DE102017126837A1

DE102017126837A1 - Electrically heated godet and method for electrically heating a godet

Info

Publication number: DE102017126837A1
Application number: DE102017126837.5A
Authority: DE
Inventors: Markus Rüter
Original assignee: RITTER ELEKTRONIK GmbH
Current assignee: Hanza De GmbH
Priority date: 2016-11-23
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2018-05-24
Also published as: CN108085820B; HK1251627A1; CN108085820A

Abstract

Die erfindungsgemäße elektrisch beheizbare Galette (1) zum Erwärmen einer Faser (2), umfasst:einen Galettenkörper (3), undein primäres Heizelement (8) zum Erwärmen eines Mantels (4) des Galettenkörpers (3), wobei die Galette (1) zudem wenigstens ein sekundäres Heizelement (10) zum Erwärmen einer Stirnseite (5) oder einer Flanschseite (6) des Galettenkörpers (3) umfasst.The electrically heatable godet (1) according to the invention for heating a fiber (2) comprises: a godet body (3), and a primary heating element (8) for heating a jacket (4) of the godet body (3), the godet (1) also at least one secondary heating element (10) for heating an end face (5) or a flange side (6) of the godet body (3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch beheizbare Galette und ein Verfahren zum elektrischen Beheizen einer Galette, wobei die beheizbare Galette zudem wenigstens ein sekundäres Heizelement umfasst.The present invention relates to an electrically heatable godet and a method for electrically heating a godet, wherein the heatable godet galette additionally comprises at least one secondary heating element.

Galetten sind angetriebene, rotierende Walzen, die von den Fäden auf ihren Mantelflächen berührt werden. Sie haben die Aufgabe, die Fäden zu führen, anzutreiben und zu erwärmen. Beheizbare Galetten werden in der Textilindustrie zum Heizen, Führen und Verstrecken von mindestens einer Faser, einem Faden oder Band benutzt. Das Verstrecken eines oder mehrerer Fasern bzw. Fäden erfolgt im Allgemeinen zwischen zwei Galetten mit unterschiedlicher Drehzahl. Bei der Herstellung von Chemiefasern (Kunstfasern) werden aus einer Düsenplatte ersponnene Filamente zu Filamentgarn, z. B. einem oder mehreren Fäden, zusammengefasst und über Galetten einem Kreuzspulenwickler, einer Kanne oder einer Schneide zugeführt. Typischerweise rotieren Galettenmäntel mit einer Umfangsgeschwindigkeit von bis zu 8000 m/min [Meter pro Minute]. Es sind im Stand der Technik verschiedene Systeme zur Beheizung von Galetten bekannt, wobei einerseits ein Beheizen von außen erfolgen kann, andererseits aber bevorzugt ein Beheizen durch Mittel im Inneren des Galettenmantels erfolgt.Godets are driven, rotating rollers, which are touched by the threads on their lateral surfaces. Their job is to guide, drive and warm the threads. Heatable godets are used in the textile industry for heating, guiding and stretching at least one fiber, thread or tape. The stretching of one or more fibers or threads is generally carried out between two godets at different speeds. In the production of man-made fibers (synthetic fibers), filaments spun from a die plate become filament yarn, e.g. B. one or more threads, summarized and fed via godets a cheese winder, a jug or a cutter. Typically, godet coats rotate at a peripheral speed of up to 8,000 m / min [meters per minute]. There are known in the art various systems for heating godets, on the one hand, a heating can be done from the outside, on the other hand, however, preferably takes place heating by means in the interior of the godet shell.

Die DE 10 2015 108 635 A1 offenbart eine Galetteneinheit, die einen zylindrischen beheizbaren Galettenmantel aus einem ferromagnetisch und elektrisch leitenden Material aufweist. In einem Hohlraum der Galette ist zentrisch eine rotierbare Antriebswelle angeordnet, an der der Galettenmantel mit einer äußeren Stirnseite befestigt ist. Eine feststehende Induktionsspulenanordnung auf einem eisenlosen Spulenträger zwischen der Antriebswelle und dem Galettenmantel dient zum Erwärmen des Galettenmantels, wobei der Spulenträger konzentrisch zu der Antriebswelle und dem Galettenmantel angeordnet ist.The DE 10 2015 108 635 A1 discloses a godet unit having a cylindrical heatable godet shell of a ferromagnetic and electrically conductive material. In a cavity of the godet a rotatable drive shaft is centrally arranged, on which the godet shell is fixed with an outer end face. A fixed induction coil arrangement on an ironless coil carrier between the drive shaft and the godet casing serves to heat the godet casing, wherein the coil carrier is arranged concentrically to the drive shaft and the godet casing.

Rotiert eine erwärmte Galette mit einer vorgegebenen Drehzahl, befinden sich abhängig von der Drehzahl sowie der Zahl der Umschlingungen und dem Durchmesser eines Mantels der Galette die Fäden für eine fest vorgegebene Zeit auf dem Mantel und werden entsprechend erwärmt. Beim Herstellungsprozess insbesondere von Chemiefasern, bei dem einzelne Fasern oder mehrere Fasern parallel um eine einzelne Galette laufen, ist eine homogene Temperatur auf dem ganzen Arbeitsbereich des Mantels der Galette für die Qualität der Chemiefasern vorteilhaft, wobei eine einheitliche Oberflächentemperatur über dem gesamten Mantel der Galette besonders erstrebenswert ist.If a heated godet rotates at a given speed, depending on the number of revolutions and the number of revolutions and the diameter of a mantle of the godet, the threads will remain on the mantle for a fixed time and will be heated accordingly. In the manufacturing process, in particular of man-made fibers in which individual fibers or several fibers run in parallel around a single godet, a homogeneous temperature over the entire working range of the mantle of the godet godette for the quality of man-made fibers is advantageous, with a uniform surface temperature over the entire coat of godet especially is desirable.

