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Heizvorrichtung, insbesondere für Schmelzspinnvorrichtungen für synthetische
Fäden Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung, insbesondere für Schmelzspinnvorrichtungen
für synthetische Fäden, mit einem ein über etwa 1501C
heißes flüssiges Heizmittel
enthaltenden Behälter sowie mit einem elastischen Faltenbalg als Temperaturregler,
der ein Paar Kontakte betätigt.
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Zweck der Erfindung ist, eine Heizeinrichtung zu schaffen, die empfindlich
und sicher im Betrieb ist und sich für die Erwärmung der Schmelze auf eine verhältnismäßig
hohe Temperatur und gewünschtenfalls zur Erhaltung dieses Zustandes eignet.
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Die Erfindung richtet sich insbesondere auf Heiz-und thermostatische
Vorrichtungen, welche die Schmelze genau auf einer konstanten und hohen Temperatur
halten, beispielsweise auf l50° C und höher, ohne daß der elastische Faltenbalg,
der als Temperaturregelelement dient, bei einer derartigen hohen Temperatur beschädigt
wird.
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Es sind bereits thermostatische Steuerungen mit druckempfindlichen
Steuerorganen, so unter anderem auch mittels Faltenbälgen zur Überwachung von mit
Wasserdampf betriebenen Anlagen, bekannt. Diese Vorrichtungen sind auf Grund ihres
Verwendungszweckes nur bei Temperaturen von etwa 100° C geeignet. Bei höheren Temperaturen
sind die bisher bekanntgewordenen Vorrichtungen unbrauchbar, da die Lötungen der
für diese Zwecke verwendeten elastischen Metallbälge erweichen und so ein unverhältnismäßig
frühes Altern herbeiführen.
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Auch mit den herkömmlichen Steuerungen über mit dem Gasraum über dem
flüssigen Heizmittel verbundene Manometer würde für den der Erfindung zugrunde liegenden
Zweck nicht die erforderliche Empfindlichkeit erreicht werden.
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Eine für diesen Zweck angezeigte, einwandfreie Temperatursteuerung
wird erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß von dem Boden des von dem Spinnrohr od.
dgl. durchsetzten, hermetisch verschlossenen und ausschließlich mit dem flüssigen
Heizmedium oder dessen Dämpfen gefüllten Behälters ein dünnes Rohr, dessen Stärke
und Länge so bemessen sind, daß keine merkliche Wärmemenge über dieses Rohr übertragen
wird, zu dem außerhalb des Behälters angeordneten Faltenbalg führt, der mit Kontakten
in Verbindung steht, die so einstellbar sind, daß in dem Behälter die erforderliche
Temperatur stets aufrechterhalten wird.
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Hierdurch wird eine Längenänderung des Faltenbalges erreicht, die
in einem bestimmten Verhältnis zu dem von der Temperatur des Heizmittels abhängigen
Dampfdruck steht, ohne daß der Faltenbalg wesentlich erwärmt wird und ohne daß er
mit dem Dampf selbst in Verbindung steht. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen
ist es nunmehr möglich, die Temperatur einer Sehmelzspinnvorrichtung mittels der
empfindlichen Steuerung über einen Faltenbalg zu regeln.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser Zeichnung stellt
Abb.1 einen Vertikalschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
dar, bei der in einem geschlossenen Behälter ein Spinnrohr od. dgl. vorgesehen ist,
durch das die zu erwärmende Substanz bzw. die Schmelze strömt und wobei der Behälter
mit einem elektrischen Heizstromkreis verbunden ist; Abb.2 ist ein Vertikalschnitt
durch einen elastischen Faltenbalg; Abb. 3 ist ein Vertikalschnitt durch einen geschlossenen
Behälter mit einem Spinnrohr od. dgl., das rings um den verschlossenen Behälter
angeordnet ist und durch das die zu erwärmende Substanz bzw. die Schmelze geführt
wird, wobei eine elektrische Heizvorrichtung in die Heizflüssigkeit des verschlossenen
Behälters eintaucht; Abb.4 ist eine abgeänderte Anordnung einer anderen Ausführungsform
der Erfindung, bei der zur Erwärmung des geschlossenen Behälters ein Gasbrenner
Verwendung findet.
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In der Abb. 1 ist der geschlossene Behälter mit 1 bezeichnet, in dem
das flüssige Heizmedium 2 enthalten ist, das bei einer Atmosphäre Druck einen hohen
Siedepunkt aufweist. Der Dampf 3 dieses Mediums ist gleichfalls in diesem Behälter
eingeschlossen,
während die vorher in dem Behälter enthaltene Luft
durch eine Öffnung ausgelassen wurde, die anschließend hermetisch verschlossen wird.
