EP0326688B1

EP0326688B1 - Wärmeabfuhr von Textilmaschinen

Info

Publication number: EP0326688B1
Application number: EP88120807A
Authority: EP
Inventors: Urs Dr. Meyer; André Lattion
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 1988-01-30
Filing date: 1988-12-13
Publication date: 1991-11-27
Anticipated expiration: 2008-12-13
Also published as: JPH01229831A; DE3866533D1; US4976098A; ES2028979T3; EP0326688A1

Description

Die Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Abführen von Wärme aus einem Spinnraum gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 2.
Die Erfindung betrifft in einem zweiten Aspekt eine eine Längsrichtung aufweisende Textilmaschine, z.B. eine Ringspinnmaschine, mit einem in Längsrichtung laufenden Absaugkanal und mindestens einer Verlustwärmequelle, z.B. einem elektrischen Antriebsmotor und einem Frequenzumformer zur Steuerung dessen Drehzahl.
Im "Rieter-Ringspinnprospekt 1193d-674" ist der Antriebsmotor für alle Spindeln im Maschinenendkopf untergebracht, wobei der Motor mit gefilterter Absaugluft gekühlt wird. Der Motor ist hier zwar vor Flug geschützt, die abgeführte Wärme gelangt aber in den Spinnraum, so dass zur Senkung der maximal zulässigen Raumtemperatur eine Klimaanlage mehr Kühlleistung erbringen muss. Aus der JP-OS/60-143781, angemeldet im Jahr 1984, ist jedoch bekannt, zur Entlastung der Klimaanlage die warme Abluft über Bodenkanäle ins Freie zu führen. Diese Methode ist aber nur dann anwendbar, wenn sich wärmeemitierende Maschinenteile im Maschinenkopf befinden. Beim Sektionsantrieb z.B. werden Spindeln sektionsweise von über die Länge der Ringspinnmaschine angeordneten und meistens einen Lüfter auf der Rotorwelle aufweisenden Motoren angetrieben. Die Sektionsmotoren werden mit fluggeschwängerter Luft gekühlt und deren Abwärme trägt zur Temperaturerhöhung des Spinnraumes bei. Beim Einzelspindelantrieb werden mechanische- und Luftreibung von wärmeerzeugenden Treibriemen, Umlenkrollen, der zentralen Antriebswelle mit den Antriebsscheiben zwar überflüssig, die Verlustwärme der Einzelmotoren geht auch hier in den Spinnraum.
Es ist bekannt, bei einer Ringspinnmaschine den Antriebsmotor mittels der durch den Absaugkanal strömenden Luft zu kühlen, indem die Luft nach Passieren eines Filters zum Zurückhalten der mitgeführten Fadenresten gegen den Antriebsmotor geblasen wird. Wird die Drehzahl des Antriebsmotors statt durch eine mechanische Steuervorrichtung, die nur geringe Reibungswärme erzeugt, durch einen Frequenzumformer, der eine erhebliche elektrische Verlustwärme erzeugt, gesteuert, so ist auch der Frequenzumformer zu kühlen, um dessen Verlustwärme abzuführen.
Aus der US-A-2,716,859 ist ein Antriebsmotor einer Textilmaschine bekannt, in dem die Verlustwärme durch einen im Kreislauf geführten Luftstrom übernommen wird und mittels eines Wärmetauschers einem zweiten Kreislauf mit einer Kühlflüssigkeit zugeführt wird. Wird eine solche Einrichtung in einer Textilmaschinenanlage realisiert, sind neben den Kanälen für die Abfuhr der Absaugluft in den Textilmaschinen zusätzliche Leitungen zur Führung der Kühlflüssigkeit nötig. Für die Umwälzung der Luft in dem primären Kühlkreislauf für den Motor ist ein Ventilator nötig, der selbst wiederum Verlustwärme erzeugt, die zusätzlich abgeführt werden muss. Der Platzbedarf für die Führung der Luftkanäle und für den Ventilator vergrössert das Bauvolumen des Motors. Diese Nachteile sollen durch die vorliegende Erfindung vermieden werden.
Es ist Aufgabe der ersten Aspekte der vorliegenden Erfindung, die Wärmeentwicklung von Textilmaschinen herabzusetzen, die Wärmeabfuhr an Textilmaschinen zu verbessern, die Maschinen-Einzelteile vermehrt vor Flug zu schützen und die Motorabmessungen zu verringern. Ausserdem soll der Lärmwert der Textilmaschine reduziert werden. Die Aufgabe wird gelöst durch die Kennzeichen der Ansprüche 1 und 2. Durch die Verwendung einer Kühlflüssigkeit kann die Betriebstemperatur der Motoren gesenkt werden, so dass die Motoren kleiner gestaltet werden können. Ausserdem wird die Verlustleistung der Motoren zahlenmässig kleiner. Auch mechanische Abwärme von wärmeemitierenden Textilmaschinenteilen, z.B. Spindeln mit oder ohne Motor können nunmehr aus dem Spinnraum entfernt werden. Die Kühlflüssigkeitsträger umfassen, wenigstens teilweise, die wärmeemitierenden Textilmaschinenteile, so dass diese Teile vermehrt vor Flug geschützt sind. Auch dient der Kühlflüssigkeitsträger gleichzeitig als Schallschlucker, so dass der Lärm gesenkt wird. Ein separates Rückkühlsystem ist unnötig, da eine Ringspinnmaschine bereits einen Absaugluftkanal aufweist. Die Flüssigkeitskühlung ist unabhängig von der Motorendrehzahl und somit vom Lüfter auf der Rotorwelle. Durch die erfinderische Lösung gemäss Anspruch 10 können Umrichter auf bedienungsfreundlicher Höhe und gleichzeitig nicht-behindernd positioniert werden. Es ergibt sich gleichzeitig die Möglichkeit, auch hier den Umrichtern Wärme zu entziehen, insb. Wenn die wärmeemitierenden Umrichterteile direkt an dem Stützbalken befestigt werden.
