DE1948525C3

DE1948525C3 - Induktiv beheizte Galette für Textilmaschinen oder dergl

Info

Publication number: DE1948525C3
Application number: DE1948525A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. Dr. Bauer; Gerh. Dipl.-Ing. Dr. Martens; Herbert Schiminski
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1969-09-25
Filing date: 1969-09-25
Publication date: 1975-09-25
Also published as: GB1298483A; DE1948525B2; DE1948525A1; US3701873A; CH524778A

Description

Die Erfindung betrifft eine induktiv beheizte Galette für Textilmaschinen od. dgl. mit einem drehbar gelagerten Mantel unterschiedlicher Wanddicke, in welchem ein feststehender Kern aus ferromagnetischem Werkstoff angeordnet ist, der von einer mit einer Wechselstromquelle verbindbaren Spule umgeben ist.

Galetten dieser Art sind bereits bekannt. So ist beispielsweise in der USA.-Patentschrift 3 412 228 eine Galette beschrieben, die aus einer fliegend gelagerten Hohlwalze besteht, die über eine Welle in Umdrehung versetzt werden kann. Im Innern der Hohlwalze ist ein aus lameliierten Eisenblechen bestehender Kern angeordnet, der die Antriebswelle konzentrisch umgibt, und der so angeordnet ist, daß er am Umlauf der Galette nicht teilnimmt. Der Kern trägt eine aus zahlreichen Windungen bestehende Spule, deren Anschlußenden nach außen geführt und dort mit einer Wechselstromquele verbunden sind Die Spule bildet die Primärseite eines Transformators, dessen Sekundärstelle die Hohlwalze selbst ist. Wird die Spule von einem Wechselstrom durchflossen, so wird im Kern ein magnetisches Kraftfeld erzeugt, welches über einen Luftspalt in die beiden Stirnplatten der Hohlwalze eintritt und von dort in den Mantel der Galette geleitet wird.

Der sich ändernde magnetische Fluß induziert im Galettenmantel eine Spannung, die ihrerseits einen Strom im Galettenmantel zur Folge hat. Infolge des ohmschen Widerstandes des Galettenmantels wird der Mantel durch den hindurchfließenden Strom erwärmt.

Die beschriebene Anordnung wäre geeignet, ein weitgehend gleichmäßiges Temperaturprofil über die gesamte Länge der Galette zu erzeugen, wenn der Wärmebedarf der Galette an allen Stellen gleich groß wäre. Dies ist jedoch nicht der Fall, da an den Enden der Galette mehr Wärme abgeführt wird, als in der Galettenmitte. Die Folge hiervon ist ein starker Temperaturabfall an den beiden Galettenenden, der je nach den vorliegenden Betriebsbedingungen bis zu 30 betragen kann.*

Um den Temperaturverlauf zu vergleichmäßigen, ist ίο es aus der genannten USA.-Patentschrift 3 412 228 bekannt, im Innern der Galette Ringe aus elektrisch gut leitendem, nicht magnetisierbarem Werkstoff, beispielsweise Kupfer, anzuordnen, deren Stärke dem Wärmebedarf der jeweiligen Stelle der Galette angepaßt ist. Die Vergleichmäßigung des Temperaturverlaufs durch derartige Ringe kommt dadurch zustande, daß die Ringe einen wesentlich geringeren elektrischen Widerstand aufweisen, als der meist aus Stahl bestehende Galettenmantel, so daß bei gleicher induzierter Spannung in ihnen ein wesentlich höherer Strom fließt. Dieser Strom hat eine stärkere Wärmeentwicklung zur Folge, wodurch die unterschiedliche Wärmeabfuhr über die Galettenlänge ausgeglichen wird.

Messungen an Galetten dieser Art haben gezeigt, daß der Temperaturverlauf allerdings immer noch merkliche Abweichungen von der angestrebten Linearität aufweist, was vermutlich darauf zurückzuführen ist, daß mit Rücksicht auf die engen Raumverhältnisse nicht beliebig viel hochkonduktiver Werkstoff im Innern der Galette an den erforderlichen Stellen angehäuft werden kann. Außerdem hat sich gezeigt, daß bei den bekannten Anordnungen die Wirkung der hochkonduktiven Schicht auch dadurch begrenzt bleibt, daß der Wärmeübergang zwischen der Schicht und dem Galettenmantel nicht an allen Stellen des Umfanges gleich gut ist. Es bereitet Schwierigkeiten, solche meist durch Drehen hergestellte Ringe derart in die Galette einzusetzen, daß sie an allen Stellen des Umfanges gleich gut am Galettenmantel anliegen.

