CN102560798A - 用于引导、加热和输送长丝的导丝辊 - Google Patents

用于引导、加热和输送长丝的导丝辊 Download PDF

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CN102560798A CN2012100565205A CN201210056520A CN102560798A CN 102560798 A CN102560798 A CN 102560798A CN 2012100565205 A CN2012100565205 A CN 2012100565205A CN 201210056520 A CN201210056520 A CN 201210056520A CN 102560798 A CN102560798 A CN 102560798A
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Abstract

本发明涉及一种用于引导、加热和输送长丝的导丝辊，具有：一可旋转驱动的空心圆柱形导丝辊外壳(1)，导丝辊外壳可旋转地支承在一支架(2)上；一感应加热装置(8)，该感应加热装置设有多个离导丝辊外壳一定距离的感应线圈以加热导丝辊外壳；其中：感应产生的热量直接产生在导丝辊外壳的外边缘层内，因此能够通过感应加热装置直接控制长丝处理温度，而不必考虑导丝辊外壳内的任何热传导，感应加热装置(8)设计在导丝辊外壳之外，感应线圈在导丝辊外壳上一圆周角在20°至180°范围内的外壳扇段上延伸，感应线圈在导丝辊外壳的整个长度上延伸，感应线圈固定在一半壳形支承板(25)上，支承板与感应线圈一起可在工作位置和静止位置之间运动地保持。

Description

用于引导、加热和输送长丝的导丝辊
本申请是基于申请号为200580035069.7(国际申请号为PCT/EP2005/010820)、申请日为2005年10月07日、发明名称为“用于引导、加热和输送长丝的导丝辊”的中国专利申请提出的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分的用于引导、加热和输送长丝的导丝辊。
背景技术
例如由WO 97/49265(＝US 5,979,592)已知这种类型的导丝辊。
在纺丝设备或纺织机械中这种导丝辊用来加热、输送和引导长丝。其中加热旋转的导丝辊外壳，使得在导丝辊外壳圆周上行进的长丝通过接触被加热。为了进行加热，长丝或许多平行地并排行进的长丝最好多次分别以部分缠绕通过导丝辊外壳引导，其中所述长丝的并排平行的部分缠绕位于导丝辊外壳被加热的铺放长度内。这时特别是取决于，导丝辊外壳在整个铺放长度上具有均匀的表面温度，以得到长丝或许多长丝规定的加热。在已知导丝辊中导丝辊外壳通过感应加热装置加热。为此在一悬臂伸入罐状导丝辊外壳的支架上设置多个感应线圈。其中在导丝辊外壳和感应线圈之间形成一内部环形气隙。通过磁通量在导丝辊外壳内感生电流，它造成导丝辊外壳的加热。
但是实际表明，在导丝辊外壳感应加热时感应磁场仅仅加热紧靠导丝辊外壳的内边缘区。然后由于导丝辊外壳的导热性，热量分配到整个导丝辊外壳上。因此在导丝辊外表面上出现的表面温度主要取决于导丝辊外壳的导热性。
由GB 1 150 460以及WO 02/052078A1已知通过外部加热装置加热导丝辊外壳的导丝辊。加热装置由辐射加热器构成，其辐射能通过对流传递到导丝辊外壳上。由于高的圆周速度和与之有关的高的空气流动，这种加热装置带来高的能量损失。另一方面为了调整到规定的导丝辊外壳表面温度，几乎不可能进行控制，此外通过热传导在导丝辊外壳的边缘区内出现较大热损失。
发明内容
本发明的目的是，这样改进此类的导丝辊，使导丝辊外壳的加热损失尽可能小地以导丝辊外壳表面温度的灵敏和反应迅速的可调节性进行。
本发明另一个目的是，提供一种这一类的导丝辊其余构件热负荷尽可能小的导丝辊。
按照本发明对于导丝辊这个目的通过这样的方式实现，即，感应产生的热量直接产生在导丝辊外壳的外边缘层内，因此能够通过感应加热装置直接控制长丝处理温度，而不必考虑导丝辊外壳内的任何热传导，感应加热装置设计在导丝辊外壳之外，感应线圈在导丝辊外壳上一圆周角在20°至180°范围内、尤其在40°至130°范围内的外壳扇段上延伸，感应线圈基本上在导丝辊外壳的整个长度上延伸，感应线圈固定在一半壳形支承板上，支承板与感应线圈一起可在一工作位置和一静止位置之间运动地保持。