Dem zweiten Aspekt der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verlustwärme auf eine einfache effiziente und platzsparende Art und Weise aus der Maschine abzuführen. Die Aufgabe kann dadurch gelöst werden, dass die Verlustwärme mittels durch den Absaugkanal strömender Luft abgeführt wird. Diese Lösung ist aus der DE-OS 31 13 909 (Fig. 4 und 5) bekannt, wobei letztgenannte Lösung nur dann verwendet werden kann, wenn die Verlustwärmequelle (bzw. -quellen) direkt an bzw. in dem Kanal angeordnet werden kann (können).
Der zweite Aspekt dieser Erfindung ist gegenüber der letztgenannten Lösung dadurch gekennzeichnet, dass die Verlustwärmequelle über einen Kühlmittelkreislauf mit dem Absaugkanal zur Wärmeübertragung verbunden wird.
Der Verlustwärmequelle kann insbesondere durch Leistungselemente bzw. Leistungsmodule (z.B. Leistungshalbleiter) der Energieversorgung des Maschinenantriebs gebildet werden.
Die Verlustwärmequelle kann aber eine Mehrzahl von Verlustwärme emittierenden Teilen beinhalten, z.B. sowohl einen Antriebsmotor als auch die Energieversorgung dafür. Vorzugsweise wird dann ein Motor mit eingebautem Kühlsystem gewählt und derart mit dem Kreislauf verbunden, dass die Kühlflüssigkeit des Kreislaufs durch das Kühlsystem des Motors läuft.
Die Verlustwärmequelle kann auch Steuerungselemente, z.B. Steuerungselektronik bzw. Steuerschaltungen, umfassen.
Die Verlustwärmequelle kann direkt oder indirekt mit dem Kreislauf gekoppelt werden. Bei indirekter Koppelung der Wärmequelle mit dem Kreislauf kann eine Luftströmung zur Uebertragung der Wärme von der Quelle zum Kreislauf ausgenutzt werden. Wo die Verlustwärmequelle Teile beinhaltet, die empfindlich auf den Zustand ihrer Umgebung reagieren, muss die Luftströmung gegebenenfalls behandelt werden, bevor sie zur Übertragung der Verlustwärme ausgenutzt wird, z.B. Halbleiter reagieren empfindlich gegenüber Staub, sodass Übertragungsluft gefiltert werden sollte, bevor sie an den Halbleiter vorbeiströmen. Die Verlustwärmequelle kann durch einen Schrank vom Saal getrennt werden.
Die Verlustwärmequelle kann aber direkt mit dem Kreislauf gekoppelt werden. Dies bedeutet, dass die Verlustwärmequelle entweder

an einen Kreislaufteil, bzw. in der unmittelbaren Nähe eines Kreislaufteils, oder
an einem wärmeübertragenden Element bzw. in der unmittelbaren Nähe eines wärmeübertragenden Elementes

Der Kreislauf umfasst vorzugsweise einen Teil, welcher sich (in Längsrichtung der Maschine) dem Absaugkanal entlang erstreckt. Dieser Teil des Kreislaufs kann eine solche Länge aufweisen, dass im Betrieb die abzuführende Wärme an die Luft im Absaugkanal abgegeben wird. Vorzugsweise erstreckt sich dieser Teil im wesentlichen über die ganze Länge des Kanals.
Der die Verlustwärme an die Absaugluft abgebende Teil des Kreislaufs kann direkt der Absaugluft ausgesetzt werden, z.B. er kann innerhalb des Kanals selbst verlaufen. Er kann aber auch von der allenfalls staubigen und Fasern bzw. Fadenreste tragenden Luft getrennt werden; er kann z.B. derart an der Aussenfläche des Kanals angeordnet werden, dass die Verlustwärme über die Kanalverschalung an die Luft übertragen wird. Im letzteren Fall sollte die Anordnung derart getroffen werden, dass die Wärmestrahlung vom Kreislaufteil in einer Richtung vom Kanal weg genügend klein gehalten wird. In einer vorteilhaften Variante wird eine Kühlleitung in der Wandung des Kanals integriert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 Ein Kühlschema an einer Ringspinnmaschine
Fig. 2 Einen Querschnitt durch eine Spindelbank gem. eines ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 3 Einen Querschnitt durch eine Spindelbank mit einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 4 Einen Querschnitt durch eine Spindelbank mit einem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 Eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, auf eine Spindelbank mit einem vierten und einem fünften Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 Einen Querschnitt durch eine Spindelbank mit einem sechsten Ausführungsbeispiel,
Fig. 7 Einen Querschnitt durch einen Umrichterkasten, und
Fig. 8 Eine Teilseitenansicht auf die Umrichterkästen von Fig. 7.
