Die Erfindung betrifft eine Galette mit einer Keramikauf-' lage für die Verarbeitung von Chemiefasern.
In der Textilindustrie sind Spezialmaschinen für die Verarbeitung von Chemiefasern bekannt, bei welchen beheizte Rollen oder Galetten mit einer Chromauflage als Endoberfläche verwendet werden. Es wurden weiter bereits Galetten mit einer Keramikauflage verwendet, die jedoch bisher nicht beheizt worden sind.
Da manche Kunststoffäden die Chromoberfläche der bisherigen beheizten Galetten angreifen, versucht man in zunehmenden Masse zu Galetten mit einer Keramikauflage überzugehen. Eine zufriedenstellende Beheizung, insbesondere mit einer gleichmässigen Wärmeverteilung auf der Oberfläche derKeramikauflage hat sich jedoch bisher nicht erreichen lassen.
Der Erfindung liegt'die Aufgabe zugrunde, eine Galette mit Keramikauflage zu schaffen, welche gleichmässig und auf einfache Weise beheizt werden kann und im übrigen einfach im Aufbau und in der Herstellung ist.
Diese Aufgabe wird mit einer Galette der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Keramikauflage mit dem Grundkörper der Galette mechanisch fest und thermisch leitend für eine vorbestimmte Temperaturverteilung auf der Oberfläche der Keramikauflage verbunden und induktiv beheizt ist.
Der Grundkörper der Galette kann zweckmässig aus Stahl oder Aluminium sein.
Nach einer zweckmässigen Ausführungsform der Erfindung ist die Galette zum Erzielen der vorbestimmten Temperaturverteilung und zur mechanischen Festlegung der Keramikauflage auf dem Grundkörper so ausgebildet, dass die Stützfläche des Grundkörpers für die Keramikauflage mit Haftgrundaufrauhung ausgebildet ist. Die Haftgrundaufrauhung ist derart, dass auch bei hoher Zentrifugalkraft die Keramikauflage nicht abgelöst wird.
Auf der Innenseite des Grundkörpers kann eine elektrisch leitende Schicht, welche auch in mehrere Einzelabschnitte unterteilt sein kann, aufgebracht sein. Die leitende Schicht ist vorzugsweise aus einem Material mit einem elektrischen Leitwert von mindestens 20% des Leitwerts von Kupfer. Bei besonders hohen Anforderungen an den elektrischen Leitwert der Schicht kann diese auch aus einem Material mit einem elektrischen Leitwert von mindestens 50% des Leitwertes von Elektrolytkupfer sein. In dieser Schicht kann der bei der induktiven Heizung erzeugte elektrische Strom fliessen. Wahlweise kann der Grundkörper auch aus einer magnetischen Aluminiumlegierung sein.
Wird die elektrisch leitende Schicht für höchste Anforderungen an die Leitfähigkeit durch Sintern, Giessen oder Aufschmelzen aufgebracht, so ist dafür Sorge zu tragen, dass der elektrische Leitwert sich infolge Bildung einer Legierung zwischen Leitwerkstoff und Grundkörpermaterial nicht oder wenig mindert. Aus diesem Grunde kann eine etwaige Legierung durch eine dünne Zwischenschicht verhindert werden, welche zwischen der elektrisch leitenden Schicht und dem Grundkörper angeordnet ist. Die- Galette ist dann zweckmässig so aufgebaut, dass die Zwischenschicht aus einer das Material der elektrisch leitenden Schicht enthaltenden Legierung besteht, deren Leitwert gleich oder geringfügig niedriger als der des Materials der Schicht ist.
Um die gewünschte vorbestimmte Temperaturverteilung auf der Galettenoberfläche zu erreichen, kann die Keramikauflage in axialer Richtung verschieden dick sein. Zum gleichen Zwecke ist es vorteilhaft, im Innern des Grundkörpers Ausnehmungen vorzusehen.
Schliesslich kann es, wenn der Grundkörper aus Aluminium hergestellt ist, für hohe Drehzahlen erforderlich sein, dass der durch Erhitzung hinsichtlich seiner Gestaltfestigkeit geschwächte Aluminiumkörper gegen plastische Deformationen durch Zentrifugalkräfte geschützt werden muss. Zu diesem Zweck kann der Aluminiumgrundkörperz.B. mit geeigne ten Stahldrähten oder Mineralfasern fest umwickelt und darauf die Keramikauflage z B. nach dem Plasma-Spritzverfahren aufgespritzt werden. Die Drähte oder Fasern können aber auch in die Keramikauflage eingelagert werden, indem man eine Keramikschicht vorspritzt, dann die Versteifungswick lun-g mit Stahldraht bzw. Mineralfasern vornimmt und anschliessend darauf wieder Keramik bzw.
