DE1917380A1 - Walze fuer die Waermebehandlung von langgestrecktem Material - Google Patents

Description

Dr, F. Ziimsiein - Dr. E. Assmann

D.-. K. i'vOv nig.bergQr Dipl. Piiys, F\ rShbauer

wf

9/Eb .München 2, Bräuhaussfraije 4/III

03 SO 3515

SOOI ET ß jRHODIAOETA PAHIS, FEAUK HEI OH

Vial ze für die Wärmebehandlung von. langgestreckt em ilat axial

Die Erfindung betrifft eine Walze für die Wärmebehandlung von sich bewegendem langgestrecktem Material bzw. sich bewegender langgestreckter Gebilde.

Unter "langgestrecktes Material bzw. langgestrecktes Gebilde" Bollen Materialien verstanden «erden, die in der fforia endloser bzw. kontinuierlicher fäden, aus fasern gebildete Game, Kabel Lunten, Bändern aus endlosem Material oder von aus diskontinuierlichen Elementen bestehenden Tüchern bzw. Vllosen vorliegen.

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Bel verschiedenen Behandlungen, Insbesondere auf dem.

sektor, ist es notwendig, ein derartiges Gebilde auf eine gleich« müßige und genaue Temperatur, beispielsweise too oder 2üü 0 zu bringen und eventuell auftretende Änderungen, die durch Irgend eine Störgröße hervorgerufen werden können, beispielsweise einen

Luftstrom, schnell zu korrigieren. · .

Bei einer ersten.bekannten Art von Baissen wird die Wärmezufuhr zu dem langgestreckten Gebilde dadurch erreicht_P daß ein Fluid .von geeigneter Temperatur in das Innere des Motors eingeführt wird. Dabei 1st die Wärmeübertragung gut_e jedoch ist es schwierig» der V/alse ein Fluid zuzuführen, dessen Temperatur ganaw ein« gestellt 1st. Eine derartige Zufuhr kompliziert dan Einbau der Walze und os besteht die Gefahr, ä&ß über die Dreliverbinöungsa ein Fluidverlust auftritt. Dies© Gefahr konnte bisher nicht in

Kusreiohendem Maße ausgeschaltot werden« überdies 1st es schwlerig, die Temperatur loi umlaufenden Toil zu überwachen und es gelingt in der Praxis kaum, "die Temperatur genau einzustellen«,

Bei einer zweiten Art von bekannten Walzern wird die Gefahr des Plüidverlustes vermieden. Daisai wird die Eärme durch Strahlung zwischen die seitliche äußere Oberfläche (die %m folgenden als äußerer Umfang bezeichnet wird) eines feststehenden Stators, der la inneren des Rotors angeordnet ist und dl* seitlich© innere Oberfläche (oder den inneren üm£ang)des letzteren auge» führt. Es ist Jedoch schwierig, eine gut® WänisUl»ertragung vom ersteron auf den zweiten sowie eine genaue Tezapszaturtiborwachung des Rotors zu erreichen.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, die genannten Kachteile zu vermelden.

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Dies wird erfindungsgeiaSe durch eine Waise für die Wärmebehandlung langgestraclcter Gebilde erreicht» die einen hohlen Rotor, dessen äußerer umfang mit dem Gebilde In Berührung steht lind einen Stator enthält· der Im Innern dee Eotora engeordnet und alt einem HeIs- oder Kühlorgan versehen 1st, und die gekennzeichnet let durch sin Verbindungselement» das wenigstens sum Tell aua einen festen Schmiermittel bea-coht^una den uotor und den Stator wenigstens an einem ϊell Ihres Umfange berührt· - . ^- ■ ■ ■ . " ' . .·..

Gemäß der Erfindung wird das langgestreckte Gebilde unter Be· rührung der äußeren Oberfläche des Rotors erwärmt oder abge&lhlt» vrcböl der Rotor hauptsächlich durch Wärmeleitung ttber das Verbindungselement der durch den Stator erzeugten Wärme auf ..die geeignete Tocpcratur gebracht wird· Dieses Element 1st vorteilhafter- . weise so ausgebildet und angeordnet» daß ee mit deia größeren Seil des inneren Uxafangs des Rotors und des äußeren Umfange dos Stators oder wenigstens Ihres nutzbaren fells- In Berührung steht, d. h. salt dem Teil des ftetora, des das su bahandelnde Gebilde berührt und mit dem Toil des Stators, durch^:-'ö©a -,die W.rmQ erzeugt Klrd.