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Kühlanordnung einer Ringspinnmaschine gemäss dem zweiten Aspekt der Erfindung;
Fig. 10 eine gegenüber Fig. 9 abgewandelte Kühlanordnung;
Fig. 11 ein Querschnitt eines abgewandelten Flugabsaugkanals in schematischer Darstellung;
Fig. 12 der Ausschnitt A in Fig.11 im vergrösserten Masstab;
Fig. 13 ein Absaugkanal in Sektionsbauweise in perspektivischer Darstellung;
Fig. 14 eine Prinzipskizze;
Fig. 15 die indirekte Wärmeübertragung an den Kreislauf,
Fig. 16 ein Kühlkanal mit einer gespannten Kühlschlaufe, wobei die Spanneinrichtung im Kühlkanal liegt, und
Fig. 17 die Kühlschlaufe nach Fig. 16 mit der Spanneinrichtung ausserhalb des Kühlkanals.
Fig. 18 eine weitere Variante der indirekten Wärmeübertragung an den Kreislauf.
Fig. 19 ein profilgezogener Absaugkanal (z.B. aus Aluminium) in Sektionsbauweise mit integrierten Kühlleitungen.

Fig. 1 zeigt einen Endkopfteil 2 einer Textilmaschine mit einem Ventilator 3, der Luft aus einem mit den Streckwerkrollen der Spinnstellen in Verbindung stehenden Absaugluftkanal 4 ansaugt und die Luft durch einen Filter 6 und über einen Abluftkanal 7 und Bodenkanäle 8 aus dem Spinnraum ins Freie führt. Im Luftstrom 12 im Abluftkanal 7 ist eine erste Rohrwicklung 9.1 angeordnet, die Teil eines, einen geschlossenen Kreislauf bildenden ersten Kühlflüssigkeitsträgers 10.1 ist. Durch den Luftstrom wird so die warme Kühlflüssigkeit rückgekühlt und die erste Rohrwicklung 9.1 stellt die Rückkühlpartie dar. Wenn nötig, kann eine Zirkulationspumpe 11 der Kühlflüssigkeit, hier Wasser, eine Strömung erteilen. Um einen Endkopfmotor 13 ist ein Kühlmantel 14 angeordnet. Es handelt sich hier um einen Einbaumotor, d.h. die Einbauteile, der Rotor und der Stator, sind in einer zylinderförmigen, für Kühlzwecke geeigneten Motorhaube montiert. Die Einrichtung nach Fig. 1 enthält einzeln angetriebene Spindeln 15, so dass sich ein zentraler Spindelantriebsmotor erübrigt. Der Endkopfmotor 13 kann entweder ein Hilfsmotor für den Streckwerkantrieb oder für die Hubbewegung oder auch ein nicht im Endkopf untergebrachter Sektionsmotor darstellen. Nach den Figuren 2 bis 6 sind die spindeln 15 auf einer Spindelbank 17 montiert. An den Spindeln 15 führt der zweite Kühlflüssigkeitsträger 10.2 vorbei, der in seiner zweiten Rohrwicklung 9.2 rückgekühlt wird. Eine weniger vorteilhafte Lösung ergibt eine Rohrwicklung 9.2.1 im Absaugluftkanal 4. Auch die gleichzeitige Anwendung von Rohrwicklungen 9.2 und 9.2.1 ist möglich. Durch einen in der Textilmaschinenmittelebene angeordneten Stützbalken 18, woran Umrichterkästen 19 hängend befestigt sind, führt ein dritter Kühlflüssigkeitsträger 10.3 mit seiner dritten Rohrwicklung 9.3 im Abluftkanal 7.
