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Beheizbare Galette
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Die Erfindung betrifft eine beheizbare Galette nach dem Oberbegriff
des vorliegenden Anspruchs 1.
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Derartige Galetten werden von dem zu behandelnden und zu fördernden
Faden mehrere Male umschlungen. Häufig ist der Galette eine Uberlaufrolle kleineren
Durchmessers in bekannter Weise derart geneigt zugeordnet, daß der Faden Galette
und Uberlaufrolle über die Länge der Galette gesehen in gleichmäßigen Abständen
mehrmals umschlingt. Auf seinem Weg um die Galette bzw. um Galette und Uberlaufrolle
soll der Faden auf eine Bestimmte Temperatur aufgeheizt werden. Zu diesem Zweck
muß der Galettenmantel über seine Länge gesehen ein bestimmtes "Temperaturprofiltl
aufweisen, welches während der gesamten Betriebsdauer beizubehalten ist. Das "Temperaturprofil"
kann z. B. eine über die gesamte Galettenlänge gleichmäßige Temperatur oder ein
vom einen zum anderen Ende der Galette nach einer bestimmten Gesetzmäßigkeit ansteigender
oder abfallender Temperaturverlauf sein.
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Das Problem besteht darin, daß an dem vom Maschinengestell abgewandten
freien Ende der Galette dieses Temperaturprofil in Folge Luftverwirbelungen an der
Stirnfläche und insbesondere an deren Umfangskante unkontrolliert gestört wird,
wodurch die Randzone des vom Faden überlaufenen Galettenmantels stärker abkühlt
als andere Bereiche des Galettenmantels. (Als Randzone ist hier der Bereich des
Galettenmantels bezeichnet, in dem die dem freien Galettenende am nächsten liegenden
Fadenumschlingen den Galettenmantel berühren.) Uberdies entsteht durch vom Galettenmantel
abgeschleuderte Luft ein Sog, der Luftströmungen von der Stirnfläche der Galette
her über die Stirnflächenumfangskante in axialer Richtung auf den Galettenmantel
strömen läßt.
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Das Maß der Abkühlung ist von mehreren Betriebsfaktoren z. B.
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von der Drehzahl der Galette abhängig, so daß eine konstante Erhöhung
der zugeführten Wärmeenergie durch den stationären Heizer keine Abhilfe für alle
Betriebszustände schaffen kann, bzw. eine ständige Regelung der Wärmeenergiezuführung
die zu einer wirksamen Abhilfe notwenig wäre, würde sehr aufwendig sein. Durch die
Abkühlung der Galettenrandzone erhält der zu behandelnde Faden nicht seine vorbestimmte
Temperatur, so daß die Qualität des fertigen Fadens herabgesetzt wird.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das unkontrollierte und übermäßige
Abfließen der Wärme aus der Randzone zu verhindern.
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Es wurden bereits Maßnahmen vorgeschlagen, mit denen diesem unerwünschten
Abkühlen der Galette im freien Endbereich begegnet werden soll. Es ist z. B. bekannt,
bei widerstandsbeheizten Galetten durch Unterbringung von mehr Widerstandswindungen
im Bereich des Galettenendes mehr elektrische Energie und damit mehr Wärmeenergie
zuzuführen als z. B. im mittleren Bereich der Galettenlänge. Die CH-PS 457 700 beschreibt
eine Galette, die zumindest an ihrem außen zylindrisch ausgebildeten Mantel in axialer
Richtung unterschiedliche Wandstärken aufweist, wodurch das Wärmeprofil der Galette
beeinflußt werden soll, insbesondere auch die Randzone am Galettenende. Diese Maßnahmen
schaffen jedoch keine Abhilfe, wie weiter oben bereits ausgeführt wurde.