Siose beiden Seile sind vorzugsweise «fnander gegenüber angeordnet und das zwischen ihnen liegende Verbindungselement besitzt vorteShafterwelse eine geringe Dicke. Auf diese Weise «erden die Wäraeverluste an den Endon im Verlauf der Leitung und die für die Känsettbertragung benDtlgte Zelt verringert» so daß der Wirkungsgrad verbessert und die Reaktionsgeschwindigkeit der Vorrichtung bei einer beliebigen RegelSnderung de? durch den Stator erzeugten Wärmemenge erhl%t wircU

Gomäfl der Erfindung kann das Yerblndungseleaent vorteilhaftervelse als Zentriereinrichtung für den Rotor dienen» wodurch Kugellager oder analoge 2entrierelnrlohtungen eingespart werden

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und der Aufbau öer Halse wesentlich vereinfacht wird· Wenn ..im übrigen das VarbluduasBoleiaant dea größeren Seil öea inneren Umfange fies Botors barlCart, εο besitzt dieser ebenfalls vor» töilliafteriisiee oino gerlxiga ^iofco, Tioctorch die Trägheit des - · umlaufenden Tolle dor ifalze versindört und die Wärmöübertraguag auf das zu behandelnd© Gebilde waiter verbeBsert uird.

Das VerbladusgsQleiasat fiBon rait dem fiotor oder Stator fest verbunden oder unabiiäagig von baldon angeordnet sein· Ee kann aus jaeiirarön vom Stator uud Rotor uaabhängigön Teilen bestehen oder mit ^snigBtono einsa 2oil fest mit den Rotor oder Stator verbunden oeln. "

Sas VerblndungsQlemsnt kann vollständig auo einem festen und wärmoloitendon Sclii3A0J?mi.<;tel bastohen oder ein oder mehrere WaX¹BiQleitendo Träger entfalten» dsrsn Oberfläche ,Joweila mit dsm IiOtOr₁ dem Stator und den daawlsehen liegenden Oberflächen in SorUhriAQg stehen und aus einem festen und .

tfänäöleitättdöft Schmiermittel bestehen· Unter einem f©8ton Schsiöräittal lilrd ein festoe Material mit einem geringsn Hisibuugalkosffizienton verstanden _vder oit dem eines flüösi« gen Schmienaittsls vorgloichbar 1st. Bin solches festes Schmier· raittol kann aus einem homogenen Feststoff bsstöhan, beispielsi/sise aus Graphit odor einem geeigneten Sohwermötallseiz wie M0S2» WS₂ 1 HbSe₂ odsr SaSe₂ · Es Ιεβηη ebenfalls aus einem heterogenen Feststoff bestehen, der enttfedor ausschließlich gseigrist® FoBtstoffQ (böiopielsweise dar ßeibung ©ntgagomrlr&ende Legierungen, Sintonsassen auf der Basis von Metallpulver und Polytstrafluoräthylen) oder wenigBtens aus elnsr Flüssigkeit, dia sit wenigstens einem geolgnotsn Feststoff kombiniert ist, bestehen. Dabei ist die Kombination bo goi?££hlt, daß das gewonnene Material die Eigenschaften eines Feststoffes aufweist. Dies ist belsplels» der Fall bei einem mit einem flüssigen Schmiermittel

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getränkten. Slnteraotoll oder einer Bit eine& Schmiermittel go« trünkton SinöorloGierung, wobai das flüeaige Schmiermittel daran dio KappilloriTirlaiuß ixt Kontakt mit der Sintertaaeoo gehalten wird, oo daß es eloh doshalb unter noftaalon Beautsungsbedingungen nicht von Sintermetall oder dor Sinterlegierung trennen kann.

