WO2000016052A1 - Galetteneinheit und verfahren zur messung einer oberflächentemperatur - Google Patents

Galetteneinheit und verfahren zur messung einer oberflächentemperatur Download PDF

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WO2000016052A1
WO2000016052A1 PCT/EP1999/006482 EP9906482W WO0016052A1 WO 2000016052 A1 WO2000016052 A1 WO 2000016052A1 EP 9906482 W EP9906482 W EP 9906482W WO 0016052 A1 WO0016052 A1 WO 0016052A1
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godet
casing
measuring
temperature
jacket
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PCT/EP1999/006482
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Inventor
Klaus Rippstein
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Barmag Ag
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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
    • D02J13/005—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass by contact with at least one rotating roll
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0022—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiation of moving bodies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/04—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies
    • G01K13/08—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies in rotary movement

Definitions

  • the invention relates to a godet unit according to the preamble of claim 1 and to a method for measuring a surface temperature on a rotating godet casing of a godet according to the preamble of claim 10
  • godets with a rotating godet jacket are used to heat, request and guide a yarn.
  • the godet jacket is heated so that the yarn guided on the circumference of the godet jacket is heated.
  • the yarns are passed over the godet jacket several times, each with a partial wrap , with the partial wraps of the thread lying parallel to one another lying within a heated length of the godet jacket.
  • This is particularly important that the godet jacket has a uniform surface temperature along the entire length of the web.
  • To regulate the temperature of the godet it is therefore necessary to measure the surface temperature of the godet jacket
  • devices and methods are known in the prior art in which the temperature is detected by contact or without contact.
  • the devices and methods in which the temperature is measured by means of contact r detect have the basic disadvantage that the measured value must be transmitted from the rotating godet casing to a fixed evaluation electronics
  • DE 40 36 153 therefore proposes a method in which the temperature is detected without contact by means of an infrared sensor Infrared measuring head is arranged to the side of the godet opposite the godet casing, in order to absorb the infrared radiation emitted by the godet casing and to evaluate it at a measurement temperature
  • the circumference of the godet casing is attached in order to achieve adequate heat radiation.
  • the invention is characterized in that the infrared radiation emitted inward from the godet jacket for measuring the surface temperature is detected and evaluated.
  • the pot-shaped design of the godet jacket concentrates the infrared radiation. There is no great scattering effect, which favors the detection of the radiation by the sensor.
  • Another advantage of the invention is that the surface quality in the interior of the godet casing can be adapted solely to the requirements of infrared radiation and infrared measurement.
  • the surface of the casing can be made essentially non-reflective.
  • the outer surface of the The godet casing can be designed solely according to the requirements of the thread guide.
  • the arrangement of the sensor on the fixed support of the godet also has the advantage that the measurement signal can be passed to the outside in a simple manner only through a signal line
  • warm sensors are suitable as sensors, which make it possible to obtain a usable signal for further processing from the infrared radiation.
  • a light guide is used as the sensor, which receives the infrared radiation at the free end and transmits it outside the godet Transmitter for determining the measuring temperature
  • the converter is preferably designed as a pyrometer.
  • the received signals are advantageously transmitted directly through the light guide, which thus simultaneously takes on the function of a signal line
  • the light guide has a measuring surface at the free end inside the godet casing, which is opposite the godet casing. This means that only the infrared radiation emitted by the godet casing is detected by the light guide and passed on for evaluation.
  • the measuring surface can be designed as a simple cut surface of the light guide be, the cut surface plane with the godet casing enclosing an angle which is ⁇ 90 °, preferably ⁇ 40 °
  • thermopile detector as a sensor.
  • the infrared radiation received is converted directly in the sensor into an electrical signal that is transmitted by means of the signal line. This results in a high and reproducible measurement accuracy for determining the surface temperature of the godet jacket achieved
  • the thermopile detector consists of a large number of small thermocouples connected in series, which are arranged on a very thin ceramic support. The infrared radiation in the thermopile detector is converted into a voltage difference by thermoelectric effects
  • the development of the invention in which a plurality of sensors are arranged on the support of the godet, is particularly suitable for detecting the temperature of a godet with a plurality of heating zones.
  • a sensor could be assigned to each heating zone
  • the godet casing on the inside as a black body.
  • the inner surface of the godet casing could be blackened.
  • This enables an emission number of> 0.5 or even> 0.85 to be achieved
  • Emission number defines the specific radiation emitted by the body in relation to the spectral specific radiation of an ideal black body
  • the method according to the invention is particularly distinguished by the fact that the infrared radiation emitted from the inside of the godet jacket is detected without contact and evaluated to determine the surface temperature.
  • the function of the godet to guide, heat and demand a thread is in no way influenced by the bundling of the radiation inside a very good and reproducible measurement accuracy is achieved with the godet.
  • the measurement signals can be easily carried out loss-free only through a signal line
  • the converter in which the measurement temperature is determined from the wavelength of the radiation, can advantageously be formed by a pyrometer
  • the radiation power is converted by the converter into a frequency or into a voltage.
  • the converted frequency or voltage is then converted into a measurement temperature
  • the individual signals can be acquired and evaluated simultaneously or sequentially
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a godet unit according to the invention with a heating zone
  • Fig. 2 shows another embodiment of the godet unit according to the invention with several heating zones
  • a first exemplary embodiment of a godet unit according to the invention is shown schematically in a sectional view.