In Fig. 2 ist ein, eine Spindel 15 antreibbarer, Einzelspinnantriebmotor 25.1 auf dem horizontalen Schenkel 26 der Spindelbank 17 montiert. Es handelt sich hier um eine Ausführung, die ein Schwenken des nach unten ragenden Spindelgehäuses 27 um seine vertikale Achse erlaubt. Zu diesem Zweck ist eine elastische Gummiunterlage 29 von Nöten. Das Spindelgehäuse 27 ragt in einen Kühlwasser enthaltenden Hohlraum 30 eines gestreckten Teils des Kühlflüssigkeitsträgers 10.2, wobei das Spindelgehäuse 27 direkt mit dem Wasser in Berührung kommt. Hier ist der Flüssigkeitsträger 10.2 durch Extrusion einstückig mit der Spindelbank 17 angeformt und mit dem Spindelgehäuse 27 mittels einer flexiblen Lippendichtung 31 elastisch, aber lösbar verbunden, damit einerseits das unter einem geringen (ca. 30mmWS) Druck stehende Wasser nicht entweichen kann, während andererseits die Schwenkmöglichkeit des Spindelgehäuses 27 gewährleistet ist. Die Reibungsverlustwärme im unteren Bereich des Spindelgehäuses 27 kann somit direkt dem Wasser übertragen werden. Die mechanische und die elektrische Verlustwärme werden durch Wärmeleitung in den unteren Bereich des Spindelgehäuses 27 geführt, so dass auch der Motor 25.1 gekühlt wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Kühlwasser an einer Maschinenlängsseite in eine Richtung und auf der anderen Maschinenlängsseite in die entgegengesetzte Richtung geführt, wobei ein flexibles Rohr aus Metall oder Kunststoff die beiden Spindelbänke 17 verbinden kann. Es sollte einleuchten, dass bei einer höhenbewegbaren Spindelbank 17 flexible Röhre bzw. Zwischenstücke notwendig sind. Berechnungen (s. auch Wiedermann/Kernenberger -Konstruktion elektrischer Maschinen, 1967") haben ergeben, dass sogar bei einem Temperaturunterschied von 10 C zwischen dem warmen (40 C) und dem gekühlten (30 C) Kühlwasser beträchtliche Wärmemengen (10 W proSpinnstelle) eingefangen werden können und dass in den meisten Fällen die normal angesaugte Luftmenge für die Rückkühlung ausreicht. Ausserdem entfällt die konventionelle Luftkühlleistung der Lüfter von umgerechnet ca. 1.4 Watt pro Spinnstelle (Wiedermann Gleichung 278, S. 550). Die Förderleistung der Zirkulationspumpe 11 für den Wasserkreislauf bei einem Durchfluss von 2,4 l/s und einem Rohrdurchmesser von 25mm inkl. Umlenkungsverluste liegen im Bereich von 0,3 Watt (Wiedermann, S. 68). Für eine Spinnmaschine mit 1000 Spindeln ergibt sich eine Energieersparnis von ca. 1 kW.
Der Antriebmotor 25.2 in Fig. 3 hat keine elastische Unterlage 29, weil das Spindelgehäuse 27 an sich nicht schwenkbar ausgeführt ist (Die Auslenkungen des Spindeldornes erfolgen im Spindelgehäuse 27). Ein länglicher Trog 34 wird als Teil des Kühlflüssigkeitsträgers 10.2 unten am Schenkel 26 wasserdicht angeschraubt, wobei für jede Spinnstelle ein Blindloch 35 gebohrt ist. Dadurch wird das Spindelgehäuse 27 an seinem unteren Ende in seiner genauen Stellung positioniert. Die Schwingungen der Spindel 15 können so besser absorbiert werden, sodass auch der Lärmwert der Textilmaschine gesenkt wird. Die Wärmeübertragung bzw. Wärmeleitung von wärmeemitierenden Teil in Form des Antriebmotors 25.2 auf das Spindelgehäuse 27 ist hier durch das Fehlen der Gummiunterlage 29 besser. Das untere Lagerschild 36 des Motors 25.2 ist zum Zwecke der Befestigung mit der Spindelbank 17 örtlich radial vergrössert.
Das in Fig. 4 dargestellte Spindelgehäuse 27 durchquert den einstückig mit der Spindelbank 17 verbundenen Kühflüssigkeitsträger 10.2 und ist ausserhalb an seinem unteren Ende durch einen aufgeschraubten Ring 39 oder eine Mutte lösbar fixiert. Das Spindelgehäuse 27 berührt das Kühlwasser nicht direkt, sondern ist vom Wasser durch eine Wandung 40 eines Durchquerungsbereiches getrennt. Dieser Durchquerungsbereich ist Teil der Extrusion 17, 10.2 und ist somit durchgehend, so dass zwei getrennte Flüssigkeitskanäle 41.1 und 41.2 gebildet werden, die einen Zu- und Abfuhrkanal an einer Maschinenseite bilden. Um Luftspalten zwischen dem Spindelgehäuse 27 und der Wandung 40 und damit einen schlechten Wärmeübergang zu eliminieren, ist eine wärmeleitende Paste vorgesehen. Die Wandung 40 kann zum Zwecke einer besseren Wärmeübertragung eine gerippte Oberfläche 42 aufweisen.
Der Kühlflüssigkeitsträger 10.2 kann gemäss Fig. 5 Teilträger 46 aufweisen, die individuell mittels Seegerringe oder dergleichen mit jedem Spindelgehäuse 27 lösbar verbunden sind. Die einzelnen Teilträger 46 sind durch flexible Schläuche bzw. Röhre bzw. Kanäle miteinander verbunden. Obgleich ein Motor 25.2 hier Anwendung findet, kann auch ein Motorentyp 25.1 montiert werden, da die Spindelgehäuse 27 schwenkbar montiert werden können.
Auch die Ausführung nach Fig. 6 hat einen Trog 34, hier jedoch mit auswechselbaren, zylinderförmigen Einsätzen 50, die je ein Spindelgehäuse 27 (mit wärmeleitender Paste) umschliessen und den Trog 34 oben wasserdicht abschliessen. Dadurch kann der Motor 25.2 samt Spindelgehäuse 27 ohne zusätzliche Massnahmen, z.B. Wasserdrucksenkung, ausgetauscht werden. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass der längliche Trog 34 an sich mit einer ausreichenden Festigkeit hergestellt werden kann (am besten einer Aluminiumextrusion), während die Einsätze 50 dünn gewählt werden könne. Tiefgezogene, dünne Kupfereinsätze 50 können vorteilhaft sein.