Beeteht das foate Boiuaiermlttel aus einer dünnen Schicht, die auf einem Toll der Oberfl&ohe'des oder der Tortoilt int, so Kann ee beispielsweise aus einem OEdz der oben arwüimton Art bestehen» das in Form feiner kolloidaler PartUtol verteilt ist und von selbst an der Oberfläche haftet oder alt Hilfe eines geeigneten Harros mit ihr Torbunden ist, BoI dor tJahl des Selmlermittels und der Vorbindungsart ame natürlich insbesondere eine gate Haltbarkeit dos farbindungs« elementen lisl der Arboitst©s^eratu? dor ITaIso und seine W&rme-

vcn. ä®r Halse err&loliten XenparaturbereloA

GevJiß der Erf lüfluag Wmm> te@ ©ü@? die JSIeaente wou der So tor auf dem Staor Torteilhaftesw©iü© mx£ olnfaohe Weise susaociengebaut werden. Daß siTieohen &®& Elesienten rorsusahonde Spiel hängt hauptsäohlloh von den Auedoh&nnss&oQffisionten der diese ,Elemente bildenden liateriallen βο· Sd beträgt bei der für dl· Mal se gewählten Arbeit »temperatur vorteilhaft ertrelee einige hnndortstel Milllaater.

Der Rotor kenn aber eine VeIIe₉ fiio in der Achse der WeJLxe durch ein an ihres Umfang angebrachtes Zahnrad oder eine ander· geeignete Vorrichtung angetrieben werden. Die Drehzahl des aotors Itaun in ifolten Grenzen Srarlleren. Sie ist Iq sllgeaelnen ma so grögor, je kleiner die auf das Ztiioohenelesient wirkend« Belastung lot. -. ....

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Die Erfindung erlaubt Insbesondere eine einfache .kontinuierlich· Behandlung von Chemiefasern mit höherer Geschwindigkeit, als dies bisher taöglloh var.

Sie Arbeitstemporatur der Walz® kann, XaIl8 notwendig mit Hilf· einer bekannten Einrichtung gemessen werden. Im allgemeinen wird eine Meßsonde bevorzugt» die bezüglich des Stators -feststeht« Gota2ß der Erfindung kann diese Sonde vorteilhafterweise im Verbindungselement oder im fest und dem fiat or am nächsten Teil des Verbindungseleaentes mit sehr geringem Abstand stm teren angeordnet worden· Dies erlaubt eine pehr geaame der Temperatur des· inneren Usfangs d©a Rotors«, Besteht wie la Falle der J3rf indung aus einem Zylinder von e@fer Dicke» so liegt die Sonde auch ia geringem Abstand tos behandelnden Gobildo. D& ferner der diesem geriagsa Abstaaä sprechende ZMlschenraum von Materialien alt gwter keit ausgefüllt ist, liegt die Soaöe an einer besonders -ae-ten Stell© aur genauen Messung der feraparatur wie für eine sehnelle Messung ¥ob

Gemäß der Erfindung 1st "es etoeafßlis nögliok^ ää®.Sonde ringeu Abstand 'rom Heiselement anzt£@rdneii_f so Bedingungen für eine senaue Hesaiang von Tenper&tttrSnderangeiä. desselben vorliegen. Sie Sonde lemn so g@mäß der Erfindeag aohnell auf jede HegelSnderung de»-'HeiaeXementss oams¹ jede außen kommende thermische Störung reagieren.

flan kann sie daher sehr vorteilhaft alt einer alt erhuhtesi Wirkungsgrad verbinden· ohne daß die Gefahr von Pendelungon besteht. £lno auf dieeo Heise gemäß der Erfindung

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tfalso besitzt eine boaontlicho Temperature tabilitat wodurch bei der liSnaebehandlung des langgeotreotöen Gebildes eine hervorragende SeffglmäßigfcelV und d&mit ©ine hervorragend¹· Sooot&ns Hirer Eigenschaften gegeben let. Ein derartiges Ergabnie iot insbesondere hai der Behandlung von fcontlnulerllohen thensoplastißohan Fäden oniünecht, für die bgkanntaraafien die Konstanz dor Eigenschaften, d. h. Ihre dynamoiaetriBohen Eigen* Bohaften₍ F^rbbarlteit und Schrumpfung, dio durch die Viärmobehandlung fcoainflußt werden Jcönnen, weBQnt-lioh ist·

Anhand dsr boigefu^tten Zeiohnung und der folgenden Beispiele

werden bslopSLolfttfuise AuofQhrungsfoTi&en der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 sBigt olno !false nit einem Verbindungaelement, das Bit

dem Stator fest verbunden ist.

Fig. 2 eelgv oinon Vsrsuohß&ufb&u dieser WgIeö. PIg. 3 seigt eine abgomiuclelte erfindungsgazaaSe Walae.