本发明优良的改进结构通过从属权利要求的特征和特征组合确定。
本发明通过这样的方式与例如由US 4,675,487或DE 102 09 544A1所知的不同，即为了处理纸带，压光辊借助于一位于外部的感应加热装置加热。由于大的温度范围(在US 4,675,487中规定为70℃至100℃)，如果这里要保持压光辊表面的温度均匀性，它不得不通过较小的圆周速度以及仅仅局部起作用的感应进行调整，才能不对待处理纸带产生影响。
但是在处理合成长丝时要求，导丝辊外壳的表面温度在整个铺放长度上尽可能保持不变。特别是在一个导丝辊外壳上引导多股长丝时，较大的温度差直接导致所制造的长丝不同的物理性能。就此而言希望导丝辊外壳表面的温度差＜2℃。因此对于通过由US 4,675,487及DE102 09 544A1已知的方案，加热导丝辊外壳的保留更强烈了。
但是本发明令人惊讶地使人得知，由于导丝辊外壳在1000m/min至6000到8000m/min范围内的较高圆周速度而形成一基本上恒定的表面温度。此外还表明，由于例如上油剂蒸汽与导丝辊外壳内部相比严重恶化的环境条件，对于设计在导丝辊外壳外部的感应加热装置没有不利影响。
此外本发明具有特殊的优点，即感应产生的热量直接产生在导丝辊外壳的外边缘层内，因此可以通过感应加热装置直接控制长丝处理温度，而不必考虑导丝辊外壳内的任何热传导。此外直接在导丝辊外壳外边缘层内感应的热量促使在导丝辊外壳内部特别是轴承部位内的热负荷显著减小。因此用来将导丝辊外壳安装在支架上的结构可以仅仅按轴承技术的观点设计。
由于长丝处理所需要的高的导丝辊外壳圆周速度实际表明，感应加热装置的感应线圈仅仅在圆周角在20°至180°范围内，尤其在40°至130°范围内的外壳扇段上延伸。因此导丝辊的操作也不受许多长丝的生头影响。但是为了加强强度，感应线圈也可以在＞180°的更大圆周角上延伸。在特殊情况下甚至可以被加热装置完全包围，其中一部分感应线圈优选固定在一可运动的支架上。
为了在导丝辊外壳上充分利用和形成尽可能长的铺放长度，感应线圈最好均布设置在导丝辊外壳整个长度上。由此可以在导丝辊上优选同时引导、加热和输送多股长丝。但是原则上在导丝辊外壳上的热量分配也可以通过配设于导丝辊外壳的元件进行。这时感应线圈仅仅在导丝辊外壳的部分长度上延伸。
这里感应线圈最好沿轴向和径向彼此相邻地平行于导丝辊外壳固定。因此感应加热装置可以用至少50Hz最好500Hz以上的高的交流电频率运行。
因为在导丝辊外壳的各末端处已知出现较高热损失，优选采用本发明优良的改进结构，在这种结构中感应线圈组合形成多个加热区，配设于一个加热区的感应线圈可共同地并且和相邻加热区的相邻感应线圈无关地控制。因此特别是朝向端面的导丝辊外壳边缘区可以设计成具有较高的功率密度。
其中感应线圈最好设计有绕组，其包括一沿导丝辊外壳纵向布置的绕组。例如各绕组可以有利地固定在U形的带绕铁心上，其各极端距导丝辊外壳恒定的距离完全一致地轴向延伸。
但是也存在这样的可能性，即感应线圈做得带有沿圆周方向的各绕组。这时一个感应线圈相对置的各极端距导丝辊外壳恒定的距离完全一致地径向延伸。
感应线圈极端和导丝辊外壳之间的距离基本上保持不变，其中通过极端和导丝辊外壳间的＜5mm尤其是＜3mm的距离使导丝辊外壳有利地磁化。
按照本发明一种特别优良的改进结构，感应线圈固定在一半壳形支承板上，它和感应线圈一起可在一工作位置和静止位置之间运动。因此可以用简单的方式方法对感应加热装置进行维护工作。
对于支承板支承在一离导丝辊外壳一定距离轴向延伸的回转轴上的情况，可以有利地安装一在外壳的相对置的侧面相对于支承板可回转的盖板，以给导丝辊外壳配备防护罩。
为了保持导丝辊外壳上一定的表面温度，感应加热装置最好与一加热控制装置连接，它本身与至少一个温度传感器连接，该传感器测量导丝辊外壳的实际温度。因此感应加热装置可接入一调节回路，通过它可调整导丝辊外壳规定的表面温度，并可在运行时连续监测。
因此温度传感器最好直接固定在导丝辊外壳上，其中传感器信号从旋转的导丝辊外壳通过一信号传输器输送给加热控制装置。
