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Heizeinrichtung für die Erwärmung laufender Fäden
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Gegenstand der Erfindung ist eine Heizeinrichtung für die Erwärmung
laufender Fäden. Die Heizeinrichtung weist insbesondere eine gekrümmte Laufschiene
auf, die beheizt ist. Die Laufschiene hat ein U-förmiges oder V-förmiges Querschnittsprofil
und wird von. einem Faden durchlaufen oder sie weist ein W-förmiges bzw. doppel-U-förmiges
Querschnittsprofil und wird von zwei Fäden durchlaufen.
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Die zur Erwärmung der Fäden erforderliche Verweilzeit einerseits und
die stets größer werdenden Fadengeschwindigkeiten andererseits bedingen entsprechende
Lauflängen der Heizeinrichtungen. Insbesondere für Falschzwirnkräuselmaschinen für
synthetische Fäden werden heute Heizerlängen von mehr als 2 m ausgeführt. Es ist
dabei das Problem der Reinigung der Laufschienen zu lösen.
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Denn in der Laufschiene bilden sich verkrustete Niederschläge, die
zur Verschlechterung des Wärmeübergangs und zur Erhöhung der Fadenreibung führen
und daher von Zeit zu Zeit zu beseitigen sind. Diese Reinigung bedingt eine Betriebsunterbrechung
von längerer Dauer, ist zeitaufwendig und außerdem aus arbeitsphysiologischen Gründen
wenig geschätzt.
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Es wird daher nach Anspruch 1 vorgeschlagen, daß die Heizeinrichtung
aus einem Heizkörper mit gekrümmtem Rücken besteht, auf welchen eine Laufschiene
lösbar aufgespannt ist. Dabei wird insbesondere die Aufgabe gelöst, daß die Laufschiene
an dem Heizkörper über ihre gesamte Länge mit gleicher Anpreßkraft anliegt, da sich
herausgestellt hat, daß bereits Unterschiede in der Anpreßkraft auch zu unterschiedlichen
Wärmeübergang führen. Wenn
die Laufschiene flexibel ausgebildet
ist, so wird sie so ausgestaltet, daß sie unter ihren Kräften, mit denen sie auf
den Heizkörper gepreßt bzw. aufgespannt wird, eine Biegelinie bildet, welcher der
Krümmung des Heizkörpers kongruent ist. Hierzu kann die Laufschiene entweder so
geformt sein, daß sie bereits ohne Aufbringung von Auspannkräften gekrümmt ist.
Die Schiene kann jedoch auch flexibel sein und Schwächungen, Durchbrechungen oder
ähnliches besitzen, welche bewirken, daß bei Aufbringung der Anpreß- bzw. Auf spannkräfte
die Laufschiene sich in einer Biegelinie verformt, die denselben Krümmungsverlauf
wie der Heizkörper hat. Die Schiene kann weiterhin auch flexibel und so geformt
sein, daß sie sich durch die Anpreß- bzw. Auf spannkräfte kongruent zur Biegelinie
des Heizkörpers verformt. Der Krümmungsverlauf des Heizkörpers ist vorzugsweise
kreisförmig, wobei Radien von mehreren Metern in Betracht kommen.
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In dieser Ausbildung der Erfindung wird auch verhindert, daß die Seitenstege
die Krümmung der Laufschiene behindern bzw. zur Verwerfung der Laufschiene führen.
Daher weisen insbesondere die Seitenstege über ihre Länge mehrere Einschnitte, Vertiefungen,
Kerben oder dergleichen auf, die im wesentlichen senkrecht zum Laufgrund der Laufschiene
gerichtet und derart ausgebildet und verteilt sind, daß sich die gewünschte Biegelinie
ergibt.
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Um die Laufschiene auf den Heizkörper auf zuspannen, ist bevorzugt
vorgesehen, daß die Laufschiene an ihren Enden mit dem Heizkörper verspannt wird.
Hierzu kann die Laufschiene an einem Ende des Heizkörpers eingehängt werden, wozu
ein Haken oder ein Stift dient. Am anderen Ende wird die Laufschiene sodann durch
eine Spannschraube, einen Exenter oder ähnliches gespannt.
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Um den wärmeleitenden Kontakt zwischen Laufschiene und Heizkörper
zu verbessern, weist der Heizkörper in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in
Fadenlaufrichtung ausgerichtete Nute bzw. Rillen auf, welche dem Außenquerschnitt
der Laufschiene im Bereich ihres dem Fadenlauf dienenden Grundes angepaßt sind.
Der Wärmeübergang vom Heizkörper zur Laufschiene kann noch dadurch verbessert werden,
daß eine Wärmeleitpaste in den Kontaktbereichen aufgetragen wird.