Ein Rohr 4, durch welches die auf eine hohe Temperatur zu erwärmende Substanz bzw.
die Schmelze strömt, ist in den geschlossenen Behälter 1 eingesetzt. Die Wandungen
des geschlossenen Behälters und die Wandung des Rohres sind hermetisch voneinander
abgetrennt. Ein elektrischer Erhitzer 5 ist in Windungen rings um den Behälter 1
gelegt. Der Behälter 1 und der äußere Teil des Rohres 4 sind mit irgendeinem geeigneten
wärmeisolierenden Material überzogen.
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Gemäß der Erfindung mündet das eine Ende eines dünnen Rohres 8 in
den Boden 7 des geschlossenen Behälters 1. Das andere Ende des dünnen Rohres 8,
das durch das wärmeisolierende Material 6 geführt ist, mündet in den elastischen
Faltenbalg 9. Die Wandstärke und die Länge des dünnen Rohres 8 sind so gewählt,
daß die von dem geschlossenen Behälter 1 zu dem elastischen Balg geleitete Wärmemenge
gering ist und die dünnen metallischen Bleche, die den Faltenbalg bilden, nicht
altern und daß die Temperatur der elastischen Bälge auf einem Wert gehalten wird,
der unterhalb des Schmelzpunktes der die Metallbleche verbindenden Schweißnaht liegt.
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Am freien Ende des elastischen Balges 9 ist ein Teil 10 befestigt,
dem mehrere elektrische Kontakte 11 und 12 zugeordnet sind. Die Kontakte 11 und
12 und die elektrische Heizvorrichtung 5 sind über die Leitungsdrähte 13 mit der
Stromquelle 14 verbunden.
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Abb. 2 zeigt einen elastischen Faltenbalg 9, der aus mehreren kreisförmigen
dünnen elastischen Platten besteht, die an ihren Verbindungsstellen 16 miteinander
verschweißt sind.
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Im Betrieb arbeitet die oben beschriebene Anordnung folgendermaßen:
Die Kontakte 11 und 12 werden in bezug auf den Teil 10 gemäß der im voraus festgelegten
Temperatur eingestellt. Die Temperatur in dem geschlossenen Behälter 1 sinkt nun
wegen der Wärmeabgabe ab, worauf ein Teil des Dampfes im Behälter 1 zu Flüssigkeit
kondensiert wird, wodurch sich eine beachtliche Druckerniedrigung in dem geschlossenen
Behälter l ergibt. Diese Druckänderung wird durch das flüssige Heizmedium 2' in
der feinen Leitung 8 zu dem flüssigen Heizmedium in dem elastischen Balg 9 weitergeleitet,
welcher mit dem Teil 10 in Verbindung steht. Dies hat zur Folge, daß der Kontakt
11 wegen seiner elastischen Eigenschaften mit dem Kontakt 12 in Berührung kommt
und die elektrische Heizvorrichtung 5 von dem über die Kontakte fließenden Strom
in Betrieb gesetzt wird, so daß das flüssige Heizmedium 2 verdampft wird.
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Wenn im Gegensatz dazu die Temperatur in dem geschlossenen Behälter
1 über einen vorbestimmten Wert hinaus ansteigt, so verdampft ein Teil des flüssigen
Heizmediums 2 in dem geschlossenen Behälter 1, um so den Dampfdruck zu erhöhen,
der auf das flüssige Heizmedium 2 und 2' übertragen wird, wodurch der elastische
Balg 9 ausgedehnt wird. Der Kontakt Il wird dann vom Kontakt 12 abgehoben, wodurch
der durch die Heizvorrichtung fließende Strom unterbrochen wird.
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So wird die Temperatur in dem geschlossenen Behälter 1, selbst wenn
dieser Behälter von außen kommenden Temperatureinflüssen ausgesetzt ist, ständig
auf Grund der leichten Ansprechbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einem
vorbestimmten Wert gehalten. Die durch das Rohr 4 strömende Substanz bzw. die Schmelze
wird also auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt.
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In diesem Fall tritt kein bemerkenswerter Wärmestrom zwischen dem
flüssigen Heizmedium in dem dünnen Rohr 8 und dem geschlossenen Behälter 1 auf,
so daß das flüssige Heizmedium 2' in dem elastischen Balg 9 trotz der hohen Temperatur
in dem geschlossenen Behälter 1 auf geringer Temperatur gehalten werden kann. Auf
diese Weise können die im geschlossenen Behälter 1 auftretenden Druckschwankungen
auf den elastischen Balg übertragen werden ohne die nachteilige Nebenerscheinung,
daß die elastische Eigenschaft des Faltenbalges gedämpft wird oder daß die Schweißnaht,
welche die elastischen Platten verbindet, schmilzt.