Zur Vergleichmäßigung der Temperatur über den Galettenmantel ist es aus dem Stand der Technik bekannt, im Galettenmantel eine Vielzahl sogenannter „Heat Pipes“ (Wärmerohre) in axialer Richtung einzubringen. Diese weisen einen geringen thermischen Widerstand auf und ermöglichen dadurch eine Vergleichmäßigung der Oberflächentemperatur. Jedoch ist der Aufwand für die Einbringung der „Heat Pipes“ und der Wuchtung sehr hoch und entsprechend teuer.To even out the temperature over the godet casing, it is known from the prior art to introduce a large number of so-called "heat pipes" in the axial direction in the godet casing. These have a low thermal resistance and thereby make it possible to even out the surface temperature. However, the cost of introducing the "heat pipes" and the balance is very high and correspondingly expensive.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Galetten auf einfache und kostengünstige Weise bereitzustellen, bei der die Temperatur auf der Mantelfläche möglichst überall gleich ist.The object of the present invention is to provide a godet in a simple and cost-effective manner, in which the temperature on the lateral surface is the same everywhere as possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine elektrisch beheizbare Galette gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum elektrischen Beheizen einer Galette gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltungen, die einzeln oder in technisch sinnvoller Weise kombiniert Anwendung finden können, sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.To solve this problem is an electrically heated godet according to the independent claim 1 and a method for electrically heating a godet according to the independent method claim. Advantageous embodiments that can be used individually or in a technically meaningful way combined application are described in the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße elektrisch beheizbare Galette zum Erwärmen einer Faser umfasst einen Galettenkörper und ein primäres Heizelement zum Erwärmen eines Mantels des Galettenkörpers. Weiterhin umfasst die Galette zudem wenigstens ein sekundäres Heizelement zum Erwärmen einer Stirnseite oder einer Flanschseite des Galettenkörpers.An electrically heatable godet according to the invention for heating a fiber comprises a godet body and a primary heating element for heating a shell of the godet body. Furthermore, the galette also comprises at least one secondary heating element for heating an end face or a flange side of the godet body.

Der Mantel sowie die Stirnseite und die Flanschseite des Galettenkörpers begrenzen einen Hohlraum. Das primäre Heizelement und das mindestens eine sekundäre Heizelement können in dem Hohlraum angeordnet sein. Der Galettenkörper kann zentrisch an einer rotierbaren Antriebswelle angeordnet sein, die an der Flanschseite in einer Lagerung drehbar an einer Galettenhalterung gelagert sein kann. Die Antriebswelle kann ein Kupplungselement umfassen, das an einen Antrieb, z. B. einen Elektromotor, angeschlossen werden kann. Das primäre Heizelement kann im Inneren des Hohlraums entlang des Mantels angeordnet sein. Das mindestens eine sekundäre Heizelement kann im Inneren des Hohlraums an der Stirnseite oder der Flanschseite angeordnet sein. Die Heizelemente können jeweils an Heizelementträgern angebracht sein. Das primäre Heizelement ist eingerichtet, den Mantel zu erwärmen. Das mindestens eine sekundäre Heizelement ist eingerichtet, die Stirnseite oder die Flanschseite zu erwärmen, wobei ein zweites sekundäres Heizelement zur Erwärmung der verbleibenden Flansch- oder Stirnseite angeordnet sein kann. Mittels des mindestens einen sekundären Heizelements wird die relativ zum Mantel kältere Stirnseite bzw. Flanschseite auf eine Temperatur (Soll-Temperatur) erwärmt, die so hoch ist, dass es keinen oder jedenfalls keinen signifikanten Wärmefluss vom Mantel zur Stirnseite bzw. Flanschseite gibt. Ohne das erfindungsgemäße sekundäre Heizelement findet ein signifikanter Wärmefluss von dem erwärmten Mantel zu der kalten Stirnseite und der kalten Flanschseite statt. Dadurch ergibt sich in Abschnitten des Mantels, die nahe der Stirnseite bzw. der Flanschseite liegen, eine niedrigere Temperatur als in einer Mitte des Mantels. Diesem ungleichmäßigen Temperaturverlauf über den Mantel wirkt das sekundäre Heizelement entgegen. Durch die gezielte Erwärmung der Stirnseite oder Flanschseite wird das Abfließen von Wärme von dem Mantel zu der Stirnseite bzw. zu der Flanschseite verhindert bzw. minimiert, sodass die Manteloberfläche der Galette über die gesamte Länge (in Richtung der Rotationsachse) eine konstante Temperatur aufweist. Dabei kann die Galette bevorzugt zwei separate sekundäre Heizelemente umfassen, sodass sowohl die Stirnseite als auch die Flanschseite jeweils über eines der sekundären Heizelemente erwärmt werden.The jacket as well as the front side and the flange side of the godet body define a cavity. The primary heating element and the at least one secondary heating element may be disposed in the cavity. The godet body can be arranged centrally on a rotatable drive shaft, which can be rotatably mounted on the flange side in a bearing on a godet holder. The drive shaft may comprise a coupling element which is connected to a drive, for. B. an electric motor can be connected. The primary heating element may be disposed inside the cavity along the shell. The at least one secondary heating element can be arranged in the interior of the cavity on the front side or the flange side. The heating elements may each be attached to Heizelementträgern. The primary heating element is arranged to heat the jacket. The at least one secondary heating element is arranged to heat the front side or the flange side, wherein a second secondary heating element can be arranged to heat the remaining flange or front side. By means of the at least one secondary heating element which is relatively colder to the jacket end side or flange side is heated to a temperature (target temperature) which is so high that there is no or at least There is no significant heat flow from the jacket to the front or flange side. Without the secondary heating element according to the invention, a significant heat flow takes place from the heated jacket to the cold end side and the cold flange side. This results in portions of the shell, which are near the front side or the flange side, a lower temperature than in a center of the shell. This uneven temperature profile over the jacket counteracts the secondary heating element. The targeted heating of the front side or flange side, the flow of heat from the jacket to the front or to the flange side is prevented or minimized so that the mantle surface of the godet over the entire length (in the direction of the axis of rotation) has a constant temperature. In this case, the galette may preferably comprise two separate secondary heating elements, so that both the front side and the flange side are each heated via one of the secondary heating elements.

