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Die Erfindung betrifft eine Textilmaschine zur Herstellung textiler Flächenware und/oder Volumenware, mittels welcher eine verminderte Energieabgabe an die Umgebung realisierbar ist.
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Es ist nicht nur im Textilmaschinenbau eine generelle Aufgabe, die Energieabgabe einer in Betrieb befindlichen Maschine zu reduzieren. Bei Textilmaschinen, insbesondere Wirkmaschinen, hat die nicht vermeidbare Energieabgabe an die Umgebung den Nachteil, dass die die textile Ware erzeugenden Organe, welche für den Herstellungsprozess dieser textilen Ware bewegt werden müssen und daher auf ebenfalls bewegbaren Trägern, auch Barren genannt, angeordnet sein müssen, mit dem Maschinenbett verbunden sind. Infolge der Energieabgabe dehnen sich u. a. auch diese Träger aus, was im Extremfall dazu führen kann, dass einzelne Wirkelemente in ihrer relativen Bewegung zueinander kollidieren können. Auch aus diesem Grunde wird daher angestrebt, die Energieabgabe dieser Textilmaschinen zu reduzieren.
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Prinzipiell kann eine Reduzierung der Wärmeabgabe über ein in beispielsweise ein Maschinenbett integriertes Rohrsystem für eine Flüssigkeitskühlung integriert werden. Ein derartiges System ist beispielsweise in
EP 0 326 688 A1 beschrieben. Gemäß diesem bekannten System werden Kühlschlangen für eine Flüssigkeitskühlung im Maschinenbett verwendet. Als Kühlmedium dient Wasser, wobei das Kühlsystem für mehrere Wärme emittierende Maschinenteile eingesetzt wird.
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Bei den bekannten Textilmaschinen werden auch die Maschinenbetten in aller Regel mit einem Farbüberzug versehen. Die üblicherweise eingesetzten Farben dienen neben einer „Corporate Identity” des Herstellers vorrangig der Verhinderung des Rostens bzw. der Oxidation der Oberfläche des Maschinenbettes (sowie auch der anderen Maschinenteile). Ein nennenswerter Einfluss der Farbschichten der Bauelemente auf eine Verminderung der Energieemission liegt dagegen nicht vor.
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In
DE 43 15 377 A1 ist für Heizelemente eines gut isolierendes Heizgerätes für aufzuheizende Fäden eine Heizkammer mit einem doppelwandigen, vakuumierten Gefäß beschrieben, dessen Innenwand eine Beschichtung mit einem niedrigen Emissionsgrad aufweist. Diese Beschichtung dient dazu, die Energie gerichtet auf den durch das Heizgerät geleiteten Faden zu bringen und eine Abstrahlung dagegen in die entgegengesetzte Richtung möglichst gering zu halten.
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Im Textilmaschinenbau werden daher ständig höhere Forderungen bezüglich des Beherrschens thermischer Prozesse gestellt. Es gilt, innere Wärmequellen neben äußeren thermischen Einflüssen durch Raum, Bedienpersonal und Wärmestrahlungen zu vermeiden. Eine zentrale Stellung nimmt dabei das Maschinenbett ein, weil das Maschinenbett volumenmäßig zu den kompaktesten und schwersten sowie größten Bauteilen gehört, welche darüber hinaus die textile Ware erzeugenden Organe tragen, welche aber andererseits wegen ihrer Größe auch eine thermische Speicherwirkung mit dem Nachteil der Emission von Wärme nach sich ziehen.