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Die oben beschriebene Anordnung eignet sich zur Erwärmung von viskosem
Material 17, insbesondere von geschmolzenen Polyamidschnitzeln, wie sie zur Herstellung
synthetischer Fäden verwendet werden. Dazu enthält das untere Ende des Rohres 4
zahlreiche feine Düsen, durch welche das viskose Material bzw. die Schmelze unter
angemessenem Druck strömt. Das viskose Material wird in dem Rohr 4 erwärmt bzw.
warmgehalten und während seiner Strömung auf einer konstanten hohen Temperatur gehalten,
beispielsweise auf 240° C, und aus den Düsen ausgepreßt, wo es ein Fadenbündel 18
bildet.
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Abb.3 stellt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung nach der
Erfindung dar. Bei dieser Anordnung ist der geschlossene Behälter 1 in einem röhrenförmigen
Durchlaß 4 eingeschlossen, durch den die zu erwärmende Substanz strömt; die elektrische
Heizvorrichtung 5 taucht dabei in das flüssige Heizmedium 2 ein. Die Leitungen 13
führen durch die Wandung des geschlossenen Behälters 1 unter entsprechender Isolierung
nach außen.
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Die Arbeitsweise der in der Abb. 3 gezeigten Anordnung ist analog
der in Abb. 1 gezeigten.
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Abb.4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die elektrische Heizvorrichtung
durch einen Gasbrenner zur Erwärmung des flüssigen Heizmediums 2 in dem geschlossenen
Behälter 1 ersetzt ist. Bei dieser Anordnung ist der Gasbrenner 19 unterhalb
des geschlossenen Behälters 1 angeordnet und wird durch die mit der Kammer 21 verbundene
Zuführungsleitung 20 mit Gas und mit der entsprechenden Menge Luft versorgt. Die
Kammer 21 ist weiter mit der Gasleitung 22 verbunden und mit einer regulierbaren
Öffnung 23 versehen, durch welche die entsprechende Luftmenge zugeführt wird. Die
Gasleitung 22 hat ein elektromagnetisch betätigtes Hauptventil 24. Parallel zum
Hauptventil ist in einer Zweigleitung 25 ein von Hand zu betätigendes Ventil
26 vorgesehen. Das Hauptventil wird durch eine Magnetspule 27 gesteuert,
die mit einer Stromquelle sowie mit den durch den Faltenbalg 9 gesteuerten Kontakten
11 und 12 in Reihe geschaltet ist, wie bereits bei den Anordnungen nach den Abb.
1 und 3 gezeigt und beschrieben wurde. Mit 29 ist ein Durchlaß für Abgase bezeichnet.
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Die Beheizung der in Abb. 4 gezeigten Anordnung erfolgt folgendermaßen:
Zunächst ist das von Hand zu betätigende Ventil 26 ständig geöffnet, um eine entsprechende
Gasmenge aus dem Vorrat 30 durch die Abzweigung 25 dem Gasbrenner
19 zuzuführen. Bei einem derartigen Betrieb
des Brenners kann man
jedoch den vorbestimmten hohen Wert nicht erreichen.
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Um diese vorbestimmte hohe Temperatur in dem geschlossenen Behälter
1 zu erzielen, wird jetzt das Hauptventil 24 durch Einschaltung der Magnetspule
27 mittels der Kontakte 11 und 12 geöffnet, wobei die Schließung der Kontakte durch
den elastischen Faltenbalg erfolgt. Dem Gasbrenner wird dann eine genügend große
Gasmenge zugeführt, um das Heizmedium in dem geschlossenen Behälter auf die vorbestimmte
Temperatur zu erhitzen.
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Wenn man durch diese Art der Aufheizung die gewünschte Temperatur
erreicht hat, wird der elastische Faltenbalg ausgedehnt, und die Kontakte 11 und
12 werden geöffnet und dadurch das Hauptventil 24 geschlossen, so daß der
Brenner nur durch das über die Zweigleitung 25 strömende Gas betrieben wird.
Es sei noch bemerkt, daß das durch die Zweigleitung 25 strömende Gas im wesentlichen
zur Entzündung des Hauptgasstromes gedacht ist.
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Die Heizvorrichtung als solche gemäß der vorliegenden Erfindung kann
außer zur Erwärmung von Polyamidschmelzen zur Herstellung synthetischer Fäden auch
bei Ziehvorrichtungen in der Kabelisolationsindustrie, beim Kalandern von Vinylfolien,
bei verschiedenartigen chemischen Reaktionen und bei der Heißbehandlung von Metallen
und anderen Materialien Anwendung finden. In letzterem Falle endet dann das Rohr
4 in der Heizflüssigkeit 2 und ist unten geschlossen.