Durch diese Vergleichmäßigung der Temperatur über die gesamte Länge der Manteloberfläche der Galette kann auf den Einsatz von zusätzlichen Maßnahmen zur Verringerung des thermischen Widerstandes in Richtung der Rotationsache wie z. B. die Verwendung von „HeatPipes“ verzichtet werden. Allerdings können weiterhin „Heat Pipes“ in dem Mantel der Galette eingesetzt werden, um in Kombination mit den sekundären Heizelementen ein noch konstanteres Temperaturprofil entlang der Manteloberfläche der Galette zu erreichen.By this homogenization of the temperature over the entire length of the mantle surface of the godet can on the use of additional measures to reduce the thermal resistance in the direction of the rotation axis such. B. the use of "HeatPipes" be waived. However, "heat pipes" can still be used in the shell of the godet in order to achieve an even more constant temperature profile along the mantle surface of the godet in combination with the secondary heating elements.

Der Galettenkörper kann ein rotationssymmetrischer Körper sein. Eine Länge der Galette kann bevorzugt 100 mm [Millimeter] bis 1000 mm, besonders bevorzugt 150 mm bis 500 mm und insbesondere ungefähr 200 mm betragen. Ein Außendurchmesser an dem Mantel der Galette kann bevorzugt 100 mm bis 500 mm, besonders bevorzugt 150 mm bis 300 mm und insbesondere ungefähr 200 mm betragen. Eine Wandstärke des Mantels oder der Stirnseite oder der Flanschseite der Galette kann bevorzugt 3 mm bis 30 mm, besonders bevorzugt 5 mm bis 20 mm und insbesondere ungefähr 10 mm betragen. Die Faser kann mindestens teilweise auf dem Mantel um den Galettenkörper geschlungen sein und bei Rotation des Galettenkörpers mit diesem mitgeführt werden oder diesen selbst mitführen. Weiterhin kann die Faser mehrfach um den Galettenkörper geschlungen sein, sodass die Faser über mehrere Wicklungen Kontakt mit der Mantelfläche hat. Es können auch mehrere Fasern parallel auf der Mantelfläche geführt werden. Dabei muss nicht auf der gesamten beheizten Mantelfläche der Galette eine Faser geführt werden. Ferner kann die Faser eine Chemiefaser sein.The godet body may be a rotationally symmetric body. A length of the godet may preferably be 100 mm [millimeters] to 1000 mm, particularly preferably 150 mm to 500 mm and in particular approximately 200 mm. An outer diameter on the shell of the godet can preferably be 100 mm to 500 mm, particularly preferably 150 mm to 300 mm and in particular approximately 200 mm. A wall thickness of the jacket or of the front side or of the flange side of the godet can preferably be 3 mm to 30 mm, particularly preferably 5 mm to 20 mm and in particular approximately 10 mm. The fiber may be wound at least partially on the jacket around the godet body and be carried along with rotation of the godet body with this or carry this yourself. Furthermore, the fiber can be wound several times around the godet body, so that the fiber has contact with the lateral surface over several windings. It can also be performed in parallel on the lateral surface of several fibers. In this case, a fiber does not have to be guided on the entire heated lateral surface of the godet. Furthermore, the fiber may be a manmade fiber.

Der Antrieb, der an die Antriebswelle gekoppelt sein kann, kann ein Elektromotor sein.The drive, which may be coupled to the drive shaft, may be an electric motor.

Das primäre Heizelement oder das mindestens eine sekundäre Heizelement kann ortsfest gelagert sein. Dabei können die Heizelemente jeweils durch ihren Heizelementträger relativ zu dem Galettenkörper in Position gehalten werden. Dies ermöglicht einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau.The primary heating element or the at least one secondary heating element can be stored stationary. In this case, the heating elements can be held in each case by their Heizelementträger relative to the godet body in position. This allows a particularly simple and inexpensive construction.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das mindestens eine sekundäre Heizelement an der Stirnseite oder der Flanschseite angeordnet. Das sekundäre Heizelement erstreckt sich dabei nur über einen Abschnitt der Stirnseite bzw. Flanschseite, der näher an dem Mantel liegt.According to a further embodiment, the at least one secondary heating element is arranged on the front side or the flange side. The secondary heating element extends only over a portion of the end face or flange side, which is closer to the jacket.

Durch die Anordnung des mindestens einen sekundären Heizelements an der Stirnseite oder der Flanschseite nahe dem Mantel kann das Abfließen von Wärme von dem warmen Mantel zu der kalten Stirnseite bzw. Flanschseite besonders effektiv verhindert werden. Das mindestens eine sekundäre Heizelement kann in dem Abschnitt der Stirnseite bzw. Flanschseite eine seitliche Fläche überspannen, die kleiner als 75% [Prozent], bevorzugt kleiner als 50% und besonders bevorzugt ungefähr 30% einer Seitenfläche der Stirnseite bzw. Flanschseite ist.By arranging the at least one secondary heating element on the front side or the flange side near the jacket, the outflow of heat from the warm jacket to the cold end side or flange side can be prevented particularly effectively. The at least one secondary heating element can span in the portion of the end face or flange side a lateral area which is less than 75% [percent], preferably less than 50% and particularly preferably about 30% of a side surface of the end side or flange side.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das primäre Heizelement oder das mindestens eine sekundäre Heizelement ein Induktor, welches mit dem Galettenmantel beziehungsweise der Stirn- oder Flanschseite zusammen wirkt.According to a further embodiment, the primary heating element or the at least one secondary heating element is an inductor which cooperates with the godet casing or the front or flange side.