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Die Laufschiene weist Seitenstege auf, die jedoch höher als die Seitenstege
der Nuten in dem Heizkörper sind und die mit der Laufschiene ein V-, U- oder W-förmiges
Querschnittsprofil bilden. Zur Aufspannung der Laufschiene auf dem Heizkörper können
diese Seitenstege in Führungen, die parallel zum gekrümmten Rücken der Heizplatte
ausgerichtet sind, geführt sein. Diese Führungen werden - um den Wärmeabfluß über
die Stege möglichst zu unterbinden -in der seitlichen Isolierung der Heizeinrichtung
angebracht. Weiterhin können zur Unterbindung des Wärmeflusses die Stege der Laufschiene
längsgerichtete Fenster, Schlitze oder sonstige Durchbrechungen zwischen dem Fadenlaufgrund
und dem äußeren Bereich der Stege aufweisen.
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Die Stege können mehrere Vorsprünge besitzen, durch die das Herausklettern
des Fadens, welcher sich bei Falschzwirnmaschinen dreht, aus dem Fadenlaufgrund
verhindert wird. Diese Vorsprünge ragen stellenweise in den V-, U- bzw. W-förmigen
Querschnitt der Laufschiene und verengen diesen dadurch. Dadurch behält die Laufschiene
eine breite Öffnung, was insbesondere das Fadenanlegen und das Reinigen der Laufschiene
erleichtert. Die Öffnung ist stellenweise verenqt.
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In einer anderen Ausbildungsform sind die Laufschienen als sehr dünne,
flexible verschleißfeste Bleche ausgebildet, die in Wärmeleitkörpern eingepaßt sind.
Diese Wärmekörper sind in ihrer Form der Krümmung des Heizkörpers im wesentlichen
ohne Aufbringung von zusätzlichen Kräften angepaßt. Die Wärmeleitkörper sind aus
z.B. Aluminium gefertigt und derart profiliert, daß die Laufschiene in ihnen gehalten
werden.
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Der Heizkörper ist vorzugsweise als dampfdurchflossenes Rohr ausgebildet,
das wiederum Teil einer Kondensationsdampfanlage sein kann, wie sie beispielsweise
durch die DE-OS 23 48 371 (Bag. 877) bekannt ist.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine Heizeinrichtung
geschaffen wird, die nicht mehr in ihrer Betriebsposition und auch nicht mehr in
warmen Zustand gereinigt werden muß. Vielmehr können die ausbaubaren Laufschienen
außerhalb der Maschine in chemischen Bädern und/oder durch mechanische Einrichtungen,
z.B. in einem Ultraschallbad gereinigt werden. Im Falle des Verschleißes kann die
Laufschiene ausgetauscht werden, ohne daß die gesamte Heizeinrichtung außer Betrieb
gesetzt werden muß, was stets mit erheblichen Zeitverlusten bei der Wiederinbetriebnahme
verbunden ist. Die Laufschienen können insbesondere in ihrer Oberflächenbeschaffenheit
optimal gestaltet werden, und es kann durch häufiges Auswechseln ein optimaler Oberflächenzustand
aufrechterhalten werden, was bisher stets den Ausbau der ganzen Heizanlage einer
Maschine erfordert. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Laufschiene kann weiterhin
eine Energieeinsparung dadurch erreicht werden, daß nur der Fadenlaufgrund der Maschine
die hohe geforderte Temperatur hat, während die übrigen Bereiche, insbesondere die
Stege eine niedrige Temperatur haben.
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Durch die genaue gleichmäßige Verteilung der Anpreßkräfte zwischen
Laufschiene und Heizkörper wird ferner ein gleichmäßiger Wärmeübergang über die
gesamte Länge der Laufschiene bewirkt.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Fig. 1 bis 11 beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt und eine und 2
Ansicht einer Heizeinrichtung für Fäden; Fig. 3 alternative Einrichtungen zum Spannen
der und 4 Laufschienen; Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Heizkörper mit Laufschiene
und Isolierkörper; Fig. 6 einen Teillängsschnitt durch einen Heizkörper mit Laufschiene;
Fig. 6a einen Teillängsschnitt durch eine Laufschiene; Fig. 7 verschiedene Profile
von Laufschienen zum Teil bis 9 ohne Isolierkörper; Fig. 10 die Teilansicht einer
Laufschiene nach Fig. 9; Fig. 11 den Querschnitt durch eine Heizeinrichtung mit
Wärmeleitkörper.
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Die Heizeinrichtung nach den Fig. 1 und 2 besteht aus mehreren, in
Fadenrichtung ausgerichteten Heizkörpern 1.
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Diese sind mit einem längsgerichteten Heizrohr 2 kommunizierend verbunden.
