DE2249519A1

DE2249519A1 - Beheizte walze zur behandlung von textilen garnen

Info

Publication number: DE2249519A1
Application number: DE19722249519
Authority: DE
Inventors: Roy Frank Williamson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-10-11
Filing date: 1972-10-10
Publication date: 1973-04-19
Also published as: JPS4846936A; FR2157363A5

Description

Andrejewski, Honke & Gesthuysen Patentanwälte

Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Anwaltsakte: ₃₉ 994/Fk. Hans Dieter Gesthuysen

4300 Essen, den 9. Okt. 1972 Theaterplatz 3

Patentanmeldung

Roy Frank Williamson

"Hornbeams", Rectory Field

Great Parndon

Nr. Harlow, Essex / England Beheizte Walze zur Behandlung von textlien Garnen

Die Erfindung bezieht sich auf beheizte Walzen, wie sie z. B. bei bestimmten Behandlungsarten für textile Garne zum Ziehen oder zur anderweitigen Behandlung gespannter Fäden oder beim Heißkalandern benutzt werden.

Bei solchen Anwendungen ist es gewünscht, daß die Betriebstemperatur über die gesamte Arbeitsfläche des Walzenkörpers gleichmäßig verteilt ist. Zu diesem Zweck sind schon verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden, insbes. der Einsatz einer Induktionsheizung mit komplizierten Veränderungen in der Wanddicke

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der Walze. Auch sind Walzen mit Flüssigkeitsfüllung in Vorschlag gebracht worden, bei denen die Wärmeverteilung durch Berührung erfolgt, wobei dieser Vorgang durch die sich aus der Drehbewegung ergebende Bewegung der Flüssigkeit gefördert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine beheizbare Walze so auszubilden, daß auf einfache Weise eine wesentlich gleichmäßigere Arbeitstemperatur im Bereich der Arbeitsfläche erzielbar ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine beheizte Walze und besteht darin, daß diese unweit unter ihrer Arbeitsfläche am Umfang verteilte, axial verlaufende und abgedichtete Kammern mit Flüssigkeitsfüllung zum Begünstigen einer gleichmäßigen Temperaturverteilung entlang der Arbeitsfläche durch Verdampfung und Kondensation der Flüssigkeit enthält. Durch die Verdampfung der Flüssigkeit wird Wärme aufgenommen, die vom Dampf als latente Wärme mitgeführt wird, um bei der Kondensation des Dampfes an den kühleren Teilen der Kammern freigegeben zu werden. Hierbei handelt es sich um eine sehr viel wirksamere Form des Wärmeübergangs als durch Berührung oder Fortleitung. Auf diese Weise kann eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung erreicht werden.

Der Arbeitsstoff wird je nach erforderlichem Arbeitsbereich ausgewählt. Geeignete Stoffe sind z. B. Methanol, Azeton, Wasser und fluorinierte Kohlenwasserstoffe.

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Die Kammern können einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und z. B. aus Bohrungen bestehen. Solche Kammern sind leicht abzudichten (während des Einsatzes kann der Dampfdruck wesentlich höher als der atmosphärische Druck sein) und führen zu einer besonders einfachen Bauweise.

Die Kammern können einen Verdampferteil und einen Kondensationsteil aufweisen. Der Verdampfungsteil einer jeden Kammer kann von der Walzenachse weiter entfernt liegen als der Kondensationsteil. Zu diesem Zweck können, wenn die Kondensationsteile Bohrungen umfassen, die Verdampfungsteile Bohrungen mit größerem Radius aufweisen. Die Kammern können auch in bezug auf die Walzenachse geneigt sein, wobei die Verdampferteile am weitesten nach außen liegen.

Die Kammern können Dochte oder eine Kapillargefüge zur· Begünstigung des Flüssigkeitsstromes aufweisen. Die Dochte können aus porösem Material, wie z» B. einem porösen Sintergefüge, Geflecht oder Fiberglas aufgebaut sein. Die Kapillarkonstruktion kann Längsschlitze in der Kammerwand umfassen, und eine solche Kapillarkonstruktion kann in Verbindung mit Dochten benutzt werden.

Die Erfindung umfaßt ebenfalls eine beheizte Walze, bei der außerhalb des Walzenkörpers Heizmittel angedeutet -sind sowie der Walzenkörper unweit unter seiner Arbeitsfläche eine oder mehrere am Umfang angeordnete, axial verlaufende, abgedichtete und Flüssigkeit enthaltende Kammern aufweist, die dazu dienen, durch Verdampfung und Kondensation der Flüssigkeit-eine gleichmäßige Temperaturverteilung entlang der Arbeitsfläche zu begünstigen.

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Die Heizmittel können nach dem Prinzip elektromagnetischer In" duktion arbeiten und eine oder mehrere um den Walzenkörper herum angeordnete Wicklungen umfassen. Ferner können Kühlmittel für die Wicklungen, wie z. B. ein Lüfter vorgesehen sein. Die Heizmittel sind nach einem anderen Vorschlag als ein oder mehrere um die Walze herum angeordnete Strahlungsheizgeräte ausgebildet. Zweckmäßig sind Regler zum Einstellen des Walzenkörper s auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur vorgesehen.

