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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verstrecken von synthetischen Fäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Verstrecken von synthetischen Fäden ist beispielsweise aus der
WO 2015/049316 A1 bekannt.
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Die bekannte Vorrichtung zum Verstrecken von synthetischen Fäden wird bei der Herstellung von synthetischen Fäden in einem Schmelzspinnprozess eingesetzt, um eine aus einer Spinneinrichtung erzeugte Fadenschar zuziehen und zu verstrecken. Hierbei sind verschiede Temperaturbehandlungen an dem Faden durch die Galetten erforderlich. Je nach Polymertyp werden die Fäden so vor dem Verstrecken derart erwärmt, dass die für das Polymer maßgebliche Glasübergangstemperatur zum Auslösen eines Streckpunktes erreicht wird. Um den Fäden eine ausreichende Stabilität in ihrer molekularen Struktur geben zu können, werden die Fäden nach dem Verstrecken bei höheren Temperaturen behandelt. Die Fäden werden hierzu an beheizten Galettenmänteln der Galetten geführt. Um eine möglichst kompakte Anordnung der Galetten zu erhalten, werden diese bevorzugt in kurzen Fadenlängen hintereinander angeordnet, wobei einfache Umschlingungen im Bereich von >270° realisiert werden, damit eine genügende Kontaktfläche zur Erwärmung der Fäden an den Galettenmänteln genutzt werden kann. Derartige kompakte Anordnungen besitzen jedoch grundsätzlich den Nachteil, dass sich die unterschiedlich temperierten Galettenmäntel gegenseitig beeinflussen.
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Die bekannte Vorrichtung zum Verstrecken von synthetischen Fäden gemäß der
WO 2015/049316 A1 sieht daher vor, dass hochtemperierte Galettenmäntel und niedertemperierte Galettenmäntel isoliert voneinander angeordnet werden. So sind die mit höheren Temperaturen beheizten Galettenmäntel in einer Hochtemperaturbox angeordnet. Demgegenüber sind die mit niedriger Temperatur betriebenen Galettenmäntel in einer Niedertemperaturbox angeordnet. Die Hochtemperaturbox und die Niedertemperaturbox werden dabei unmittelbar im engen Kontakt zueinander angeordnet, um die relativ kurzen Fadenwege beim Übergang zwischen den Galetten zu gewährleisten. Zudem werden Fadenöffnungen in der Niedertemperaturbox und der Hochtemperaturbox genutzt, um die Fadenführung einer Fadenschar zu gewährleisten. Nun wurde beobachtet, dass ein Wärmeübergang zwischen der Hochtemperaturbox und der Niedertemperaturbox einen erheblichen Isolieraufwand bedarf, um die Raumluft in der Niedertemperaturbox auf eine entsprechend niedrige Temperatur zu halten.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäße Vorrichtung zum Verstrecken von synthetischen Fäden dahingehend zu verbessern, dass eine kompakte Anordnung der Galetten auch bei höheren Temperaturdifferenzen zwischen der Hochtemperaturbox und der Niedertemperaturbox möglich ist.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, den Isolieraufwand zwischen der Hochtemperaturbox und der Niedertemperaturbox möglichst zu minimieren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Niedertemperaturbox eine verschließbare und öffenbar Lüftungsklappe zu einem Luftaustausch mit der Umgebung aufweist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung besitzt den Vorteil, dass die Raumluft in der Niedertemperaturbox auf ein niedriges Niveau abgesenkt werden kann und somit keine unerwünschten Aufheizerscheinungen an den mit niedrigen Temperaturen betriebenen Galettenmänteln entstehen. So lässt sich die Raumluft über eine öffenbare Lüftungsklappe in die Umgebung abführen und durch Umgebungsluft getauscht werden. Damit kann eine Überhitzung der Raumluft innerhalb der Niedertemperaturbox vorteilhaft vermieden werden.
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Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist besonders vorteilhaft, um die Raumtemperatur innerhalb der Niedertemperaturbox auf ein bestimmtes Temperaturniveau zu regeln. So ist der Lüftungsklappe ein Verstellaktor zum Öffnen und Schließen zugeordnet, der durch eine Steuereinrichtung aktivierbar ist. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise mit einem innerhalb der Niedertemperaturbox angeordneten Temperatursensor gekoppelt. So kann über die Steuereinrichtung das Öffnen und Schließen der Lüftungsklappe in Abhängigkeit von einer gewünschten Raumtemperatur oder Oberflächentemperatur der Galette erfolgen.