In dem Heizrohr befindet sich der Heizsumpf 4. Es handelt sich dabei um eine zu
verdampfende Flüssigkeit. Die Erhitzung der Flüssigkeit erfolgt durch das Heizelement
3, bei dem es sich um einen elektrischen Widerstandsheizer handeln kann, der sich
in Längsrichtung durch das Heizrohr 2 erstreckt. Die Dämpfe der Flüssigkeit 4 steigen
in dem Heizkörper 1 auf und kondensieren an dem Rücken 7 des Heizkörpers, wobei
sie ihre Kondensationswärme an den Rücken des Heizkörpers abgeben.
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Die nicht kondensierten Dämpfe gelangen in das obere Sammelrohr 5
und werden mit der sich dort sammelnden kondensierten Flüssigkeit durch das Verbindungsrohr
6 wieder in das Heizrohr 2 zurückgeführt.
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Wie sich aus den Querschnitten nach den Fig. 5 und 7 bis 9 ergibt
weist der Rücken in den Ausführungsbeispielen zwei Nuten 8 auf. In diesen Nuten
8 liegt mit satter, wärmeleitender Anlage, die noch durch geeignete Wärmeleitpasten
unterstützt werden kann, jeweils eine Laufschiene 9, in welcher jeweils der Faden
12 läuft. Die Zaufschienen sind aus einem dünnen, biegsamen Blech geformt, die sich
der Krümmung des Rückens ohne weiteres anpaßt. Das obere Ende der Laufschiene ist
in Fig. 1, 2 durch einen Befestigungsbolzen 10 an dem Heizkörper befestigt. Die
Laufschiene 9 wird durch eine Spannschraube 11 am unteren Ende gespannt. Im Ausführungsbeispiel
nach Fig. 3 wird die Spannung durch eine Feder 15 aufgebracht, die am unteren Ende
der Laufschiene angreift. Die Feder 15 wird durch eine Spannplatte 13 mittels Handgriff
17 gespannt. Die Spannplatte 13 ist um Schwenkpunkt 14 zum Spannen der Feder 15
schwenkbar. Bei der Verschwenkung überschreitet die Federkraftlinie den Schwenkpunkt
14, so daß sie in stabiler Lage am Anschlag 16 anliegt.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 wird die Heizschiene gespannt durch
einen Exenter 21 mit Handgriff 22. Dieser schwenkbare Exenter 21 verschwenkt den
Spannbolzen 18 um den Drehpunkt 19 mittels Anlagestift 20. In diesen Ausführungsbeispielen,
die insbesondere Anspruch 2 illustrieren, wird also eine Längs spannung in der Laufschiene
erzeugt, durch die sie sich an den Rücken des Heizkörpers anlegt.
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Nach Fig. 5 erfolgt die Befestigung der Laufschiene und ihre Anlage
in die Nuten 8 des Rückens 7 dadurch, daß die Laufschiene im Anschluß an ihren Laufgrund
23 Stege 29 aufweist, die längs des Rückens 7 in Führungsnuten 25 geführt sind.
Im Ausführungsbeispiel sind diese Führungsnuten in Isolierkörpern 24 eingebracht,
die seitlich an dem Heizkörper 1 anliegen. Es sei darauf hingewiesen, daß diese
Isolierkörper in den Fig. 1 und 2 - der besseren Ubersichtlichkeit halber - nicht
dargestellt sind. Die Führungen 25 sind der Krümmung des Rückens 7 angepaßt.
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Durch die Ausbildung der Stege 29 und insbesondere ihre Abkantung
ergibt sich eine federnde, über die gesamte Länge des Heizrohrs satte Anlage zwischen
dem Rücken des Heizrohrs und dem Laufgrund des Fadens.
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Wie in Fig. 6 und 6a dargestellt ist, können die Stege z.B. Einschnitte,
Aussparungen 26 oder dergleichen aufweisen.
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Hiermit wird das Biegemoment der Laufschiene herabgesetzt und gewährleistet,
daß sich die Laufschiene an die Krümmung des Rückens 7 des Heizkörpers 1 anschmiegt
und - im Idealfalle - bei Aufbringung der Anpreß- bzw. Aufspannkräfte eine Biegelinie
einnimmt, welche der Krümmung des Heizkörpers, also der bevorzugt kreisförmigen
Krümmung des Heizkörpers, entspricht. Es sind jedoch auch nichtkreisförmige Biegelinien
erreichbar.
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Die Fig. 6a weist die Besonderheit auf, daß die Krümmung der Laufschiene
über ihre Länge nicht konstant ist. Durch die Verteilung der Einschnitte in den
Seitenstegen über die Länge ergibt sich vielmehr eine stärkere Krümmung in den Bereichen
dichterer Verteilung der Einschnitte.