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Aus dem Fachartikel „Null-Verformung durch eingegossene Intelligenz” aus Sonderdruck aus Industrieanzeiger 16/2005 ist bekannt, einen sogenannten adaptronischen Ansatz für Maschinenbetten vorzusehen. Die Maschinenbetten sind dabei mit integrierter Sensorik, Aktorik und Regelungstechnik ausgerüstet, wodurch das Maschinenbett aus Mineralguss zum autonomen System wird, das auf sich verändernde thermische Betriebszustände und Umgebungsbedingungen adaptiert reagieren kann. Der Vorteil von Mineralgusswerkstoffen, insbesondere für Maschinenbetten, liegt darin, dass diese Werkstoffe maximale Temperaturen von 45°C bis 50°C entwickeln, wobei nur minimale Abkühlspannungen und geringer Schwund auftreten. Wegen dieser Eigenschaften ist es möglich, elektronische Bauteile direkt in das Maschinenbett mit einzugießen. Durch dieses System ist es möglich, thermisch bedingte Verformungen nicht nachträglich zu kompensieren, sondern vielmehr zu verhindern, dass sie überhaupt auftreten. Dadurch ist es möglich, dass sich die Struktur selbständig und autonom an veränderte Randbedingungen anpasst. Nachteil derartiger intelligenter Maschinenbetten ist ein relativ hoher apparativer und Kostenaufwand.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Textilmaschine zur Herstellung textiler Flächenware und/oder Volumenware, insbesondere Wirkmaschine, bereitzustellen, deren Korpus eine gegenüber herkömmlichen Ausgestaltungen des Korpus deutlich geringere Wärmeemission aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Textilmaschine mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Erfindungsgemäß weist die Textilmaschine zur Herstellung textiler Flächenware und/oder Volumenware, d. h. textiler Ware, welche vorzugsweise eine Wirkmaschine ist, ein Maschinenbett auf, dessen Korpus zwischen zumindest zwei Seitenelementen getragen ist und mit welchem die textile Ware erzeugende Organe verbunden sind. Erfindungsgemäß weist der Korpus zumindest an seiner äußeren Oberfläche zumindest bereichsweise einen Wärmeemissionsgrad ≤ 0,5 auf. Überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, dass es durchaus Ausbildungen von Oberflächen gibt, über welche der Wärmeemissionsgrad entscheidend beeinflusst werden kann. Während normal raue, ebene Eisen- oder Stahloberflächen, unbearbeitetes Gusseisen, Grafitoberflächen, farbige Kunststofflacke, ölbasierte Lacke, selbst Nickel-Chromüberzüge hohe Wärmeemissionsgrade im Bereich von ≥ 0,9 bis nahe an 1 (schwarz) aufweisen, hat sich gezeigt, das es Oberflächenbeschaffenheiten gibt, welche in erheblichen Maße die Wärmeemission verringern können, nämlich dann, wenn deren Wärmeemissionsgrad ≤ 0,5 ist. Vorzugsweise werden Zinkbeschichtungen auf dem Korpus vorgenommen, welche vorzugsweise im Wege des Flammspritzens aufgebracht und anschließend passiviert sind. Aber auch Aluminiumüberzüge können einen ähnlichen Effekt erreichen. Es ist aber nicht zwingend erforderlich, dass eine Beschichtung auf der Oberfläche des Korpus vorgenommen wird. Es ist auch möglich, das Material des Korpus selbst so zu behandeln, dass ein niedriger Emissionsgrad auftritt. Dies kann beispielsweise durch elektrolytisches oder galvanisches Behandeln von Eisen und Stahl mit beispielsweise anschließendem Hochglanzpolieren erreicht werden. Selbst poliertes Gusseisen weist einen Wärmeemissionsgrad gegenüber unbehandeltem Gusseisen auf, welcher bei etwa 1/5 vom unbehandelten liegt. Kupfer kann ebenfalls als Oberflächenbeschichtung eingesetzt werden, wenn niedrige Wärmeemissionsgrade eingesetzt werden sollen, ebenso wie Gold. Diese Metalle sind jedoch für praktische Einsatzzwecke aus Kostengesichtspunkten eher nicht zu empfehlen. Kostengünstig ist insbesondere eine Zinkbeschichtung.
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Die erfindungsgemäße Oberflächengestaltung der äußeren Oberfläche des Maschinenbettes dient der Reduzierung des Energiebedarfs der Maschine, der Wärmeabgabe in die Produktionshalle und der wärmebedingten Ausdehnung der Bauteile bzw. der Stabilisierung dieser Ausdehnung sowie einer zielgerichteten Temperaturerhöhung des Kühlmittels für eine verbesserte Gesamtenergiebilanz.