In Fig. 5 ist ebenfalls eine Ausführung gezeigt, bei welcher die Motoren 25.2 selber direkt gekühlt werden. Dies kann auf sichere Art geschehen, indem die Lamellenträger 54 bzw. Statorhalteelemente vertikale, die Lamellen 56 nicht berührende Kühlwasserkanäle 55 aufweisen, die mit Rundkanälen 57 im etwas vergrössert dargestellten unteren Lagerschild 36 und im oberen Lagerschild 58 in Verbindung stehen. Auch hier sind flexible Schläuche 47 zwischen den Motoren 25.2 vorgesehen. Alle Motoren 25.2 sind hier kühlmässig in Serie geschaltet, es sind aber auch andere Schaltungen, z.B. eine Parallelschaltung oder eine sektionsweise Serieschaltung möglich.
Die Figuren 7 und 8 beziehen sich auf Umrichter. Ein Umrichterkasten 19 ist hängend an einem Stützbalken 18 befestigt. Der Stützbalken 18 ist aus extrudiertem Aluminium und weist zwei Kühlwasserkanäle 63.1 und 63.2 auf. Hier ist ein I-förmiger Balken 64 zwischen dem Stützbalken 18 und dem Bodenblech des Umrichterkastens 19 zur Stützung desselben vorgesehen. Wärmeemitierende Umrichterteile 67 können direkt an den gekühlten Metallteilen 18, 64 befestigt werden, so dass sie durch Wärmeleitung gekühlt werden können. Um zusätzlich auch die Luft im Umrichterkasten 19 noch etwas kühlen zu können, sind Rippen 68 vorgesehen. Im Raum oberhalb der Kühlwasserkanäle 62 können Elektrokabel gelegt werden. Wenn sich Aufsteckstangen 69 in der Maschinenmittelebene befinden, können sie verkürzt werden, um als Trägerelemente der Umrichterkästen 19 und des Stützbalkens 18 zu dienen. Die Kühlwasserverbindung zwischen den Teilstücken des Stützbalkens 18 kann durch Rohrmuffen 70 zustande kommen, wobei die Enden der Kühlwasserkanäle 63 durch Entfernung der Rippen 68 zylindrisch ausgeführt sind.
Es sollte einleuchten, dass weitere zweckmässige Ausführungen durch Kombinationen der gezeigten Beispiele möglich sind.
Der zweite Aspekt der Erfindung wird vorerst anhand der Prinzipskizze (Fig. 14) erklärt werden. VQ deutet auf eine Verlustwärmequelle, z.B. einen Antriebsmotor und/oder seine Energieversorgung, KKL auf einen Kühlmittelkreislauf und AK auf einen Absaugkanal, z.B. der Flugabsaugkanal einer Ringspinnmaschine. Der Kreislauf KKL ist vorzugsweise ein Flüssigkeitskreislauf, z.B. ein Wasserkreislauf. Ein Zirkulationsmittel (nicht gezeigt), z.B. eine Pumpe kann die Zirkulation des Kühlmittels im Betrieb aufrechterhalten.
Der Kreislauf KKL ist derart mit der Verlustwärmequelle verbunden, dass die abzuführende Verlustwärme von der Quelle an das Kühlmittel übertragen wird. Verschiedene Möglichkeiten zu diesem Zweck werden anhand der anderen Figuren erläutert werden.
Der Kreislauf KKL ist auch derart mit dem Absaugkanal verbunden, dass die vom Kühlmittel aufgenommene Wärme zum grössten Teil an die Luft im Kanal abgegeben wird. Verschiedene Möglichkeiten werden auch in diesem Fall anhand der weiteren Figuren erläutert werden. Fig. 14 zeigt aber auch ein vorteilhaftes Merkmal, nämlich die Anordnung eines Kreislaufteils mit einem in Kanallängsrichtung sich erstreckenden Verlauf.
Es werden nun verschiedene Varianten dieses Prinzips anhand der weiteren Figuren 9 bis 13 und 15 bis 18 erklärt.
