Induktiv beheizbare Galette Die Erfindung bezieht sich auf eine induktiv be heizbare Galette in einem Förderwerk für synthetische Fäden, Bänder und dergleichen, mit einem starr mit einem Maschinengestell verbundenen Wicklungsträger für eine Induktionsspule, der aus einer Vielzahl von Lamellen besteht und koaxial von einem Galettenman- tel, welcher einseitig fest auf einer Antriebswelle sitzt, umgeben ist.
Derartige, im allgemeinen fliegend gelagerte Ga- letten sind um ihre Drehachse rotierend angetriebene Rollen oder Walzen, welche insbesondere in Streck- und Texturiervorrichtungen die um sie herumgeschlun genen Fäden, Bänder und dergleichen fördern. Be heizte Galetten dienen gleichzeitig dazu, dem Förder- gut die zur plastischen Verformung oder Fixierung not wendige Wärme zuzuführen.
Es sind sowohl innen- als auch aussenbeheizte Galetten bekannt, darunter auch solche, bei denen die an das Fördergut abzugebende Wärme reguliert wird. Induktiv beheizte Galetten sind beispielsweise schon im deutschen Patent 1025 095 sowie im britischen Pa tent 989 349 bzw. in dessen korrespondierendem USA- Patent 3187150 beschrieben. Letztere zeigen einen aus Lamellen gebildeten Wicklungsträger, auf welchen die Spule gewickelt ist. Hierbei bilden .die Lamellen ein Paket, in welchem sie parallel zur Drehachse und planparallel zueinander liegen.
Nur die mittlere La melle des ganzen Paketes geht durch die Drehachse, und der Galettenmantel wird jeweils nur im. eng be grenzten Bereich der an den Lamellenschenkeln vor handenen Paketbreite vom Magnetfluss beaufschlagt. Der Wirkungsgrad ist dementsprechend gering.
Neben diesen verhältnismässig kleinen, fliegend ge lagerten Galetten sind auch auf anderen Gebieten be reits wesentlich grössere und beidseitig gelagerte Trok- kentrommeln bzw. Förderwalzen mit induktiv beheiz tem Mantel für Papierbahnen und dergleichen bekannt geworden, die jenen gegenüber ein Vielfaches der Lauf flächenlänge aufweisen (vgl. z. B. USA-Patent 2 273 423 und deutsche Patente<B>1151</B>724 und<B>1237</B> 239).
Hier- nach kann der Wicklungsträger einmal aus axial hinter einander liegenden Paketen radial angeordneter und sich keilförmig verjüngender Lamellen von L-Profil be stehen, wobei jeweils zwei zusammengesetzte Pakete ein U-Profil ergeben. Diese Anordnung hat sich in oder Praxis aber nicht durchzusetzen vermocht, weil die Her stellung derartiger sich keilförmig verjüngender Lamel len mit unverhältnismässig hohen Kosten verbunden ist.
Zum anderen aber, und üblicherweise, kann der Wicklungsträger aus Lamellen von gleichmässiger Wandstärke bestehen, die in einer Vielzahl jeweils plan parallel zu Paketen geschichtet sind, welche ihrerseits radial im Inneren des Trommel- oder Walzenmantels angeordnet sind, so dass jeweils neben der einen radialen Lamelle die hierzu planparallel beidseits daneben liegen den Lamellen eines Paketes sekantial zum Wicklungs träger liegen und jeweils zwischen den beiden äusseren Lamellen zweier benachbarter Lamellenpakete Lücken am Umfang des Wicklungsträgers entstehen.
Derartige Lücken führen aber in der Magnetflusshülle, die sich im die Induktionsspule umgebenden Mantel bildet, zu unterschiedlicher Intensität des Kraftlinienflusses und darüber hinaus bei einer etwaigen Temperaturregelung durch An- und Abschalten des die Induktionsspule ver sorgenden Wechselstromes zu kurzzeitigen, den Umlauf des Mantels verzögernden bzw. beschleunigenden Rück wirkungen. Die hieraus resultierenden kurzzeitigen Drehzahlschwankungen sind aber für eine Behandlung feiner Fäden bzw.
Fasern, insbesondere in frisch ge sponnenem Zustand, höchst unerwünscht, da ihre Fol gen sich später in der Fadenstruktur niederschlagen und sich beispielsweise in der Festigkeit und Anfärb- barkeit der Fadengebilde störend auswirken.