  • the godet unit has a godet casing 2, which is firmly connected at the free end of a godet to an end wall 2a in the middle Collar 21 on the end wall 2a and the collar 21 are penetrated by a bore 16, which enlarges conically at the end of the collar.
  • the end of a spindle 12 with a cone 10 is inserted in a form-fitting manner the collar 21 firmly clamped on the cone 10 of the spindle 12
  • the spindle 12 is cantilevered at the opposite end on a godet holder 17 with the bearings 11 and 14.
  • the spindle 12 is driven by the drive 15 with the cup-shaped godet jacket 2 put on.
  • the drive 15 is also be on the godet holder 17 consolidates
  • a tubular support 8 is slipped over the spindle 12, which is firmly connected at one end to the godet holder 17.
  • the tubular support 8 is open at the opposite end, so that the tubular support from the protruding part of the spindle 12 and the collar 21 is penetrated between the godet casing 2 and the carrier 8, an annular space 4 is formed.
  • a heating device 1 is arranged in the annular space 4. The heating device 1 is fixedly attached to the carrier 8 between the heating device 1 and the godet casing 2 and between the support 8 and the end wall 2a, there is a distance so that the godet casing 2 can be rotated by the spindle 12.
  • the heating device 1 can be designed, for example, as an induction heater, radiation heater or resistance heater.
  • the heating device 1 extends essentially over the entire circumference of the carrier 8 in an axial Ber
  • a light guide 5 is attached to the support 8 on the circumference of the support 8.
  • the light guide 5 projects with one free end into the annular space 4 formed between the godet casing 2 and the support 8
  • a measuring surface 6 is formed at the end of the light guide 5.
  • the free end of the light guide 5 is fastened to the carrier 8 in such a way that the measuring surface 6 and the surface 2b of the godet casing 2 lie opposite one another
  • the light guide 5 is guided to the outside via a bore 9 in the godet holder 17, where the light guide 5 is coupled to a transducer 18.
  • the transducer 18 is a pyrometer which determines a measurement temperature T from infrared radiation.
  • the measurement temperature T can be output, for example, via an output unit 20
  • the godet casing 2 is driven by the drive 15 and the spindle 12.
  • the godet casing 2 is heated by the heating device 1 to a temperature which can be in the range from 80 to 250 ° C. on the circumference of the godet casing 2 a thread (not shown here) is guided.
  • the thread can partially wrap around the godet jacket once or several times.It is also possible that several threads are guided parallel to one another on the circumference of the godet jacket 2.
  • the heated godet jacket 2 emits heat radiation to the surroundings Godet jacket 2 strikes the infrared radiation emitted from the surface 2b onto the measuring surface 6 of the light guide.
  • the infrared radiation entering the measuring surface 6 is diverted through the light guide 5 due to total reflection and led to the transducer 18.
  • the infrared radiation is received in the transducer 18 and at a measuring temperature T. evaluated D
  • the measuring temperature T is displayed or output via the output unit 20.
  • the infrared radiation is evaluated according to the physical processes generally known for pyrometers, which are therefore not described in more detail here
  • Fig. 1 shows a godet with a heating zone. It is also possible to place a plurality of light guides on the circumference of the support 8, which are offset with their free ends in the axial direction in such a way that For example, the end of a first light guide is placed at one end of the heating zone and the free end of the second light guide is placed at the opposite end of the heating zone is detected
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a godet unit in section.
  • the structure of the godet casing and the fastening of the godet casing are identical to the godet shown in FIG. 1. Reference is made to the description of FIG. 1
  • the godet casing 2 is inductively heated in the exemplary embodiment according to FIG. 2.
  • a winding support 7 with radially oriented webs 3 is attached to the support 8.
  • the webs 3 protrude into the annular space 4 and end shortly before the surface 2b of the godet casing 2 is between two adjacent webs each contain a primary winding 19
  • the winding support 7 has three windings 19 1, 19 2 and 19 3, each of which forms a heating zone 29 1, 29 2 and 29 3.Each winding can be controlled independently of the adjacent winding
  • Primary windings 19 1, 19 2 and 19 3 can be controlled in such a way that a substantially constant temperature in the respective heating zone 29 on the outer surface of the godet casing 2 can be achieved via the gap between the webs 3 and the surface 2b of the godet casing 2, which is magnetically conductive is, the rotating godet jacket is coupled for the induction of currents n currents on the secondary side, an energy supply to the godet casing 2 is realized, so that
  • a radially directed receiving bore 24 is made in each web 3, which is extended to the support 8.
  • a light guide 5 is embedded in the receiving bore 24, which is guided with its free end essentially to the outer end of the web 3.
  • an optical system 23 is attached.
  • the optical system 23 can be designed, for example, as a converging lens, which gives up the radiation emitted by the surface 2b of the godet casing 3 to the light guide Converter 18 is coupled to heating controller 22
  • the light guides 5 are each divided into the individual heating zones 29.
  • a total of four light guides are shown in the exemplary embodiment, which sense the radiation of the godet jacket in the edge areas of the three heating zones 29 1, 29 2 and 29 3
  • heating zones 29 are used to evaluate the signals from adjacent light guides.
  • the position of the free end of the light guides is referred to as the measuring point.
  • an optic is attached to the end of the light guide to protect the rotating godet casing 2 faces the infrared radiation emitted by the godet jacket 2 is detected by the optics 23 and applied to the light guide 5.