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Die erfindungsgemäße Oberflächengestaltung der inneren Oberfläche des Maschinenbettes dient auch der Reduzierung der wärmebedingten Ausdehnung vom Korpus selbst. Unterstützende Maßnahmen dafür sind zusätzlich der Kühlmittelstrom bzw. der Heizmittelstrom mit oder ohne Wärmetauscher.
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Im Rahmen dieser Erfindung sollen unter textilen Flächenwaren bzw. Volumenwaren vor allen Dingen normale Gewebe und Gewirke sowie auch Abstandsgewirke mit einbezogen werden. Bei Abstandsgewirken erfolgt die Herstellung auf Maschinen, welche dem Grunde nach zwei Maschinenbetten aufweisen, weil zwei Grundmaschinen im Prinzip Rücken an Rücken angeordnet sind. Somit sind auch zwei Antriebswellen bei diesen Maschinen vorhanden. Ebenso existieren zwei Aufbauten, d. h. die die textile Ware erzeugende Organe sind über jedem einzelnen Maschinenbett vorhanden und zum jeweils anderen System gegenüberliegend angeordnet. Unter „ein Maschinenbett” sind dazu also auch Maschinenbettkonstruktionen zu verstehen, welche für doppelnadelbarrige Wirkmaschinen eingesetzt werden. Zwischen den beiden Maschinenbetten bei derartigen doppelnadelbarrigen Wirkmaschinen ist im Arbeitsbereich ein Freiraum, durch welchen das Abstandsgewirke läuft, an der Unterkante umgelenkt und unter dem Maschinenbett nach vorn zur Warenaufrollung geführt wird.
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Der erfindungsgemäße prinzipielle Aufbau einer Anordnung des Korpus des Maschinenbettes zwischen zumindest zwei Seitenelementen bedeutet im Rahmen dieser Anmeldung, dass sowohl ein Korpus mit angeschweißten Seitenteilen, welcher einem Standardaufbau entspricht, als auch ein Korpus mit angeflanschten Ständern gemäß beispielsweise
DE 20 2011 002 743 U1 sowie auch ein längsgeteilter Korpus gemäß
DE 20 2010 014 672 U1 verstanden werden.
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Gemäß einer Weiterbildung besteht das Maschinenbett aus Stahl- oder Mineralguss oder auch aus Granit oder einer Kombination daraus, wobei der Korpus vorzugsweise an seiner äußeren Oberfläche eine Beschichtung aufweist. Diese Beschichtung ist vorzugsweise eine solche Beschichtung, dass ein erfindungsgemäß niedriger Wärmeemissionsgrad von ≤ 0,5, bevorzugter ≤ 0,4, und noch bevorzugter ≤ 0,2 vorhanden ist. Ein wesentlicher Vorteil von Mineralguss ist dessen hohe Temperaturstabilität. So hat Mineralguss eine um den Faktor 50 geringere Wärmeleitfähigkeit als Stahl oder Grauguss. Er ist also träge gegenüber kurzzeitigen Temperatureinflüssen, wodurch die erfindungsgemäße Oberflächenbeschaffenheit des Maschinenbettes besonders attraktiv ist.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Textilmaschine ist der Korpus mit Wärmetransportmittelrohren durchzogen, in welchen zusätzlich mittels eines geregelten Wärmetransportmittelstroms Wärme aus dem Korpus abführbar oder zuführbar ist. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, dass die verminderte Wärmeemission nicht zu einer übermäßigen Energiespeicherung im Korpus mit den eingangs geschilderten Nachteilen führt.