Andererseits ist aber auch schon vorgeschlagen wor den (Brit. Patent 989 349, S, 2 Z.64 ff.), einen massiven zylindrischen Wicklungsträger zu verwenden. Erfah- rungsgemäss werden jedoch durch eine solche Mass- nahme Wirbelströme und somit eine erhebliche Wärme entwicklung im Wicklungsträger erzeugt. Diese Wärme geht somit für die direkte Erwärmung des Heizmantels verloren.
Abgesehen von der hierdurch bedingten ge ringen Wirtschaftlichkeit der Anordnung wirkt sich der Wärmestau im Inneren des Mantels zusätzlich nach teilig auf die Lebensdauer der Spulenwicklung, der Lager und anderer wichtiger Teile, insbesondere aber auf die Genauigkeit etwaiger Temperaturmessfühler aus.
Der Erfindung liegt hiernach die Aufgabe zugrunde, bei einer Galette in einem Förderwerk für synthetische Fäden, Bänder und dergleichen in Weiterentwicklung der bekannten induktiven Heizeinrichtungen diese so zu verbessern, dass die aufgebrachte elektrische Lei stung optimal für die Erwärmung von empfindlichen synthetischen Fäden, Bändern und dergleichen nutz bar gemacht und ein derartiges Fördergut dabei so schonend wie möglich mechanisch beansprucht wird.
Die erfindungsgemässe Galette ist dadurch gekenn zeichnet, dass der Wicklungsträger als Rotationskörper ausgebildet ist und aus einer Vielzahl von Lamellen gleichmässiger Wandstärke besteht, die sämtlich radial gerichtet und mittels gegeneinander verspannbarer oder durch eine Buchse miteinander verbundener Profilringe formschlüssig gehalten sind und deren Schenkelend- flächen am äusseren Umfang des Wicklungsträgers zu einer geschlossenen Fläche für den Aus- bzw. Eintritt der magnetischen Kraftlinien zusammengefügt sind.
Bei einer derartigen Anordnung von ausschliesslich radial gerichteten Lamellen gleichmässiger Wandstärke, die in üblicher Weise aus magnetisierbaren dünnen Blechen in jeweils jochartiger Form hergestellt sein können, lässt sich durch dichtes Aneinanderreihen eine grosse Vielzahl solcher Lamellen in Wicklungsträger unterbringen und gleichzeitig eine besonders gleich- mässige Beaufschlagung des Galettenmantels über des sen ganzen Umfang mit magnetischen Kraftlinien er reichen.
Die einzelnen radial gerichteten Lamellen, die sich hierbei mit ihren Rücken am inneren Umfang des als Rotationskörper ausgebildeten Wicklungsträgers be rühren, können zweckmässig in bekannter Weise ge genüber ihren Nachbarlamellen elektrisch isoliert sein. Sie sind mittels der gegeneinander verspannbaren bzw. durch eine Buchse miteinander verbundenen Profil ringe, die an sämtlichen Lamellen an- bzw. in diese eingreifen, formschlüssig gehalten, d. h. in ihrer Lage zueinander sowie zur Drehachse und Innenwand des Galettenmantels hinreichend fixiert.
Zur Unterstützung dieser Massnahme können den Lamellen ein oder meh rere keilförmige Füllstücke zugeordnet sein, welche jene in Umfangsrichtung des Wicklungsträgers zusammen pressen und gegebenenfalls die elektrischen Zuleitun gen für die Wicklung aufnehmen können. .Statt .dessen oder darüber hinaus kann der zumindest am äusseren Umfang des Wicklungsträgers verbleibende Zwischen raum zwischen jeweils benachbarten Lamellen mittels Isoliermasse ausgefüllt sein.
Insbesondere können die Lamellenschenkel an ihren Enden mit Vorsprüngen bzw. Verformungen, die als Distanzhalter wirksam sind, versehen sein, wobei diese gegenüber denen benachbarter Lamellen gegebenen falls gegeneinander versetzt .angeordnet sein können. Die Vorsprünge können beispielsweise an den Enden der Lamellenschenkel angestaucht oder seitlich aufge bracht sein, und die Verformungen können beispiels weise als Abkantungen oder als Sicken ausgebildet sein.
Im letzteren Falle können zweckmässig die Sicken an den Enden der Lamellenschenkel abwechselnd nach der einen und der anderen Seite hin aussermittig ange ordnet sein.
Sofern die Sicken benachbarter Lamellen zueinander aussermittig versetzt sind, verwinden sich die Lamellenschenkel beim Zusammenpressen der La mellen in Umfangsrichtung, und die Stirnflächen der Schenkelenden bilden auf dem Umfang des Wicklungs trägers einen zickzackförmig verlaufenden, zusammen hängenden Flächenzug, der gleichzeitig längs des ge samten Umfanges eine konstante Luftspaltweite zur Innenfläche des Galettenmantels gewährleisten kann.