Mit einem Induktor kann besonders effektiv Wärme durch induktive Erwärmung in einem Körper erzeugt werden. Der Galettenkörper kann dabei bevorzugt zumindest teilweise einen elektrisch leitfähigen Werkstoff beinhalten. Besonders bevorzugt beinhaltet der Galettenkörper zumindest teilweise einen ferromagnetischen Werkstoff. Der Galettenkörper kann insbesondere zumindest teilweise aus Stahl bestehen. Der Induktor kann durch eine Energiequelle und optional einen Frequenzumrichter mit elektrischer Energie versorgt werden. Dabei erzeugt der Induktor ein magnetisches Wechselfeld, welches Wirbelströme in dem Galettenkörper erzeugt. Dabei kommt es durch Wirbelstromverluste und, sofern der Galettenkörper einen ferromagnetischen Werkstoff enthält, zu Ummagnetisierungsverlusten in Weiß-Bezirken des Werkstoffs. Die magnetischen Feldlinien des Wechselfelds können durch Polschuhe gezielt konzentriert und auf den Mantel bzw. die Stirnseite/Flanschseite gerichtet werden. Der Induktor kann ebenso ohne Polschuhe einen eisenlosen Spulenträger umfassen. Weitere Spulen sind in dem Mantel des Galettenkörpers für die Induktion dabei nicht nötig, insbesondere sofern der Mantel der Galette einen elektrisch leitenden und/oder ferromagnetischen Werkstoff beinhaltet. Das als Induktor ausgestaltete primäre Heizelement kann im Wesentlichen rohrförmig ausgestaltet sein, wobei eine Mantelfläche des primären Heizelements größer sein kann als Seitenflächen an der Stirn- oder Flanschseite des primären Heizelements. Ferner kann das rohrförmige als Induktor ausgestaltete primäre Heizelement konzentrisch in dem Galettenkörper angeordnet sein. Das mindestens eine als Induktor ausgestaltete sekundäre Heizelement kann ringförmig sein, wobei Seitenflächen des sekundären Heizelements größer sein können als eine Mantelfläche des sekundären Heizelements. Ferner kann das mindestens eine ringförmige als Induktor ausgestaltete primäre Heizelement konzentrisch in dem Galettenkörper angeordnet sein. Die Ansteuerung des Induktors kann durch Pulsweitenmodulation erfolgen. Das primäre Heizelement kann in einem Abstand δ [Delta] zu dem Mantel angeordnet sein. Das mindestens eine sekundäre Heizelement kann in einem Abstand ε₁ [Epsilon_1] zu der Stirnseite oder einem Abstand ε₂ [Epsilon_2] zu der Flanschseite angeordnet sein. Der Abstand δ und/oder der Abstand ε₁ und/oder der Abstand ε₂ kann bevorzugt zwischen 1 mm bis 5 mm betragen. Die Ansteuerung des Induktors kann durch Pulsweitenmodulation (PWM) erfolgen.With an inductor heat can be generated by inductive heating in a body very effectively. The godet body may preferably include at least partially an electrically conductive material. Particularly preferably, the godet body at least partially contains a ferromagnetic material. The godet body may in particular at least partially made of steel. The inductor can be powered by an energy source and optionally a frequency converter with electrical energy. In this case, the inductor generates an alternating magnetic field, which generates eddy currents in the godet body. It comes through eddy current losses and, if the godet body contains a ferromagnetic material to Ummagnetisierungsverlusten in white areas of the material. The magnetic field lines of the alternating field can be specifically concentrated by pole pieces and directed to the jacket or the front side / flange side. The inductor may also include a non-iron bobbin without pole pieces. Further coils are not necessary in the jacket of the godet body for the induction, in particular if the jacket of the godet contains an electrically conductive and / or ferromagnetic material. The configured as an inductor primary heating element can substantially be configured tubular, wherein a lateral surface of the primary heating element may be larger than side surfaces on the front or flange side of the primary heating element. Furthermore, the tubular primary heating element designed as an inductor can be arranged concentrically in the godet body. The at least one secondary heating element configured as an inductor may be annular, wherein side surfaces of the secondary heating element may be larger than a lateral surface of the secondary heating element. Furthermore, the at least one annular primary heating element designed as an inductor can be arranged concentrically in the godet body. The control of the inductor can be done by pulse width modulation. The primary heating element may be arranged at a distance δ [delta] to the shell. The at least one secondary heating element can be arranged at a distance ε ₁ [epsilon_1] to the end face or a distance ε ₂ [epsilon_2] to the flange side. The distance δ and / or the distance ε ₁ and / or the distance ε ₂ may preferably be between 1 mm and 5 mm. The control of the inductor can be done by pulse width modulation (PWM).

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Induktor einen Schwingkreis.According to a further embodiment, the inductor comprises a resonant circuit.

Der Schwingkreis kann aus mindestens einer Spule und mindestens einem Kondensator bestehen. Diese können eingerichtet sein, eine Eigenfrequenz des Schwingkreises derart festzulegen, dass der Galettenkörper von dem primären Heizelement und/oder dem mindestens einen sekundären Heizelement durch Induktion erwärmt werden kann. Der Schwingkreis kann auch rein mikroelektronisch, z. B. durch einen IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor, Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) gebildet werden. Die Spulen des Schwingkreises können zumindest teilweise aus Kupfer bestehen.The resonant circuit may consist of at least one coil and at least one capacitor. These can be set up to set a natural frequency of the resonant circuit in such a way that the godet body can be heated by induction from the primary heating element and / or the at least one secondary heating element. The resonant circuit can also be purely microelectronic, z. B. by an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, bipolar transistor with insulated gate electrode) are formed. The coils of the resonant circuit may at least partially consist of copper.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das primäre Heizelement und das mindestens eine sekundäre Heizelement elektrisch in Reihe oder parallel an einer gemeinsamen elektrischen Versorgung angeschlossen.According to a further embodiment, the primary heating element and the at least one secondary heating element are electrically connected in series or in parallel to a common electrical supply.

