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t e s c ls 1 bei
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Die Erfindung betrifft eine Heizullg.»anordnung für drehangetriebene
heizbare Walzen mit doppelwandigem Mantel, deren Mantel-Zwischenraum mit einem auf
die erforderliche Temperatur aufheizbaren flüssigen Wärmetragermedium gefüllt ist,
insbesondere für beheizbare Walzen von Plisseemaschinen.
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Die zur Herstellung von Maschinenplissee in ursprünglich glatten Stoffbahnen
dienenden Maschinen weisen in der Regel wenigstens eine beheizbare Walze auf, von
deren äußerer Umfangsfläche die erforderliche Wärmeenergie zur Dauerfixierung der
in der Maschine in der Stoffbahn eingelegten Faltenkanten auf die die Maschine durchlaufende
Stoffbahn übertragen wird. Die beheizbaren Walzen der bekannten Plisseemaschinen
sind dabei aus zwei konzentrischen Mantelrohren doppelwandig ausgebildet, und in
dem an den Rohrenden durch Stirndeckel geschlossenen Mantel-Zwischenraum ist ein
Wärmeträgeröl eingefüllt. Dieses Wärmeträgeröl wird vom hohlen Innern des inneren
Mantelrohrs als aufgeheizt, und zwar durch im Innern der Walze angeordnete Infrarot-Heizstrahler,
welche also Strahlungswärme auf die Innenfläche des inneren Mantelrohrs übertragen,
von welchem die Wärmeenergie durch Wärmeleitung durch die Rohrwandung hindurch zum
Wärmeträgeröl und von diesem wiederum durch Wärmeleitung zur Umfangs fläche des
äußeren Mantelrohrs geführt wird. Diese indirekte Beheizung des Öls durch Wärmestrahlung
mittels tleizstrahlern und durch Wärmeleitung durch das lI enrohr der Walze hindurch
ist nicht nur energieaufwendig, sondern hat auch den
Nachteil, da£
die Steuerung der Temperatur der Umfangsfläche der Walze bej diesem System äußerst
träge ist, d.h. daß die Temperatur der Walze zwangsläufig in relativ starkem Manie
um deii eigentlich gewünschten angesteuerten Temperaturwert schwankt. Ein weiteres
Problem bei dieser Beheizung liegt darin, daß bei der Herstellung bestimmter Maschinenplissees
sich die Walze nur mit sehr geringer Drehgeschwindigkeit dreht, wobei es zu einem
Temperaturgradienten im Wärmeträgeröl in dem Sinne kommesi kann, daß sieh das kälteste
Öl im unteren und das wärmste Öl im oberen Bereich des Mantel-Zwischenraums sammelt.
Diese unterschiedlichen Temperaturen führen zu einer unterschiedlichen an der Ober-
und Unterseite Längsausdehnung der Mantelrohre/, was eine burchbiegung der Walze
zur Folge hat, und zwar wölbt sich die Valze mittig bis zu 1,5 mm nach oben durch.
Je nach Anordnung von Gegenwalzen und Plissiermessern kann diese Wölbung der beheizten
Walze zu einem ungleichmäßigen Angriff und unexakter Ausbildung der Plisseefalten
führen.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Heizungsanordnung
für drehangetriebene Walzen zu schaffen, welche eine schnelle und genaue Ansteuerung
einer vorgegebenen Temperatur der Umfangsfläche der Walze ermöglicht, wobei insbesondere
eine Durchbiegung der Walze durch unterschiedliche Temperaturen des Wärmeträgeröls
im Mantel-Zwischenraum ausgeschlossen sein soll.
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Ausgehend von einer Heizungsanordnung der eingangs erwähnten Art wird
diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der 2Aantel-Zwischenraum über
jeweils
wenigstens eine Zuströrll- und Abströmleitung mit einer
externen Beheizungs- und Pumpeinheit für das Wärmeträgermedium verbunden ist. D.h.