Durch diese Massnahme kann bei einem Wicklungs träger, der ausschliesslich aus radial gerichteten La mellen gleichmässiger Wandstärke besteht, gegenüber den bekannten Anordnungen der höchstmögliche Wir kungsgrad bei beträchtlicher Senkung der Gestehungs kosten erzielt werden,
da die die Wicklung durch- fliessende Wechselspannung einen starken und gegen über allen bekannten Anordnungen völlig vergleich- mässigten magnetischen Fluss im Galettenmantel er zeugen kann. Die Eisenverluste im Wicklungsträger können sehr gering sein, es können dort kaum Wirbel ströme auftreten, und die Wärmeentwicklung im Inne ren der Galette kann hierdurch so niedrig wie möglich gehalten werden.
Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind unter anderem eine grössere Wirtschaftlichkeit und längere Lebensdauer der ganzen Galette sowie eine beachtliche Schonung des zu fördernden Fadengutes.
Im allgemeinen ist es erwünscht, dass der Galetten- mantel über seine axiale Erstreckung eine gleiche Ober flächentemperatur aufweist. Hierzu ist es häufig er forderlich, in Galettenlängsrichtung eine ganz bestimmte Wärmeverteilung vorzusehen, wozu man beispielsweise den Galettenmantel axial verschieden dick ausbilden kann. Diesen Dickenunterschied kann man durch unter schiedliche Innendurchmesser des Galettenmantels er reichen.
Da die Luftspalte zwischen den Schenkeln der Lamellen und dem Galettenmantel vorzugsweise mög lichst gering und gleich sein sollen, können die Lamel- lenschenkel in Anpassung an solche axial verschiedenen Innendurchmesser des Galettenmantels unterschiedlich lang ausgebildet sein.
Zur Beeinflussung der Wärmeverteilung auf der Oberfläche des Galettenmantels können bei Verwen dung an sich bekannter mehrschenkliger Lamellen die zwischen den Schenkeln liegenden Wicklungen unter schiedliche Windungszahlen aufweisen und gegebenen falls benachbarte Wicklungen entgegengesetzten Wickel sinn haben.
Durch eine solche Massnahme können auch die auf die Galette und die Galettenachse wirkenden Axialkräfte wirksam verringert werden. Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Wärmeverteilung auf dem Galettenmantel besteht darin, dass man die Innen wand des Mantels auf ihrer ganzen Länge oder auf einem Teil derselben mit elektrisch gut leitendem Ma terial auskleidet. Hierdurch kann man ausserdem eine höhere Leistung bei kleinem magnetischem Fluss er reichen.
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes schematisch darge stellt. Es zeigen: Fig. 1 den Schnitt durch die Achse einer kurzen Galette, Fig.2 eine Ansicht auf die dem Maschinengestell zugekehrte Stirnseite der Galette nach Fig. 1, Fig. 2a eine Teildraufsicht auf den Umfang des Wicklungsträgers gemäss Fig. 2,
Fig.2b-Fig.2e je einen Ausschnitt der dem Ma schinengestell zugekehrten Stirnseite gemäss Fig. 2 mit anders geformten Lamellen, Fig. 3 den Schnitt durch die Achse einer längeren Galette, Fig. 4 eine einzelne Lamelle des Wicklungsträgers, Fig. 5 desgleichen in Draufsicht, Fig.6 eine der in den Fig.4 und 5 dargestellten Lamelle benachbarte Lamelle, Fig. 7 desgleichen in Draufsicht.
Die in Fig. 1 dargestellte Galette besitzt einen Galet- tenmantel 1, Speichen 2, die gegebenenfalls als Lüfter flügel ausgebildet sein können, und eine Nabe 3, über welche die Galette mittels Schraube 4 und Scheibe 5 auf einer Antriebswelle 6 ibefestigt ist. Im allgemeinen weist der Galettenmantel 1 an seiner linken Stirnseite einen nicht dargestellten Wulst auf. Die Innenwand des Galettenmantels 1 ist in ihrer linken Hälfte stufig abge setzt. In die ringförmige Stirnfläche 7 des Absatzes ist eine Ringnut 8 eingearbeitet.
