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Fixierheizkörper zur Formung von aus synthetischen Stoffen hergestellten Garnen
Die Erfindung bezieht sich auf einenFixierheizkörper zur Formung von aus synthetischen Stoffen her- gestellten Garnen.
Der Fixierkörper ist von entscheidender Bedeutung für die Beständigkeit der Garnformung. Er muss der ganzen Länge nach gleichmässig erwärmt und gegen den Einfluss von Temperaturveränderungen derUmge- bung sowie gegen Wärmeverluste vollkommen geschützt sein. Die Ausführung der einzelnen Körper muss eine absolut gleiche Temperatur in allen Heizkörpern, bezogen auf die Nennspannung, gewährleisten.
Der Endzweck des Fixierkörpers ist Ausstrahlung von Wärme, die von dem ihn durchfliessenden Strom er- zeugt wird, in den Arbeitsraum. Der Wärmeverbrauch des durchlaufenden Garnes ist derart gering, dass es vom technischen Standpunkt unmöglich ist, einen Fixierheizkörper zu konstruieren, dessen Leistung nur dem Wärmeverbrauch des Garnes entsprechen würde.
Die bisher bekanntgewordenenFixierheizkörper weisen alle eine möglichst grosse thermische Trägheit auf. Die verschiedenen Ausführungsformen'von Fixierheizkörpern müssen nämlich im Zusammenhang mit der Einrichtung für die Regelung des Heizstromes betrachtet werden. Auf Grund der stets wachsenden Durchgangsgeschwindigkeit des Garnes durch den Fixierheizkörper erhöhen sich gleichzeitig die Forderngen an eine genaue Temperaturregelung. Je schneller der Heizkörper auf die Änderungen des geregelten Heizstromes bzw. der geregelten Speisespannung reagiert, umso bessere Eigenschaften weist er auf.
Solange für die Regelung dasUmschaltungssystem des Heizdrahtes verwendet wurde, genügten die bekannten Fixierheizkörper mit hoher thermischer Trägheit, denn die geregelte Temperatur schwankte ständig zwischen einem Minimum und einem Maximum innerhalb der Empfindlichkeitsgrenzen des Umschaltungssystems in Abhängigkeit von der zum Erwärmen oder Erkalten des Fixierheizkörpers nötigen Zeit.
So ist bei einem bekannten Fixierheizkörper der Heizdraht auf einem Stahlröhrchen aufgewickelt, welches jedoch einen schlechten Wärmeleiter darstellt. Der runde Heizdraht wird in einer schraubengangförmigen Nut von quadratischem Querschnitt geführt, jedoch besitzt der Heizdraht einen erheblich kleineren Durchmesser, als der Nut entspricht. Da die Nut elektrisch nicht isoliert ist, ist es notwendig, einen gut isolierten Heizdraht zu verwenden. Die Übertragung der Wärme wird durch ein Kupferröhrchen besorgt, welches auf Grund seiner guten Wärmeleitfähigkeit die Wärme an den Berührungsstellen mit dem Stahlröhrchen überträgt, damit ein gleichmässiges Durchwärmen des ganzen Stahlröhrchens bewirkt wird.
Der gesamte Heizkörper besitzt jedoch auf Grund dieses Aufbaues eine grosse thermische Trägheit.
Bei einer andern bekannten Heizeinrichtung für thermoplastische Fäden wird auf einem Röhrchen aus Nichteisen-Material, welches am Aussenmantel mit einem dünnen Überzug aus Glas oder einem andern elektrisch isolierenden Material versehen ist, eine Wendel aus Widerstandsdraht gewickelt. Diese Heizwendel wird bei dieser Ausführung frei über die Oberfläche des Röhrchens gewickelt, wodurch es bei vertikaler Verwendung des Heizkörpers zu einer Verschiebung der Wendel und damit zu einer ungleichmä- ssigen Erwärmung des Röhrchens kommen kann. Die Wicklungen der Heizwendel lockern sich bei Erwärmung und rutschen leicht nach unten, wodurch es zu einem Überheizen der unteren Teile und zu einem Auskühlen der oberen Teile des Röhrchens kommt. Ausserdem hat diese Wicklungsart eine grosse thermische Trägheit des Heizkörpers zur Folge.