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Um möglichst eine thermische Behandlung der Fäden an den Galettenmänteln innerhalb der Niedertemperaturbox in einem engen Toleranzbereich stattfinden zu lassen, wird der Temperatursensor vorzugsweise zumindest einem der Galettenmäntel innerhalb der Niedertemperaturbox zugeordnet. Damit kann unabhängig von der Raumluft unmittelbar die Oberflächentemperatur des Galettenmantels erfasst und durch den Luftaustausch mit der Umgebung geregelt werden. Der Temperatursensor kann innerhalb eines durch die Galette aufgespannten Volumens angeordnet sein. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Temperatursensor innerhalb eines Innenraumes, vorzugsweise außerhalb eines durch die Galette aufgespannten Volumens, der Niedertemperaturbox anzuordnen, so dass die Raumtemperatur maßgeblich ist für eine Regelung.
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Für das Vorwärmen der Fäden vor dem Verstrecken wird die Raumluft im Innenraum der Niedertemperaturbox vorzugsweise auf eine Temperatur innerhalb eines Temperaturbereiches von 40°C bis 80°C geregelt. Damit können Fäden mit den gängigen Polymertypen entsprechend behandelt werden.
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Die Weiterbildung der Erfindung ist besonders vorteilhaft, bei welcher die Hochtemperaturbox und die Niedertemperaturbox durch eine verschließbare und öffenbare Heißluftklappe miteinander verbunden sind. Damit besteht die Möglichkeit, eine Heißluft aus der Hochtemperaturbox direkt in die Niedertemperaturbox zu leiten, um die Galettenmäntel der Galetten innerhalb der Niedertemperaturbox zu erwärmen. Insbesondere bei niedrigeren Temperaturen kann somit auf eine aktive Beheizung des oder der Galettenmäntel innerhalb der Niedertemperaturbox verzichtet werden.
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Um die Aufheizung der Niedertemperaturbox in bestimmten Temperaturbereich einhalten zu können, ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher der Heißluftklappe ein Stellantrieb zum Öffnen und Schließen zugeordnet ist und bei welcher der Stellantrieb mit der Steuereinrichtung verbunden ist. Somit lässt sich die Raumluft innerhalb der Niedertemperaturbox durch Steuerung der Heißluftklappe sowie durch Steuerung der Lüftungsklappe in einen bestimmten Temperaturbereich regeln.
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Dementsprechend besteht auch die Möglichkeit, den oder die Galettenmäntel innerhalb der Niedertemperaturbox auf eine bestimmte Oberflächentemperatur zu beheizen.
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An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, dass die Anzahl der Galetten innerhalb der Niedertemperaturbox und der Hochtemperaturbox von dem jeweiligen Spinnverfahren und dem jeweiligen Polymertyp der synthetischen Fäden abhängt. So können einzelne Galettenmäntel oder auch mehrere Galettenmäntel jeweils in der Hochtemperaturbox oder der Niedertemperaturbox angeordnet sein.
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Die Aufnahme erfolgt bevorzugt durch eine Trägerwand, an welchem die Galettenmäntel der Galetten auskragend gehalten sind, so dass eine Trennung zwischen den Antrieben und den Galettenmänteln durch die Trägerwand möglich ist. Dabei sind die Hochtemperaturbox und die Niedertemperaturbox haubenförmig über die Galettenmäntel angeordnet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verstrecken von synthetischen Fäden wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es stellen dar:
- 1 schematisch eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verstrecken von synthetischen Fäden
- 2 schematisch eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels aus 1
- 3 schematisch eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verstrecken von synthetischen Fäden
- 4 schematisch eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels aus 3
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In den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verstrecken von synthetischen Fäden schematisch in mehreren Ansichten dargestellt. 1 zeigt eine Schnittansicht und in 2 ist eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels dargestellt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
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Das Ausführungsbeispiel weist eine Trägerwand
1 auf, an welcher mehrere Galetten
2.1 bis
2.5 gehalten sind. Die Galetten
2.1 bis
2.5 weisen jeweils einen drehbaren Galettenmantel
3 auf, die auskragend auf einer Seite der Trägerwand
1 gehalten sind. An der gegenüberliegenden Seite der Trägerwand weist jede der Galetten
2.1 bis
2.5 jeweils einen Galettenantrieb
4 und eine Galettensteuerung
5 auf. Die Galetten
2.1 bis
2.5 weisen zusätzlich eine hier nicht dargestellte Galettenheizung auf, um die Galettenmäntel
3 mit einer vorbestimmten Oberflächentemperatur zu erwärmen. Derartig beheizte Galetten sind hinlänglich bekannt und zum Beispiel in der
DE 10 2009 031 612 A1 beschrieben. Daher wird an dieser Stelle Bezug zu der zitierten Druckschrift genommen und auf eine weitere Erläuterung verzichtet.