Ausserdem ist gemäss Fig. 1 eine Kupfer- oder Messingbuchse 9 in die Innen wand des Galettenmantels 1 eingelassen, deren innerer Umfang ein besonderes Profil<B>10</B> besitzen kann. Die Buchse 9 könnte auch breiter sein als dargestellt, so dass ihre linke Stirnfläche beispielsweise die Stirnfläche 7 des Absatzes bilden würde. In diesem Fall würde man die Ringnut 8 in die linke Stirnseite der Buchse 9 einlassen. Das elektrisch gut leitende Material, wie Kupfer oder Messing, muss nicht unbedingt als Buchse eingebracht werden.
Versuche mit nach dem Auftrags- spritz- oder Auftragsschweissverfahren aufgebrachten Materialien haben gute Ergebnisse gezeigt. Der Aussen durchmesser der Buchse 9 bzw. der aufgetragenen Schicht kann indentisch sein mit dem Innendurchmesser des Galettenmantels bei 11.
Eine an einem Zentrierteil 12 des nicht weiter darge stellten Maschinenteiles mittels Schrauben 13 befestigte Induktionsspule besteht im wesentlichen aus der eigent lichen Wicklung 14 und dem aus Lamellen 15, 16 (Fig. 1, 4 und 6), Spannringen 17 und 18 sowie Spann schrauben 19 zusammengesetzten Wicklungsträger. Eine 360 - Beaufschlagung des Galettenmantels mit magnetischem Fluss erzielt man durch einen lücken losen Ring von Lamellen 15, gleichmässiger Wandstärke, wie man ihn mit der dargestellten Anordnung leicht erreichen kann.
Als besonderer Vorteil des längs des Galettenmantelumfangs konstant starken Magnetflusses ist hervorzuheben, dass die Polbildung vermieden und störende Rückwirkungen hierdurch auf den gleichmäs- sigen Lauf der Galette verhindert werden.
Die an sich getrennten, lediglich durch Schrauben 19 miteinander verbundenen und verspannten Profilringe 17 und 18 erlauben die Montage eines kompletten Lamellenringes. Am Innendurchmesser des Lamellenringes berühren sich die jeweils benachbarten Lamellen auf ihrer ganzen sich axial erstreckenden Länge. Am Aussendurchmesser lie gen jeweils die erhabenen Seiten von Sicken 20 und 21 der Lamelle 15 gegen die ebene Fläche der benach barten Lamelle 16 an bzw. die erhabenen Seiten von Sicken 22 und 23 der Lamelle 16 gegen die ebene Fläche der nächsten Lamelle 15 (Fig.4 bis 7).
Auf diese Weise entsteht ein kompaktes Lamellenpaket, das durch die Verspannung mittels der Schrauben 19 zu einem festen Körper zusammengehalten wird. Die ge ringfügigen verbleibenden Zwischenräume zwischen den Lamellen, besonders im Bereich des äusseren Umfanges, können mit elektrisch nicht leitendem Isoliermaterial ausgefüllt werden.
Aus fertigungstechnischen Gründen können an einer oder mehreren Stellen des Lamellenkörpers mehrere Lamellen durch ein keilförmiges Zwischenstück 24 (Fig. 1 und 2) aus magnetisch gut leitendem Material ersetzt werden, welches in der Einrichtung gemäss Fig. 3 auch als Spannelement 25 wirkt.
Das Profil des Zwi schenstückes 24 bzw. des Spannelementes 25 ist zweck- mässigerweise jeweils gleich dem der zugehörigen La mellen 15, 16 in den Fig. 1 und 2 bzw. dem der La melle 26 und deren nicht dargestellter Nachbarlamelle in Fig. 3. Zwischenstück 24 und Spannelement 25 neh men einen Temperaturfühler 27 auf, dessen Messspitze 28 in die Ringnut 8 ragt. Die Zuleitungen 29 und 30 der Wicklung 14 (Fig. 1) bzw. der Wicklungen 31, 32 und 33 (Fig. 3) sind durch die Bohrung 34 des Zwi schenstückes 24 bzw. des Spannelementes 25 geführt.
Das Spannelement 25 hat ausserdem die Aufgabe, bei der Montage durch Keilwirkung auf das Lamellenpaket eine Kraft in Umfangsrichtung auszuüben, so dass alle Lamellen fest zusammengepresst werden und infolge der Sickenvorsprünge sich die Lamellenschenkel ver winden und hierdurch wiederum ein geschlossener Flä chenzug gemäss Fig. 2a entsteht. Das erreicht man, in dem man das Spannelement 25 mittels von Schrauben 35 radial in Richtung auf eine Lamellentragbuchse 36 zieht.