  • the radiation passes through the light guide 5 to the converter 18.
  • the signals of the light guides 5 are evaluated at a respective measuring temperature and via an output unit 20 issued n
  • the converter can be designed such that the signals are evaluated simultaneously or one after the other.
  • the converter 18 is coupled to the heating controller 22, so that the measurement temperatures of the heating controller 22 are given.
  • a comparison is made with a previously stored target temperature of the respective Heating zone A difference signal is generated within the heating control system to control the windings. This allows the surface temperature of the godet jacket to be advantageously controlled
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a godet unit in section.
  • the structure of the godet unit is identical to that of the godet shown in FIG. 1. Reference to the description of FIG. 1 is made Taken the measuring device shown in Fig. 3 for detecting the surface temperature of the godet casing differs from the previous embodiment of Fig. 1 and will be described in more detail below
  • the measuring device has two sensors 26 1 and 26 2, the measurement signals of which are passed through two separate signal lines 25 1 and 25 2 to a converter 27.
  • the sensors are designed as termopiled detectors 26.
  • the thermopiled detector 26 1 is at the free end of the godet attached to the carrier 8 within the godet jacket 2
  • the second thermopile detector 26 2 is attached to the carrier 8 at the clamped end of the godet inside the godet jacket 2.
  • the thermopile detectors 26 1 and 26 2 are in this case axially offset from one another on the carrier 8.
  • the thermopile detector 26 1 is connected via the signal line 25 1 to the converter 27 provided outside the godet jacket.
  • the thermopile detector 26 2 is connected to the converter 27 by means of the signal line 25 2.
  • the converter 27 has an output to an output unit 20, through which the measured surface temperature T of the godet casing 2 is output or displayed.
  • the converter 27 is connected to a second output Heating controller 22 coupled
  • the heating controller 22 is connected to the heating device 1
  • thermopile detectors 26 1 and 26 2 each have a receiving surface 28, which are arranged opposite to the rotating godet jacket 2.
  • the thermopile detectors 26 each have a multiplicity of thermocouples, which are arranged in series 2 infrared radiation emitted and converted into an electrical signal by thermoelectric effects.
  • the electrical signal is passed from the thermopile detector via the signal line 25 to the converter 27.
  • the electrical signal is converted into a measuring temperature or as an amplified signal the heating control 22 is given Within the heating control 22 there is a comparison between a predetermined target value and the actual value given by the converter 27. By forming a difference, a signal for controlling the heating control 1 is thus generated.
  • thermopile detectors shown in FIG. 3 is exemplary.
  • the surface temperature of the godet jacket could also only be determined by a thermopile detector.
  • thermopile detectors in a godet unit with several heating zones, as described in the exemplary embodiment in FIG. 2 can be used
  • the method according to the invention is not only limited to the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 3.
  • the method can be used with rotating rollers or rollers in order to determine surface temperatures. It is also possible to place the sensors in such a way that the outer region of the roller or roller.
  • the transmission of infrared radiation through a light guide has the advantage that, on the one hand, the sensor can be brought as close as possible to the measuring surface and, on the other hand, the evaluation electronics can be placed in a location that is not critical with regard to the operating temperatures
  • Godet jacket a end face, end wall b surface

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Abstract

Es ist eine Galetteneinheit mit einer Galette und einer Messeinrichtung zur Messung der Oberflächentemperatur des Galettenmantels sowie ein Verfahren zur Messung einer Oberflächentemperatur beschrieben. Hierbei wird die von dem Galettenmantel abgegebene Infrarotsrahlung sensiert und mittels eines Wandlers zu einer Messtemperatur ausgewertet. Der Sensor ist erfindungsgemäss ortsfest im Innern des Galettenmantels an einem Träger der Galette angeordnet und mittels einer Signalleitung mit dem Wandler ausserhalb des Galettenmantels gekoppelt.