Mineralfasern vornimmt und anschliessend darauf wieder Keramik spritzt. Auf diese Weise ist die Keramikauflage mechanisch fest und auch thermisch leitend mit dem Grundkörper verbunden. Die Ausbildung des Grundkörpers aus Aluminium statt aus Stahl ist insbesondere bei hohen Drehzahlen infolge des geringen Trägheitsmoments und der geringen Massen vorteilhaft und zweckmässig und gestattet einen leichteren Bau, insbesondere hinsichtlich Antrieb und Lagerung, wodurch erhebliche Kosten eingespart werden können.
Ausführungsbeispiele- der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Fig 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Galette,
Fig. 2 eine Teilschnittansicht einer Ausführungsform der erfiadungsgemässen Galette,
Fig. 3 eine Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Galette,
Fig. 4 eine Teilschnittansicht einer vierten Ausführungsform der Galette, und
Fig. 5 eine Teilschnittansicht einer fünften Ausführungsform der Galette.
Die Galette nach Fig. 1 besteht aus einem Grundkörper 1, auf dessen Aussenseite eine Keramikauflage 2 angeordnet ist.
Auf der Innenseite des Grundkörpers, welcher aus Stahl oder Aluminium bestehen kann, ist eine elektrisch leitende Schicht 3 vorgesehen. Zwischen der leitenden Schicht 3 und dem Grundkörper 1 kann eine Isolierschicht 5 vorgesehen sein.
Über eine nicht gezeigte elektrische Primärspule mit zugehörigen magnetischen Rückschlussteilen wird auf induktivem Wege ein Strom in der leitenden Schicht 3 erzeugt. Die durch diesen induktiven Strom erzeugte Wärme wird über den Grundkörper 1 auf die Keramikauflage 2 so übertragen, dass sich auf deren Oberfläche eine vorbestimmte, vorzugsweise gleichmässige Temperaturverteilung ergibt.
Um trotz verschiedener Abstrahlung und Wärmeübergänge sowie ungleichmässig verteilter Wärmequellen die gewünschte Temperaturverteilung auf der Oberfläche der Keramikschicht 2 zu erreichen, ist die Stützfläche des Grundkörpers 1 für die Keramikauflage 2 profiliert ausgebildet, so dass sich verschiedene Wärmeleitwerte längs der Achse der Galette ergeben. Damit können unterschiedliche Wärmeabstrahlungen sowie ungleichmässige Verteilungen der Wärmequellen ausgeglichen werden. Gleichzeitig ergibt die Profilierung der Stützfläche des Grundkörpers 1 einen verbesserten Halt der Keramikauflage 2 auf dem Grundkörper.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Galette dargestellt, bei welcher auf einem Grundkörper 11 eine Keramikauflage 12 mit in axialer Richtung verschiedener Dicke aufgebracht ist. Die verschiedene Dicke der Keramikauflage hat wieder den Zweck, eine vorbestimmte, vorzugsweise gleichmässige Temperaturverteilung auf der zylindrischen Oberfläche der Keramikauflage 12 zu erreichen.
Bei der Galette nach Fig. 2 ist keine eigene elektrisch leitende Schicht wie bei der Galette nach Fig. 1 auf der Innenseite des Grundkörpers 11 eingelassen oder aufgebracht. Stattdessen ist der Grundkörper 11 aus einer magnetischen Alumi niumlegierung hergestellt, so dass die induktiv erzeugte Wärme me unmittelbar in dem Grundkörper erzeugt werden kann.
Hierbei muss der Querschnitt des Grundkörpers 11 genau mit dem Querschnitt, d.h. also insbesondere der verschiedenen Dicke, der Keramikauflage 12 abgestimmt werden, um die ge wünscht vorbestimmte Temperaturverteilung zu erreichen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 weist ein Grundkörper 21, auf welchem eine Keramikauflage 22 von im wesentlichen konstanter Dicke aufgebracht ist, verschiedene Ausnehmungen 24 auf. Diese Ausnehmungen 24 haben den Zweck, die Verteilung der induktiv erzeugten Wärme derart zu beeinflussen, dass sich die vorbestimmte Temperaturverteilung auf der Oberfläche der Keramikauflage 22 ergibt. Auf der Innenseite des Grundkörpers ist in diesem Falle eine elektrisch leitende Schicht 23 in zwei getrennten Einzelabschnitten angebracht. Auch hier können zwischen den jeweiligen Abschnitten der leitenden Schicht 23 und dem Grundkörper 21 Isolierschichten 25 vorgesehen sein.