Das Heizmittel kann sich lediglich über einen Teil des Axialausmaßes des Walzenkörpers an einem Ende oder zwischen den beiden Walzenenden erstrecken.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine beheizbare Walze,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine andere Ausf uhrungsform,

Flg. 3 iet ein Schnitt in Richtung des Pfeiles IH-III durch Fig. 2,

Fig. 4 ist eine Seitenansicht einer zusammengebauten beheizten , Walze mit teilweiser Darstellung im Schnitt, und

Fig. 5 eine Teilschnittansicht in Richtung des Pfeiles 5 nach Fig. 4.

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Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte beheizte Walze enthält unweit unter ihrer den Umfang definierenden Arbeitsfläche 11 über den Umfang verteilte, axial verlaufende und abgedichtete Kammern 12 mit Flussigkeitsfüllung. Diese bewirken eine gleichmäßige Temperaturverteilung entlang der Arbeitsfläche 11 durch Verdampfung und Niederschlag der in ihr enthaltenen Flüssigkeit. Die in den Kammern 12 enthaltene Flüssigkeitsmenge ist nicht so groß, daß die Kammern ganz ausgefüllt sind, sondern es muß eine ausreichende Flüssigkeit darin enthalten sein, um sicherzustellen, daß im insgesamt benötigten Arbeitstemperaturbereich die Flüssigkeit nicht vollständig verdampft.

Falls erwünscht, kann sichergestellt werden, daß die Kammern nur soviel des je nach gewünschtem Temperaturbereich auszuwählenden Arbeitsstoffe enthalten, wie erforderlich ist, um ihn als Flüssigkeit im Gleichgewicht mit seiner Dampfphase zu halten, und zwar durch Sieden der Flüssigkeit in der offenen Kammer während des Füllens, damit aus der Kammer Luft entwicht, und durch anschließendes Abdichten der Kammer 12. Das Abdichten erfolgt durch Stopfen 13, die gegen die während des Betriebs aftretenden Innendrücke beständig sein müssen.

In den veranschaulichten Ausführungsbeispielen handelt es sich bei den Kammern 12 um Bohrungen. Diese lassen sich leicht abdichten, wie z. B. mit Schraubstopfen 13, und führen zu einer besonders einfachen Bauweise.

Die Kammern 12 besitzen Verdampfungsteile 14, und Kondensationsteile 15. Die Verdampfungsteile 14 weisen von der Walzenachse einen größeren Abstand als die Kondensationsteile 15 auf. Während des Einsatzes wird die in den Kondensationsteilen 15 niedergeschlagene Flüssigkeit unter dem Einfluß der Fliehkraft

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in die Verdampfungsteile 14 zurückgeführt, soweit Sich die Walze mit einer ausreichenden Geschwindigkeit dreht. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 weisen die Verdampfungsteile 14 einen größeren Radius als die Kondensationsteile 15 auf, in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die Bohrungen und damit die Kammern 12 gegenüber der Walzenachse geneigt angeordnet, wobei die Verdampfungsteile 14 am weitesten nach außen liegen. Der Neigungswinkel der Bohrungen zur Walzenachse braucht nur klein zu sein, doch ist in Fig. 2 zur besseren Verdeutlichung ein größerer Winkel dargestellt.

Als zusätzliche Maßnahme zur Begünstigung des Rücklaufs niedergeschlagener Flüssigkeit zu den Verdampfungsteilen 14 können in die Kammern 12 Dochte oder eine Kapillarkonstruktion einbezogen werden.

Fig. 1 zeigt einen Docht 16, mit dem die Kammer 12 ausgekleidet ist. Fig. 2 zeigt eine Kapillargefüge aus feinen Längsschlitzen 17 in der Kammerwand.

Fig. 4 und 5 veranschaulichen eine zusammengebaute beheizte Walze mit einem Walzenträger 41 wie unter Bezugnahme auf Fig. 1-3 beschrieben, und außerhalb der Walze angeordneten Heizmitteln 42.

Die dargestellten Heizmittel arbeiten mit elektromagnetischer Induktion und umfassen vier um die Walze 41 herum angeordnete

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Wicklungen 43. Der Werkstoff des Walzenkörpers 41 kann aus Stahl sein, der durch den Einfluß von durch die Wicklungen 43 geführten Wechselströmen unmittelbar beheizt wird, doch wenn der Werkstoff nicht so beschaffen ist, daß er unmittelbar beheizt werden kann, oder falls es wünschenswert ist, die Heiz-