在导丝辊外壳上采用多个加热区时最好每个加热区分别配设一温度传感器，使每个加热区可通过加热控制装置相互独立地调节其表面温度。
附图说明
下面参照附图详细说明本发明导丝辊的一些实施例。
附图表示：
图1和2本发明导丝辊第一实施例的多个示意图；
图3和4本发明导丝辊另一实施例的多个示意图；
图5本发明导丝辊又一实施例的示意图。
具体实施方式
图1和2中以多个视图表示本发明导丝辊的第一个实施例。其中图1示意表示一横剖视图，图2示意表示正视图。在这方面如果没有具体指某个图，以下说明适用于两个图。
导丝辊具有一空心圆柱形导丝辊外壳1，它在一端通过一端壁4做成罐形。在端壁4相对的一侧，导丝辊外壳1是开口的。导丝辊外壳1的端壁4与一轮毂5连接，它旋转固定地安装在轴3的圆周上。轴3可旋转地悬臂支承在一侧向设置在导丝辊外壳旁的支架2上。为此在支架2上设有轴承6.1和6.2。在支架2的相对于导丝辊外壳1对置的一侧上，轴与一电动机7连接。轴3穿过电动机7并具有一自由端，在它上面安装着信号传输器13。
为了加热导丝辊外壳1，在导丝辊外壳1外部设置一感应加热装置8。这里感应加热装置具有多个沿轴向和径向并排的感应线圈。
如图1中所示，沿轴向并排设置总共4个感应线圈9.1、9.2、9.3和9.4。其中感应线圈9.1至9.4基本上在导丝辊外壳1的整个长度上延伸。每个感应线圈9.1至9.4分别通过一绕组22和一带有极端10.1和10.2的U形绕组架21构成。U形绕组架21最好做成具有多个变压器用硅钢片的带绕铁心。每个感应线圈9.1至9.4分别通过一间隔件17与支座16连接。支座16一端与支架2固定连接。
感应线圈9.1至9.4通过支座16相对于导丝辊外壳1这样固定，使得在导丝辊外壳1整个长度上在导丝辊外壳1和极端10.1和10.2之间形成一基本上恒定的距离。这里该距离设计成在＜5mm、尤其是＜3mm的范围内。
如图2所示，沿径向顺次设置总共4个感应线圈9.1、9.5、9.6、9.7。其中感应线圈9.1、9.5至9.7的绕组架21这样相互布置，使得极端10分别以离导丝辊外壳1表面恒定的距离固定。这里支座16设计成圆弧形地基本上与导丝辊外壳1完全一致。
在图1和2中所示的感应加热装置8通过感应线圈构成多个加热区18.1、18.2、18.3和18.4。这里沿径向顺次设置的感应线圈分别构成一加热区。
如图1中所示，每个加热区18.1至18.4分别配备一温度传感器12.1至12.4。温度传感器12.1至12.4安装在导丝辊外壳1内部，并通过信号线19与信号传输器13连接。信号传输器13的固定部分与加热控制装置11连接。加热控制装置11通过多根电源线15与配设于感应线圈的电源接头14连接。通过加热控制装置11可共同控制配设于加热区18.1至18.4的感应线圈10。在此一个加热区的感应线圈组可与相邻加热区的感应线圈无关地控制。因此在运行情况下例如可以给定导丝辊外壳1预定的表面温度。因此，每个通过温度传感器12.1至12.4记录的有偏差的实际温度可以有利地通过加热控制装置11在每个加热区18.1至18.4内单独地调节。从而可以在导丝辊外壳1整个铺放长度上调整为和保持基本上恒定的表面温度。
如图2中所示，通过感应加热装置8仅仅在导丝辊外壳1的一个角度范围内造成感应加热。这里感应加热装置8在约120°的角度范围内延伸。
在运行状态下，导丝辊外壳1通过电动机7和轴3驱动到在处理长丝时完全在1000m/min以上的圆周速度。由于导丝辊外壳1高的圆周速度，通过感应加热装置8达到导丝辊外壳1整个圆周上的均匀加热。根据导丝辊外壳的圆周速度，由感应加热装置8在导丝辊外壳1上占有的角度范围可选择地形成在20°直至180°的范围内。其中导丝辊外壳1的表面温度可以根据长丝处理和长丝类型处在60℃至250℃的范围内，这里在导丝辊外壳整个铺放区内表面温度差在＜2℃尤其是＜1℃的范围内。
在图3和4中以多个视图示意表示本发明导丝辊的另一个实施例。在图3中以横剖视图，在图4中以正视图表示实施例。在这方面如果没有具体指某个图，以下说明适用于两个图。