Durch eine gemeinsame elektrische Versorgung kann ein besonders kostengünstiger Aufbau erreicht werden.By a common electrical supply, a particularly cost-effective construction can be achieved.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können das primäre Heizelement und das mindestens eine sekundäre Heizelement elektrisch an separaten elektrischen Versorgungen angeschlossen sein.According to a further embodiment, the primary heating element and the at least one secondary heating element may be electrically connected to separate electrical supplies.

Durch separate elektrische Versorgungen kann eine besonders sichere und leistungseffiziente Leistungsversorgung bereitgestellt werden.Separate electrical supplies can provide a particularly secure and power efficient power supply.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können das primäre Heizelement und das mindestens eine sekundäre Heizelement an einer gemeinsamen Steuereinheit angeschlossen sein. Die gemeinsame Steuereinheit steuert die Energieversorgung des primären Heizelements und des mindestens einen sekundären Heizelements. Durch gezielte Wahl der bereitgestellten elektrischen Leistung wird die Vergleichmäßigung der Temperatur entlang des Mantels sichergestellt. Die Steuereinheit kann ein Mikrocontroller (µC) oder eine vergleichbares mikroelektronisches Bauteil sein.According to a further embodiment, the primary heating element and the at least one secondary heating element may be connected to a common control unit. The common control unit controls the power supply of the primary heating element and the at least one secondary heating element. Through targeted choice of the provided electrical power, the equalization of the temperature along the shell is ensured. The control unit may be a microcontroller (μC) or a comparable microelectronic component.

In einer alternativen, weiteren Ausführungsform können das primäre Heizelement und das mindestens eine sekundäre Heizelement an separaten Steuereinheiten angeschlossen sein. Durch die Verwendung von separaten Steuereinheiten kann eine besonders sichere und schnelle Steuerung des primären und des mindestens einen sekundären Heizelements sichergestellt werden.In an alternative, further embodiment, the primary heating element and the at least one secondary heating element may be connected to separate control units. By using separate control units, a particularly safe and fast control of the primary and the at least one secondary heating element can be ensured.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinheit an mindestens einen Temperatursensor zum Messen einer Temperatur an dem Mantel oder der Stirnseite oder der Flanschseite angeschlossen sein.According to a further embodiment, the control unit may be connected to at least one temperature sensor for measuring a temperature on the jacket or the front side or the flange side.

Mittels des mindestens einen Temperatursensors kann die Temperatur des Mantels oder bei mehreren Temperatursensoren kann ein Temperaturprofil entlang des Mantels bestimmt werden. Basierend auf dem ermittelten Temperaturprofil kann die Steuereinheit eine Differenz zwischen einer vorher festgelegten Soll-Temperatur und einer durch den Temperatursensor gemessenen Ist-Temperatur bestimmen. Dabei kann die Soll-Temperatur ein vorgegebener Wert sein. Die Ist-Temperatur kann auch durch mehrere Temperatursensoren entlang des Mantels bestimmt werden. Basierend auf der Erfassung der Soll- und Ist-Temperatur kann das primäre Heizelement und das mindestens eine sekundäre Heizelement durch die Steuereinheit bzw. die separaten Steuereinheiten derart angesteuert werden, dass ein besonders gleichmäßiges Temperaturprofil entlang des Mantels eingehalten werden kann.By means of the at least one temperature sensor, the temperature of the jacket or in the case of several temperature sensors, a temperature profile along the jacket can be determined. Based on the determined temperature profile, the control unit may determine a difference between a predetermined set temperature and an actual temperature measured by the temperature sensor. In this case, the target temperature may be a predetermined value. The actual temperature can also be determined by a plurality of temperature sensors along the jacket. Based on the detection of the target and actual temperature, the primary heating element and the at least one secondary heating element can be controlled by the control unit or the separate control units such that a particularly uniform temperature profile along the shell can be maintained.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden zum Messen einer Temperatur an dem Mantel oder der Stirnseite oder der Flanschseite charakteristische Messwerte von temperaturabhängigen Parametern des Schwingkreises des Induktors bestimmt.According to a further embodiment, characteristic measured values of temperature-dependent parameters of the resonant circuit of the inductor are determined for measuring a temperature on the jacket or the front side or the flange side.

Sofern als Heizelement ein Induktor in Form eines Schwingkreises verwendet wird, besteht die Möglichkeit wie in der WO 2014/180750 beschrieben die Temperatur des Mantels bzw. der Stirn-/Flanschseite mit sehr hoher Genauigkeit allein aus den charakteristischen Messwerten der temperaturabhängigen Parameter des Schwingkreises zu bestimmen, sodass auf einen Temperatursensor verzichtet werden kann.If an inductor in the form of a resonant circuit is used as the heating element, there is the possibility as in the WO 2014/180750 described the temperature of the jacket or of the front / flange side with very high accuracy solely from the characteristic measured values of the temperature-dependent parameters of the oscillatory circuit, so that you can do without a temperature sensor.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum elektrischen Beheizen einer Galette, insbesondere einer Galette wie zuvor beschrieben. Das Verfahren umfasst die Schritte:

Erwärmen eines Mantels eines Galettenkörpers der Galette durch ein primäres Heizelement; und
Erwärmen einer Stirnseite oder einer Flanschseite des Galettenkörpers durch mindestens ein sekundäres Heizelement;

Furthermore, the present invention relates to a method for electrically heating a galette, in particular a galette as described above. The method comprises the steps:

Heating a shell of a godet body of the godet by a primary heating element; and
Heating an end face or a flange side of the godet body by at least one secondary heating element;