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wirkung des Walzenkörpers 41 zu vergrößern _r,- kann insbes. im Bereich der Stirnseiten eine Bandage 44 aus Kupfer oder einem anderen elektrischen Leiter um die Walze 41 herumgelegt werden. Die beheizte Walze nach Fig. 4 und 5 besitzt auch einen Lüfter 45, der an dem Walzenkörper 41 befestigt: ist und aa Kühlzwecken Umgebungsluft über oder durch die Wicklungen 43 bläst. Die Tatsache, daß die Wicklungen 43 außerhalb des Walzenkörpers 41 liegen und deshalb mit ümgebungsluft gekühlt werden können, wozu erforderlichenfalls ein Lüfter 45 eingesetzt wird, stellt einen wesentlichen Vorteil gegenüber induktionsbeheizten Walzen herkömmlicher Ausführung dar, bei denen sich die Wicklungen im Innern des hohlen Walzenkörpers befinden und dort zu Überhit ζungen führen. ■ _ '

Falls erwünscht, können jedoch anstelle der Wicklungen 43 Strahlungsheizgeräte verwendet werden.

In üblicher Weise können Regler zum Halten der Walzentemperatur auf einer vorbestimmten Betriebstemperatur vorgesehen sein, was üblicherweise ein Messen der Walzentemperatur mit beispielsweise einem Platinwiderstandsthermometer oder Thermoelement bedingt oder auch durch Messen des Kammerdrucks und Regeln der Stromzufuhr zu den Wicklungen 43 oder den Strahlungsheizgeräten oder anderen Arten von eingesetzten Heizmitteln erfolgen kann.

Die Wicklungen 43 oder sonstige Heizmittel brauchen sich nur über einen Teil des Axialausmaßes des Walzenkörpers 41 an einem Ende der Walze oder an beiden Walzenenden oder zwischen diesen zu erstrecken, wobei das Axialausmaß des Heizmittels im Vergleich zu der Länge der Arbeitsfläche 11 der Walze recht klein sein kann. Die Wirksamkeit des Wärmeübertragungsmeehanis-. raus ist so, daß über im wesentlichen unbeheizte Längen der Walzenoberfläche eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung

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aufrechterhalten werden kann.

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Patentansprüche :

(i. Beheizte Walze, dadurch gekennzeichnet, daß diese unweit unter ihrer Arbeitsfläche (11) über den Umfang verteilte, axial verlaufende und abgedichtete Kammern (12) mit Flüssigkeitsfüllung zum Begünstigen, einer gleichmäßigen Temperaturverteilung entlang der Arbeitsfläche (11) durch Verdampfung und Kondensation der Flüssigkeit enthält.
2. Beheizte Walze gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (12) kreisförmigen Querschnitt aufweisen und z. B. aus Bohrungen bestehen.
3. Beheizte Walze gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (12) einen Verdampfungsteil (14) und einen Kondensationsteil (15) aufweisen.
4. Beheizte Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfungsteil (14) einer jeden Kammer (12) von der Walzenachse weiter entfernt ist als der Kondensationsteil (15).
5. Beheizte Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensationsteile (15) Bohrungen und die Verdampfungsteile (14) Bohrungen mit größerem Radius aufweisen.

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6. Beheizte Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (12) in bezug auf die Walzenachse geneigt sind und die Verdampfungsteile (14) an weitesten außen liegen.
7. Beheizte Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (12) Dochte (16) oder ein Kapillargefüge (17), zum Begünstigen des Flüssigkeitsstrom» aufweisen.
8. Beheizte Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dochte (16) aus porösem Material, wie z. B. poröse Sinterkonstruktionen, Geflecht oder Fiberglas, aufgebaut sind.
9. Beheizte Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillargefüge Längsschlitze (17) in der Kammerwand umfaßt.
10. Beheizte Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in zusammengebautem Zustand außerhalb des Walzenkörpers (41) Heizmittel (42) angeordnet sind sowie der Walzenkörper (41) unweit unter seiner Arbeitsfläche (11) eine oder mehrere am Umfang angeordnete, axial verlaufende, abgedichtete und Flüssigkeit enthaltende Kammern (12) aufweist, die dazu dienen, eine gleichmäßige Temperaturverteilung entlang der Arbeitsfläche (11) durch Verdampfung und Kondensation der Flüssigkeit zu begünstigen.

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11. Beheizte Walze gemäß einem der Ansprüche 1 bis* 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmittel (42) nach dem Prinzip elektromagnetischer Induktion arbeiten.
12. Beheizte Walze gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmittel (42) eine oder mehrere um den Walzenkörper

(41) herum angeordnete Wicklungen (43) umfassen.
13. Beheizte Walze gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlmittel für die Wicklungen (43) z. B. ein Lüfter

(45) vorgesehen ist.
14. Beheizte Walze gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmittel (42) als ein oder mehrere um den Walzenkörper herum angeordnete Strahlungsheizgeräte ausgebildet sind.
15. Beheizte Walze nach den Ansprüchen 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Regler zum Einstellen des Walzenkörpers (41) auf einer vorbestimmten Betriebstemperatur vorgesehen sind.
16 Beheizte Walze nach den Ansprüchen 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizmittel sich nur über einen Teil des Axialausmaßes des Walzenkörpers (41) an einem Walzenende oder zwischen den Walzenenden erstreckt.

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