das Wärmeträgermedium wird nicht mehr durch Wärmestrahlung über das innere Mantelrohr,
sondern extern - beispielsweise in einem elektrisch beheizbaren Vorratsbehälter
-erhitzt, was bei Installation einer entsprechenden Heizleisüirg sehr schnell möglich
ist. Durch eine thermostatische Steuerung kann die Temperatur des Wärmeträgermediums
auch innerhalb geringer Grenzen konstant gehalten werden. Mit dem extern erhitzten
Wärmeträgermedium wird der Mantel-Zwischenraum der Walze dann durch die in der externen
Einheit vorgesehene Pumpe zwangsläufig durchströmt, so daß sich die Temperatur der
Umfangsfläche der Walze relativ schnell und genau einstellen und vor allem auch
innerhalb geringer Temperaturschwankungen halten läßt, weil durch die direkte Beheizung
und die zwangsläufige Förderung des Wärmeträgermediums dieses sehr viel schneller
zur Walze geführt werden kann, als durch Änderung der zwangsläufig trägen Heizleistung
eines Infrarot-Strahlers. Darüber hinaus verhindert die Zwangsdurchströmung des
Mantel-Zwischenraums aber auch die Entstehung von Bereichen unterschiedlicher Temeraturen
im Wärmeträgermedium, so daß die bei den bekannten Walzen beobachtete Walzendurchbiegung
nicht mehr auftreten kann.
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Die Zuström- und die Abströmleitung(en) werden dabei zwangsläufig
durch einen hohlen Lagerzapfen der Walze hindurch in eine auf dem freien Lagerzapfenende
angeordnete
Vrellktlplung für zwei getrennte Flüssigkeitsströme geführt, und die Dre1kuppiung
ist andererseits an einer bpelse- und Rückführleitung von bzw. zu der externen lietleizungs
und Pumpeinheit angeschlossen.
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Solche Drehkupplungeii siiid aii sich bekannt und finden beispielsweise
in der hältetechnik Verwendung, wobei für den vorliegenden Anwendungsfall natürlich
sichergestellt sein muß, daß die Dichtungen in den Drehkupplungen den Temperaturen
des Wärmeträgermediums widerstehen.
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Die Beheizungs- und Pumpeinheit ist in vorteilhafter Weiterbildung
der Erfindung mit einem Vorratsbehälter für das Wärmeträgermedium versehen, der
mit wenigstens einem elektrischen Heizelement zur Beheizung des im Vorratsbehälter
enthaltenen Wärlueträgermediums versehen ist, wobei die Heizleistung des Heizelements
bzw. der Heizelemente thermostatisch auf eine vorwählbare Temperatur des Wärmeträgermediums
steuerbar ist, und am Vorratsbehälter die Saugseite einer Förderpumpe für das Wärmeträgermedium
angeschlossen ist, deren Förderseite mit der Zuströmleitung für die beheizbare Walze
verbunden ist.
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Die Zuströmleitung kann dabei in einem stirnseitigen Endbereich und
die Abströmleitutlg im gegenüberliegenden stirnseitigen Endbereich der Walze in
den Mantel-Zwischenraum münden, so daß die Walze also von ihrer einen Stirnseite
aus quer zur Durchtrittsrichtung der Stoffbahn zur anderen Stirnseite durchströmt
wird.
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Eine noch gleichmäßigere Temperaturverteilung der Umfangsfläche in
Walzenquerrichtung wird durch eine Ausgestaltung erreicht, bei welcher etwa mittig
zwischen den stirnseitigen Endbereiclien die Zuströmleitung und in den beiden stirnseitigen
Endbereichen je eine Zweigleitung der Abströmleitung in den Mantel-Zwischenraum
der Walze münden. In Abwandlung dieser Ausgestaltung kann aucrt die Abströmleitung
etwa mittig zwischen den stirnseitigen Endbereichen münden, wobei in beiden Xst.rn.seitigen
Endbereichen dann je eine Zweigleitting der Zuströmleitung in den Mantel-Zwischenraum
der Walze geführt ist.
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Um das Wärmeträgermedium in Umfangsrichtung möglichst gleichmäßig
in den Mantel-Zwischenraum einzuspeisen bzw. aus ihm abzufiillre)x, ist in erfindungsgemäßer
Weiterbildung vorgesehen, daß die Zus tröm- und/oder die Abströmleitung bzw die
Zweigleitungen der Abström- oder der Zuleitung jeweils in einen im Innern der Walze
gebildeten, von der Innenwandung des doppelwandigen Mantels begrenzten Sammelraum
geführt sind, und daß der Sammelraum bzw. die Sammelräume durch eine Anzaiil von
in Umfangsrichtung zueinander versetzten Bohrungen mit dem Mantel-Zwischenraum in
Verbindung steht bzw. stehen.
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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt
Fig.
1 eine schematische Darstellung einer über e i ile Drehkupplung all eine externe
Jlehei zungs- und Pumpeinheit für Wärmeträgermedium angeschlossene beheizbare Walze;
Fig. 2 einen Längsmittelschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer durch
zwangsläufige Durchströmung mit einem erhitzten flüssigen Wärmeträgermedi.um beheizbaren
Walze ; und Fig. 3 einen Längsmittelschnitt durch eine alternative Ausführungsform
einer durch zwangsläufige Durchströmung mit einem erhitzten flüssigen Wärmeträgermedium
beheizbaren Walze.