在图3和4中所示的实施例中导丝辊外壳1在两个端面处分别具有一端壁4.1和4.2。端壁4.1和4.2通过轴承6.1和6.2可旋转地直接支承在一轴24上。轴24悬臂地与支架2连接。在导丝辊外壳1内部在端壁4.1和4.2之间尤其在中间区域内设置一电动机7。电动机7具有一固定不动的定子20和一环形的包围定子20的转子21。在定子20和转子21之间形成一气隙。转子21与导丝辊外壳1固定连接。定子20固定在轴24上。定子20的供电通过穿过轴24向外引出的电源线进行。为此轴24做成空心圆柱形。
感应加热装置8设置在导丝辊外壳1之外，且具有多个固定在离导丝辊外壳1一定距离处的感应线圈9.1和9.2。感应线圈分别由一绕组架23和一绕组22构成。这里绕组架23的极端10沿导丝辊外壳纵向布置。绕组22以沿纵向定向的卷绕方向卷绕在绕组架23上。
如图3中所示，在导丝辊外壳上沿纵向并排设置两个感应线圈。每个感应线圈9.1和9.2分别沿圆周方向具有两个相邻的感应线圈，如图4中所示。因此感应加热装置8总共由6个感应线圈构成，它们在导丝辊外壳1上沿圆周方向在约90°的角度范围内延伸。其中感应加热装置8在纵向基本上一直延伸到端壁4.1和4.2。在本实施例中共同地通过加热控制装置11控制感应加热装置8的各感应线圈。为此加热控制装置11与一电源接头4及各感应线圈连接。
感应线圈安装在支座16上。为此绕组架23通过间隔件17与支座16固定连接。支座16半壳形地离导丝辊外壳1一定距离与它一致地形成，并悬臂固定在支架2上。这里支座16和支架2之间的连接做成可运动的，从而使支座16可在一工作位置-如图3中所示-和一静止位置之间来回移动。
为了控制和调节导丝辊外壳1的表面温度，在导丝辊外壳1上设置两个温度传感器12.1和12.2，它们与导丝辊外壳1内部的信号传输器13连接。信号传输器13以其不旋转的部分固定在轴24上，并通过信号线与加热控制装置11连接。
本发明导丝辊的在图3和4中所示的实施例在其功能方面与上述按图1和2的实施例相同，因此在这里参考前述实施例。其中在导丝辊外壳1圆周上同样引导一股或多股长丝。导丝辊外壳1通过在导丝辊外壳1内部的电动机7驱动。导丝辊外壳1通过设置在导丝辊外壳1外部的感应加热装置8加热。为了调节导丝辊外壳的表面温度，加热控制装置11配设两个温度传感器12.1和12.2。这里感应线圈9.1，9.2等等这样通电，使导丝辊外壳1保持基本上恒定的表面温度。
在图5中表示本发明导丝辊的又一个实施例。这里在以下说明中具有相同功能的构件得到和图1和2中相同的图形标记。此外在图5中所示的导丝辊的结构基本上和在图1和2中所示的导丝辊一样，因此在下面的说明中主要仅仅解释其区别，其余内容参考对图1和2的上述说明。
在按图5的实施例中，感应加热装置8的感应线圈9共同固定在一半壳形支承板25上，它与导丝辊外壳1完全一致。支承板25在圆周方向上在约90°的角度范围内延伸。在支承板25的一端上设置一回转轴27，它沿轴向平行于导丝辊外壳1延伸。回转轴27悬伸地以一端固定在支架2上。支承板25与回转轴27这样连接，使支承板25可在一工作位置-如图5中所示-或一静止位置之间移动。
在回转轴27的与支承板25相对的一侧上设置一盖板26，它同样与回转轴27可回转地连接。盖板26半壳形地与导丝辊外壳1完全一致地形成，并基本上在导丝辊外壳1整个纵向区域上和在圆周上约90°的角度范围内延伸，因此不仅支承板25而且盖板26在导丝辊工作期间形成一对外的防护套。从而一方面可以避免热损失，另一方面使气流对长丝引导产生有利影响。此外提供对外界作用或不许可干扰的防护。
在本发明导丝辊的在图1至5中所示的实施例中，感应加热装置的电子元件和导电连接是隔离的并做得对外封闭，以避免特别是例如由长丝产生的上油剂蒸汽和油雾对环境的影响。因此本发明的导丝辊也可以优良地用在纺织厂的非常不利的环境区域内。
图形标记表
1                       导丝辊外壳
2                       支架
3                       轴
4，4.1，4.2             端壁
5                       轮毂
6.1，6.2                轴承
7                       电动机
8                       感应加热装置
9.1，9.2，9.3，9.4......感应线圈
10，10.1，10.2          极端