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Wie insbesondere aus der Darstellung in 1 hervorgeht, sind die Galetten 2.1 und 2.2 mit ihren Galettenmänteln 3 innerhalb einer Niedertemperaturbox 6 angeordnet. Die Niedertemperaturbox 6 ist mit Wandungen 7 haubenförmig über die Galettenmäntel 3 der Galetten 2.1 und 2.2 gestülpt und wird an der Trägerwand 1 gehalten. Innerhalb der Wandung 7 ist ein Fadeneinlass 22 und ein Fadenauslass 23 angeordnet, um eine Schar von Fäden 21 am Umfang der Galettenmäntel 3 zu führen.
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Neben der Niedertemperaturbox 6 ist eine Hochtemperaturbox 8 im engen Kontakt zu der Niedertemperaturbox 6 an der Trägerwand 1 gehalten. Innerhalb der Hochtemperaturbox 8 erstrecken sich die Galettenmäntel der Galetten 2.3 bis 2.5. Die Galettenmäntel 3 der Galetten 2.3 bis 2.5 werden von einer Wandung 9 der Hochtemperaturbox 8 umschlossen. Hierbei weist die Wandung 9 einen Fadeneinlass 24 und einen Fadenauslass 25 auf, wobei der Fadeneinlass 24 der Hochtemperaturbox 8 mit dem Fadenauslass 23 der Niedertemperaturbox 6 korrespondiert.
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An dieser Stelle sei erwähnt, dass entgegen der Darstellung in 2 die Niedertemperaturbox 6 und die Hochtemperaturbox 8 auf einer zur Trägerwand 1 gegenüberliegenden Seite Türöffnungen aufweisen, die durch schwenkbare Türen verschließbar sind. Diese werden jedoch nur bei Prozessbeginn zum Anlegen der Fäden oder zu Wartungsarbeiten geöffnet. Im Betrieb ist die Niedertemperaturbox 6 und die Hochtemperaturbox 8 stets verschlossen. Da die Ausbildung einer Tür an der Niedertemperaturbox 6 und der Hochtemperaturbox 8 keinen Einfluss auf die Erfindung hat, wird diese in der 2 nicht näher dargestellt.
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Seitlich neben der Niedertemperaturbox 6 ist an der Trägerwand 1 eine Abzugsgalette 10 angeordnet, die ebenfalls über einen Galettenantrieb 4 und eine Galettensteuerung 5 gesteuert wird. Die Abzugsgalette 10 ist vorzugsweise direkt einer Spinneinrichtung nachgeordnet, um eine Fadenschar 21 aufnehmen und zum Verstrecken den Galetten 2.1 bis 2.5 zuführt.
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Zum Verstrecken einer Fadenschar 21 werden die Galettenmäntel 3 der Galetten 2.1 und 2.2 dazu benutzt, um eine Vorwärmung an den Fäden durchzuführen. Hierzu werden die Galettenmäntel 3 auf eine Oberflächentemperatur beheizt, die im Bereich von 40 bis 80°C liegen kann. Die Verstreckung der Fäden 21 erfolgt im wesentlichen zwischen der Galetten 2.2 und 2.3. Die Galetten 3 der nachfolgenden Galetten 2.3 bis 2.5 sind in einer wesentlich höheren Oberflächentemperatur beheizt, die beispielsweise im Bereich von 110°C bis 170°C liegen könnte. Dementsprechend stellt sich in einem Innenraum 17 der Hochtemperaturbox 8 eine wesentlich höhere Temperatur ein als in einem Innenraum 16 der Niedertemperaturbox 6. Die Heißluft der Hochtemperaturbox 8 kann so beispielsweise über den Fadeneinlass 24 und den Fadenauslass 23 unmittelbar in die Niedertemperaturbox 6 münden.