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Diese Laufschiene hat den Vorteil, daß sie eine bessere Fadenlage
und damit einen ruhigeren Fadenlauf gewährleistet.
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Die Laufschiene kann nach dieser Erfindung - und hierin ist ein besonderer
Vorteil der Erfindung zu sehen - den Funktionen der Wärmeübertragung und des Fadenlaufs
angepaßt werden, ohne daß auf fertigungstechnische Gegebenheiten Rücksicht genommen
werden muß. Insbesondere ist es möglich, Verschleißprobleme gegenüber den Wärmeleitproblemen
zurücktreten zu lassen, da die Laufschiene häufiger nachgearbeitet werden kann,
ohne den Betrieb der Maschine auf allen Stellen zu unterbrechen. Darüberhinaus ist
es jedoch auch möglich, die Temperaturverteilung der Laufschiene in gewünschter
Weise zu beeinflussen.
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Die Laufschiene nach den Fig. 7 und 8 weisen über ihre Länge mehrere
Vorsprünge, Sicken bzw. Höcker 27 auf, die die Einlegeöffnung der Laufschiene stellenweise
verengen bzw. die Seitenstege stellenweise erhöhen und dadurch verhindern, daß der
Faden aus dem Lauf grund herausklettert.
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Die zweckmäßige Ausgestaltung und weitere Maßnahmen hierzu ergeben
sich aus der DE-OS 28 06 992, auf die insoweit Bezug genommen wird.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 und 10 zeigt eine Laufschiene,
die längs des Laufgrundes mit Fenstern 28 versehen ist, welche den Wärmefluß in
die Stege 29 unterbrechen. Dadurch wird gewährleistet, daß nur der Laufgrund 23
die gewünschte hohe Temperatur hat, während die Temperatur zu den Stegen 29 hin
abfällt. Dadurch können die Wärmeverluste herabgesetzt werden.
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Heizkörper und Laufschiene sind hier auf drei Seiten von einem Isolierkörper
24 eingeschlossen, der als Führungen 25 für die Laufschiene ausgebildete Vorsprünge
aufweist.
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Die Führungen 25 verlaufen - wie in der Ausführungsform nach Fig.
5 - parallel zum Rücken des Heizkörpers 1,
wodurch der Lauf grund
der Laufschiene über seine gesamte Länge in engen wärmeleitenden Kontakt mit dem
Heizkörper gehalten wird, indem - wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 - die
Stege federnd mit der Führung verspannt sind und dadurch die Laufschiene mit einer
Normalkraft auf den Rücken 7 drücken.
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Die im Querschnitt dargestellte Heizeinrichtung nach Fig. 11 weist
auf dem Heizkörper 1, der in Längsrichtung gekrümmt ist, den Wärmeleitkörper 30
auf, der massiv aus einem gut wärmeleitenden Metall, z.B. Aluminiumlegierung gefertigt
ist und in diesem Zustand bereits die Krümmung in Längs- und Querrichtung besitzt,
mit welcher er sich an den Heizkörper 1 anpaßt. Auf seiner Vorderfront weist der
Wärmeleitkörper 30 Nuten 8 auf. In die Nuten 8 ist eine Laufschiene 9 eingelegt,
die aus einem dünnen flexiblen und verschleißfesten Blech besteht. Die Laufschiene
9 paßt sich den Wandungen der Nuten und dem zwischen den Nuten stehenden Steg 31
an und wird durch die Vorsprünge 32 in den Nuten 8 gehalten. Zur Reinigung und zur
Wartung kann der Wärmeleitkörper 30 von dem Heizkörper 1 abgenommen werden. Zur
Befestigt ist die Aufbringung von Anpreßkräften nicht erforderlich, da der Wärmeleitkörper
30 bereits ohne Aufbringung der Anpreßkräfte im wesentlichen die gleiche Kontur
wie der Rücken des Heizkörpers 1 besitzt.
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BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 Heizkörper 2 Heizrohr 3 Heizelement 4
Heizsumpf, Flüssigkeit 5 Sammelrohr 6 Verbindungsrohr 7 Rücken 8 Nuten 9 Laufschiene
10 Befestigungsbolzen 11 Spannschraube 12 Faden 13 Spannplatte 14 Schwenkpunkt 15
Feder 16 Anschlag 17 Handgriff 18 Bolzen 1 9 Schwenkpunkt 20 Anlagestift 21 Exenter
22 Handgriff 23 Fadenlaufgrund 24 Isolierung, Isolierkörper 25 Führung 26 Aussparung,
Einschnitt 27 Erhöhung, Sicke, Ausbeulung, Höcker, Vorsprung 28 Aussparung, Einschnitt,
Fenster 29 Steg, Seitenstege 30 Wärmeleitkörper 31 Steg 32 Vorsprünge