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Im Fall, dass der Wärmetransportmittelstrom ein Kühlmittelstrom ist, wird durch das mittels des Kühlmittelstroms vorhandene aktive Kühlsystem vielmehr die im Korpus anfallende Energie zielgerichtet und geregelt abgeführt. Damit wird sichergestellt, dass insgesamt weniger Wärme von der Textilmaschine an die Umgebung abgegeben wird, als dies bei Textilmaschinen gemäß dem Stand der Technik der Fall ist. Die mittels Kühlmittelstrom abgeleitete Energie wird vorzugsweise einem Wärmetauscher zugeführt, welcher die aufgenommene Energie an einen Sekundärkreislauf abgibt, so dass der durch diese Energieabgabe gekühlte Kühlmittelstrom dem Korpus zu dessen Kühlung zugeführt wird. Dadurch kann eine definierte Energiemenge aus dem Maschinenbett ausgetragen werden, wodurch sichergestellt wird, dass weniger Energie vom Maschinenbett bzw. dessen Korpus in die die textile Ware erzeugenden Organe eingeleitet wird als bei bekannten Textilmaschinen.
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Es ist auch möglich, dass mittels des eingesetzten Wärmetransportmittels, in Form eines Heizmittelstroms, das vorzugsweise Öl ist, die Maschine beheizt wird. Dies ist vor allem während Maschinenstillstandszeiten oder vor Inbetriebnahme sinnvoll. Dazu kann die Luft in der Produktionshalle genutzt werden, die beispielsweise durch klimatische Bedingungen im Einsatzland oder durch den Betrieb anderer Maschinen und Anlagen gegeben ist.
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Für eine optimale Regelung sind am Korpus vorzugsweise Messsensoren vorgesehen, deren Signale Temperaturwerte am und/oder im Korpus liefern und einer Steuerung zugeführt werden, welche diese Signale auswertet und entsprechenden Stellgliedern zur Regelung des Massenstroms des Kühlmittelstroms zuführt.
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Vorzugsweise ist der Kühlmittelstrom Öl und ist gegenüber dessen Normaltemperatur von ca. 40°C bekannter Textilmaschinen auf eine erhöhte Temperatur angehoben und wird derart geregelt, dass die maximale Temperatur des Kühlmittelstromes zumindest 5 K über der Normaltemperatur ist. Diese erhöhte Temperatur hat den Vorteil, dass die die Wärmeübertragung vom Korpus des Maschinenbettes auf den Kühlmittelstrom Öl bestimmende Temperaturdifferenz höher ist und dass dennoch bzw. gerade wegen des besseren Wärmeübergangs in Folge höherer Temperaturunterschiede gezielt die Wärmeabgabe des Korpus des Maschinenbettes an die Umgebung weiter reduziert wird. Gegebenenfalls kann die Öltemperatur beispielsweise die des Wärmetransportmittels auf 60 bis 65°C angehoben sein. Eine erhöhte Öltemperatur kann bspw. einen geringeren Reibwert der Lager mit der Folge einer Reduzierung der Lastaufnahme des Hauptwellenmotors aufweisen.
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Vorzugsweise sind die Kühlmittelrohre in einem Füllraum des Korpus angeordnet, vorzugsweise eingegossen, so dass aus dem Bereich des Korpus des Maschinenbettes Wärme ausgetragen wird, in welchem diese gespeichert wird.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung sind die Kühlrohre vorzugsweise im Ölraum des Korpus, und zwar insbesondere an dessen dem Ölraum zugewandten inneren Oberflächen angeordnet. Eine Anordnung der Kühlrohre im Ölraum hat den Vorteil, dass die die Energie aufnehmenden Ölmengen im Korpus unmittelbar gekühlt werden können und somit über die bessere Kühlung des im Korpus vorhandenen Öls sichergestellt wird, dass weniger Energie im Korpus selbst bzw. im Maschinenbett gespeichert wird.
