DE1660166C3 - Vorrichtung zum Wärmebehandeln von synthetischen Fäden bzw. Garnen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Wärmebehandeln von synthetischen Fäden bzw. Garnen mit einer Mehrzahl von Heizelementen, von denen jedes je einen Anschluß zum Einlaß und Auslaß von wärmeübertragendem Strömungsmedium aufweist, das einer gemeinsamen Speiseleitung entnommen ist.

Zum Wärmebehandeln von Garnen, insbesondere Polyamid- oder Polyestergarnen, verwendet man Vorrichtungen mit einer Vielzahl von gleichartigen Bearbeitungspositionen. Diese Bearbeitungspositionen sind jeweils mit einem Heizelement versehen. Um zu gewährleisten, daß die einzelnen Bearbeitungspositionen ein übereinstimmendes Produkt liefern, muß dafür Vorsorge getroffen werden, daß die einzelnen Heizelemente nicht ungleichmäßig beheizt werden. Um ein gleichmäßiges Heizen zu gewährleisten, ist bei einer bekannten Vorrichtung zum Wärmebehandeln von synthetischen Garnen (US-PS 28 20 280) für alle Heizelemente eine gemeinsame Speiseleitung vorgesehen, über die den Heizelementen ein flüssiges Wärmemedium zügeführt wird. Hierbei sind alle Heizelemente parallellgeschaltet, um zu gewährleisten, daß jedes Heizelement die gleiche Eintrittstemperatur aufweist, da als Wärmeübertragungsmedium eine Flüssigkeit verwendet wird, die jeweils vor Wärmeabgabe eine höhere Temperatur aufweist als nach Wärmeabgabe. Die innerhalb eines Heizelementes übertragene Wärmemenge hängt aber nicht nur von der Eintrittstemperatur, sondern auch vom Durchsatz des Wärmemediums ab. Es wird somit trotz der jedem Heizelement gleichen Eintrittstemperatur nicht gewährleistet, daß in jedem Heizelement die gleiche Wärmemenge übertragen wird, da durch die Parallelschaltung einer großen Anzahl von Wärmemedien längs der gemeinsamen Speiseleitung ein Druckabfall geschaffen wird, der bewirkt, daß der Durchsatz in dem Eintritt der Speiseleitung nahen Heizelementen größer ist als in dem Eintritt der Speiseleitung fernen Heizelementen. Ferner münden bei

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, bei der eine gleichmäßige Beheizung aller Heizelemente sichergestellt ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst Die Heizelemente sind somit erfindungsgemäß längs einer einzigen Speiseleitung jeweils vor und hinter Verengungen ihres Querschnitts angeschlossen. Während der Hauptstrom des Wärmemediums durch die Speiseleitung verläuft, wird jedes der Heizelemente von einem Nebenstrom beaufschlagt, der sich nach Verlassen des Heizelements wieder mit dem Hauptstrom mischt. Als Heizungsirwdium Dampf zu verwenden, ist bereits bekannt (DL-PS 5 715). Das erfindungsgemäß verwendete kondensierbare Gas bzw. Dampf ist daher im Bereich des Kondensationspunktes ein Medium, das bei gleichbleibender Temperatur Wärme abgibt. Naßdampf beispielsweise verfügt, je nach Temperatur, bei im wesentlichen gleichbleibendem Druck über einen breiten Entropiebereich, innerhalb dessen ständig Wärme abgegeben werden kann, ohne daß sich die Temperatur ändert. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung fällt lediglich von Heizelement zu Heizelement mehr Kondensat an, während die Temperatur gleich bleibt.

Um eine gleichmäßige Durchströmung eines jeden Heizelementes zu erzwingen, ist zwischen den beiden Anschlüssen eines jeden Heizelements eine blendenartige Verringerung des Querschnitts der Speiseleitung um zumindest 20% vorgesehen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es besonders von Vorteil, den Querschnitt der Speiseleitung zwischen den beiden Anschlüssen um 50 bis 95% zu verringern, um somit dafür zu sorgen, daß möglichst aller Dampf durch das Heizelement strömt, und an der Stelle der Verengung lediglich das Kondensat längs der Speiseleitung weiterfließt.

Der verengte Strömungsquerschnitt in der Zufuhrleitung kann durch ein röhrchenförmiges Drosselstück gebildet werden, das in Strömungsrichtung zunächst konvergiert und dann divergiert, wobei die Auslaßöffnung des Hohlraums im Heizelement an die Speiseleitung etwa an der Stelle des engsten Strömungsquerschnitts angeschlossen ist.