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Die erfindungsgemäße Lösung der oben angegebenen Aufgabe besteht darin,
daß die vom Maschinengestell abgewandte, rotierende Stirnfläche der Galette durch
eine stationäre, konzentrische Kappe abgedeckt ist, die sich der Stirnfläche der
Galette eng anschmiegt und deren Außendurchmesser gleich dem Durchmesser oder größer
als der Durchmesser des von den Fasern oder Fäden umschlungenen Galettenmantels
ist. Diese erfindungsgemäße Lösung erfordert keinen zusätzlichen Aufwand
an
Wärmeenergie und arbeitet insofern wirtschaftlicher als bereits vorgeschlagene Galetten,
die eine verstärkte Aufheizung des Endbereiches vorsehen. Die Anbringung der erfindungsgemäßen
Kappe ist eine baulich einfache und wenig kostenaufwendige Maßnahme.
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Die erfindungsgemäße Abdeckplatte ist bei allen Galetten, die mit
irgendeiner der geläufigen Arten von Galettenheizungen ausgerüstet sind, anwendbar,
wie z. B. mit induktiven Beheizungen gemäß DE-C 16 60 235 und DE-A 16 60 330, mit
elektrischen Widerstandsheizungen nach DE-A 17 65 701, mit einer Flüssigkeitsheizung
gemäß DE-B 16 60 306, mit Heizungen, bei denen mittels elektrischer Widerstandsheizungen
aufgeheizte, gasförmige Medien als Ubertragungsmittel dienen wie in EP-A 68 119
beschrieben oder Heizungen bei denen elektrisch beheizte Flüssigkeiten und ihre
Dämpfe als Ubertragungsmedien dienen gemäß DE-C 18 04 777.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Kappe wirkt diese wie eine
Verlängerung der Galette, so daß eventuelle Luftverwirbelungen nicht an der Stirnfläche
oder an der Randzone der Galette sondern ausschließlich vor der Stirnfläche der
Kappe entstehen können.
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Uberdies läßt sich die erfindungsgemäße Kappe durch zweckmäßige Formgebung
an gegebene Betriebsbedingungen problemlos anpassen.
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So kann die Kappe z. 3. einen Rand aufweisen, dessen Außendurchmesser
- ebenfalls nach Anspruch 1 - größer ist als der Durchmesser des von den Fäden umschlungenen
Galettenmantels.
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Dieser Rand schützt die Galettenoberfläche vor Beschädigung durch
die Saugpistole, wenn eine solche zum Fadenanlegen verwendet wird. Dem schnellen
und problemlosen Anlegen des Fades kommt auch die Ausbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung nach Anspruch 2 entgegen.
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Gemäß Anspruch 3 kann die erfindungsgemäße Kappe aus einem Material
mit hohem Wärmedurchgangskoeffizienten hergestellt sein bzw. auf ihrer der Galette
abgewandten Stirnfläche - hier auch als Anströmfläche bezeichnet- mit einem solchen
Material beschichtet sein. Dadurch werden sowohl der Wärmedurchgang durch und die
Wärmeabstrahlung von der Kappe als auch der Wärmeübergang von der Kappe auf die
anströmende Luft er -schwert.
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Schädliche Luftströmungen, die trotz enger Anschmiegung der Kappe
an die Stirnfläche der Galette im Spalt zwischen Kappe und Galette entstehen könnten
werden durch die Ausbildung der erfindungsgemäßen Kappe nach Anspruch 4 unterdrückt.
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Nach Anspruch 5 kann die Anströmfläche der Kappe, insbesondere deren
Stirnfläche, z. B. mit Rillen und Wülsten versehen sein, so daß die Anströmgeschwindigkeit
der Luft bzw. die Menge der anströmenden Luft vermindert wird.
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Weiterhin kann die stationär angebrachte Kappe vorteilhaft derart
ausgebildet sein, daß sie die in der Galette stationär anzuordnende Heizeinrichtung
gemäß Anspruch 6 trägt. Sie kann aber auch dazu dienen, wenn eine beidseitige Lagerung
der Galette erwünscht ist, das vom Maschinengestell abgewandte Lager aufzunehmen.
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Anhand der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 Einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Galette
mit induktiver Beheizung; Fig. 1 a eine Vorderansicht der Galette gemäß Fig. 1;
Fig. 2 Längsschnitt und Ansicht einer erfindungsge-und 2 a mäßen Galette mit Flüssigkeitsheizung;
Fig. 3 weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgebis 4 a mäßen Galette.