Description

Beschreibung
Galetteneinheit und Verfahren zur Messung einer Oberflachentemperatur
Die Erfindung betrifft eine Galetteneinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Messung einer Oberflachentemperatur an einem rotierenden Galettenmantel einer Galette gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10
In Spinnanlagen oder Textilmaschinen werden zum Erwarmen, Fordern und Fuhren eines Fadens Galetten mit einem rotierenden Galettenmantel eingesetzt Der Galettenmantel ist beheizt, so daß der am Umfang des Galettenmantels geführte Faden erwärmt wird Zur Erwärmung werden die Faden dabei mehrmals mit jeweils einer Teilumschlingung über den Galettenmantel gefuhrt, wobei die parallel nebeneinander liegenden Teilumschlingungen des Fadens innerhalb einer beheizten Belegungslange des Galettenmantels liegen Hierbei kommt es insbesondere darauf an, daß der Galettenmantel auf der gesamten Belegungslange eine gleichmaßige Oberflachentemperatur aufweist Zur Temperaturregelung der Galette ist es somit erforderlich, daß die Oberflachentemperatur des Galettenmantels gemessen wird Hierzu sind im Stand der Technik Vorrichtungen und Verfahren bekannt, bei welchen die Temperatur durch Kontakt oder ohne Berührung erfaßt wird Die Vorrichtungen und Verfahren, welche die Temperatur über Kontaktfuhler erfassen, besitzen grundsatzlich den Nachteil, daß eine Meßwertubertragung von dem rotierenden Galettenmantel zu einer ortsfesten Auswerteelektronik erfolgen muß
Die DE 40 36 153 schlagt daher ein Verfahren vor, bei welchem die Temperatur beruhrungslos mittels eines Infrarotsensors erfaßt wird Hierzu ist ein Infrarotmeßkopf seitlich zur Galette gegenüber dem Galettenmantel angeordnet, um die vom Galettenmantel abgegebene Infrarotstrahlung aufzunehmen und zu einer Meßtemperatur auszuwerten Da die Oberflachen des Galettenmantels eine für die Fadenbehandlung vorgesehene Beschaffenheit aufweisen muß, die jedoch unzureichende Strahlungsfahigkeit besitzen, ist bei der bekannten Galetteneinheit eine warmefeste Folie am Umfang des Galettenmantels angebracht, um eine ausreichende Wärmestrahlung zu erreichen Dadurch entsteht neben dem Problem der Haftung ein Nachteil, daß die Temperaturmessung in einem Oberflachenbereich vorgenommen wird, der für die Fadenbehandlung nicht einsetzbar ist Somit ist eine unmittelbare Messung der Oberflachentemperatur im Bereich der Fadenfuhrung unmöglich
Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung eine Galetteneinheit der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zur Messung der Oberflachentemperatur bei einem rotierenden Galettenmantel derart weiterzubilden, daß eine ausreichende Infrarotstrahlung am Galettenmantel im Bereich der Fadenfuhrung sensiert werden kann
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch eine Galetteneinheit mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelost
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die vom Galettenmantel nach Innen abgegebene Infrarotstrahlung zur Messung der Oberflachentemperatur erfaßt und ausgewertet wird Durch die topfformige Ausbildung des Galettenmantels wird die Infrarotstrahlung konzentriert Es tritt keine große Streuwirkung ein, was die Erfassung der Strahlung durch den Sensor begünstigt Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Oberflachenbeschaffenheit im Innern des Galettenmantels allein den Erfordernissen der Infrarotstrahlung und Infrarotmessung angepaßt werden kann Somit laßt sich die Oberflache des Mantels im wesentlichen nicht reflektierend ausfuhren Die Außenoberflache des Galettenmantels kann allein nach Anforderungen der Fadenfuhrung ausgelegt werden Die Anordnung des Sensors am feststehendem Trager der Galette hat zudem den Vorteil, daß die Meßsignal auf einfache Weise nur durch eine Signalleitung nach außen gefuhrt werden können
Als Sensoren sind grundsatzlich Warmesensoren geeignet, die es ermöglichen, aus der Infrarotstrahlung ein nutzbares Signal für eine Weiterverarbeitung zu gewinnen Bei einer ersten Variante der erfindungsgemaßen Galetteneinheit wird als Sensor ein Lichtleiter eingesetzt, welcher die Infrarotstrahlung am freien Ende aufnimmt und sie außerhalb der Galette an einen Wandler zur Bestimmung der Meßtemperatur weiterleitet Diese Weiterbildung der Erfindung ist insbesondere bei höheren Temperaturen besonders vorteilhaft, da die Auswertung der Strahlung außerhalb des Galettenmantels in dem Wandler erfolgt Der Wandler ist vorzugsweise als Pyrometer ausgebildet Die Weiterleitung der empfangenen Signale erfolgt vorteilhaft direkt durch den Lichtleiter, der somit gleichzeitig die Funktion einer Signalleitung übernimmt
Bei einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform der Galetteneinheit weist der Lichtleiter an dem freien Ende innerhalb des Galettenmantels eine Meßflache auf, welche dem Galettenmantel gegenüberliegt Damit wird nur die vom Galettenmantel abgegebene Infrarotstrahlung vom Lichtleiter erfaßt und zur Auswertung weitergeleitet Die Meßflache kann hierbei als einfache Schnittflache des Lichtleiters ausgeführt sein, wobei die Schnittflachenebene mit dem Galettenmantel einen Winkel einschließt, der < 90°, vorzugsweise < 40°, ausgebildet ist