Ferner ist ein Fixierheizkörper bekannt, der zwei koaxial angeordnete, aus gut wärmeleitendem Material bestehende Röhrchen aufweist, die nur über zwei an den Enden der Röhrchen vorgesehene Distanzringe miteinander verbunden sind. Die Heizwendel ist auf der Oberfläche des äusseren Röhrchens in gleich-
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mässig verteilten Abschnitten aufgewickelt. Die Übertragung der Wärme von dem äusseren Röhrchen auf das innere erfolgt mittels des zwischen den Röhrchen befindlichen erwärmten Luftraumes, was nicht nur eine sehr grosse thermische Trägheit sondern auch energetische Nachteile zur Folge hat.
In jüngster Zeit, wo jedoch kontaktlose Regelsysteme (Transduktoren) für die RegelungdesHeizstr0- mes verwendet werden und die Temperatur im Fixierheizkörper laufend gesteuert und auf einem konstanten
Wert gehalten wird, ist die wichtigste Bedingung, die der Heizkörper erfüllen muss, die, dass die Tempera- tur des Fixierheizkörpers möglichst rasch allen Änderungen des geregelten Heizstromes folgt, d. h. also, dass die thermische Trägheit des Heizkörpers möglichst gering ist. Es erheben sich somit gänzlich neue, von den bisherigen völlig abweichende Forderungen und Bedingungen, die an Fixierheizkörper gestellt werden müssen, wobei keiner der bisher bekanntgewordenen Fixierheizkörper diese Bedingungen erfüllt.
Ziel der Erfindung ist es nun, einen Fixierheizkörper mit möglichst geringer thermischer Trägheit und gleichmässiger Wärmeverteilung zu schaffen, der ausserdem einen möglichst einfachen und stabilen
Aufbau aufweist. Dies wird bei einem Fixierheizkörper zur Formung von aus synthetischen Stoffen hergestellten Garnen, welcher aus einem Röhrchen aus gut wärmeleitendem Material besteht, dessen Aussenflä-
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fläche des Röhrchens als auch der glatte auf dem Röhrchen aufgewundene Heizdraht z. B. durch Emaillierung mit Einbrennlack, Oxydierung od. dgl. eine dünne, elektrisch isolierende Schicht aufweist. Durch die Verwendung eines glatten Heizdrahtes, der in einer Nut mit genau angepasster Querschnittsform unter einer gewissen Vorspannungaufgewickelt ist, wird ein besonders inniger thermischer Kontakt zwischen Heizdraht und Heizröhrchen erzielt.
Es hat sich aber herausgestellt, dass dabei das Isolierproblem eine besonders wichtige Rolle spielt, so dass eine besonders hochwertige elektrische Isolierung zwischen Heizdraht und Röhrchen mittels zweier oder mehrerer Schichten erforderlich ist, wobei diese Isolierschichten aber die thermische Trägheit des Fixierheizkörpers nicht nennenswert erhöhen dürfen. Die zur Erzeugung solcher Isolierschichten verwendeten Verfahren wie Emaillierung mit Einbrennlack, Oxydierung od. dgl. sind an sich bekannt.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann die Oberfläche des Heizröhrchens zwecks Schaffung einer weiteren, unterhalb der einen dünnen Isoliersçhicht, z. B. der Emailschicht, befindlichen elektrisch isolierenden Schicht elektrolytisch behandelt (eloxiert) sein. Es ist besonders vorteilhaft, dass durch eine solche elektrolytische Behandlung weder das Gewicht noch die geometrische Form desheizröhrchens-verändert wird. Durch die Schaffung einer solchen weiteren elektrisch isolierenden Schicht wird die Verwendung eines Heizdrahtes mit einer dünneren Oxydschicht ermöglicht. Da die Oxydschicht des Heizdrahtes einen schlechten Wärmeleiter darstellt, wird durch die weitere Ausgestaltung der Wärmeübergang vom Heizdraht auf das Röhrchen weiter verbessert.