In Pig. 1 trägt das Geotell V den Stator, dessen äußeren Umfang eine Euohao S arxß solbstsohoierendor und gosintorter Bronse Bit einem 2inngohalt von 25 % bildet. Die BuoUee let auf bekannte Art mit einen Mineralöl getr&r&t.. daa bei einer Temperatur von 130° 0 Qiao gute Stabilität aufweiet.

Im Innorn dloaer Bucace lot ein Heizorg&n angeordnet, dae aus einem elolrtrloohon Uldoratand 3 baoteht, und dessen Lelatung bei 220 Yoit l-Joohaolsponnung 6θΟ Watt betragt. Der Widerstand 3 lot auf oluon Icolierträgor 4 gowiokelt, wobei die Hindungedichte längs einer !!antellinle dee Isollerträgers derart verSndarlioh ist, daß sich längs einer Hantelllnle am äußeren Umfang

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des Eotors eine konstante und gleichmäßige Temperatur von 100° Q ergibt« Die Buchse 2 barohrt alt ihrem Süßeren umfang den inneren Umfang des Rotors 5, der aus einea Bohr aus nichtrostend®» Stahl mit einer LSnge von 120 mm, einer Dicke von 1,5 nm und eine» Außondurclmoaeer von 51 mn besteht. Das Spiel svlsohen der Buoheo und dom Rotor beträgt in Kaltem Zustand 6/100 sam und bei 100° Ö aufgrund dor unterschiedlichen IiSnsedohnung dieser beiden Te£2>*. 3/100 mm. Dar Eotor 5 iet mit einem Zahnrad 6 feet verbunden ^ und ifird Ubor dleseejslt einer Drohsahl von 4000 Umdrehungen/rain ,

. also gemessen am Süßeren Umfang des Rotors alt einer 6eBohwindlg-> " keit von etwa 600 m/min angetrieben«

der Halse Dar Rotor 5 wird in axialer Riohtung/&n dor Antriebseeite dureh eine Schulter 7 und an der entgegengesetzten Seite durch einen Flansch Q in seiner Lage gehalten. Per Plansch 1st mit der festen Buchse 2 starr verbunden« Im Betrieb treten in dem Spalt zwischen den Rotor 5 und dem Flansch 8 Keine ölspuren auf.

£ine Thermo-Widerstandssonde 9 aus Platin 1st in einer zylindrischen Ausnehmung im Verbindungselement angeordnet« Sie ist Über eine nicht gezeigte Regelvorrichtung an eine ebenfalls nicht gezeigte Vorrichtung zur Regelung des Stromes durch den ^ elektrischen Widerstand 3 angssohloesen. Beim Betrieb bei einer Temperatur von 100° 0 und der oben angegebenen Drehzahl stellt man fest» daß die von der Sonde angezeigte Temperatur P¹It einer Abweichung von veniger als ettta 1/10° σ !constant 1st«

uezsäfi Flg. 2 1st der Stator der vorherigen Waise auf Präßisioas-Kugellagern gelagert. Das Drehmoment wird so bemessen, daß der Stator sich nicht droht, wenn der Hotor durch das Zahnrad 6 angetrieben wird. Han stellt fest, das dieses Drehmoment .

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abnimmt, wenn die Antriebsdrehzahl des Rotors ansteigt, und dafl dieses Drehmoment bei der oben genannten tatsächlich nledrl»· gar 1st alt dasjenige» das notwendig 1st, um den auf Präslelons-Kugellagern gelagerten Stator In Drehung zu versetzen.

Beispiel 2

wird eine alt der In PIg. 1 geselgten Waise Identische Waise rerwendet, bei der jedooh das Verbindungselement mit einem Slllkonöl getränkt 1st, das bei einer Temperatur von 200° C gut· Schmiereigenschaften aufweist.

Regelteaperatur der Waise fcasra leicht auf diesen Wert erhöht warden, wobei gleichseitig die !false alt einer Drehzahl von

mg«u/sl& 9 entsprechend eiser Bewegungsgeschwlndig-%'Ä Mfe&nAftlndsa Gtblldee von etwa 1950 m/min, ange-

wlpfi. Ute uat®!? äl$a©n Be^Iagungea durch die Sonde .feBpesetn^Sai®2^aag®m bleiben unterhalb .1/10° C B«l B9hr schwacher Belaßtai^ d*r eelbs^oholerenden Buchse Icann die Waise slt noch we8enti!@& Mherea D^ehsahlen angetrieben werden.