Um die Infrarotstrahlung eines umlaufenden Umfangsbereiches des Galettenmantels konzentriert aufzunehmen, ist die Ausbildung der Erfindung, bei welcher der Lichtleiter an dem freien Ende innerhalb des Galettenmantels eine Optik aufweist, besonders vorteilhaft Hierbei steht die Optik dem Galettenmantel in einem Meßpunkt gegenüber Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung laßt sich durch den Einsatz von einem Thermopiledetektor als Sensor erreichen Hierbei wird die empfangene Infrarotstrahlung direkt im Sensor in ein elektrisches Signal überführt, das mittels der Signalleitung weitergeleitet wird Dadurch wird eine hohe und reproduzierbare Meßgenauigkeit zur Bestimmung der Oberflachentemperatur des Galettenmantels erreicht Der Thermopiledetektor besteht aus einer Vielzahl kleiner, in Serie geschalteter Thermoelemente, die auf einem sehr dünnen Keramiktrager angeordnet sind Die Infrarotstrahlung wird im Thermopiledetektor durch thermoelektrische Effekte in eine Spannungsdifferenz überführt
Die Weiterbildung der Erfindung, bei welcher mehrere Sensoren an dem Trager der Galette angeordnet sind, ist insbesondere zur Temperaturerfassung einer Galette mit mehreren Heizzonen geeignet Dabei konnte jeder Heizzone ein Sensor zugeordnet sein
Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß unabhängig von den Heizzonen zur Temperaturerfassung am Galettenmantel mehrere Sensoren einsetzbar sind Hierzu konnten beispielsweise zwei Lichtleiter einer Heizzone zugeordnet sein Beide Meßsignale werden dabei unabhängig voneinander ausgewertet Dadurch laßt sich eine Erhöhung der Meßgenauigkeit erreichen
Um einen möglichst hohen Emmissionsgrad der Galettenoberflache zu erreichen, wird vorgeschlagen, den Galettenmantel im Innern als einen schwarzen Korper auszubilden Beispielsweise konnte die innere Oberflache des Galettenmantels geschwärzt sein Dadurch kann eine Emmissionszahl von > 0,5 oder sogar von > 0,85 erreicht werden Die Emmissionszahl definiert hierbei die vom Korper abgegebene spezifische Ausstrahlung im Verhältnis zu der spektralen spezifischen Ausstrahlung eines idealen schwarzen Korpers Das erfindungsgemaße Verfahren zeichnet sich besonders dadurch aus, daß die vom Galettenmantel nach Innen abgegebene Infrarotstrahlung beruhrungslos erfaßt und zur Bestimmung der Oberflachentemperatur ausgewertet wird Die Funktion der Galette zur Fuhrung, Erwärmung und Forderung eines Fadens wird in keiner Weise beeinflußt Durch die Bündelung der Strahlung im Innern der Galette wird eine sehr gute und reproduzierbare Meßgenauigkeit erreicht Die Meßsignal sind auf einfache Weise nur durch eine Signalleitung verlustfrei fuhrbar
Bei der erfindungsgemaßen Verfahrensvariante, bei welcher die Meßtemperatur aus der Wellenlange der Strahlung ermittelt wird, kann der Wandler vorteilhaft durch einen Pyrometer gebildet werden
Es ist jedoch auch möglich, die Meßtemperatur aus der Strahlungsleistung zu ermitteln Hierzu wird die Strahlungsleistung durch den Wandler in eine Frequenz oder in eine Spannung umgewandelt Die gewandelte Frequenz bzw Spannung wird sodann in eine Meßtemperatur überführt
Bei Verwendung mehrerer Sensoren können die Einzelsignale simultan oder sequentiell erfaßt und ausgewertet werden
Im folgenden werden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemaßen Galetteneinheit naher beschrieben
Es stellen dar
Fig 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemaßen Galetteneinheit mit einer Heizzone,
Fig 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemaßen Galetteneinheit mit mehreren Heizzonen In Fig 1 ist schematisch ein erstes Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemaßen Galetteneinheit in einer Schnittdarstellung gezeigt Die Galetteneinheit weist einen Galettenmantel 2 auf, der stirnseitig am freien Ende einer Galette fest mit einer Stirnwand 2a verbunden ist In der Mitte weist die Stirnwand 2a einen konzentrisch zum Galettenmantel 2 ausgerichteten Kragen 21 auf Die Stirnwand 2a und der Kragen 21 werden von einer Bohrung 16 durchdrungen, die sich am Ende des Kragens kegelförmig vergrößert In der Bohrung 16 ist das Ende einer Spindel 12 mit einem Konus 10 formschlussig eingesteckt Durch ein Verspannelement 13 ist die Stirnwand 2a mit dem Kragen 21 fest auf dem Konus 10 der Spindel 12 verspannt Die Spindel 12 ist am gegenüberliegenden Ende auskragend an einem Galettenhalter 17 mit den Lagern 11 und 14 gelagert Die Spindel 12 wird mit dem topfformigen übergestülpten Galettenmantel 2 durch einen Antrieb 15 angetrieben Der Antrieb 15 ist ebenfalls am Galettenhalter 17 befestigt