Fig. 9 zeigt den zentralen, in Längsrichtung einer weiterhin nicht gezeichneten Ringspinnmaschine verlaufenden Flugabsaugkanal 101. An den Absaugkanal 101 ist in jeder Spinnposition ein Flugabsaugrohr 102 angeschlossen, das unterhalb des Streckwerks vor den ablaufenden, gesponnenen Faden mündet. Am Antriebskopf 103 der Maschine ist der Absaugkanal 101 mit einer Abkröpfung 104 versehen, in der ein Gebläse 105 angeordnet ist, das einen Saugluftstrom durch die Absaugrohre 102 und den Absaugkanal aufrechterhält. Der gemeinsame Antriebsmotor für die Spindelpositionen befindet sich unterhalb der Abkröpfung in einem Antriebskasten und ist mit 106 bezeichnet. Der Antriebsmotor 106 ist über einen Umformer, z.B. einen Frequenzumformer 107 an das Betriebsnetz angeschlossen. Mittels des Frequenzumformers wird die Drehzahl des Antriebsmotors und dadurch die Drehzahl der Spindeln stufenlos gesteuert. Der Frequenzumformer 107 ist auf einem Kühlblock 108 (z.B. einem sogenannten Flüssigkeitskühlkörper) befestigt, um darauf seine Verlustwärme übertragen zu können. Der Kühlblock 108 und eine Umwälzpumpe 109 sind durch eine Kühlleitung 110 miteinander verbunden, sodass ein geschlossener Kühlkreislauf gebildet ist. Die Kühlleitung 110 verläuft in der Form einer Schlaufe 111 axial durch den Absaugkanal 101, von einem Ende 112 bis zum andern Ende 113, und wird somit ganz von der durchströmenden Absaugluft umströmt. Das Kühlmittel in der Kühlleitung 110 ist Wasser, das von der Umwälzpumpe 109 im Kreislauf umgewälzt wird und dabei die Verlustwärme des Kühlblocks 108 aufnimmt und auf die Absaugluft überträgt, die vom Gebläse 105 abgeführt wird. Die Kühlleistung des Kühlkreislaufes ist proportional zur Länge des Absaugkanals bzw. zur Länge der Maschine und somit proportional zur deren Antriebsleitung. Statt Wasser kann auch ein anderes Kühlmittel verwendet werden, z.B. Luft oder eine aus der Kühltechnik bekannte Flüssigkeit.
Der Motor kann auch als ein flüssigkeitgekühlter Motor gebildet werden, und das Kühlsystem des Motors kann auch in der Kühlleitung 110 integriert werden.
Die Schlaufe 111 der Kühlleitung 110 kann auf dem Boden des Absaugkanals 101 liegen. Sie kann auch gemäss Fig. 108 und 109 mittels eines Spannelements a das am Ende 113 in der Stirnwand b des Absaugkanals angebracht ist, zwischen den beiden Enden 112 und 113 des Absaugkanals gespannt werden, sodass sie die Länge des Absaugkanals freiliegend überspannt. Die Schlaufe ist dazu aus einem leichten Material, z.B. einem Kunststoff herzustellen, z.B. aus Polyaethylen, das eine sehr glatte Oberfläche hat, sodass die Ablagerung von Flug darauf nur sehr gering ist. Es ist auch möglich, das Ende der Schlaufe durch zwei Bohrungen c, d in der Stirnwand e des Absaugkanals zu führen und zwischen Stirnwand und Schlaufe ein Spannelement f anzubringen.
Obschon hier von nur einem Antriebsmotor die Rede ist, können mehrere Antriebsmotoren vorhanden sein, wie dies der Fall ist bei einer Ringspinnmaschine mit Sektionsantrieb. Die Motoren liegen dann in Reihe im Kühlkreislauf und werden nacheinander vom Kühlwasser durchströmt. Falls jedem Motor ein eigener Frequenzumformer zugeordnet ist, gilt dasselbe für diese. Es sei noch bemerkt, dass nicht der Antriebsmotor und der Frequenzumrichter beide in den Kühlkreislauf aufgenommen zu sein brauchen. Es kann auch nur der Antriebsmotor gekühlt werden. Der Frequenzumformer kann sich dabei auf natürliche Weise abkühlen oder dann in einem eigenen, den Kühlkreislauf des Antriebsmotors ähnlichen Kühlkreislauf gekühlt werden.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 sind der Antriebsmotor und der Frequenzumformer getrennt aufgestellt, z.B. an den gegenseitigen Enden der Maschine. Der Antriebsmotor 120, der Kühlblock 121 des Frequenzumformers 122 und die Umwälzpumpe 123 sind durch die Kühlleitung 124 miteinander verbunden und bilden wiederum einen geschlossenen Kühlkreislauf. Von der Kühlleitung 124 verlaufen zwei Stränge 125 und 126 axial durch den Absaugkanal 127 der Maschine. Die Stränge 125 und 126 durchstossen dabei die Stirnwände 128 und 129 des Absaugkanals. Die Stränge können dabei mittels Spannmuttern in den Stirnwänden befestigt sein, sodass sie nicht durchhängen.
Da die Gesamtlänge des Absaugkanals gross ist, ist auch der darin angebrachte Teil der Kühlleitung lang und beitet daher eine verhältnismässig grosse Ablagerungsfläche für Flug. In diesem Zusammenhang befindet sich beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 die Kühlleitung ausserhalb des Absaugkanals. Der Absaugkanal 135 ist im Bodenbereich 136 in beiden Ecken 137 und 138 mit einer rechteckigen Schulter 139 bzw. 140 versehen. An jeder Schulter liegt eine rechteckige Kühlleitung 141 bzw. 142 an, die je einen Strang eines geschlossenen Kühlkreislaufes für den Antriebsmotor, den Frequenzumformer und die Umwälzpumpe bilden. Um den Wärmeübergangswiderstand zwischen den Strängen und dem Absaugkanal zu vermindern, ist zwischen beiden eine Schicht 143 aus einem gut Wärme leitenden Material, z.B. einer wärmeleitenden Paste oder einer Kupferfolie angebracht, wie der vergrösserte Ausschnitt, Fig. 12, zeigt. Die Schicht gleicht die Unregelmässigkeiten der beiden sich berührenden Flächen aus.