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Um eine Überhitzung des Innenraums 16 der Niedertemperaturbox 6 zu erhalten, ist in der Wandung 7 der Niedertemperaturbox 6 eine Lüftungsklappe 12 angeordnet. Wie aus der Darstellung in 1 und 2 hervorgeht, ist die Lüftungsklappe 12 im oberen Bereich der Niedertemperaturbox 6 angeordnet. Die Platzierung der Lüftungsklappe 12 ist hierbei nur beispielhaft und könnte ebenfalls seitlich oder an einer Unterseite der Niedertemperaturbox 6 angeordnet sein.
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Wie insbesondere aus der Darstellung in 2 hervorgeht, ist die Lüftungsklappe 12 an einer Schwenkachse 13 gehalten. Die Schwenkachse 13 ist mit einem Verstellaktor 14 verbunden, durch welchen die Lüftungsklappe 12 öffenbar oder schließbar in der Wandung 7 der Niedertemperaturbox 6 ist. Der Verstellaktor 14 ist mit einer Steuereinrichtung 11 gekoppelt.
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Wie aus der Darstellung in 1 und 2 hervorgeht, ist in dem Innenraum 16 der Niederdrucktemperaturbox 6 ein Temperatursensor 15 zugeordnet. Der Temperatursensor 15 ist ebenfalls mit der Steuereinrichtung 11 verbunden. Die Steuereinrichtung 11 ist zudem mit den Galettensteuerungen 5 gekoppelt. Die Galettensteuerungen 5 sind sowohl für den Antrieb als auch für eine Heizung einer der Galetten 2.1 bis 2.5 vorgesehen.
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Im Betrieb lässt sich über den Temperatursensor 15 kontinuierlich eine Temperatur einer Raumluft im Innenraum 16 der Niedertemperaturbox 6 erfassen. Innerhalb der Steuereinrichtung 11 wird die jeweilige Ist-Temperatur der Raumluft der Niedertemperaturbox 6 mit einer vordefinierten Soll-Temperatur verglichen. Sobald die Soll-Temperatur über einen Toleranzbereich hinaus überschritten wird, wird über die Steuereinrichtung 11 der Verstellaktor 14 aktiviert, so dass die Lüftungsklappe 12 geöffnet wird. Durch das Öffnen der Lüftungsklappe 12 erfolgt ein Austausch der Raumluft im Innenraum 16 mit einer Umgebungsluft der Umgebung, so dass insgesamt die Temperatur im Innenraum 16 der Niederdrucktemperaturbox 6 abfällt. Sobald über den Temperatursensor 15 und der Steuereinrichtung 11 ein gewünschtes Niveau eingetreten ist, wird die Lüftungsklappe 12 durch den Verstellaktor 14 wieder verschlossen. Damit lässt sich vorteilhaft eine Überhitzung der Raumluft in der Niedertemperaturbox 6 vermeiden. Die Oberflächentemperaturen der Galettenmäntel der Galetten 2.1 und 2.2 können in einem gewünschten Bereich gehalten werden. So wird meist eine Oberflächentemperatur an den Galettenmänteln 3 der Galetten 2.1 und 2.2 eingestellt, die im Bereich zwischen 40°C und 80°C liegt. Durch den Einsatz der Lüftungsklappe 12 in der Niedertemperaturbox 6 können zudem die Niedertemperaturbox 6 und die Hochtemperaturbox 8 ohne wesentliche Isoliermaterialien direkt aneinander angeordnet werden, so dass eine sehr kompakte Galettenanordnung der Galetten 2.1 bis 2.5 möglich ist.
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An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Anzahl der Galetten insgesamt sowie die Anzahl der Galetten innerhalb der Niedertemperaturbox 6 und der Hochtemperaturbox 8 beispielhaft ist. Grundsätzlich könnte innerhalb der Niedertemperaturbox 6 nur eine Galette und beispielsweise in der Hochtemperaturbox 8 vier Galetten angeordnet sein. Somit ist eine größere oder eine geringere Anzahl von Galetten in jeder dargestellten Behausungen möglich.