Zwischen dem auskragenden Teil der Spindel 12 und dem Galettenmantel 2 ist über die Spindel 12 ein rohrformiger Trager 8 gestülpt, der an einem Ende fest mit dem Galettenhalter 17 verbunden ist Der rohrformige Trager 8 ist am gegenüberliegenden Ende offen, so daß der rohrformige Trager von dem auskragenden Teil der Spindel 12 sowie dem Kragen 21 durchdrungen ist Zwischen dem Galettenmantel 2 und dem Trager 8 ist ein Ringraum 4 gebildet In dem Ringraum 4 ist eine Heizeinrichtung 1 angeordnet Die Heizeinrichtung 1 ist fest an dem Trager 8 angebracht Zwischen der Heizeinrichtung 1 und dem Galettenmantel 2 sowie zwischen dem Trager 8 und der Stirnwand 2a ist jeweils ein Abstand, so daß der Galettenmantel 2 durch die Spindel 12 drehbar ist Die Heizeinrichtung 1 kann hierbei beispielsweise als Induktionsheizer, Strahlungsheizer oder Widerstandsheizer ausgeführt sein Die Heizeinrichtung 1 erstreckt sich hierbei im wesentlichen über den gesamten Umfang des Tragers 8 In einem axialen Bereich am Umfang des Tragers 8 ist ein Lichtleiter 5 an dem Trager 8 angebracht Der Lichtleiter 5 ragt mit einem freien Ende in den zwischen dem Galettenmantel 2 und dem Trager 8 gebildeten Ringraum 4 An dem freien Ende des Lichtleiters 5 ist eine Meßflache 6 ausgebildet Der Lichtleiter 5 ist mit dem freien Ende derart an dem Trager 8 befestigt, daß die Meßflache 6 und die Oberflache 2b des Galettenmantels 2 sich gegenüber liegen
Der Lichtleiter 5 wird über eine Bohrung 9 im Galettenhalter 17 nach außen geführt Dort ist der Lichtleiter 5 mit einem Wandler 18 gekoppelt Der Wandler 18 ist ein Pyrometer, welcher aus einer Infrarotstrahlung eine Meßtemperatur T ermittelt Die Meßtemperatur T kann beispielsweise über eine Ausgabeeinheit 20 ausgegeben werden
Bei dem in Fig 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Galettenmantel 2 durch den Antrieb 15 und die Spindel 12 angetrieben Gleichzeitig wird der Galettenmantel 2 durch die Heizeinrichtung 1 auf eine Temperatur aufgeheizt, die im Bereich von 80 bis 250°C liegen kann Am Umfang des Galettenmantels 2 wird ein Faden (hier nicht gezeigt) geführt Der Faden kann hierbei den Galettenmantel einmal oder mehrmals teilumschlingen Es ist auch möglich, daß am Umfang des Galettenmantels 2 mehrere Faden parallel nebeneinander geführt werden Der beheizte Galettenmantel 2 gibt an die Umgebung eine Wärmestrahlung ab Im Innern des Galettenmantels 2 trifft die von der Oberflache 2b abgegebene Infrarotstrahlung auf die Meßflache 6 des Lichtleiters Die in die Meßflache 6 eintretende Infrarotstrahlung wird durch den Lichtleiter 5 aufgrund einer Totalreflexion abgeleitet und zu dem Wandler 18 geführt Im Wandler 18 wird die Infrarotstrahlung aufgenommen und zu einer Meßtemperatur T ausgewertet Die Meßtemperatur T wird über die Ausgabeeinheit 20 angezeigt bzw abgegeben Die Auswertung der Infrarotstrahlung erfolgt dabei nach den für Pyrometer allgemein bekannten physikalischen Vorgangen, die daher hier nicht naher beschrieben werden
Das Ausführungsbeispiel aus Fig 1 zeigt eine Galette mit einer Heizzone Hierbei ist es auch möglich, am Umfang des Tragers 8 mehrere Lichtleiter zu plazieren, die mit Ihren freien Enden in axialer Richtung derart versetzt angeordnet sind, daß beispielsweise das Ende eines ersten Lichtleiters an einem Ende der Heizzone und das freie Ende des zweiten Lichtleiters an dem gegenüberliegenden Ende der Heizzone plaziert ist Die freien Enden der Lichtleiter können auch insbesondere in den Fadenlaufebenen angeordnet sein, so daß unmittelbar die Strahlung des den Faden führenden Mantelbereiches erfaßt wird
In Fig 2 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel einer Galetteneinheit im Schnitt dargestellt Hierbei ist der Aufbau des Galettenmantels sowie die Befestigung des Galettenmantels identisch zu der in Fig 1 gezeigten Galette Insoweit wird auf die Beschreibung zu Fig 1 Bezug genommen
Der Galettenmantel 2 wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig 2 induktiv beheizt Hierzu ist an dem Trager 8 ein Wicklungstrager 7 mit radial gerichteten Stegen 3 angebracht Die Stege 3 ragen in den Ringraum 4 und enden kurz vor der Oberflache 2b des Galettenmantels 2 Zwischen zwei benachbarten Stegen ist jeweils eine Primärwicklung 19 enthalten Insgesamt weist der Wicklungstrager 7 drei Wicklungen 19 1, 19 2 und 19 3 auf, die jeweils eine Heizzone 29 1, 29 2 und 29 3 bilden Jede Wicklung ist unabhängig von der benachbarten Wicklung steuerbar Über eine Heizsteuerung 22 sind die Primärwicklungen 19 1, 19 2 und 19 3 derart steuerbar, daß eine im wesentlichen konstante Temperatur in der jeweiligen Heizzone 29 an der äußeren Oberflache des Galettenmantels 2 erzielbar ist Über den Spalt zwischen den Stegen 3 und der Oberflache 2b des Galettenmantels 2, welcher magnetisch leitend ist, ist der rotierende Galettenmantel zur Induzierung von Strömen gekoppelt Durch diese Induzierung von sekundarseitigen Strömen wird eine Energiezufuhr zu dem Galettenmantel 2 realisiert, so daß die geforderte im wesentlichen konstante Temperatur längs der äußeren Umfangsflache des Galettenmantels 2 erzielbar ist