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Es ist jedoch auch möglich, dass Kühlmittelrohre sowohl im Füllraum des Korpus als auch in dessen Ölraum angeordnet sein können. Sie können im Füllraum des Korpus, insbesondere beim Mineralguss, eingegossen sein; sie können aber auch im Füllraum von Granulat bzw. Schüttgut, Sand oder Stahl- bzw. Metallschrott umgeben sein. Dies wird vor allem auch zur Schall- und Schwingungsabsorption eingesetzt.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden nun anhand der nachfolgenden Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1: einen prinzipiellen Querschnitt durch eine doppenadelbarrige Wirkmaschine zur Herstellung von Volumenware, sogenannte Abstandsgewirke;
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2: den prinzipiellen Aufbau einer Textilmaschine mit einem Korpus zwischen Seitenteilen in a) Vorderansicht und b) Seitenansicht;
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3: eine prinzipielle Seitenansicht einer Textilmaschine mit einem Korpus zwischen zwei Ständern in a) Vorderansicht und b) Seitenansicht;
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4: eine prinzipielle Ansicht eines längs in zwei Abschnitte geteilten Korpus einer Textilmaschine in a) Vorderansicht und b) Seitenansicht; und
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5a) bis d): Querschnitte durch einen in Ölraum und Füllraum unterteilten Korpus (ohne Deckel), jeweils mit Kühlmittelrohren versehen.
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In 1 ist eine prinzipielle Querschnittsansicht einer doppelnadelbarrigen Wirkmaschine dargestellt, bei welcher sozusagen zwei Wirkbereiche Rücken an Rücken zueinander zu einer Maschine vereinigt sind, wobei die jeweiligen, die textile Ware 2 erzeugenden Organe 3 auf zwei Maschinenbetten angeordnet sind. Diese Doppelanordnung der Maschinenbetten soll vom Gegenstand der Erfindung gemäß Anspruch 1 mitumfasst sein. Da der prinzipielle Aufbau einer solchen doppelnadelbarrigen Wirkmaschine bekannt ist, sind nur die Hauptbestandteile eingezeichnet: Korpus 1 des Maschinenbettes, textile Ware 2 und die textile Ware erzeugenden Organe 3.
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Gemäß 2a) ist in Vorderansicht ein zwischen angeschweißten Seitenteilen 4.1 angeordneter Korpus 1 einer erfindungsgemäßen Textilmaschine dargestellt. Aus Gründen der Vereinfachung sind die die textile Ware 2 erzeugenden Organe 3 nicht dargestellt. In 2b) ist in prinzipieller Darstellung die Seitenansicht dargestellt.
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In 3a) schließlich ist in einer Vorderansicht ein Korpus 1 eines Maschinenbettes einer erfindungsgemäßen Textilmaschine mit angeflanschten Ständern 4.2 als Seitenelemente 4 dargestellt. 3b) zeigt in prinzipieller Darstellung deren Seitenansicht.
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Und schließlich ist in 4a) eine Vorderansicht einer Textilmaschine mit in Längsrichtung vorgesehener Unterteilung des Korpus 1 eines Maschinenbettes dargestellt; 4b) zeigt deren Seitenansicht. Der Korpus 1 weist also gemäß 4a) einen linken, im Wesentlichen separaten Teil, und einen rechten, ebenfalls im Wesentlich separaten Teil, auf. Der prinzipielle Aufbau ist identisch zu dem gemäß den 1 bis 3; lediglich der Aufbau des Korpus ist jeweils unterschiedlich.
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Für die Oberfläche des Korpus ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Oberfläche so ausgebildet ist, dass ein Wärmeemissionsgrad ≤ 0,5 realisiert wird.
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Besonders kosteneffektiv und eine dennoch einen niedrigen Wärmeemissionsgrad im Bereich von ca. 0,2 realisierende Oberfläche wird durch einen Zinküberzug erreicht. Dieser Zinküberzug wird vorzugsweise im Wege des Flammspritzens erzielt. Besonders dauerhaft und dem niedrigen Wärmeemissionsgrad nützlich ist eine anschließende Passivierung der Zinkoberfläche. Damit bleibt der niedrige Wärmeemissionsgrad lange erhalten. Beim Flammspritzen können angewendet werden ein Drahtflammspritzen, Kaltflammspritzen, Hochgeschwindigkeitsflammspritzen, Detonationsspritzen, Lichtbogenspritzen, Plasmaspritzen und Laserspritzen. Aus Kostengründen und zur Vermeidung von wesentlichem Energieeintrag in das Maschinenbett, d. h. dessen Korpus, ist das Kaltflammspritzen besonders bevorzugt. Es ist jedoch möglich, dass Pulverflammspritzen eingesetzt wird, nach welchem Verfahren der pulverförmige Spritzzusatz in einer Brenngas- oder Sauerstoffflamme an- bzw. aufgeschmolzen und mit Hilfe der expandierenden Verbrennungsgase auf die vorbereitete Werkstückoberfläche geschleudert wird.