Bin» Helswdxe mX% «Int» Burchnesser von 100 m und einer Länge tob 140 sei (Fig. 3) e&thllt einen Sotor 10 alt einer Dicke τοη Π,5 Mi* der mn seine« gesamten inneren üafaog ti eine Buchse sail Sinterbronse berührt. Die Buchse 12 1st alt elnea UX der gleichen Art, wie la Beispiel 1 beschrieben, getränkt und an elnea rohrförmigen Träger 13» der aa Gestell 14 der Maschine angesohrmubt lot» befestigt. Der innere umfang der Buchse 12 berührt ein sylindrlsches Heiselement 15t das einen nicht gezeigten Spulenwiderstand enthält und bei 220 Volt eine-Leistung von 1000 Watt entwickelt.

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- to -

Der Rotor 10 wird über das'Zahnred 16, όΛ$ Welle 17 und die Platte 18 , die alt Hilfe einer achraube ei der Platte befestigt 1st, angetrieben. Die Schulter 20 der Platts läßt aIch in der Öffnung 21, die in radialer Richtung erweitert und In den Rotor eingefräst let, verschieben. Auf diese .feise kann der Rotor sich frei um die Achse des Uiafanga der Bucase 12 drehen, wobei die Achse nloht unbedingt mit derjenigen der Welle 17 übereinstimmt. Die Welle 17 wird mit Hilfe einer uekannten» | nicht gezeigten Haltevorrichtung In axialer Richtung geh©lt©s_e wodurch auch der Rotor in axialer Richtung, festliegt.

Zn der Buohse 12 ist eine zylindrisch® Ausnehmung aaifc eis©© Durchmesser von 2,5 ram und einer Tiefe von 70 ta® vorgeeeh©s₀ die ein Thermo-Element 22 enthält, das in Längsrichtung Walze gesehen im/ in deren Kittβ liegt. Dieses let aß einen nicht gezeigten Proportiontilregler bekannter hst geschlossen« Hirnen Proportional bereich .i^@ G

Dleee Walze ist bei einer

ucd einer Temperatur von 130° 0 untersucht nation der oben be&ohi'iebenen Regelung mit dies©? gostattet es, dia von der Sonde gemessenen gen auf 0,1° 0 zu begrenzen.

Bisher wurde eine einzige Walz© nit ©in@r ©lässigen temperatur beschrieben. Es ist Jedoch lclar, daß bei teren Behandlungsarten mehrere Walzen mit untersoiiledllohoa. Temperaturen einander zugeordnet werden können, oder· daß ilsge der Achse einer Walze mehrere verschiedene Teup©raturber©icli© gestaffelt werden können. GIeIcLfalls können Rotoren mit unter» ■ohiedlioher Beschaffenheit ihrer äußeren Oberfläche und Statoren alt Heizelementen sehr unterschiedlicher Art verwendet worden, ohne dad der Bahnen der Erfindung verlassen wird. .

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Claims (4)

1. - ii -

   P A T B » T A N S P a ü O H E

   Walze fur die Wärmebehandlung langgestreckter Gebilde, die tinen hohlon Rotor, dessen äußerer Umfang alt dem Gebilde in Berührung steht und einen Stator enthält» der im Innern des Rotors angoordnot und mit einem Heiz·* oder KUhIorgan versehen 1st, gekennzeichnet durch ein Verbindungselement, daa wenigstens sum Teil aus einem festen Schmiermittel besteht und wärmeleitend ist und wenigstens einen Teil' des Umfanges des Rotors und Stators berührt.
2. 2. Wals« nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement wenigstens einen Teil des äußeren Umfange des Stators bildet.
3. 3. Walxβ nach Anspruoh 1 dadurch gekennselohnet, daß das Verbindungselement wenigstens einen Teil des inneren Umfange des fiotors bildet.
4. 4. Waise nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet» daß das Verbindungselement auo einer gesinterten Metallbüchse besteht, die alt einem Sohaleröl getränkt 1st.

   5· Halse nach Anspruch 1 dadurch gekenntοlehnet, daß mehrere gesinterte und mit eines Sohmlerül getränkt· Hetallbuchsen so angeordnet sind, daß eich awioohen dem Stator und dom Ent or die einen Metallbuohsen im Innern der anderen Metall« büchsen befinden, wobei die Süßeren Metallbuohsen Jeweils d«n fiotor bsv. Stator berühren.

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