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In Figur 1 ist schenatisch eine in Lagern 10 drehbar gelagerte und
über ein kettenrad 12 drehantreibbare beheizbare Walze 14 dargestellt, welche Teil
einer im übrigeii konventiollell wid deshalb nicht im einzelnen dargestellten Plisseemaschine,
beispielsweise einer Maschine zur HerstelJung von Steh- oder Kristall-Plissee in
glatten Stoffbahnen, sein möge. Die Beheizung der Walze 14 erfolgt durch zwangsläufige
Durchströmung ihres innern mit einem flüssigen Wärmeträgermedium, d.h. in der Regel
einem Wärmeträgeröl, welches in einer äußeren Beheizungs- und Pumpeinheit 16 auf
die erforderliche Temperatur ihrer Umfangsfläche erhitzt, dann jlber eine Speiseleitung
18 und eine Drehkupplung 20 durch einen hohlen Lagerzapfen 22 der Walze 14 in deren
Inneres gepumpt und - nach Durchströmung der Walze - wieder durch den hohlen Lagerzapfen
22 zurück in die Drehkupplung 20 und von dieser über eine Rückführleitung 24 zur
Beheizungs-und Pumpeinheit 16 zurückgeführt wird.
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Die Beheizungs uiid Pumpeinheit 16 weist einen (nicht gezeigten) elektrisch
beheizbaren Vorratsbehälter fiir des Wärmeträgeröt und eine, ebenfalls nicht dargestellte,
saugseitig mit dem Vorratsbehälter verbundene und druckseit ijl die Speiseleitung
18 fördernde Pumpe auf.
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Die Temperatur des Wärmeträgeröls kann über eine Thermostatsteuerung
auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden, wobei die Temperatureinstellung
an einem als Drehschalter 26 ausgebildeten Wählschalter eingestellt wird. Eine beim
Vorwählen einer Temperatur am Drehschalter 26 aktivierte Kontrolleuchte 28 zeigt
durch Erlöschen an, wenn das Wärmeträgeröl die vorgewählte Temperatur erreicht hat.
Die Pumpe wird schließlich durch einen Kippschalter 30 mit integrierter Kontrolleuchte
in Betrieb gesetzt bzw.
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abgeschaltet.
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In Figur 2 ist die Walze 14 im Längsmittelschnitt in vergrößertem
Maßstab gezeigt. Es ist erkennbar, daß die Walze aus zwei. konzentrischen Mantelrohren
32, 34 unterschiedlichen Durchmessers besteht, die an ihren beiden stirnseitigen
Enden durch massive Stirndeckel 36, 38 in ihrer konzentrischen Stellung zueinander
fixiert sind, so daß zwischen der äußeren Umfangsfläche des inneren Mantelrollrs
32 und der inneren Umfangsfläche des äußeren Mantelrohrs 34 ein Zwischorlum 40 gebildet
ist, der mit dem Wärmeträgeröl durchströmbar ist.
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Von den Außenflächen der Stirndeckel 36, 38 springt
mittig
zur Walzen-Längsmittelachse ausgerichtet der hohle Lagerzapfen 2:2 eitlersei.ts
und der zweite Lagerzapfen '2' andererseits vor, wobei die Hohlbohrung des Lagerzapfens
22 sich durch eine Bohrung 42 im Stirndeckel 36 ins Innere der Walze 14 fortsetzt,
während der Stirndeckel 38 nicht vollständig durchbohrt ist und das Walzeninnere
deshalb dicht abschließt. Das Wärmeträgeröl wird an dem in der Zeichnung rechts
gelegenen stirnseitigen Endbereich über eine Anzahl von in Umfangsrichtung zueinander
versetzten radialen Bohrungen 44 im inneren Mantelrohr 32 in den Zwischenraum 40
eingespeist und tritt über entsprechende radiale Bohrungen 46 des inneren Mantelrohrs
32 in dem in der Zeichnung links gelegenen stirnseitigen Endbereich wieder aus,
nachdem es den Zwischenraum 40 über die gesamte Breite der Walze durchströmt und
hierbei das äußere Mantelrohr 34 auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt hat.
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Durch Anordnung einer Trermwand 48 in einigem Abstand von der Innenfläche
des Stirndeckels 38 im inneren Mantelrohr 32 ist ein Sammelraum 50 für das zuströmende
Wärmeträgeröl gebildet, in welchem das Wärmeträgeröl über eine Zuströmleitung 52
in Form eines die Walze 14 und die Hohlbohrung des Lagerzapfens 22 mittig durchsetzenden,
von der Drehkupplung 20 bis in den Sammelraum 50 geführten Rohrs geführt wird.