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In 5 sind verschiedene Querschnitte eines an der Oberseite offen dargestellten Korpus gemäß a) bis d) dargestellt. Die Öffnung des Korpus kann je nach Anwendungsfall verschlossen sein. Um die herzustellende Wirkware Öldämpfen nicht auszusetzen, ist es bevorzugt, den Korpus des Maschinenbettes geschlossen herzustellen. Der Korpus ist entweder oben oder seitlich offen bzw. geöffnet, damit Hauptwelle, Lagerung und Getriebe eingebaut werden können. Die übrigen Zwischenräume werden mit Deckplatten verschlossen, um das Austreten von Ölspritzern, Ölnebel und Öldämpfen zu vermeiden, aber auch um eine Verschmutzung von außen zu vermeiden und Geräusch- und Wärmeemissionen zu reduzieren. Dieser Korpus kann dabei vollständig mit Mineralguss ausgegossen sein, kann jedoch auch unterteilt sein in einen ölaufnehmenden Ölraum und einen sogenannten Füllraum 6, welcher vorzugsweise ausgegossen ist. Der Füllraum 6 kann sich gemäß 5a) im unteren Bereich des Korpus 1 befinden, wobei in den Füllraum 6 Wärmetransportmittelrohre 5 mit eingegossen sind, um entsprechende Wärme im gespeicherten Material des Korpus abzuführen oder auch zuzuführen.
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Gemäß 5b) ist der Ölraum 7 verkleinert, dafür der Füllraum 6 an den Seiten ebenfalls nach oben gezogen und mit Mineralguss ausgegossen. Eingegossen in den Mineralguss sind ebenfalls wieder die Wärmetransportmittelrohre 5.
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In den 5c) und 5d) sind Korpusquerschnitte dargestellt entsprechend den 5a) beziehungsweise 5b), jedoch mit dem Unterschied, dass die Wärmetransportmittelrohre 5 nicht im Füllraum 6 eingegossen sind, sondern sich an den inneren Wandungen des Korpus 1 befinden. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass aus dem Wärmetransportmittel, vorzugsweise Öl, die Wärme direkt abtransportiert wird, ohne dass nennenswert große Energiemengen im Füllraum 6 des Korpus 1 gespeichert werden oder dass diesem Wärme zugeführt wird. Wenn der Korpus 1 nach oben offen ist, kann es, genau so wie bei einem vollständig geschlossenen Korpus, vorgesehen sein, dass Wärmeemissionsgrade von erfindungsgemäß ≤ 0,5 ebenfalls an den inneren Oberflächen vorgesehen sein können, und zwar entweder durch Beschichtungen oder durch spezielle Oberflächenbehandlungen, welche einen erfindungsgemäß niedrigen Wärmeemissionsgrad gewährleisten.
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Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, dass mit relativ einfachen Mitteln einer Oberflächenausbildung die an die Umgebung und damit auch an die die textile Ware erzeugenden Organe abgegebene Wärme und damit deren Wärmedehnung reduziert werden kann, so dass ein insgesamt zuverlässigerer Betrieb der Textilmaschine realisiert werden kann. Darüber hinaus kann die Textilmaschine ökonomischer betrieben werden, was auch aus Umweltgesichtspunkten bedeutsam ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Korpus
- 2
- textile Ware
- 3
- textile Ware erzeugende Organe
- 4
- Seitenelemente
- 4.1
- Seitenteile
- 4.2
- Ständer
- 5
- Wärmetransportmittelrohr
- 6
- Füllraum
- 7
- Ölraum
