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Elektrisch beheizte Rolle, insbesondere für Textilmaschinen zur Verarbeitung
synthetischer Garne oder Fäden Die Erfindung betrifft eine elektrisch beheizte Rolle,
insbesondere für Textilmaschinen, zur Verarbeitung synthetischer Garne oder Fäden,
.die aus einer zylindrischen Hülse besteht, die auf einer koaxialen Antriebswelle
befestigt ist und zumindest ein mit ihr umlaufendes Heizelement enthält, das von
in der Hülse angeordneten Befestigungsmitteln gegen die innere Umfangsfläche der
Hülse angedrückt ist.
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Bei Textilmaschinen, wie mit Verzug arbeitenden Zwirn- und Wickelmaschinen,
wurden zur Verarbeitung von synthetischen Garnen schon beheizte Streckwalzen vorgesehen.
So ist es z. B. bekannt, eine Walze oder Rolle in Gestalt einer hohlen zylindrischen
Hülse zu diesem Zweck zu verwenden, die auf einer koaxialen Antriebswelle befestigt
ist. In dieser Hülse ist ein elektrisches Heizelement, das bezüglich des die Antriebswelle
tragenden Maschinenrahmens feststehend angeordnet ist, eingepaßt. Es hat sich jedoch
herausgestellt, daß der Wärmeübergang von dem Heizelement auf die Hülse durch .den
Luftspalt ungünstig beeinflußt wird, der notwendigerweise zwischen der Außenfläche
des Heizelements und der inneren Umfangsfläche der Hülse vorgesehen werden muß;
diese Art der Beheizung hat sich daher als unbefriedigend erwiesen.
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Daneben ist auch eine elektrisch beheizte Rolle oder Walze der eingangs
genannten Art bekannt, die mit einem umlaufenden Heizelement ausgerüstet ist, wobei
die Anordnung derart getroffen ist, daß in die Hülse ein massiver zylindrischer
Körper aus Metall, der sogenannte Walzenkern, genau passend eingeschoben ist, der
einerseits eine Nabenbohrung für die Achse enthält und andererseits an seiner Umfangsfläche
mit in Längsrichtung sich erstreckenden randoffenen Nuten versehen ist, in die die
Heizelemente eingelegt werden. Aus Herstellungsgründen wie auch aus Gründender leichteren
Montage ist der Walzenkern insbesondere bei längeren Walzen in der Regel aus einer
Anzahl nebeneinanderliegender Scheiben hergestellt. Als nachteilig wurde hierbei
empfunden, daß, um eine gleichmäßige Erwärmung des Walzenmantels zu erzielen, verhältnismäßig
viele Heizelemente vorgesehen werden müssen, deren Anpressung an die Walzenmantelinnenfläche
in der Weise, daß sich ein guter Wärmeübergang ergibt, verhältnismäßig schwierig
ist. Durch die Einbettung in die Nuten des massiven Walzenkernes ist bedingt, daß
ein erheblicher Teil der Wärme auf den Kern übertragen und dort gespeichert wird,
was, abgesehen von Schwierigkeiten der Temperaturregelung, auch von Wärmespannungen
und -dehnungen herrührende Probleme aufwirft. Man hat daher auch schon versucht,
die Wärmekapazität eines solchen Walzenkernes durch Aussparungen, Hohlräume u. dgl.
zu verringern und insbesondere in dem Bereich in der Nähe der Nabe einen erhöhten
Wärmeleitwiderstand vorzusehen. Die dafür verwendete Konstruktion wird aber verhältnismäßig
teuer und aufwendig. Auch ist die Montage des Walzenkernes nicht ganz einfach, weil
die Löcher, in die Einzelelemente eingesteckt sind, über die ganze Walzenlänge genau
fluchten müssen, damit die Heizleiter eingebracht werden können.
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Um einen massiven Walzenkern zu vermeiden, ist auch schon auf keramische
Heizvorrichtun"gskonstruktionen zurückgegriffen worden. Die Heizleiter erstrecken
sich hierbei ebenfalls in der Achsrichtung der Walze oder Rolle. Zufolge der keramischen
Halterungen und der für diese erforderlichen Tragkonstruktion ist diese Vorrichtung
verhältnismäßig empfindlich und teuer im Aufbau.
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Bei einer im Prinzip ähnlichen Anordnung sind die sich ebenfalls in
der Längsrichtung ,der Walze erstreckenden Heizstäbe von einer gestellartigen Halterkonstruktion
in einigem Abstand von der Walzenmantelfläche gehalten. Die Wärmeübergangsverhältnisse
sind dadurch nicht besonders günstig.