Wie bereits zuvor beschrieben, kann durch ein gezieltes Erwärmen der Stirnseite oder der Flanschseite ein Abfließen von Wärme von dem erwärmten Mantel zu der kälteren Stirnseite bzw. Flanschseite vermieden werden. Auf diese Weise kann ein gleichmäßiges Temperaturprofil entlang des Mantels eingestellt und beibehalten werden. Durch diese besonders gleichmäßige Temperatur entlang des Mantels des Galettenkörpers kann eine Arbeitsbreite des Mantels der Galette vergrößert werden, so dass die Anzahl der gleichzeitig parallel auf der Galette führbaren Fasern erhöht werden kann.As already described above, a targeted heating of the front side or the flange side, a flow of heat from the heated shell to the colder end or flange side can be avoided. In this way, a uniform temperature profile along the shell can be set and maintained. Due to this particularly uniform temperature along the shell of the godet body, a working width of the shell of the godet can be increased, so that the number of fibers that can be guided simultaneously in parallel on the godet can be increased.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt bei dem Erwärmen der Stirnseite oder der Flanschseite ein Steuern der Heizleistung des mindestens einen sekundären Heizelements in Abhängigkeit einer Differenz zwischen einer Soll-Temperatur und einer Ist-Temperatur. Die Ist-Temperatur wird in einem Abschnitt des Mantels ermittelt, der näher an der Stirnseite bzw. der Flanschseite liegt. Dabei ist die Differenz betragsmäßig kleiner als 2 °C [Grad Celsius], bevorzugt kleiner als 1 °C und besonders bevorzugt ungefähr 0,5 °C.According to a further embodiment, when the front side or the flange side is heated, the heating power of the at least one secondary heating element is controlled as a function of a difference between a desired temperature and an actual temperature. The actual temperature is determined in a section of the jacket, which is closer to the front side or the flange side. In this case, the difference in absolute value is less than 2 ° C [degrees Celsius], preferably less than 1 ° C, and more preferably about 0.5 ° C.

Über mindestens einen Temperatursensor wird die Temperatur des Mantels ermittelt. Dabei ist insbesondere die Temperatur in den Abschnitten des Mantels von Interesse, die nahe an der Stirnseite oder der Flanschseite liegen. Weicht die Temperatur nahe der Stirnseite bzw. der Flanschseite zu stark von einer vorgegebenen Soll-Temperatur ab, so kann über eine Steuerung dem sekundären Heizelement eine entsprechende Leistung zur Verfügung gestellt werden, so dass die Temperatur in besagten Abschnitten an die Soll-Temperatur angeglichen wird. Die Soll-Temperatur kann dabei ein fest vorgegebener Wert sein oder die Temperatur sein, welche in der Mitte des Mantels und bspw. durch einen weiteren Temperatursensor ermittelt werden kann. Mit diesem Verfahren lässt sich ein besonders gleichmäßiges Temperaturprofil entlang des Mantels einstellen und konstant halten. Dadurch können Fasern, insbesondere Chemiefasern, von besonders hoher Qualität hergestellt werden.At least one temperature sensor determines the temperature of the jacket. In particular, the temperature in the sections of the shell of interest, which are close to the front side or the flange side of interest. If the temperature near the end face or the flange side deviates too much from a predetermined setpoint temperature, a corresponding power can be made available to the secondary heating element via a control so that the temperature in said sections is adjusted to the setpoint temperature , The desired temperature can be a fixed value or the temperature which can be determined in the middle of the jacket and, for example, by a further temperature sensor. With this method, a particularly uniform temperature profile can be set along the jacket and kept constant. As a result, fibers, in particular man-made fibers, of particularly high quality can be produced.

Besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, werden im Folgenden schematisch anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1: einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße elektrisch beheizbare Galette,
2: eine schematische Darstellung eines beispielhaften Temperaturprofils entlang eines Mantels eines Galettenkörpers einer erfindungsgemäß elektrisch beheizten Galette.

Particularly preferred embodiments of the invention, to which the invention is not limited, are explained schematically below with reference to the drawings. Show it:

1 FIG. 2: a schematic longitudinal section through an electrically heatable godet according to the invention, FIG.
2 : A schematic representation of an exemplary temperature profile along a shell of a godet body of an electrically heated godet according to the invention.