Bei diesem Stande der Technik besteht die technische Aufgabe der Erfindung darin, eine induktiv beheizte Galette für Textilmaschinen od. dgl. zu finden, deren über die Galettenlänge betrachteter Temperaturverlauf derart linearisiert ist, daß die Tetnperaturdifferenz, die sich unter ungünstigsten Bedingungen zwischen Galettenmitte und Galettenenden einstellt, möglichst klein ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Galette der beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der Mantel in seiner Innenfläche wenigstens eine ringförmige, sich konzentrisch zur Galettenachse erstreckende Ausnehmung aufweist, die über ihren ganzen Umfang im Bereich wenigstens eines Galettenendes die Innenfläche des Galettenmantels in axialer Richtung hinterschneidet Diese Maßnahme ermöglicht es, die Ringe aus hochkonduktivem Werkstoff der Galettenform optimal anzupassen und so jeweils genau die infolge vermehrter Wärmeabfuhr an der jeweiligen Stelle benötigte Zusatzwärmemenge zu entwickeln. Außerdem er-

<* gibt das Einbetten des Ringes in den Galettenmantel einen besonders guten Wärmeübergang, da hierdurch die Berührungsfläche zwischen Ring und Mantel wesentlich vergrößert wird.
Um diesen Vorteil voll ausnutzen zu können, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Hinterschneidungen dreieckigen Querschnitt aufweisen. In jede Ausnehmung kann ein entsprechend der Ausnehmung geformter, in an sich bekannter Wei-

se aus elektrisch leitendem, nicht magnetisiei barem Werkstoff bestehender Ring so eingebracht sein, daß eine innige Verbindung zwischen dem Ring und dem Galettenmantel besteht Vorteilhafterweise werden die Ringe nach dem Pulverspritzverfah.-en erzeugt, oder sie werden eingesintert und so lest mit dem Galettenmantel verbunden. Diese an sich bekannten pulvermetallurgischen Methoden, bei denen es nicht erforderlich ist, die Ringe zunächst außerhalb des Galettenmante's zu erzeugen und sie danach in entsprechende Aussparangen einzulegen, geben die Möglichkeit, daß die Ringe unmittelbar in den Aussparungen des Galettenmantels aufgebracht und dabei sogleich aufs Innigste mit diesem verbunden werden. Der Wärmeübergang vom Ring auf den Galettenmantel wird dadurch optimal. '

Bei Versuchen zur Herstellung derartiger Galetten hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einlagen in doppelter Hinsicht wirksam sind. Einmal wird in ihnen infolge der besseren elektrischen Leitfähigkeit zusätzliche Wärme erzeugt, die durch Wärmeleitung an den Galettenmantel abgegeben wird Zum anderen entsteht aber noch der weitere Effekt, daß der magnetische Fluß von den nicht magnetisierbaren Einlagen verdrängt wird und bei geeigneter Formgestaltung in diejenigen Teile des Galettenmantels fließt, in denen die zusätzliche Wärme benötigt wird. Auf diese Weise werden diese Teile ebenfalls vom Fluß durchströmt, so daß in ihnen selbst durch Induktion zusätzliche Wärme erzeugt wird. Dieser doppelte Effekt der erfindungsgemäßen Einlagen kann besonders ausgenützt werden, wenn der Kern in an sich bekannter Weise einen U-förmigen Querschnitt aufweist, wobei die Außenabmessung der beiden gleich langen Schenkel des Kernes wenigstens annähernd der Länge des Galettenmantels entspricht. Dabei können die Hinterschneidungen im Bereich der Schenkelenden des Spulenkerns liegen.

Durch Versuche wurde festgestellt, daß in manchen Fällen auf die Einlagen völlig verzichtet werden kann; eine hinreichende Linearisierung des Temperaturprofils wird dann dadurch erreicht, daß an Stelle der in den Galettenmantel eingelegten Ringe lediglich formentsprechende Ausnehmungen vorhanden sind. In diesem Fall wird die Linearisierung des Temperaturverlaufs lediglich durch entsprechende Verdrängung des magnetisehen Flusses erzielt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert Es stellt dar

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Galette,

F i g. 2 eine schematische Darstellung verschiedener Temperaturprofile.

Aus F i g. 1 ist zu erkennen, daß die Galette 1 im wesentlichen aus dem Galettenmantel 2 besteht, der mittels der Welle 3 im Maschinengestell 4 fliegend gelagert ist. Die Welle 3 ist dabei in einem Vorsprung 5 befestigt, der sich an der Stirnplatte 6 der Galette befindet. Der Vorsprung 5 und die Welle 3 sind von einem Kern 7 aus magnetisierbarem Werkstoff, beispielsweise lameliierten Eisenblechen umgeben. Der Kern 7 hat einen U-förmigen Querschnitt, der im dargestellten Beispiel derart ausgebildet ist, daß die beiden Schenkel 8 und 9 gleich lang sind. Der Kern 7 ist mit Hilfe einer Halterung 10 fest mit dem Maschinengestell verbunden, so daß er am Umlauf des Galettenmantels 2 und ⁶S der Welle 3 nicht teilnimmt.