Fig. 13 zeigt die Ausführung bei einem Absaugkanal 146, der aus mehreren Sektionen 147, 148, 149 zusammengesetzt ist, wie dies allgemein der Fall ist bei einer Ringspinnmaschine. Jede Sektion ist jeweils in einer Ecke über ihre Länge mit einer Kühlleitung versehen, z.B. die Sektion 147 mit den Kühlleitungen 150 und 151. Die Kühlleitungen sind an beiden Enden verschlossen. Die Kühlleitungen einer jeden Sektion sind mit den Kühlleitungen der nächsten Sektion mittels Überbrückungsellbogen gleichen Strömungsquerschnitts verbunden. Zum Beispiel überbrückt der Ellbogen 152 die Kühlleitung 151 der Sektion 147 mit der Kühlleitung 153 der folgenden Sektion 148.
Figur 15 zeigt die Verlustwärmequelle VQ (siehe auch Fig. 14) in einem Schrank S, welcher durch eine Trennwand TW in eine obere und eine untere Kammer unterteilt wird. Die Trennwand TW hat Öffnungen A,B, um eine Luftzirkulation zwischen den Kammern zu ermöglichen. Diese Zirkulation kann durch einen Ventilator gezwungen werden. Die Verlustquelle ist in der untern Kammer und ein Flüssigkeitskühlkörper FK in der oberen Kammer angeordnet. Körper FK überträgt Wärme aus der Luftströmung an das Kühlmittel im Kreislauf KKL. Die Verlustquelle kann sowohl die Leistungshalbleiter wie auch die Steuerungshalbleiter für den Antriebsmotor umfassen. Der Schrank S trennt diese Elektronikteile von der staubigen Luft der Umgebung, z.B. des Spinnsaals.
Es muss nun kein Austausch von Luft zwischen dem inneren Raum des Schrankes und dem Spinnsaal stattfinden.
Dieser Aspekt der Erfindung kann auch im Zusammenhang mit anderen eine Längsrichtung aufweisende Textilmaschinen (Längsteilmaschinen) verwendet werden, wenn diese Maschinen auch einen sich in der Längsrichtung erstreckenden Absaugkanal aufweisen. Beispiele von Längsteilmaschinen sind Rotorspinnmaschinen, Falschdralltexturiermaschinen, Spulmaschinen, Falschdrallspinnmaschinen, Flyer und Kämmaschinen.
Fig. 18 zeigt eine weitere Variante des Prinzips. Es sei angenommen, ein Schaltschrank S beinhalte nur Steuerungselektronik, sodass die Temperatur im Schrank S nicht sehr hoch wird (z.B. 40 Grad C) wobei aber die Verlustwärme doch noch wegzutragen ist. Der Schrank S kann mit einer Kammer K versehen werden, und die Luft aus dem Schrank S kann durch diese Kammer K zirkuliert werden (Pfeile). In der Kammer K befindet sich ein Luft/Flüssigkeit-Wärmetauscher W1, wobei die Wärme mit einer etwas geringeren Temperatur als die "Schranktemperatur" über einen Flüssigkeit-Kühlkreis KK weggetragen wird.
Der Kühlkreis KK umfasst einen Kompressor KR, welcher die Flüssigkeit komprimiert und dabei die Temperatur auf einen relativ hohen Wert erhöht (z.B. 120 Grad C). Die heisse Flüssigkeit fliesst dann durch eine Flüssigkeit / Flüssigkeit-Wärmetauscher W2, der Wärme an die Flüssigkeit in einen zweiten Flüssigkeits-Kühlkreis KK2 mit einer Pumpe P überträgt. Dieser Kühlkreis KK2 läuft dem Absaugkanal AK entlang, wie schon für die andere Variante beschrieben. Durch die Erhöhung der Temperatur der Flüssigkeit im Kühlkreis KK1 kann der Wirkungsgrad der Uebertragung im Wärmetauscher W2 wesentlich erhöht werden.
Ein Antriebsmotor M mit einem entsprechenden Kühlsystem kann dem Kühlkreis KK2 angeschlossen werden.
Fig. 19 zeigt eine Variante der Ausführungen gemäss Figuren 11 bis 13. Der Absaugkanal ist aus profilgezogenen Sektionen 154, 155 zusammengesetzt. Die Sektionen können z.B. aus Aluminium gebildet werden. Die Kühlleitungen 156, 157, 158, 159, zur Bildung des Kühlkreises (KKL, Fig. 14) sind in der Wandung des Kanals integriert, d.h. sie sind in dem Profilziehverfahren selbst gebildet. Die Leitungsteile nebeneinander liegender Sektionen können durch Dichtmanschetten (z.B. Manschette 160) verbunden werden. Figur 19 zeigt die Kühlleitungen als in den Innenraum des Kanals hineinragende Wülste, d.h. der Kanal ist aussen glatt. Die Wülste könnten sich aber von der Aussenwand nach aussen erstrecken, d.h. der Kanal kann innen glatt sein. Natürlich können die Wülste nach innen und nach aussen von der Wandoberfläche hinausragen. In diesem Fall ist es ohne weiteres möglich, eine Mehrzahl von Kühlleitungen in der Kanalwandung zu integrieren.