1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß elektrisch beheizbare Galette 1. Die Galette 1 dient zum Erwärmen einer Faser 2, die in mehreren Umschlingungen auf der Manteloberfläche der Galette geführt ist. Die Galette 1 weist einen Galettenkörper 3 auf. Der Galettenkörper 3 weist einen Mantel 4, eine Stirnseite 5 und eine Flanschseite auf, wobei die Flanschseite 6 hier feststehend ist und nicht mit der Galette 1 rotiert. Dabei kann die Flanschseite 6 Teil einer Lagerung einer Welle, über die ein Drehmoment auf die Galette 1 übertragen wird, sein. Der Mantel 4, die Stirnseite 5 und die Flanschseite 6 begrenzen einen Hohlraum 7. Im Hohlraum 7 ist ein primäres Heizelement 8, hier ein primärer Induktor, an dem Mantel 4 in einem Abstand δ angeordnet. Ferner ist ein sekundäres Heizelement 9, hier ein sekundärer Induktor, an der Stirnfläche 5 in einem Abstand ε₁ sowie ein weiteres sekundäres Heizelement 10, hier ein weiterer sekundärer Induktor, an der Flanschfläche 6 in einem Abstand ε₂ im Hohlraum 7 angeordnet. Die Sekundären Heizelemente 9, 10 sind in einem Abschnitt der Stirnseite 5 bzw. der Flanschseite 6 angeordnet, der näher an dem Mantel 4 liegt. Das primäre Heizelement 8 und die sekundären Heizelemente 9, 10 sind mit einer Steuereinheit 11 verbunden. Die Heizelemente 8, 9, 10 können in alternativen Ausführungsformen an verschiedene Steuereinheiten angeschlossen sein. Zudem sind in der hier dargestellten Ausführungsform drei Temperatursensoren 12a-12c im inneren Hohlraum 7 angeordnet, wobei in alternativen Ausführungsformen mehr als drei oder weniger Temperatursensoren in der Galette angeordnet sein können. Der Temperatursensor 12b ist vorliegend am Mantel 4 in der Nähe der Stirnseite 5 angeordnet. Alternativ kann der Temperatursensor 12b auch an der Stirnseite 5 in der Nähe der Mantelfläche 4 angeordnet sein. Der Temperatursensor 12c ist am Mantel 4 in der Nähe der Flanschseite 6 angeordnet. Der Temperatursensor 12c kann alternativ auch an der Flanschseite 6 in der Nähe des Mantels 4 angeordnet sein. Der Temperatursensor 12a ist mittig an dem Mantel 4 angeordnet. Es können auch jeweils mehrere Temperatursensoren 12a oder 12b oder 12c zum Einsatz kommen Die drei Temperatursensoren 12a-12c sind mit der Steuereinheit 11 verbunden. Alternativ können die Temperatursensoren 12a-12c auch mit jeweils der Steuereinheit verbunden sein, die mit dem Heizelement verbunden ist, dass am nächsten zu dem jeweiligen Temperatursensor 12a-12c angeordnet ist. Eine elektrische Versorgung 13 ist an der Steuereinheit 11 angeschlossen. Es kann auch jeweils eine separate elektrische Versorgung an jeweils separate Steuereinheiten für die Heizelemente 8, 9, 10 angeschlossen sein. 1 schematically shows a section through an inventively electrically heated galette 1 , The godet 1 serves to heat a fiber 2 , which is guided in several wraps on the mantle surface of the godet. The godet 1 has a godet body 3 on. The godet body 3 has a coat 4 , a front page 5 and a flange side, wherein the flange side 6 fixed here and not with the godet 1 rotates. In this case, the flange side 6 Part of a bearing of a shaft, via which a torque on the godet 1 be transmitted. The coat 4 , the front side 5 and the flange side 6 limit a cavity 7 , In the cavity 7 is a primary heating element 8th , here a primary inductor, on the mantle 4 arranged at a distance δ. Further, a secondary heating element 9 , here a secondary inductor, at the end face 5 at a distance ε ₁ and another secondary heating element 10 , here another secondary inductor, on the flange surface 6 at a distance ε ₂ in the cavity 7 arranged. The secondary heating elements 9 . 10 are in a section of the front 5 or the flange side 6 arranged closer to the mantle 4 lies. The primary heating element 8th and the secondary heating elements 9 . 10 are with a control unit 11 connected. The heating elements 8th . 9 . 10 may be connected to various control units in alternative embodiments. In addition, in the embodiment shown here, three temperature sensors 12a-12c are in the inner cavity 7 arranged, wherein in alternative embodiments, more than three or less temperature sensors may be arranged in the galette. The temperature sensor 12b is present on the jacket 4 near the front 5 arranged. Alternatively, the temperature sensor 12b also on the front side 5 near the lateral surface 4 be arranged. The temperature sensor 12c is on the jacket 4 near the flange side 6 arranged. The temperature sensor 12c may alternatively also on the flange side 6 near the coat 4 be arranged. The temperature sensor 12a is centered on the jacket 4 arranged. A plurality of temperature sensors 12a or 12b or 12c may also be used in each case. The three temperature sensors 12a-12c are connected to the control unit 11 connected. Alternatively, the temperature sensors 12a-12c may also each connected to the control unit which is connected to the heating element, which is arranged closest to the respective temperature sensor 12a-12c. An electrical supply 13 is at the control unit 11 connected. It can also each have a separate electrical supply to each separate control units for the heating elements 8th . 9 . 10 be connected.

Das primäre Heizelement 8 erwärmt den Mantel 4 durch Induktion. Um einen Wärmefluss von dem Mantel 4 zur Stirnseite 5 und der Flanschseite 6 zu verhindern bzw. zu verringern, werden die Stirnseite 5 und die Flanschseite 6 durch die sekundären Heizelemente 9, 10 erwärmt. Mit Hilfe des sekundären Heizelements 9 wird die Temperatur in der Stirnfläche 5 derart induktiv erhöht, dass die Temperatur in einem Abschnitt des Mantels 4, der nahe der Stirnseite 5 liegt, im Wesentlichen genauso hoch ist wie eine Temperatur in einer Mitte des Mantels 4. In analoger Weise wird durch das sekundäre Heizelement 10 die Temperatur der Flanschfläche 6 derart induktiv erhöht, dass eine Temperatur in einem Abschnitt des Mantels 4 nahe der Flanschfläche 6 im Wesentlichen genauso hoch ist wie die Temperatur in der Mitte des Mantels 4. Über die Temperatursensoren 12a-12c wird ein Temperaturprofil entlang des Mantels 4 ermittelt. Durch die ermittelten Temperaturen - zum einen in der Mitte der Mantels 4 durch den Temperatursensor 12a und zum anderen in Abschnitten des Mantels 4 nahe der Stirnseite 5 durch den Temperatursensor 12b sowie der Flanschseite 6 durch den Temperatursensor 12c - kann die Steuereinheit den sekundären Heizelementen elektrische Leistung von der elektrischen Versorgung 13, z. B. durch Pulsweitenmodulation (PDM), derart zur Verfügung stellen, dass die Temperatur in dem Abschnitt des Mantels 4 nahe der Stirnseite 5 und die Temperatur in dem Abschnitt des Mantels 4 nahe der Flanschseite 6 im Wesentlichen genauso hoch sind wie die Temperatur in der Mitte des Mantels 4. Somit lässt sich ein vergleichmäßigtes Temperaturprofil 14 (siehe 2) entlang des Mantels 4 einstellen. Dieses vergleichmäßigte Temperaturprofil 14 trägt zu einer besonders hohen Qualität der zu erwärmenden Faser 2 bei.The primary heating element 8th warms the coat 4 by induction. To get a heat flow from the mantle 4 to the front 5 and the flange side 6 To prevent or reduce, become the front page 5 and the flange side 6 through the secondary heating elements 9 . 10 heated. With the help of the secondary heating element 9 is the temperature in the face 5 so inductively increases that the temperature in a section of the jacket 4 that is near the front 5 is substantially the same as a temperature in a middle of the mantle 4 , Analogously, by the secondary heating element 10 the temperature of the flange surface 6 inductively increases such that a temperature in a portion of the shell 4 near the flange surface 6 essentially the same as the temperature in the middle of the jacket 4 , Via the temperature sensors 12a-12c, a temperature profile is generated along the jacket 4 determined. By the temperatures determined - on the one hand in the middle of the coat 4 through the temperature sensor 12a and on the other in portions of the jacket 4 near the front 5 by the temperature sensor 12b and the flange side 6 by the temperature sensor 12c - the control unit can supply electric power to the secondary heating elements 13 , z. B. by pulse width modulation (PDM), provide such that the temperature in the portion of the shell 4 near the front 5 and the temperature in the section of the jacket 4 near the flange side 6 are essentially the same height as the temperature in the middle of the jacket 4 , Thus, a uniform temperature profile can be 14 (please refer 2 ) along the mantle 4 to adjust. This uniform temperature profile 14 contributes to a particularly high quality of the fiber to be heated 2 at.

