dem Fadeneingang und dem Fadenausgang der Fadenheizzone zugeordneten Fadenführer (Eingangsfadenführer 8, Ausgangsfadenführer 9), durch welche der Faden (7) über die Stege(2) geführt wird, relativ zueinander quer zur Fadenlaufrichtung verschiebbar und derart positionierbar sind, daß das Kontaktverhältnis als Quotient aus Kontaktlänge des Fadens an einem Steg/ berührungslose Fadenlänge anschließend an den Steg an dem Steg einstellbar ist. - Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 - 16,
dadurch gekennzeichnet, daßdie Ringsegmente im möglichen Berührbereich mit dem Faden eine in Umfangsrichtung sich ändernde Höhe aufweisen,daß das Heizrohr sowie die dem Fadeneingang und dem Fadenausgang jeder Fadenheizzone zugeordneten Fadenführer (Eingangsfadenführer 8, Ausgangsfadenführer 9), durch welche der Faden (7) auf einer Wendellinie über die Ringsegmente geführt wird, relativ zueinander in Umfangsrichtung des Heizrohres verschiebbar und derart positionierbar sind, daß der Abstand des Fadenlaufes von der Heizoberfläche an dem Ringsegment einstellbar ist. - Heizkörper zur Erhitzung eines laufenden thermoplastischen Fadens (7), bei welcher der Faden (7) entlang und im Abstand zu einer beheizten Oberfläche über Stege geführt wird, die an der beheizten Oberfläche sitzen,
dadurch gekennzeichnet, daßdie Stege im möglichen Berührbereich mit dem Faden eine quer zur Fadenlaufrichtung sich ändernde Höhe aufweisen,daß der Heizkörper sowie die dem Fadeneingang und dem Fadenausgang der Fadenheizzone zugeordneten Fadenführer (Eingangsfadenführer 8, Ausgangsfadenführer 9), durch welche der Faden (7) über die Stege geführt wird, relativ zueinander quer zur Fadenlaufrichtung verschiebbar und derart positionierbar sind, daß der Abstand des Fadenlaufes von der Heizoberfläche an dem Steg einstellbar ist. - Heizkörper nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Außenkontur der Ringsegmente zumindest bereichsweise im wesentlichen elliptisch ist, wobei der Ellipsenmittelpunkt auf der Achse des Heizrohres liegt, und vorzugsweise, daß zwei Fäden auf sich gegenüberliegenden Stellen der Ellipsen mit gleichgerichteten Steigungswinkeln geführt werden. - Heizkörper nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ringsegmente bezüglich der Heizrohrachse exzentrisch liegen, und vorzugsweise, daß zwei Fäden jeweils auf der einen und der anderen Seite der Axialebene des Heizrohres, auf der der Mittelpunktes der Ringsegmente liegt, mit entgegengesetzt gerichteten Steigungswinkeln geführt werden und axial benachbarte Ringsegmente zueinander um 180° versetzt sind. - Heizkörper nach einem der Ansprüche 15 - 20,
dadurch gekennzeichnet, daß
die auf dem Heizrohr axial aufeinander folgenden Ringsegmente in Umfangsrichtung etwa im Sinne der Fadenüberlauflinie versetzt sind. - Heizkörper nach einem der Ansprüche 15 - 21,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Heizrohr und der Eingangsfadenführer (8) und der Ausgangsfadenführer (9) relativ zueinander in Abhängigkeit von der am Ausgang des Heizkörpers gemessenen Fadentemperatur derart verstellbar sind, daß die Fadentemperatur durch Änderung und Einstellung des Kontaktverhältnisses bzw. des Fadenabstandes von der Heizoberfläche im wesentlichen bei einem gewünschten Sollwert konstant bleibt. - Heizkörper nach einem der Ansprüche 15 - 22,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Heizrohr und der Eingangsfadenführer (8) und der Ausgangsfadenführer (9) relativ zueinander in Abhängigkeit von der hinter dem Heizkörper gemessenen Fadenspannung derart verstellbar sind, daß die Fadentemperatur durch Änderung und Einstellung des Kontaktverhältnisses bzw. des Fadenabstandes von der Heizoberfläche im wesentlichen bei einem gewünschten Sollwert konstant bleibt. - Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Heizrohr auf seiner axialen Länge Heizzonen mit unterschiedlichem Kontaktverhältnis oder Höhe der Ringsegmente, vorzugsweise einen Eingangs- und/oder Ausgangsabschnitt aufweist, in dem Faden gegenüber dem mittleren Regelbereich mit vergrößertem Abstand größer 5mm zum Außenmantel des Heizrohres und/oder stark verkleinertem Kontaktverhältnis kleiner 0.1 geführt wird. - Heizkörper nach einem der Ansprüche 1 - 24,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Heizkörper in einer Falschzwirnkräuselmaschine eingebaut ist, wobei dem Heizkörper ein Lieferwerk vorgeordnet und eine Kühlzone, insbesondere eine Kühlschiene, ein Friktionsfalschdrallgeber sowie ein Lieferwerk nachgeordnet sind.
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