11                      加热控制装置
12.1，12.2，12.3，12.4  温度传感器
13                      信号传输器
14                      电源接头
15                      电源线
16                      支座
17                      间隔件
18.1，18.2，18.3，18.4  加热区
19                      信号线
20                      定子
21                      转子
22                      绕组
23                      绕组架
24                      轴
25                      支承板
26                      盖板
27                      回转轴

Claims (10)

1.用于引导、加热和输送长丝的导丝辊，该导丝辊具有一可旋转驱动的空心圆柱形导丝辊外壳(1)，该导丝辊外壳可旋转地支承在一支架(2)上：该导丝辊还具有一感应加热装置(8)，该感应加热装置设计有多个离导丝辊外壳(1)一定距离的感应线圈(9.1，9.2)以加热导丝辊外壳(1)，其特征为：感应产生的热量直接产生在导丝辊外壳的外边缘层内，因此能够通过感应加热装置直接控制长丝处理温度，而不必考虑导丝辊外壳内的任何热传导，感应加热装置(8)设计在导丝辊外壳(1)之外，感应线圈(9.1，9.2，......)在导丝辊外壳(1)上一圆周角在20°至180°范围内的外壳扇段上延伸，感应线圈(9.1，9.2，......)基本上在导丝辊外壳(1)的整个长度上延伸，感应线圈(9.1，9.2，......)固定在一半壳形支承板(25)上，支承板(25)与感应线圈(9.1，9.2)一起可在一工作位置和一静止位置之间运动地保持。
2.按权利要求1的导丝辊，其特征为：感应线圈(9.1，9.2，......)多个相互并排地沿轴向和/或径向平行于导丝辊外壳(1)延伸。
3.按权利要求1的导丝辊，其特征为：感应线圈(9.1，9.2，......)组合成多个加热区(18.1，18.2，......)，并且配设于加热区(18.1，18.2，......)之一的感应线圈(9.1，9.2，......)可共同地且与相邻加热区(18.1，18.2，......)的相邻感应线圈(9.1，9.2，......)无关地控制。
4.按权利要求1的导丝辊，其特征为：感应线圈(9.1，9.2，......)分别具有两个极端(10.1，10.2)，该极端沿轴向以距导丝辊外壳(1)恒定的距离完全一致地延伸。
5.按权利要求1的导丝辊，其特征为：感应线圈(9.1，9.2，......)分别具有两个极端(10.1，10.2)，该极端沿径向以距导丝辊外壳(1)恒定的距离完全一致地延伸。
6.按权利要求4或5的导丝辊，其特征为：感应线圈(9.1，9.2，......)之一的各极端(10.1，10.2)和导丝辊外壳(1)之间的距离在1mm至6mm范围内。
7.按权利要求6的导丝辊，其特征为：支承板(25)支承在一离导丝辊外壳(1)一定距离轴向延伸的回转轴(27)上，回转轴(27)在与支承板(25)相对的外壳侧上携带一盖板(26)。
8.按权利要求1的导丝辊，其特征为：感应加热装置(8)与一加热控制装置(11)连接，加热控制装置(11)与至少一个测量导丝辊外壳(1)外壳温度的温度传感器(12.1)连接。
9.按权利要求7的导丝辊，其特征为：温度传感器(12.1)固定在导丝辊外壳(1)上，并通过一信号传输器(23)与位置固定的加热控制装置(11)连接。
10.按权利要求8的导丝辊，其特征为：设置多个温度传感器(12.1，12.2，......)，其中每个温度传感器(12.1，12.2，......)对应导丝辊外壳(1)上的多个加热区(18.1，18.2，......)之一。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20120711