Der verengte Strömungsquerschnitt in der Speiseleitung kann auch durch eine Kerbe im unteren Teil in einer der Speiseleitung quer zu deren Achse angeordneten Trennwand gebildet werden. Ferner ist es von Vorteil, wenn der in der Nähe eines Heizelements befindliche verengte Strömungsquerschnitt in der Speiseleitung jeweils größer ist als der verengte Strömungsquerschnitt in der Nähe des nächsten, stromabwärts angeordneten Heizelements.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, auf einfache Weise einen relativ großen Druckunterschied zwischen der Einlaß- und der Auslaßöff-

riung im Hohlraum des Heizelements zu erzielen, die in die entlang dem Maschinenrahmen verlaufende Speiseleitung münden. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung gewährleistet eine gleichmäßige Wasserdampfzufuhr und -abgabe und eine gleichmäßige Kondensatabgabe für alle Heizelemente, die auf diese Weise sozusagen vom Wasserdampf durchspült werden, so daß alle nichtkondensierbaren Gase, insbesondere Luft, automatisch aus allen Heizelementen in einen Sammelbehälter abgezogen werden. Aus diesem Sammelbehälter, der am Ende des Systems angeordnet ist, können die nichtkondensierbaren Gase periodisch abgezogen werden. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Temperatur und einer maximalen Wärmeübertragung auf die gesamte Oberfläche jedes Heizelements und zur Verhinderung von Temperaturunterschieden zwischen den Heizelementen ist es notwendig, daß die nichtkondensierbaren Gase praktisch völlig entfernt und die Kondensate aus jedem Heizelement gründlich abgezogen werden. Diese Maßnahmen bewirken, daß die behandelten Garne eine hohe Qualität und Gleichmäßigkeit aufweisen und daher den gestellten Anforderungen voll entsprechen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich in der Praxis verhältnismäßig billig konstruieren, wenn für eine Gruppe von beispielsweise 12 hintereinander angeordneten Heizelementen die verengten Strömungsquerschnitte an diesen Heizelementen in der Speiseleitung gleich groß sind und die verengten Stivmungsquerschnitte in der Speiseleitung an der in Strömungsrichtung nächsten Gruppe von Heizelementen kleiner sind, mit anderen Worten, wenn der Strömungsquerschnitt gruppenweise kleiner wird.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert:

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Heißverstrecken von Garnen mittels eines Heizelements;

F i g. 2 zeigt den Anschluß eines Heizelements an eine Speiseleitung;

Fig.3 ist ein Schnitt nach der Linie UI-III gemäß F ig. 2;

F i g. 4 zeigt eine andere Ausführungsform des Anschlusses eines Heizelements an eine Speiseleitung;

F i g. 5 ist ein Schnitt nach der Linie V-V gemäß F ig. 4.

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung einer Streckzwirnmaschine, die eine Mehrzahl von Bearbeitungspositionen für das Garn auf beiden Seiten der Vorrichtung aufweist. Wie in F i g. 1 für eine einzige Bearbeitungsposition gezeigt ist, umfaßt jede Position einen Garnwickel 1, von dem das Garn 2 mittels einer Antriebslieferwalze 3 und einer Druckrolle 4 Überkopf abgezogen wird. Das Garn wird hienuf über ein Heizelement 5 geführt, das auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt wurde (im Falle von Polyamidgarnen kann diese etwa 180°C betragen). Nach Verlassen des Heizelements läuft das Garn 2 auf eine Streckrolle 6 mit einem Umlenkröllchen 7, die mit einer höheren Geschwindigkeit angetrieben wird als die Lieferwalze 3, wodurch das Garn 2 verstreckt wird. Anschließend wird das Garn 2 über einen Fadenführer 8 und eine Ringbank 9, die einen umlaufenden Ringläufer aufweist und in Pfeilrichtung changiert, zu einem Garnwickel 11 auf einer Spule 10 aufgewickelt.