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Gemäß Fig. 1 besteht die Galette 1 im wesentlichen aus dem Galettenmantel
2, 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 lamellierten 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 der Welle 3 nicht teilnimmt.
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Der Kern 7 trägt ferner eine aus mehreren Windungen bestehende Spule
11, deren Enden 12 und 13 mittels einer Anschlußleitung 14 mit einer nicht dargestellten
Wechselstromquelle verbunden sind.
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Die in Fig. 1 dargestellte Form des Kerns 7 hat sich als besonders
günstig erwiesen. Dieser Kern weist zwei gleichlange Schenkel 8 und 9 auf, deren
Außenabmessung wenigstens annähernd der Länge des Galettenmatels 2 entspricht. Auf
diese Weise wird der magnetische Kraftfluß gezwungen, den Galettenmantel bis an
die Enden der wirksamen Länge zu durchsetzen und dort durch Induktion Ströme, die
der Aufheizung des Galettenmantels dienen, zu erzeugen. Die dargestellte Ausgestaltung
des Kerns hat zu dem noch den Vorteil, daß keinerlei mechanische Kräfte auf die
Lager 15 bzw. die Welle 3 übertragen werden.
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Der Galettenmantel 2 weist an seinem freien Ende einen über die Stirnplatte
6 vorstehenden, gegebenenfalls noch in der Randzone 40 liegenden Rand 16 auf, so
daß an der vom Maschinengestell abgewandten Stirnfläche der Galette eine
Ausnehmung
entsteht.
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Mit Hilfe des Bügels 17, der mittels einer Halteplatte 18 am Maschinengestell
4 befestigt ist, wird die Kappe 19 derart stationär gehalten, daß sie sich eng an
das freie Stirnende der Galette 1 anschmiegt. Eine zylindriche Abstufung 20 der
Kappe 19 greift dabei in die an dem Stirnende der Galette gebildete Ausnehmung ein.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 2a ist der Galette
1 eine freidrehbare Uberlaufrolle 21 zugeordnet, deren Achse verschränkt zur Galettenachse
liegt. Diese Uberlaufrolle dient dazu, einen Faden 22 in mehreren Windungen um die
Galette schlingen zu können, ohne daß der Faden axial von der Galette herunterfällt.
Außerdem werden die Umschlzngungen in gleichen Abständen über Galette und Uberlaufrolle
geführt. Der Galettenmantel wird nur auf einem Teil seines Mantelumfanges von den
Fadenumschlingungen berührt und nicht mit einem Umschlingungswinkel von 3600 wie
gegebenenfalls im Beispiel nach Fig. 1.
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Nach Fig. 2 ist der Galettenmantel 2 auf der einen Seite durch die
Stirnplatte 6 verschlossen. Mit dieser Stirnplatte 6 ist die Welle 3 fest verbunden.
Die Welle 3 ist in der Lagerung 15 (zum Teil nicht dargestellt) drehbar gelagert
und wird durch einen nicht dargestellten Antriebsmotor oder ein Getriebe drehend
angetrieben.
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Maschinenseitig ist der Galettenmantel 2 durch die Stirnwand 23 verschlossen,
die mit Schrauben an den Galettenmantel 2 angeflanscht ist. Die Stirnwand 23 weist
ein Loch 24 auf, welches von der Welle 3 und dem dazu konzentrisch liegenden, rohrförmigen
Ansatz 25 des Trägers 26 durchdrungen wird. Der rohrförmige Ansatz 25 des Trägers
26 ist mit der Buchse 27 in der Bohrung 28 des Maschinen-
gestells
4 ortsfest, d. h. nicht drehbar gelagert. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist,
besteht zwischen dem rohrförmigen Ansatz 25 des Trägers 26 zum einen ein äußerer
Spalt zum Loch 24 in der Stirnwand 23 und zum anderen ein innerer Spalt zur Welle
3.