Die Sicken der nicht dargestellten, der Lamelle 26 benachbarten Lamellen sind den Sicken 37, 38, 39 und 40 der Lamelle 26 gegenüber versetzt.
In den Figuren 2b bis 2e sind Lamellen darge stellt, deren Schenkel an ihren Enden entsprechend der Umfangslänge des Wicklungsträgers derart geformt sind, dass sie sich untereinander längs ihrer ganzen Breite berühren und so auf dem ganzen Umfang des Wicklungsträgers eine zusammenhängende Fläche bil den. Die Lamellenschenkel können zu diesem Zweck an ihren Enden angestaucht (Fig. 2b) oder abgekantet (Fig. 2c, 2d) sein, wobei die Abkantungen innerhalb des Wicklungsträgers entweder in stets derselben Richtung oder paarweise gegeneinander weisen können.
Die Ab- kantungen können auch so gross sein, dass sie den Spreizbedarf von zwei Lamellen ergeben, wobei dann der jeweils dazwischen liegende Lamellenschenkel ent sprechend kürzer ist (Fig. 2e).
Der die Wicklung 14 durchfliessende elektrische Strom erzeugt einen magnetischen Fluss in den La mellen 15, 16 bzw. 26 und im Galettenmantel 1. Je nach Fliessrichtung des Stromes tritt der magnetische Fluss jeweils entweder am freien Ende des linken oder des rechten Schenkels aus, verläuft durch den Galetten- mantel 1 und tritt entsprechend am freien Ende des anderen Schenkels wieder ein. Der magnetische Wech- selfluss erzeugt im Galettenmantel Wärme. In den La mellen selbst wird dagegen nur sehr wenig Wärme er zeugt.
Bei früheren Versuchen wurde festgestellt, dass die Wärme an der linken Stirnseite des Galettenmantels be sonders leicht abfloss oder abstrahlte, so dass die dort herrschende Temperatur für die Fadenbehandlung zu niedrig war. Indem man den Innendurchmesser des Galettenmantels an dieser Stelle stufenartig vergrössert, erreicht man eine Konzentrierung des Magnetflusses in dieser Querschnittsverengung. Der linke Lamellenschen- kel ist derart verlängert, dass auch hier der Luftspalt möglichst schmal ist.
Diese Massnahmen zusammen be wirken eine gezielte örtliche Temperaturerhöhung. Die Auskleidung 9 ermöglicht es, eine grössere Leistung bei kleinem magnetischem Fluss zu erreichen. Je nach Form der Profilierung 10 der Auskleidung 9 lässt sich die Temperaturverteilung längs des Galettenmantels be- einflussen, wobei örtliche Querschnittsverringerungen entsprechend begrenzte Wärmesteigerungen ergeben.
Eine andere Beeinflussung der Wärmeverteilung er reicht man durch die Anwendung zweier oder mehrerer Wicklungen, deren Windungszahlen unterschiedlich ge wählt sind. Versuche ergaben ausserdem, dass an sol chen Stellen, an denen Magnetflüsse entgegengesetzter Fliessrichtung zusammentreffen, eine besonders grosse Wärmeentwicklung verursacht wird.
An der Galette ge- mäss Fig. 3 kann der Galettenumfang über den Schen kel zwischen den Wicklungen 31 und 32 zu einer solchen Stelle hoher Temperatur bestimmt werden, indem man die beiden Wicklungen 31 und 32 entgegengesetzt wickelt und sie an eine gemeinsame Wechselstromquelle anschliesst.
Eine stets gleichbleibend gute Fadenqualität kann man nur dann erhalten, wenn die Temperatur der Ga- lette überwacht und reguliert wird. Der Temperatur messung und :der Übertragung es Messergebnisses auf den Regler fällt dabei besondere Bedeutung zu.
Regler und Zuleitungen des Messfühlers sitzen fest im Ma- ischinengestell. Zur Übertragung der Wärme auf den Messfühler kann der Galettenmantel stirnseitig oder in seiner Innenwand eine Ringnut aufweisen, in die der Wärmemessfühler ragt, wobei die Ringnut den Wärme- messfühler auf drei Seiten mit Abstand umgibt.
Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn Ringnut und Wärmemessfühler im mittleren Bereich der axialen Er istreckung des Galettenmantels angeordnet sind. Durch entsprechende Ausdrehung des Galettenmantels kann man die ringförmige Stirnfläche 7 in den mittleren Be reich der Galettenlängserstreckung bringen, so dass der Wärmemessfühler in dem Punkt oder Abschnitt liegt,
in dem aus verfahrenstechnischen Gründen eine kon stante Temperatur gefordert wird.