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Bei einer anderen Konstruktion mit einem im wesentlichen massiven
Walzenkern sind die an sich
flachen Heizelemente praktisch in, den
Kern eingebettet, so daß zunächst der Kern aufgeheizt weräen muß, bevor Wärme auf
den Walzenmantel übertragen wird. Die Nachteile einer solchen Bauart liegen insbesondere
in der dadurch bedingten großen Speicherkapazität des Kernes und dem Umstand begründet,
daß in der Praxis Spannungen und ein Verziehen der Walze kaum zu vermeiden sind,
weil schon kleine Luftspalte die Wärmeübergangsverhältnisse örtlich ändern können.
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Ausgehend von dem obengenannten Stand der Technik ist es Ziel der
Erfindung, eine elektrisch beheizte Rolle zu schaffen, die hervorragende Wärmeübergangsverhältnisse
von dem Heizelement auf die Innenfläche der die eigentliche Rolle bildenden zylindrischen
Hülse aufweist, über einfache Befestigungsmittel für das Heizelement verfügt, das
wirksam an die Hülseninnenwand angepreßt wird, während gleichzeitig die Befestigungsmittel
leicht zu montieren sind und mit geringer Wärmekapazität ausgebildet werden.
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Zu diesem Zweck ist die Rolle gemäß,der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizelemente sich in Umfangsrichtung längs der inneren Umfangsfläche der
Hülse erstrecken und die Befestigungsmittel aus einem die Heizelemente tragenden,
in die Hülse im Schiebesitz ,cingepaßten ringförmigen Körper bestehen, der durch
zugeordnete mechanische Spreizmittel unter gleichzeitiger Anpressung der Heizelemente
gegen,die innere Hülsenumfangsfläche aufweitbar ist.
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Bei der neuen Rolle ist durch den mechanisch aufweitbaren ringförmigen
Körper eine von Fertigungstoleranzen praktisch unabhängige hervorragende Anpressung
des Heizkörpers gegen die Hülseninnenwandung gewährleistet. Bei Konstruktionen,
bei denen ein massiver Walzenkern, der gegebenenfalls aus Einzelteilen zusammengesetzt
ist, lediglich durch die Wirkung der Wärmedehnung satt an die Walzenmantelinnenfläche
angepreßt werden soll, lassen sich, auch bei hoher Herstellungsgenauigkeit, keine
vergleichbaren Andruckverhältnisse erzielen, insbesondere, wenn die Walze mit niedrigen
Temperaturen betrieben wird. Die in der Umfangsrichtung sich erstreckenden Heizelemente
gewährleisten eine hervorragend gleichmäßige Wärmeverteilung über den Umfang der
Hülse der erfindungsgemäßen Rolle.
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Vorteilhaft ist .es, wenn in der Hülse zwei Heizelemente angeordnet
sind, von denen dem einen der Heizstrom fortwährend und dem anderen der Heizstrom
unter der Wirkung eines Thermostaten mit Unterbrechungen zugeführt wird.
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Es liegt auf der Hand, daß die Anzahl der zur Verwendung kommenden
Heizelemente keiner Beschränkung unterliegt und darum, wenn im weiteren von »Heizelementen«
die Rede ist, auch lediglich ein Heizelement verwendet werden kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine beheizte Rolle gemäß der Erfindung
zur Wärmebehandlung von synthetischen Garnen oder Fäden in einer mit Verzug arbeitenden
Zwirn-oder Wickelmaschine und F i g. 2 die Rolle nach F i g. 1, geschnitten längs
der Linie H-II der F i g. 1 in einer Draufsicht. i Die Rolle 11 ist in der aus den
Zeichnungen ersichtlichen Weise in Gestalt einer metallischen Hülse 12 ausgebildet,
die an ihrem einen Ende abgeschlossen und an diesem abgeschlossenen Ende mit einer
sich nach innen erstreckenden Nabe 13 verbunden ist, welche auf eine Rollenantriebswelle
14 aufgekeilt ist, die ihrerseits in zwei indem Maschinenrahmen 17 angeordneten
Lagern 15 und 16 gelagert ist.
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Die Beheizung der metallischen Hülse 12 erfolgt durch zwei nebeneinander
angeordnete elektrische Heizelemente 18 und 19, die von einem ringförmigen zylindrischen
Körper 20 gegen die Innenwandung der Hülse 12 gedrückt werden. Der ringförmige Körper
20 ist im Schiebesitz in die Hülse 12 eingepaßt und kann, um einen festen Sitz in
der Hülse 12 zu erzielen, im Bereich seines Umfanges aufgespreizt werden. Er ist
mit einem parallel zu seiner Achsrichtung verlaufenden eingebohrten Loch 21 versehen,
dessen Enden auf einen jeweils größeren Durchmesser aufgebohrt sind und Ausnehmungen
22 und 23 bilden; die mit konischen Sitzen 24 und 25 versehen sind. Der Körper 20
ist daneben im Bereich eines Schlitzes 26 aufgeschnitten, der in einer durch das
Zentrum des eingebohrten Loches 21 verlaufenden radialen Ebene sich erstreckt, so
daß der Körper 20 die Gestalt einer aufgeschlitzten Hülse aufweist. In das Loch
21 ist eine Klemmschraube 27 eingefügt, die an einem Ende mit einem in die Bohrung
22 eingepaßten Schraubenkopf 28, der über eine dem konischen Sitz 24 zugeordnete
konische Fläche verfügt, versehen ist. Auf das andere Ende der Schraube 27 ist eine
Mutter 29 aufgeschraubt, die beim Anziehen gegen den konischen Sitz 25 zur Anlage
kommt, wodurch der aufgeschlitzte ringförmige Körper 20 auseinandergespreizt wird.