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Das die Zuströmleitung 52 bildende Rohr hat einen
deutlich
geringererl IAlrellmesser als die Hohlbohrung des Lagerzapfens 22, su daß über den
zwischen der Außenfläche dieses Hollrs und der Innenfläche des hohlgebohrten Lagerzapfens
bestehenden Ringraum 54 das abströmende Wärmeträgeröl zur Drehkupplung 20 zurückströmt
und von dort über die Rückführleitung 24 in die Beheizungs- und Pumpeinheit 16 zurückläuft.
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Der Ringraum 54 stellt also die Abführleitung der Walze 14 dar. Auch
in einigem Abstand von der Innenfläche des durchbohrten Stirndeckels 36 ist durch
eine Trennwand 56 ein Sammelraum 58 gebildet.
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Da das die Zuströmleitung 52 bildende Rohr abgedichtet durch die 'ltrennwände
56 und 48 hindurchtritt, bleibt der innerhalb des inneren Mantelrohrs 32 zwischen
den Trennwänden 56 und 48 liegende Innenraum der Walze 14 von Wärmeträgeröl frei.
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Die in Figur 3 gezeigte Walze 14' entspricht der Walze 14 in ihrem
grundsätzlichen Aufbau. Lediglich die Zufuhr des erhitzten Wärmeträgeröls in den
Zwischenraum 40 erfolgt - abweichend von der Walze 14 -etwa mittig zwischen den
stirnseitigen Endbereichen der Walze, während das abströmende Wärmeträgeröl in den
beiden stirnseitigen Endbereichen aus dem Zwischenraum 40 herausgeführt wird. Da
in der Zeichnungsfigur der Walze 14 funktionell entsprechende Teile mit gleichen
Bezugszeichen versehen sind, genügt es, nachstehend nur die gegenüber der Walze
14getroffenen Änderungen zu erläutern, während im übrigen auf die Beschreibung zll
Figur 2 Bezug genommen werden kann.
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Der Zuström-Sanwetraum 50 ist bei der Walze 14' zwischen zwei etwa
m-i ttLg im Innern des inneren Mantelrohrs 32 mit Abstand voneinander angeordneten
Trennwänden 48 gebildet? und die radialen Bohrungen 44 durchsetzen das innere Mantelrohr
32 im Bereich dieses mittigen Sammelraums 50. Das die Zuströmleitung 52 bildende
Rohr ist dementsprechend kürzer und nur durch die in der Zeichnung links gelegene
Trennwand 48 in den Sammelrallm geführt. Durch in geringem Abstand von den Innenflächen
der Stirndeckel 36, 38 im Innern des inneren Mantelrohrs 32 angeordnete Trennwände
ist in beiden stirnseitigen Endbereichen der Walze 14' je ein Abström-Sammelraum
58 gebildet, die jeweils wieder über radiale Bohrungen 46 mit dem Zwischenraum 40
in Verbindung stehen.
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Der in Figur 3 im rechten stirnseitigen Endbereich gelegene Sammelraum
58 steht über Zweigleitungen in Form von Rohren 60 mit dem links gelegenen Sammelraum
58 in Verbindung, und zwar sind diese jeweils in den Sammelräumen 58 mündenden Rohre
abgedichtet durch die Trennwände 48 und den Sammelraum 50 hindurchgeführt.
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Der Aufbau der Walze 14' ist durch die mittige Zufuhr des Wärmeträgeröls
in den Zwischenraum 40 und die Abfuhr von den beiden gegenüberliegenden Endbereichen
im Vergleich zur Walze 14 gemäß Fig. 2 etwas aufwendiger, jedoch werden die in Langsrichtung
der Walze 14 auf
deren Umfang gemesseneii Tenlperäturuntt er schiede
aufgrund der Abkühlung des Wärmeträgeröls beim Durchströmen des Zwischenraums 40
vergleichsweise geringer, so daß sich der zusatzliche Aufwand insbesondere für die
Bearbeitung von solchen Stoffbahnen empfehlen kann, bei denen die auf die dauerzufixierenden
Faltenkanten zur Einwirkung zu bringenden Temperaturen sehr genau innerhalb nur
geringer Schwankungsbreiten eingehalten werden müssen. Andererseits hat sich gezeigt,
daß im Regelfall auch bei den einfacher aufgebauten Walzen 14 gemäß Fig. 2 kein
unzulässig starker Temperaturabfall in Walzenlängsrichtung auftritt.
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