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Der rohrförmige Ansatz 25 des Trägers 26 spreizt sich zu 4 Stegen
29 auf, an denen jeweils die achsparallelen Haltearme 30 des Trägers 26 sitzen.
Auf die Darstellung dieser Haltearme und Stege im einzelnen ist hier verzichtet,
da diese Ausbildung für sich nicht erfindungswesentlich ist.
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Auf den Haltearmen ist ein Widerstandsheizer 31 befestigt.
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Dabei kann es sich um Heizelemente handeln, die sich nur über einen
Teilumfang erstrecken, z. B. steg- oder stabförmiger Heizelemente. Bevorzugt in
Fig. 2 dargestellt ist das als Widerstandsheizer ausgebildete zylinderringförmige
Heizelement 31. Das Heizelement, im dargestellten Fall also der Heizring 31 hat
lediglich einen geringen Abstand zur Innenwandung des Galettenmantels 2, so daß
zwischen ihnen ein enger ringförmiger Spalt entsteht.
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Elektrische Leitungen 32 sind durch das Maschinengestell 4, den rohrförmigen
Ansatz 25 in den Widerstandsheizer 31 zur Energiezufuhr verlegt. Derartige Widerstandsheizungen
sind allgemein bekannt. Sie weisen auf dem Umfang eines - gedachten - Zylindermantels
in Isoliermasse eingebettete elektrische Leiter auf, die in Windungen oder achsparallelen
Schlangen verlegt sind.
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Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist eine Regelung der Wärmezufuhr
vorgesehen. Dazu ist an einem Steg 29 des Trägers 26 ein Temperaturfühler 38 angeordnet,
dessen Meßleitung 39 (Zu- und Ableitung) durch den Träger 26, bzw.
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durch dessen Ansatz 25 und durch das Maschinengestell 4 zum nicht
dargestellten Regler geführt ist. Der Temperatur fühler 38 ragt radial in die bei
Rotation entstehende Flüs-
sigkeitsschicht und nimmt deren Temperatur
ab, die dann dem Regler zugeleitet wird.
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Vor der Inbetriebnahme wird die Galette teilweise mit einer Flüssigkeit
gefüllt. Dabei handelt es sich um geeignete Flüssigkeiten, die gute physikalische
Wärmecharakteristiken, insbesondere Wärmekapazität, Leitfähigkeit, Siedepunkt aufweisen.
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Die Füllhöhe H wird so gewählt, daß die Flüssigkeit im Ruhezustand
bevorzugt nicht bis zum unteren Rand des Loches 24 in der Stirnwand 23 steht. Dadurch
wird vermieden, daß die Flüssigkeit in größeren Mengen aus dem Loch austreten kann.
Andererseits wird soviel Flüssigkeit in das Galetteninnere durch die nicht gezeigte
Einfüllöffnung eingefüllt, daß im Betrieb infolge der Zentrifugalkraft eine ringförmige
FlüssigReitsschicht entsteht, die mindestens die Dicke der Spaltweite zwischen der
Innenwandung des Galettenmantels 2 und des Heizringes 31 hat, jedoch keinesfalls
bis zum unteren Rande des Loches 24 reicht. Bevorzugt ist die Füllmenge so groß,
daß die Dicke der Flüssigkeitsschicht größer ist als die Differenz R-W ist, wobei
R der Innenradius des Galettenmantels und W der Innenradius des Heizrings 31 ist.
Dadurch wird gewährleistet, daß die Flüssigkeitsschicht den Reibring 31 im Betrieb
innen und außen umspült.
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Diese Art der Beheizung gewährleistet an sich eine gleichmäßige Erwärmung
des Galettenmantels 2. Jedoch bestand bisher auch hier das Problem des unkontrollierten
Abkühlens der Randzone 40 der Galette, das durch die Anordnung der erfindungsgemäßen
Kappe 19 gelöst ist.