Die Aufteilung der elektrisch leitenden Schicht 23 und die Anzahl und Form der Ausnehmungen 24 müssen genau aufeinander abgestimmt werden, um die gewünschte Temperaturverteilung auf der Oberfläche der Keramikauflage 22 zu erreichen.
Falls der Grundkörper aus Aluminium hergestellt wird, kann es insbesondere für hohe Drehzahlen erforderlich sein, den durch Erhitzung hinsichtlich seiner Gestaltfestigkeit geschwächten Grundkörper gegen plastische Deformation durch Zentrifugalkräfte zu schützen. Dies geschieht zweckmässigerweise durch Umwicklung des Grundkörpers 21 bzw. 11 mit geeigneten dünnen Stahldrähten oder Mineralfasern 26, wie es in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Insbesondere bei hoher Drehzahl wird es wünschenswert sein, den Grundkörper aus Aluminium herzustellen, um eine geringe Zentrifugal- und Massenkraft und somit Flatterschwingungen zu vermeiden, wodurch Lagerung und Antrieb der Galette erheblich schwächer ausgeführt werden können.
Durch die Erfindung ist es möglich, nunmehr auch beheizte Galetten mit einer Keramikauflage herzustellen, welche durch ihre Keramikauflage im Gegensatz zur Chrombeschichtung gegen aggressive Komponenten in Kunststoffäden unempfindlich sind und die andererseits eine einwandfreie Temperaturverteilung wie gewünscht auf der Oberfläche der Keramikauflage ergeben.
The invention relates to a godet with a ceramic cover for the processing of chemical fibers.
In the textile industry, special machines for processing man-made fibers are known, in which heated rollers or godets with a chrome plating are used as the end surface. Furthermore, godets with a ceramic coating have already been used, but these have not yet been heated.
Since some plastic threads attack the chrome surface of the previous heated godets, attempts are increasingly being made to move to godets with a ceramic layer. However, a satisfactory heating, in particular with a uniform heat distribution on the surface of the ceramic layer, has not yet been achieved.
The invention is based on the object of creating a godet with a ceramic coating which can be heated uniformly and in a simple manner and which is otherwise simple in structure and manufacture.
This object is achieved according to the invention with a godet of the type described at the outset in that the ceramic pad is connected to the base body of the godet in a mechanically fixed and thermally conductive manner for a predetermined temperature distribution on the surface of the ceramic pad and is inductively heated.
The main body of the godet can expediently be made of steel or aluminum.
According to an expedient embodiment of the invention, the godet is designed to achieve the predetermined temperature distribution and to mechanically fix the ceramic coating on the base body so that the support surface of the base body for the ceramic coating is designed with a roughened adhesive base. The roughening of the primer is such that even with high centrifugal force, the ceramic coating is not removed.
An electrically conductive layer, which can also be subdivided into several individual sections, can be applied to the inside of the base body. The conductive layer is preferably made of a material with an electrical conductivity of at least 20% of the conductivity of copper. If the requirements placed on the electrical conductivity of the layer are particularly high, it can also be made of a material with an electrical conductivity of at least 50% of the conductivity of electrolytic copper. The electrical current generated by inductive heating can flow in this layer. The base body can optionally also be made of a magnetic aluminum alloy.
If the electrically conductive layer is applied by sintering, casting or melting to meet the highest demands on conductivity, then it must be ensured that the electrical conductivity is not reduced or only slightly reduced due to the formation of an alloy between the conductive material and the base material. For this reason, any alloy can be prevented by a thin intermediate layer which is arranged between the electrically conductive layer and the base body. The godet is then expediently constructed in such a way that the intermediate layer consists of an alloy containing the material of the electrically conductive layer, the conductance of which is equal to or slightly lower than that of the material of the layer.
In order to achieve the desired, predetermined temperature distribution on the godet surface, the ceramic coating can have different thicknesses in the axial direction. For the same purpose, it is advantageous to provide recesses in the interior of the base body.