2 zeigt beispielhaft ein Temperaturprofil 14 einer erfindungsgemäßen elektrisch beheizbaren Galette 1, wobei zum Vergleich ein Temperaturprofil ohne ein zusätzliches erfindungsgemäßes sekundäres Heizelement 9, 10 als gestrichelte Linie 15 eingezeichnet ist. Das Temperaturprofil 14 verläuft entlang einer Länge L des Mantels 4 sehr gleichmäßig. Die Schwankung der Temperatur ΔT [Delta T] ist sehr gering. ΔT kann betragsmäßig kleiner als 4 °C, bevorzugt kleiner als 2 °C und besonders bevorzugt ungefähr 1 °C sein. Die Schwankung ΔT erfolgt um die Soll-Temperatur, die fest vorgegeben und/oder durch mindestens einen Temperatursensor 12c ermittelt werden kann. Mit einem derartig homogenen Temperaturverlauf entlang des Mantels 4, wie er durch das Temperaturprofil 14 dargestellt ist, können Chemiefasern besonders hoher Qualität produziert werden. 2 shows an example of a temperature profile 14 an electrically heatable godet according to the invention 1 wherein, for comparison, a temperature profile without an additional secondary heating element according to the invention 9 . 10 as a dashed line 15 is drawn. The temperature profile 14 runs along a length L of the shell 4 very evenly. The fluctuation of the temperature ΔT [Delta T] is very small. ΔT may be less than 4 ° C in absolute value, preferably less than 2 ° C, and more preferably about 1 ° C. The fluctuation .DELTA.T is made by the setpoint temperature, which can be fixed and / or determined by at least one temperature sensor 12c. With such a homogeneous temperature profile along the jacket 4 as indicated by the temperature profile 14 Chemical fibers of particularly high quality can be produced.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: GaletteGalette
22: Faserfiber
33: GalettenkörperGalettenkörper
44: Mantelcoat
55: Stirnseitefront
66: Flanschseiteflange
77: Hohlraumcavity
88th: primäres Heizelement (primärer Induktor)primary heating element (primary inductor)
99: sekundäres Heizelement (sekundärer Induktor)secondary heating element (secondary inductor)
1010: sekundäres Heizelement (sekundärer Induktor)secondary heating element (secondary inductor)
1111: Steuereinheitcontrol unit
1212: Temperatursensorentemperature sensors
1313: elektrische Versorgungelectrical supply
1414: Temperaturprofiltemperature profile
1515: Temperaturprofil ohne sekundäres HeizelementTemperature profile without secondary heating element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102015108635 A1 [0003]
WO 2014/180750 [0029]

Claims

An electrically heatable godet (1) for heating a fiber (2), comprising: a godet body (3), and a primary heating element (8) for heating a shell (4) of the godet body (3), characterized in that the godet (1 ) Furthermore, at least one secondary heating element (10) for heating an end face (5) or a flange (6) of the godet body (3).

Galette (1) to Claim 1 in which the at least one secondary heating element (10) is arranged on the front side (5) or the flange side (6) and extends only over a section of the front side (5) or flange side (6) which is closer to the casing (4 ) lies.

Galette (1) according to one of the preceding claims, wherein the primary heating element (8) or the at least one secondary heating element (9) is an inductor.

Galette (1) to Claim 3 wherein the inductor comprises a resonant circuit.

Godet (1) according to one of the preceding claims, wherein the primary heating element (8) and the at least one secondary heating element (9) are electrically connected in series or in parallel to a common electrical supply (13).

Galette (1) after one of Claims 1 to 4 wherein the primary heating element (8) and the at least one secondary heating element (9) are electrically connected to separate electrical supplies (13).

Galette (1) according to one of the preceding claims, wherein the primary heating element (8) and the at least one secondary heating element (10) are connected to a common control unit (11).

Galette (1) after one of Claims 1 to 6 wherein the primary heating element (8) and the at least one secondary heating element (9) are connected to separate control units (11).

Godet (1) according to one of the preceding claims, wherein at least one temperature sensor (12) for measuring a temperature at the jacket (4) or the end face (5) or the flange (6) is connected to the control unit (11).

Galette (1) after one of Claims 4 to 8th , wherein for measuring a temperature on the jacket (4) or the end face (5) or the flange (6) characteristic measured values of temperature-dependent parameters of the resonant circuit of the inductor are determined.

Method for electrically heating a godet (1), in particular a godet (1) according to one of the preceding claims, comprising: Heating a shell (4) of a godet body (3) of the godet (1) by a primary heating element (8) and Heating an end face (5) or a flange side (6) of the godet body (3) by at least one secondary heating element (10).

Method according to Claim 11 wherein when the front face (5) or the flange face (6) is heated, the power of the at least one secondary heating element (10) is controlled as a function of a difference between a setpoint temperature and an actual temperature, the actual temperature being at least a portion of the shell (4) is determined, which is closer to the end face or the flange side, wherein the difference in absolute value less than 2 ° C [degrees Celsius], preferably less than 1 ° C and more preferably about 0.5 ° C is.