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Die Fig. 2a zeigt deutlich die Umschlingung des Fadens 22 um die Galette
1 und die Uberlaufrolle 21. Es ist zu erkennen, daß die äußere Kontur der Kappe
19 identisch ist mit der
äußeren Kontur des Galettenmantels 2.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von dem gemäß
Fig. 2 in einigen Punkten. Der Antrieb erfolgt über die Welle 3, die in diesem Fall
drehfest mit der maschinenseitigen Stirnwand 33 der Galette 1 verbunden ist. Die
Welle 3 ist einmal mittels Lager 15 im Maschinengestell 4 gelagert und zum anderen
mittels des Lagers 34 im Träger 35 für den Widerstandsheizer 31.
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Die Erzeugung der Wärme mittels des Widerstandheizers 31 und die Ubertragung
der Wärme auf den Galettenmantel 2 mit Hilfe eines flüssigen Ubertragungsmediums
erfolgt hier genauso wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2.
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Der Träger 35 für den Heizwiderstand 31 unterscheidet sich jedoch
von dem Träger 26, 29, 30 in Fig. 2. Der Träger 35 ist im wesentlichen ein kreiszylindrischer
Körper mit einer Bohrung für das Lager 34, mit mehreren axialen Bohrungen 36 und
mit einer nicht näher bezeichneten koaxialen Bohrung, die zur stationären Aufnahme
des Trägers 35 auf dem Dorn 37 dient. Der Hohldorn 37 ist mit Preßsitz in diese
koaxiale Bohrung eingepaßt. Das andere freie Ende des Hohldornes 37 ist ebenfalls
mit Preßsitz in die Kappe 19 eingepaßt, die wie in den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen
mittels des Bügels 17 ortsfest am Maschinengestell 4 befestigt ist.
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Außer der erfindungsgemäßen Funktion, nämlich die Galettenstirnfläche
gegen Luftverwirbelungen abzuschirmen, hat die Kappe 19 hier zusätzlich noch die
Aufgabe, die Heizeinrichtung stationär im Inneren des Galettenmantels zu halten.
Die Energieversorgung des Widerstandsheizers 31 erfolgt über die Zuleitung 32, die
durch das Maschinengestell 4 den teilweise hohl ausgebildeten Bügel 17 und den Hohldorn
37 verlegt ist.
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Es soll hier noch darauf hingewiesen werden, daß zur Wirksamkeit der
Kappe 19 ein Spalt von weniger als 1 mm Breite zwischen Kappe und Galettenmantel
2 notwendig ist.
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Vorteilhaft ist jedoch ein Spalt mit einer Breite von weniger als
0,5 mm, um das Abkühlen der Galettenrandzone 40 durch Luftverwirbelungen zu vermeiden.
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Die Galette nach den Fig. 4 und 4a unterscheidet sich von der Galette
gemäß Fig. 1 nur durch die Ausbildung der Kappe 40.
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Sie weist einen den Galettenmantel 2 überragenden Rand 43 auf, der
beim Anlegen des Fadens an die Galette 1 den Galettenmantel 2 vor Berührung bzw.
Beschädigung durch die Saugpistole schützt. Außerdem behindert der Rand 43 das Zuströmen
kalter Luft auf den Galettenmantel.
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BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG 1 Galette 2 Galettenmantel 3 Welle 4 Maschinengestell
5 Vorsprung 6 Stirnplatte, Stirnfläche 7 Kern aus magnetisierbarem Werkstoff, Lamellen
8) Schenkel der U-förmigen Lamellen 9) 10 Halterung 11 Spule,elektrische Heizspule
12) Enden der Spule 13) 14 Anschlußleitung 15 Lager 16 Rand 17 Bügel 18 Halteplatte
19 Kappe-20 Abstufung 21 Uberlaufrolle 22 Faden 23 Stirnwand 24 Loch 25 Ansatz 26
Träger 27 Buchse 28 Bohrung
29 Steg 30 Haltearm 31 Widerstandsheizer
32 Elektrische Leitungen 33 Stirnwand 34 Kugellager 35 Träger 36 Bohrung 37 Hohldorn
38 Temperaturfühler 39 Meßleitung 40 Kappe 41 42 43 R.and
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