Finally, if the base body is made of aluminum, for high speeds it may be necessary for the aluminum body, which has been weakened in terms of its structural strength through heating, to be protected against plastic deformations caused by centrifugal forces. For this purpose, the aluminum base body can e.g. tightly wrapped with suitable steel wires or mineral fibers and then the ceramic coating is sprayed on, for example using the plasma spray method. The wires or fibers can also be embedded in the ceramic layer by pre-spraying a ceramic layer, then making the stiffening winding with steel wire or mineral fibers and then adding the ceramic or
Mineral fibers and then injected ceramic again. In this way, the ceramic support is mechanically fixed and also thermally conductive connected to the base body. The formation of the base body from aluminum instead of steel is advantageous and expedient, particularly at high speeds due to the low moment of inertia and the low masses, and allows a lighter construction, especially with regard to drive and storage, which can save considerable costs.
Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. In the drawing: FIG. 1 shows a sectional view of an embodiment of the godet according to the invention,
2 shows a partial sectional view of an embodiment of the godet according to the invention,
3 shows a partial sectional view of a further embodiment of the godet,
Fig. 4 is a partial sectional view of a fourth embodiment of the godet, and
5 shows a partial sectional view of a fifth embodiment of the godet.
The godet according to FIG. 1 consists of a base body 1, on the outside of which a ceramic pad 2 is arranged.
An electrically conductive layer 3 is provided on the inside of the base body, which can consist of steel or aluminum. An insulating layer 5 can be provided between the conductive layer 3 and the base body 1.
A current is generated in the conductive layer 3 in an inductive manner via an electrical primary coil (not shown) with associated magnetic return components. The heat generated by this inductive current is transferred via the base body 1 to the ceramic support 2 in such a way that a predetermined, preferably uniform temperature distribution results on its surface.
In order to achieve the desired temperature distribution on the surface of the ceramic layer 2 in spite of various radiation and heat transfers as well as unevenly distributed heat sources, the support surface of the base body 1 for the ceramic layer 2 is profiled so that different thermal conductivity values result along the axis of the godet. Different heat emissions and uneven distributions of the heat sources can be compensated for. At the same time, the profiling of the support surface of the base body 1 results in an improved hold of the ceramic support 2 on the base body.
In FIG. 2, an embodiment of the godet according to the invention is shown in which a ceramic layer 12 with a different thickness in the axial direction is applied to a base body 11. The purpose of the different thicknesses of the ceramic coating is again to achieve a predetermined, preferably uniform, temperature distribution on the cylindrical surface of the ceramic coating 12.
In the godet according to FIG. 2, no separate electrically conductive layer is let in or applied to the inside of the base body 11 as in the godet according to FIG. Instead, the base body 11 is made of a magnetic aluminum alloy, so that the inductively generated heat me can be generated directly in the base body.
Here, the cross section of the base body 11 must exactly match the cross section, i.e. So in particular the different thickness, the ceramic pad 12 are matched to achieve the ge desired predetermined temperature distribution.
In the embodiment according to FIG. 3, a base body 21, on which a ceramic coating 22 of essentially constant thickness is applied, has various recesses 24. The purpose of these recesses 24 is to influence the distribution of the inductively generated heat in such a way that the predetermined temperature distribution on the surface of the ceramic pad 22 results. In this case, an electrically conductive layer 23 is applied in two separate individual sections to the inside of the base body. Here, too, insulating layers 25 can be provided between the respective sections of the conductive layer 23 and the base body 21.
The division of the electrically conductive layer 23 and the number and shape of the recesses 24 must be precisely coordinated with one another in order to achieve the desired temperature distribution on the surface of the ceramic pad 22.
If the base body is made of aluminum, it may be necessary, in particular for high speeds, to protect the base body, which has been weakened in terms of its structural strength by heating, against plastic deformation caused by centrifugal forces. This is expediently done by wrapping the base body 21 or 11 with suitable thin steel wires or mineral fibers 26, as shown in FIGS. 4 and 5. Particularly at high speed it will be desirable to manufacture the base body from aluminum in order to avoid low centrifugal and inertial forces and thus flutter vibrations, whereby the bearing and drive of the godet can be made considerably weaker.
The invention now also makes it possible to manufacture heated godets with a ceramic coating, which, in contrast to the chrome coating, is insensitive to aggressive components in plastic threads due to its ceramic coating and which, on the other hand, result in a perfect temperature distribution as desired on the surface of the ceramic coating.