Um die Temperatur des Galettenmantels zu erfassen, ist in jedem Steg 3 eine radial gerichtete Aufnahmebohrung 24 eingebracht, die bis zum Trager 8 verlängert ist In der Aufnahmebohrung 24 ist jeweils ein Lichtleiter 5 eingebettet, der mit seinem freien Ende im wesentlichen bis zum äußeren Ende des Steges 3 geführt ist. An dem freien Ende des Lichtleiters 5 ist eine Optik 23 angebracht Die Optik 23 kann beispielsweise als Sammellinse ausgeführt sein, die die von der Oberflache 2b des Galettenmantels 3 abgegebene Strahlung konzentriert dem Lichtleiter aufgibt Die Lichtleiter 5 werden jeweils nach außen zu dem Wandler 18 geführt Der Wandler 18 ist mit der Heizsteuerung 22 gekoppelt
Bei der in Fig 2 dargestellten Galetteneinheit sind die Lichtleiter 5 jeweils auf die einzelnen Heizzonen 29 aufgeteilt Insgesamt sind in dem Ausfuhrungsbeispiel vier Lichtleiter gezeigt, die die Strahlung des Galettenmantels in den Randbereichen der drei Heizzonen 29 1, 29 2 und 29 3 sensieren Zur Steuerung der Heizzonen 29 werden in diesem Fall die Signale benachbarter Lichtleiter ausgewertet Es ist jedoch auch möglich, pro Heizzone 29 einen Lichtleiter einzusetzen Die Position des freien Endes der Lichtleiter ist als Meßpunkt bezeichnet In einem Meßpunkt ist am Ende des Lichtleiters eine Optik angebracht, die dem rotierenden Galettenmantel 2 gegenübersteht Die von dem Galettenmantel 2 abgegebene Infrarotstrahlung wird über die Optik 23 erfaßt und dem Lichtleiter 5 aufgegeben Die Strahlung gelangt über den Lichtleiter 5 zu dem Wandler 18 In dem Wandler 18 werden die Signale der Lichtleiter 5 zu jeweils einer Meßtemperatur ausgewertet und über eine Ausgabeeinheit 20 ausgegeben Hierbei kann der Wandler derart ausgeführt sein, daß die Signale gleichzeitig oder nacheinander ausgewertet werden Der Wandler 18 ist mit der Heizsteuerung 22 gekoppelt, so daß die Meßtemperaturen der Heizsteuerung 22 aufgegeben werden In der Heizsteuerung 22 erfolgt ein Abgleich mit einer zuvor hinterlegten Solltemperatur der jeweiligen Heizzone Zur Steuerung der Wicklungen wird innerhalb der Heizsteuerung ein Differenzsignal erzeugt Damit laßt sich die Oberflachentemperatur des Galettenmantels vorteilhaft regeln
In Fig 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Galetteneinheit im Schnitt dargestellt Hierbei ist der Aufbau der Galetteneinheit identisch zu der in Fig 1 gezeigten Galette Insoweit wird auf die Beschreibung zu Fig 1 Bezug genommen Die in Fig 3 dargestellte Meßeinrichtung zur Erfassung der Oberflachentemperatur des Galettenmantels unterscheidet sich zu dem vorgehenden Ausführungsbeispiel nach Fig 1 und wird nachfolgen naher beschrieben
Die Meßeinrichtung weist zur Erfassung der Oberflachentemperatur zwei Sensoren 26 1 und 26 2 auf, deren Meßsignale durch zwei separate Signalleitungen 25 1 und 25 2 zu einem Wandler 27 geführt werden Die Sensoren sind als Termopiledetektoren 26 ausgebildet Der Thermopiledetektor 26 1 ist am freien Ende der Galette innerhalb des Galettenmantels 2 an dem Trager 8 befestigt Der zweite Thermopiledetektor 26 2 ist am eingespannten Ende der Galette innerhalb des Galettenmantels 2 an dem Trager 8 befestigt Die Thermopiledetektoren 26 1 und 26 2 sind hierbei in axialer Richtung versetzt zueinander am dem Trager 8 angebracht Der Thermopiledetektor 26 1 ist über die Signalleitung 25 1 mit dem außerhalb des Galettenmantels vorgesehenen Wandler 27 verbunden. Der Thermopiledetektor 26 2 ist mittels der Signalleitung 25 2 mit dem Wandler 27 verbunden Der Wandler 27 weist einen Ausgang zu einer Ausgabeeinheit 20 auf, durch welche die gemessene Oberflachentemperatur T des Galettenmantels 2 ausgegeben bzw angezeigt wird Über einen zweiten Ausgang ist der Wandler 27 mit einer Heizsteuerung 22 gekoppelt Die Heizsteuerung 22 ist mit der Heizeinrichtung 1 verbunden (hier nicht dargestellt)
Die Thermopiledetektoren 26 1 und 26 2 weisen jeweils eine Empfangsflache 28 auf, die gegenüberliegend zu dem rotierenden Galettenmantel 2 angeordnet sind In der Empfangsflache 28 weisen die Thermopiledetektoren 26 jeweils eine Vielzahl von Thermoelementen auf, die in Serie geschaltet angeordnet sind Hierdurch wird die von dem Galettenmantel 2 abgegebene Infrarotstrahlung aufgenommen und durch thermoelektrische Effekte in ein elektrisches Signal umgewandelt Das elektrische Signal wird von dem Thermopiledetektor mittels der Signalleitung 25 zu dem Wandler 27 geleitet In dem Wandler 27 wird das elektrische Signal in eine Meßtemperatur umgewandelt bzw als verstärktes Signal der Heizsteuerung 22 aufgegeben Innerhalb der Heizsteuerung 22 erfolgt ein Abgleich zwischen einem vorgegebenen Soll-Wert und dem von dem Wandler 27 aufgegebenen Ist-Wert Durch Differenzbildung wird somit ein Signal zur Regelung der Heizsteuerung 1 erzeugt Damit laßt sich die Oberflachentemperatur des Galettenmantels 2 vorteilhaft mittels einer Temperaturregelung auf einen vorbestimmten Wert einhalten
Die Anordnung und die Anzahl der in Figur 3 dargestellten Thermopiledetektoren ist beispielhaft Die Oberflachentemperatur des Galettenmantels konnte ebenfalls nur durch einen Thermopiledetektor ermittelt werden Ebenso ist der Einsatz der Thermopiledetektoren in einer Galetteneinheit mit mehreren Heizzonen, wie sie im Ausführungsbeispiel in Figur 2 beschrieben ist, einsetzbar