Entlang der in Reihe angeordneten Heizelemente 5 erstreckt sich eine Speiseleitung »3, die von einem Kasten 14 ausgeht, der an der Stirnseite der Vorrichtung angeordnet ist und innen eine Wasserdampferzeugungsquelle und ein an sich bekanntes Kontroll- und Regulierventil (nicht gezeigt) enthält, und in diesen mündet Der Wasserdampf und das gebildete Kondensat fließen durch die Speiseleitung 13 in der durch den Pfeil 15 angedeuteten Richtung. In einigem Abstand voneinander sind Leitungen 16 angeordnet, die in die Unterseite der Speiseleitung 13 münden und dazu dienen, das Kondensat nach unten in die Hauptleitung 17 für das Kondensat zu leiten, durch die das Kondensat zurück in den Kasten 14 in Richtung des Pfeils 18 strömt. Jedes Heizelement 5 ist mit einer Einlaßöffnung 19 und einer Auslaßöffnung 20 an die Speiseleitung 13 angeschlossen. Jedes Heizelement ist als Uförmiger Kanal ausgebildet.

Der in F i g. 2 und 3 veranschaulichte verengte Strömungsquerschnitt in der Speiseleitung 13 nahe des Heizelements 5 wird dadurch erzielt, daß innerhalb der Speiseleitung 13 quer zu deren Achse eine Trennwand 22 angeordnet wird, die an ihrem unteren Ende eine V-förmige Kerbe 23 aufweist.

Die Einlaßöffnung 19 zum Hohlraum innerhalb des Heizelements 5 ist stromaufwärts vor dem durch die Trennwand 22 bewirkten verengten Strömungsquerschnitt angeordnet, während die Auslaßöffnung 20 des Heizelements 5 stromabwärts nach der Trennwand 22 in die Speiseleitung 13 mündet Die örtliche Strömungsquerschnittsverengung führt zu einem Strömungsverlauf wie in F i g. 2 durch die Linie 24 angedeutet. Dadurch sinkt der Druck örtlich stromabwärts vor der Trennwand 22. Folglich strömt Wasserdampf in das Heizelement 5 in der durch den Pfeil 25 angedeuteten Richtung und strömt aus dieser in Richtung des Pfeils 26 wieder aus. Dieser Druckunterschied führt vor allem dazu, daß das Heizelement 5 in geeigneter Weise von Wasserdampf durchströmt wird.

F i g. 4 und 5 zeigen den Anschluß des Heizelements 5 an die Speiseleitung 13, wobei der verengte Strömungsquerschnitt in der Speiseleitung 13 mittels eines röhrenförmigen Drosselstückes 27 erzielt wird, das in Strömungsrichtung zunächst konvergiert und dann divergiert. Die Einlaßöffnung 19 in dem Heizelement 5 ist stromaufwärts von dem Drosselstück 27 angeordnet. Die Auslaßöffnung 20 des Heizelements 5 ist an den engsten Durchtritt in dem Drosselstück 27 angeschlossen. Unterhalb des Drosselstücks 27 befindet sich ein in axialer Richtung verlaufender Kanal 28, der das Durchströmen des gebildeten Kondensats ermöglicht. Der Strömungsverlauf des Wasserdampfs ist durch die Linien 29 angedeutet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Wärmebehandeln von synthetischen Fäden bzw. Garnen mit einer Mehrzahl von Heizelementen, von denen jedes je einen Anschluß zum Einlaß und Auslaß von wärmeübertragendem Strömungsmedium aufweist, das einer gemeinsamen Speiseleitung entnommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide An-Schlüsse (19, 20) jedes Heizelements (5) mit der gemeinsamen Speiseleitung. (13) zum Beaufschlagen mit Gas bzw. Dampf verbünden sind, In der stromabwärts hinter jedem EinlaßanschluQ eine Verengung des Strömungsquerschnittes um mindestens 20% vorgesehen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt an der Stelle der Verengung um 50 bis 95% verringert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseleitung (13) ein Drosselstück (27) als Verengung aufweist, zwischen dem und dem niedrigsten Punkt der Innenwand der Speiseleitung (13) örtlich ein axial zu dieser verlaufender Kanal (28) zum Ableiten von Kondensat gebildet ist.

der bekannten Vorrichtung zueinander parallel geschattete Heizelemente in eine gemeinsame Sammelleitung. Es entsteht somit bei einer Vielzahl von Heizelementen ein kompliziertes Netzwerk, bei dem durch die gegenseitige maschenartige Verknüpfung der Heizelemente ein höchst kompliziertes und schwer überschaubares System von Strömungen geschaffen wird. Daher erreicht die bekannte Vorrichtung nicht die für ein gleichmäßiges Produkt notwendigen einheitlichen thermischen Verhältnisse an den einzelnen Arbeitspositio-