Es wird dem Fachmann klar sein, dass die beiden Aspekte der Erfindung vorteilhafterweise kombiniert werden können, sodass die Verlustwärme nicht bloss an die Luft im Absaugkanal, sondern aus dem Spinnsaal getragen wird.

Claims

Einrichtung zum Abführen von Wärme aus einem Textilmaschinen, insbesondere Ringspinnmaschinen, enthaltenden Raum mit einem aus dem Raum führbaren, von einem Ventilator (3) erzeugten Absaugluftstrom (12) von der Textilmaschine und mit wärmeemittierenden Textilmaschinenteilen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein einen geschlossenen Kreislauf bildender Kühlflüssigkeitsträger (10) an diesen wärmeemittierenden Textilmaschinenteilen, bspw. Spindeln (15), Motoren (13,25), Umrichter (19), vorbeiführt, dass der geschlossene Kreislauf mindestens eine Rückkühlpartie (9) aufweist, und dass die Rückkühlpartie in einem Absaugluftkanal (4,7) vorzugsweise nach dem Ventilator (3) angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 mit Spindeln (15),
dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelgehäuse (27) der Spindeln (15) direkt mit der Kühlflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, oder indirekt über mindestens ein bezüglich Wärmekonduktivität Luft übertreffendes Medium, in Berührung kommt.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlflüssigkeitsträger (10) einstückig mit der Spindelbank (17) der Textilmaschine ausgebildet ist (Fig. 2 und 4).
Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Spindelbank (17) verbundene Kühlflüssigkeitsträger (10) das Spindelgehäuse (27) an seinem unteren Ende hält (Fig. 3), wobei der Kühlflüssigkeitsträger mit dem Spindelgehäuse elastisch lösbar verbunden sein kann (Fig. 2).
Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlflüssigkeitsträger (10) Teilträger (46) aufweist, die individuell mit jedem Spindelgehäuse (27) lösbar verbunden sind (Fig. 5).
Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelgehäuse (27) den Kühlflüssigkeitsträger (10) durchdringt und am unteren Ende lösbar mit dem Kühlflüssigkeitsträger verbunden ist, wobei der Durchdringungsbereich des Kühlflüssigkeitsträgers zwei getrennte, parallel zur Textilmaschinenlängsachse verlaufende, ggf. gerippte Oberflächen (42) aufweisende Flüssigkeitskanäle (41) bilden kann (Fig. 4).
Einrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsträger (10) individuell jedes Spindelgehäuse (27) umschliessende Einsätze (50) aufweist (Fig. 6).
Einrichtung nach Anspruch 1 mit Einzelspindelantriebsmotoren (25), die von Statorhalteelementen (54) getrennte Lagerschilder (36,58) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Statorhalteelemente vertikale Kühlkanäle (55) aufweisen, die mit Kühlkanälen (57) in den Lagerschildern in Verbindung stehen, und dass flexible Kanäle (47) zwischen den Einzelspindelantriebsmotoren vorhanden sind, wobei alle Kanäle (55,57,47) Teil des Kühlflüssigkeitsträgers (10.2) sind.
Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Umrichter (19) an einem etwa in der Textilmaschinenmittelebene und oberhalb des horizontal verlaufenden Absaugluftkanals (4) befindlichen Stützbalken (18) befestigt sind, wobei der Stützbalken vorzugsweise einen Kühlflüssigkeitsträger (63) mit einem geschlossenen Kreislauf aufweist, und wobei wärmeemittierende Umrichterteile (67) vorzugsweise direkt am Stützbalken befestigt sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, mit einem Antriebsmotor mit gezwungener Kühlung und einem Umformer zur Steuerung der Motordrehzahl,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsmotor (106;120), eine Steuervorrichtung (107;122) und eine im Wärme übertragenden Kontakt mit dem Absaugkanal (101;127;135) stehenden Kühlleitung (110;124;141;142;150;151,153) mit einer Umwälzpumpe (109;123) in einem geschlossenen Kühlmittelkreislauf liegen.
Einrichtung nach Anspruch 10, wobei der Antriebsmotor (106;120) und der Umrichter (19) am Antriebsende der Maschine angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleitung (105) im Absaugkanal (101) liegt und die Form einer Schlaufe (111) hat, die sich über die Länge des Absaugkanals erstreckt.
Einrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (120) und der Umformer (122) sich je an einem Ende des Absaugkanals (127) befinden und die Kühlleitung (124) den Absaugkanal in Längsrichtung durchquert und aus zwei Strängen (125,126) besteht, die den Antriebsmotor und den Umformer verbinden.
Einrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleitung (141,142) sich ausserhalb des Absaugkanals (135) befindet.
Einrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass im Absaugkanal (135) im Bodenbereich (136) zwei Schultern (139,140) geformt sind, in denen sich je ein Strang (141,142) der Kühlleitung befindet.
Einrichtung nach Anspruch 14, mit einem aus Sektionen zusammengesetzten Absaugkanal,
dadurch gekennzeichnet, dass die Stränge (150,151,153) einer jeden Sektion (147,148,149) einen geschlossenen Abschnitt bilden und mittels eines Überbrückungselements (152) mit den Strängen der nächsten Sektion verbunden sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den Strängen (141,142) und dem Absaugkanal (135) eine wärmeübertragende Schicht (143) befindet.