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Die beiden elektrischen Heizelemente 18 und 19 sind jeweils in im
Bereich des äußeren Umfanges des ringförmigen Körpers 20 angeordneten Ausnehmungen
untergebracht; sie erstrecken sich jeweils längs des Umfanges .des Körpers 20 und
sind mit der äußeren Umfangsfläche dieses Körpers bündig. Die mit Kupferblech abgedeckten
Heizelemente 18 und 19 werden jeweils vor dem Einfügen des Körpers 20
in die
Hülse 12 in .die zugeordneten Ausnehmungen eingebracht, so daß -die ganze Anordnung
bei gelöster Mutter 29 im Schiebesitz in die Hülse 12 eingepaßt werden kann. Bei
:dem anschließenden Festziehen der Mutter 29 wird der Körper 20 im Bereich seines
Umfanges aufgespreizt, wodurch die Außenflächen der Heizelemente 18 und 19
gegen .die Innenfläche der Hülse 12 gedrückt werden und der ringförmige Körper 20
fest in der Hülse 12 verklemmt wird.
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Dei beiden Heizelementen 18 und 19 wird Strom über isolierte Leiter
30 und 31 zugeführt, die durch das Innere der Antriebswelle 14 sich erstrecken und
an zwei nebeneinander angeordnete Schleifringe 32 und 33 angeschlossen sind, welche
auf der Welle 14 befestigt sind und denen Strom über in dem Maschinengehäuse vorgesehene
Bürsten 34 und 35 zugeführt wird.
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In dem in der Zeichnung veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist ein Thermostat 36 vorgesehen, der in einer in der Längsrichtung im Bereich der
äußeren Umfangsfläche .des ringförmigen Körpers 20 angeordneten Vertiefung 37 sich
befindet.
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Die Ausnehmung 37 liegt diametral gegenüber der Klemmschraube 27,
so daß bei der -Aufspreizung es ringförmigen Körpers 20 in der Hülse 12 der Thermostat
36 an die Innenfläche der Hülse 12 angedrückt
wird. Der Thermostat
36 .dient zur Steuerung der Stromversorgung eines der elektrischen Heizelemente,
das im weiteren als »Zusatz«-Heizelement bezeichnet werden wird, während das andere
im weiteren als »Dauer«-Heizelement bezeichnete Heizelement stetig mit Strom versorgt
wird und ein Temperaturniveau erzeugt, das gerade unterhalb der erforderlichen Arbeitstemperatur
liegt, wenn die Maschine nicht arbeitet. Das »Zusatz«-Heizelement verfügt über eine
höhere Heizleistung als .das »Dauer«-Heizelement; der Thermostat ist derart eingestellt,
daß er den Stromkreis des »Zusatz«-Heizelements jedesmal sofort unterbricht, sowie
die erforderliche Arbeitstemperatur erreicht- ist.
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Im Betrieb läuft das Garn über die Außenfläche der Hülse 12, die mit
einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit umläuft. Die Heizelemente 18 und 19 werden
über die Schleifringe 32 und 33 mit Strom versorgt, wobei der Thermostat 36 die
Stromzufuhr zu dem »Zusatz«-Heizelement,derart steuert, daß die Temperatur der Hülse
auf einem vorbestimmten Betriebsniveau bleibt. Während des Betriebes wird durch
das,darüberlaufende Garn fortwährend Wärme von der Hülse 12 abgeführt, die durch
das »Zusatz«-Heizelement wieder ersetzt wird. Bei Garnbruch oder beim Anhalten der
Maschine schaltet der Thermostat das »Zusatz«-Heizelement ab, so daß die Temperatur
der Hülse auf ein unterhalb der erforderlichen Betriebstemperatur liegendes Niveau
abfällt, das durch das »Dauer«-Heizelement bestimmt ist. Während des Betriebes der
Maschine wird das »Zusatz«-Heizelement von dem Thermostaten dauernd,ein- und ausgeschaltet,
wodurch die Arbeitstemperatur innerhalb sehr enger Toleranzgrenzen festgelegt wird.
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Das Heizelement kann naturgemäß auch von fern durch Signale von Temperaturfühleinrichtungen,
wie Thermoelementen oder Thermistoren, gesteuert werden, die in den ringförmigen
Körper oder die Hülse der Rolle eingebaut sind und deren Signale über Schleifringe
und Bürsten einer Heizstromsteuereinrichtung zugeführt werden können.