Das erfindungsgemaße Verfahren beschrankt sich nicht nur auf die in Fig 1 bis 3 dargestellten Ausfuhrungsbeispiele Grundsatzlich kann das Verfahren bei rotierenden Walzen oder Rollen eingesetzt werden, um Oberflachentemperaturen zu ermitteln Es ist auch möglich, die Sensoren derart zu plazieren, daß der Außenbereich der Walze oder Rolle sensiert wird Die Übertragung der Infrarotstrahlung durch einen Lichtleiter besitzt den Vorteil, daß zum einen der Sensor möglichst nahe an die Meßflache herangebracht und zum anderen die Auswerteelektronik an einen hinsichtlich der Betriebstemperaturen unkritischen Ort plaziert werden kann
Bezugszeichenliste
Heizeinrichtung
Galettenmantel a Stirnseite, Stirnwand b Oberflache
Steg
Ringraum
Lichtleiter
Meßflache
Wicklungstrager
Trager
Bohrung 0 Konus 1 Lager 2 Spindel 3 Verspannelement 4 Lager 5 Antrieb 6 Öffnung 7 Galettenhalter 8 Wandler, Pyrometer 9 Wicklung 0 Ausgabeeinheit 1 Kragen 2 Heiz Steuerung 3 Optik 4 Aufnahmebohrung 5 Signalleitung 6 Thermopiledetektor 7 Wandler Empfangsfläche Heizzone

Claims

Patentansprüche
Galetteneinheit mit einer Galette zum Fuhren, Fordern und Erwarmen eines Fadens, welche Galette einen beheizbaren Galettenmantel (2) aufweist, an dessen rotierenden Umfangsflache der Faden anliegt, und mit einer Meßeinrichtung zur Messung der Oberflachentemperatur des Galettenmantels (2), wobei die Meßeinrichtung einen Sensor (5,26) zur Erfassung der vom Galettenmantel (2) abgegebenen Infrarotstrahlung und einen Wandler (18,27) zur Ermittlung einer Meßtemperatur aus der Infrarotstrahlung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (5,26) innerhalb des rotierenden Galettenmantels (2) ortsfest an einem Trager (8) der Galette angeordnet ist und durch eine Signalleitung (5,25) mit dem außerhalb des Galettenmantels (2) angeordneten Wandler (18,27) verbunden ist
Galetteneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor durch einen Lichtleiter (5) gebildet ist, daß der Lichtleiter (5) mit einem freien Ende innerhalb des rotierenden Galettenmantels (2) ortsfest an dem Trager (8) der Galette angeordnet ist und daß der Lichtleiter (5) als Signalleitung mit dem anderen Ende mit dem Wandler (18) außerhalb des
Galettenmantels (2) gekoppelt ist
Galetteneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (5) an dem freien Ende innerhalb des Galettenmantels (2) eine Meßflache (6) aufweist, welche dem Galettenmantel (2) gegenüberliegt
Galetteneinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (5) an dem freien Ende innerhalb des Galettenmantels (2) eine Optik (23) aufweist, die dem Galettenmantel (2) in einem Meßpunkt gegenübersteht Galetteneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Thermopiledetektor (26) ist, welcher mit seiner Empfangsflache (28) dem Galettenmantel (2) gegenüberliegt
Galetteneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sensoren (5,26) mit Abstand zueinander an dem Trager (8) der Galette angebracht sind, wobei jedem Sensor (5,26) eine separate Signalleitung (5,25) zugeordnet ist
Galetteneinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Galettenmantel (2) in mehrere Heizzonen (29) aufgeteilt ist und daß jeder Heizzone (29) einer der Sensoren (5,26) zugeordnet ist
Galetteneinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (5,26) einer Heizzone (29) mittels der Signalleitung (5,25) in einen
Regelkreis zur Temperaturregelung der Heizzone eingebunden ist
Galetteneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Galettenmantel (2) zur Erhöhung der Strahlungsemission in seinem Innern als schwarzer Korper ausgebildet ist
Verfahren zur Messung einer Oberflachentemperatur an einem rotierenden Galettenmantel einer Galette, bei welchem die vom Galettenmantel abgegebene Infrarotstrahlung erfaßt und zu einer Meßtemperatur umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlung innerhalb des Galettenmantels beruhrungslos erfaßt und zur Umwandlung in eine Meßtemperatur nach außen zu einem Wandler außerhalb des Galettenmantels geführt wird Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlung in einem oder mehreren Meßstellen jeweils durch einen Lichtleiter erfaßt und nach außen geführt wird
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßtemperatur aus der Wellenlange der Strahlung ermittelt wird
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßtemperatur aus der Strahlungsleistung ermittelt wird
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsleistung mittels eines Wandlers in eine Frequenz oder eine Spannung umgewandelt wird
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahlung in einem oder mehreren Meßstellen jeweils durch einen Thermopiledetektor erfaßt und als elektrisches Signal nach außen geführt wird
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CN110108365A (zh) * 2019-05-16 2019-08-09 北京理工大学 一种非接触式活塞温度测量装置
CN111926402A (zh) * 2020-09-01 2020-11-13 汤浅丝道工业株式会社 一种导丝器组件及纺织***

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