Es ist zwar schon bekannt, bei elektrischen Heizelementen für verschiedene Verwendungszwecke den Heizdraht in der Art einer Doppelwendel auf ein dünnwandiges, perforiertes Rohr zu wickeln. Das Rohr
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deren halbkreisförmiger Querschnitt demDurchmessersteht die zweite Wendel. Gegenüber dieser bekannten Ausführungsform von elektrischen Heizelementen, bei der die Steigung der ersten Wendel und daher auch ihr Heizvermögen niemals über die gesamte Länge gleich sein wird, ist beim erfindungsgemässen Fixierheizkörper durch die Verwendung des glatten Heizdrahtes eine vollkommen gleichmässige Wärmeverteilung gesichert.
Ausserdem berührt bei dem bekannten Heizelement der gewendelte Heizdraht die schraubengangförmige Nut nur längs einer Linie, während beim erfindungsgemässen Fixierheizkörper eine Berührung zwischen dem glatten Heizdraht und der angepassten Nut längs der halben Oberfläche des Heizdrahtes stattfindet. Dadurch wird der Wärmeübergang vom Heizdraht auf das Röhrchen beim erfindungsgemässen Fixierheizkörper wesentlich verbessert und somit dessen thermische Trägheit wesentlich herabgesetzt.
Der erfindungsgemässe Fixierheizkörper vermeidet aber auch die Nachteile der eingangs erwähnten bekannten Fixierheizkörper mit grosser thermischer Trägheit, da durch die Führung des Heizdrahtes in einer schraubengangförmigen Nut ein Verschieben der Wendel bei vertikaler Verwendung des Heizkörpers sicher vermieden wird. Ausserdem wird die elektrische Energie beim erfindungsgemässen Fixierheizkörper optimal ausgenützt. Die Herstellung des erfindungsgemässen Fixierheizkörpers ist ausserordentlich einfach und billig.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Fixierheizkörpers ist in der Zeichnung dargestellt.
Der Fixierheizkörper besteht aus einem dünnwandigen Röhrchen l, das aus Aluminium oder irgendeinem andern Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist. Die Mantelfläche des Röhrchens ist
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mit einer schraubengangförmigen Nut 2 für den Heizdraht 3 versehen. Die Nut 2, deren Querschnittsform dem glatten Heizdraht angepasst ist, ermöglicht eine maximale Flächenberührung des Heizdrahtes 3 mit der Röhrchenoberfläche und gewährleistet eine gleichmässige Verteilung der Heizspirale auf der Mantelfläche des Röhrchens. Die vom Heizdraht erzeugte Wärme wird durch die Wand in den Innenraum des Röhrchens, durch welches das Garn hindurchläuft, geleitet. Der Fixierungsraum wird von der eine bestimmte Temperatur aufweisenden Innenwand des Röhrchens gebildet.
Die Oberfläche des Röhrchens ist vorteilhafterweise elektrolytisch behandelt (eloxiert). Auf der eloxierten Oberfläche 4 wird eine weitere Schutzschicht 5 durch Emaillierung mit Einbrennlack gebildet.
Die Isolierschicht 6 auf dem Heizdraht 3 wird durch Oxydierung seiner Oberfläche gebildet.
Diese Isolierungen unterliegen keinen Veränderungen infolge von Wärme-oder Feuchtigkeitseinfluss.
Gegen Wärmeverluste ist der Fixierheizkörper durch eine wärmeisolierende Packung geschützt. Die zweckmässigste Packung ist eine Vakuumröhre ; Ausführungen aus Schaumglas, Silikork oder Schaumbeton sind jedoch weniger kostspielig. Eine Isolierung aus Fasern oder Schüttgut hat sich weniger bewährt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Fixierheizkörper zur Formung von aus synthetischen Stoffen hergestellten Garnen, welcher aus einem Röhrchen aus gut wärmeleitendem Material besteht, dessen Aussenfläche eine schraubengangförmigeNut zur Aufnahme des Heizdrahtes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsform der Nut (2) dem glatten Heizdraht (3) angepasst ist und dass sowohl die Aussenfläche des Röhrchens (l) als auch
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