Der Kern 7 trägt ferner eine aus mehreren Windungen bestehende Spule 11, deren Enden 12 und 13 mittels einer Anschlußleitung 14 mit einer nicht dargestelltes! Wechselstromquelle verbunden sind

Zur Vergleichmäßigung des Temperaturverlaufs über die G Jettenlänge sind erfindungsgemäß in den Galetienmantel Ringe 15 und 16 eingelegt Die Ringe weisen im Bereich wenistens eines Galettenendes 17 und/oder 18 kragenartige Vorsprünge 19 auf, die um den gesamten Ringumfang verlaufen. Diese kragenartigen Vorsprünge haben vorzugsweise einen dreieckigen Querschnitt und sie sind so weit an den Enden 17, 18 des Galettenmantels 2 vorverlegt, daß der erstrebte gleichmäßige Temperaturverlauf über die gesamte da lettenlänge entsteht. Die Ringe mitsamt ihren kragenartigen Vorsprüngen können beispeilsweise mit Hilfe des bekannten Pulverspritzverfahrens in entsprechend gestaltete Ausdrehungen des Galeitenmantels 2 eingefügt werden. Wie bereits betont, genügt es für manche Fälle auch, wenn lediglich formentsprechende Ausdrehungen im Galetienmantel vorhanden sind, wobei dann auf die eingelegten bzw. eingespritzten oder gesinterten Ringe verzichtet werden kann.

Die in F i g 1 dargestellte I orm des Kernes 7 hat sich als besonders günstig erwiesen. Dieser Kern weist zwei gleich lange Schenkel 8 und 9 auf, deren Außenabmessungen 20 wenigstens annähernd der Länge des Galet'enmantels 2 entspricht. Die Anordnung ist ferner so getroffen, daß die kragenartigen Vorsprünge 19 der Ringe 15 und 16 ebenfalls bis in den Bereich der maximalen Außenabmessungen der Kernschenkel hineinragen Auf diese Weise wird der magnetische Kraftfluß gezwungen, den Galettenmantel bis an die Enden der wirksamen Länge /u durchsetzen und dort durch Induktion Ströme, die der Aufheizung des Galettenmantels dienen, zu erzeugen.

Die Wirkung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausgestaltung des Galettenmantels bzw. der dort eingesetzten Ringe kann aus F i g. 2 abgelesen werden. In der Figur ist ein Diagramm dargestellt, auf dessen horizontaler Achse die Länge des Galettenmantels in cm aufgetragen ist. Auf der vertikalen Achse ist die Oberflächentemperatur einer aufgeheizten Galette in "C aufgetragen. Kurve I läßt den üblicherweise erzielten Temperaturverlauf über die Länge erkennen, wenn keinerlei Ausdrehungen im Galettenmantel vorhanden sind. Es ist zu erkennen, daß in diesem Fall Temperaturunterschiede von 20 und mehr "C zwischen den Galettenenden und der Galettenmitte auftreten. Werden erfindungsgemäß im Innern des Galettenmantels entsprechend gestaltete Ausdrehungen angebracht, so gelingt es bereits, diese Temperaturunterschiede auf die Hälfte zu reduzieren, wie dies durch die Kurve Il dargestellt wird.

Die Kurve 111 zeigt schließlich das Temperaturprofil der in F i g. 1 dargestellten Galette mit Einlagen aus Kupfer oder Messing, die nach dem Pulverspritzverfahren erzeugt wurden.

Weitere Versuche haben gezeigt, daß an Stelle von Kupfer auch Kupferlegierungen, beispielsweise Bronze oder Messing verwendet werden können. Auch andere nicht magnetisierbare aber gut elektrisch leitende Werkstoffe wie Aluminium od. dgl. sind zu verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Induktiv beheizte Galette für Textilmaschben od. dgl. mit einem drehbar gelagerten Mantel unterschiedlicher Wanddicke, in welchem ein feststehender Kern aus ferromagnetischem Werkstoff angeordnet ist, der von einer mit einer Wechselstromquelle verbindbaren Spule umgeben ist dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (2) in seiner Innenfläche wenigstens eine ringförmige, sich konzentrisch zur Galettenachse erstreckende Ausnehmung aufweist die über ihren ganzen Umfang im Bereich wenigstens eines Galettenendes (17,18) die Innenfläche des Galettenmantels in axialer Richtung himerschneidet

2. Galette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterschneidung einen dreieckigen Querschnitt aufweist.

3. Galette nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß in jede Ausnehmung ein entsprechend der Ausnehmung geformter, in an sich bekannter Weise aus elektrisch gut leitendem, nicht magnetisierbarem Werkstoff bestehender Ring so eingebracht ist daß eine innige Verbindung zwischen dem Ring und dem Galettenmantel besteht.

4. Galette nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Spulenkernes (7) mit U-förmigem Querschnitt und gleich langen Schenkeln (8,9), dessen Gesamtlänge (20) wenigstens annähernd der Länge des Galettenmantels (2) entspricht, die Hinterschneidungen im Bereich der Schenkelenden des Spulenkerns liegen.