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Bei Anwendungen mit möglichst geringen Oberflächentemperaturen der Galetten 2.1 und 2.2 in der Niedertemperaturbox 6 besteht auch die Möglichkeit, auf eine aktive Beheizung der Galettenmäntel 3 der Galetten 2.1 und 2.2 zu verzichten. Hierzu ist in 3 und 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verstrecken von synthetischen Fäden schematisch in mehreren Ansichten dargestellt. 3 zeigt eine Schnittansicht und in 4 ist eine Draufsicht mit einem Teilschnitt dargestellt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
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Das in 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verstrecken von synthetischen Fäden ist im wesentlichen identisch mit dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2, so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.
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Um auf eine aktive Beheizung der Galettenmäntel 3 der Galetten 2.1 und 2.2 innerhalb der Niedertemperaturbox 6 zu verzichten, sind die Niedertemperaturbox 6 und die Hochtemperaturbox 8 über eine Heißluftklappe 18 miteinander verbunden. Die Heißluftklappe 18 ist in den Wandungen 7 und 9 integriert und lässt sich wahlweise öffnen und schließen.
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Wie aus der Darstellung in 4 hervorgeht, ist die Heißluftklappe 18 an einer Schwenkachse 19 gehalten, die mit einem Stellantrieb 20 verbunden ist. Der Stellantrieb 20 ist mit der Steuereinrichtung 11 gekoppelt. Insoweit lässt sich die Heißluftklappe 18 über den Stellantrieb 20 nach Bedarf öffnen und schließen.
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Wie aus den Darstellungen in 3 und 4 hervorgeht, ist ein Temperatursensor 15 im Galettenmantel 3 einer der Galetten 2.1 und 2.2 angeordnet, um unmittelbar eine Oberflächentemperatur des Galettenmantels 3 innerhalb der Niedertemperaturbox 6 zu erfassen. Der Temperatursensor 15 sowie ein Verstellaktor 14 zur Steuerung der Lüftungsklappe 12 ist ebenfalls mit der Steuereinrichtung 11 verbunden. Die Lüftungsklappe 12 ist identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ausgeführt und im oberen Bereich der Wandung 7 der Niedertemperaturbox 6 integriert.
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Bei einem Prozessbeginn wird zunächst die Lüftungsklappe 12 durch den Verstellaktor 14 verschlossen gehalten. Demgegenüber wird die Heißluftklappe 18 durch den Stellantrieb 20 geöffnet, damit eine Heißluft aus dem Innenraum 17 der Hochtemperaturkammer 8 in den Innenraum 16 der Niedertemperaturkammer 6 strömen kann. Die dadurch sicher erwärmende Raumluft innerhalb der Niedertemperaturbox 6 führt gleichzeitig zur Erwärmung der Galettenmäntel 3 der Galetten 2.1 und 2.2. Sobald eine gewünschte Oberflächentemperatur an den Galettenmänteln 3 der Galetten 2.1 und 2.2 erreicht ist, wird nach Signalauswertung des Temperatursensors 15 über die Steuereinrichtung 11 und den Stellantrieb 20 die Heißluftklappe 18 verschlossen. Somit ist eine Beheizung der Galettenmäntel 3 der Galetten 2.1 und 2.2 abgeschlossen. Im weiteren Verlauf des Betriebes, kann über den Fadeneinlass 24 und den Fadenauslass 22 weiterhin eine Heißluft in die Niedertemperaturbox 6 einströmen. Eine ungewünschte Überhitzung der Raumluft innerhalb der Niedertemperaturbox 6 lässt sich j edoch wie bereits zuvor zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 beschrieben durch Öffnen der Lüftungsklappe 12 und einem Luftaustausch der Raumluft mit der Umgebung regeln. Insoweit kann über die Lüftungsklappen 12 sowie über die Heißluftklappe 18 im wesentlichen konstante temperierte Raumluft innerhalb der Niedertemperaturbox 6 und damit eine im wesentlichen konstante Oberflächentemperatur an den Galettenmänteln 3 der Galetten 2.1 und 2.2 realisiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2015/049316 A1 [0002, 0004]
- DE 102009031612 A1 [0021]
