EP2262937B1 - Vorrichtung mit gekühltem leistungsteil zur herstellung von effektgarn - Google Patents

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EP2262937B1
EP2262937B1 EP09722322.6A EP09722322A EP2262937B1 EP 2262937 B1 EP2262937 B1 EP 2262937B1 EP 09722322 A EP09722322 A EP 09722322A EP 2262937 B1 EP2262937 B1 EP 2262937B1
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EP
European Patent Office
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housing
cooling
power part
cooling plate
part according
Prior art date
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EP09722322.6A
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French (fr)
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EP2262937A1 (de
Inventor
Erwin Tschümperlin
Walter Fritz
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Amsler Tex AG
Original Assignee
Amsler Tex AG
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H1/00—Spinning or twisting machines in which the product is wound-up continuously
    • D01H1/14—Details
    • D01H1/20—Driving or stopping arrangements

Definitions

  • the invention relates to a power unit of a control unit of a device for producing effect yarn, according to the preamble of the independent claim, and the control unit and the device itself, and a ring spinning machine with such a control unit.
  • nubs and flames conventional ring spinning machines can be equipped or retrofitted with special devices that have an additional differential drive, which superimposed to the lower cylinder of the drafting quickly and precisely controlled to basic speed an additional speed component.
  • the resulting short-term extendable stretching of the roving / sliver leads to an increased mass supply, and thus then to the desired thickening points in the spun yarn of about 3 to 10 cm in length.
  • DE-A-4041301 discloses such a method and apparatus for producing a fancy yarn on a ring spinning machine. Shown is a compact, precisely adjustable spinning machine for the production of fancy yarns. The speed variations of the drafting systems required for effect yarn production are made possible by means of servomotors and an electronic control system. The mentioned device is suitable for use with the invention disclosed in this application.
  • Control and operation of the electric servomotors of the differential drive is done with a power unit of the control unit, which runs on the basis of an arbitrarily adjustable program, the speed of the electric motor such that the desired extension variation takes place.
  • the programming of the control unit takes place on an operating part via a data carrier.
  • the control unit in particular the power unit, must be arranged in the immediate vicinity of the differential drive.
  • Control units for a plurality of devices for operating a plurality of spinning banks can also be combined, or the power section of a control unit can have a plurality of power electronics modules which each control and operate an electric motor of a device in parallel.
  • the housing interior of the power unit is air-cooled by means of fans. Because of the unavoidably high dust load in the vicinity of spinning machines, the outside air sucked in from outside must be filtered. The filter mats used clog if they are not regularly serviced and replaced. This then leads to overheating and the failure of the control electronics. Furthermore, further environmental factors such as very high relative humidity and high ambient temperature as well as static charges in the yarn production and electromagnetic interference fields can lead to failures of the electronics. However, any interruption in the production of a spinning bank, whether due to the failure of the control electronics or due to necessary maintenance, leads to a reduction of the production volume and thus to a reduced profitability of the plant.
  • the object of the invention is to provide a power unit for a control unit of a device for producing effect yarn, which comprises the above-mentioned and does not have other disadvantages.
  • a power unit according to the invention and thus the entire control unit, should have a high degree of reliability.
  • a lasting protection against the influences of an unfavorable environment, in particular against dust and moisture is achieved by realizing the power unit with a closed housing in which the electronic components to be protected are arranged.
  • the housing essentially has no cable passages, in particular for supply and control lines, no openings, so that dust and moisture can not get into the interior.
  • the remaining openings of the housing are sealed dust-tight.
  • the interior of the housing is shielded from outside by electromagnetic interference, for example by a suitable design of the housing, and corresponding sealing elements.
  • a power unit according to the invention has a cooling device with a cooling plate which forms a side wall of the housing. The heat produced in the interior of the housing is released via this cooling plate to the outside world.
  • the removal of heat from the cooling plate can be done by air cooling.
  • the cooling plate on the outer side has a plurality of cooling fins, which increase the surface of the cooling plate by a multiple. To be efficient To ensure air circulation, these are preferably arranged perpendicular to the horizontal.
  • the cooling of the cooling plate can also be done via a water cooling.
  • the temperature of the cooling water flow is regulated so that the temperature of the cooling plate on the inside of the housing does not fall below the condensation temperature of water. This avoids condensation of humidity on the inside of the housing.
  • the cooling plate is solid, because it should have a large heat capacity; and the thermal conductivity should be as high as possible.
  • the cooling plate is therefore made of metal, for example. Copper or aluminum.
  • a ventilation device may be provided, with which the air is circulated in the interior of the closed housing.
  • additional cooling ribs may also be arranged on the inside of the cooling plate and / or in certain waste heat sources.
  • the outer shape of the housing is optimized so that the most efficient convective heat transfer can be achieved. It has been found that suitable chamfering of one or more edges of the housing cover results in improved convection within the closed housing. Due to the smaller voids, an additional internal circulation can be made more efficient with the help of a fan. As an additional advantage of such a construction is also to call the lower total volume.
  • the cooling plate is advantageously used as a supporting structure, so that the remaining housing consist of comparatively thin sheet metal.
  • this housing cover can be removed with a small disassembly effort from the supporting cooling plate.
  • FIG. 1 shown schematically; (a) in a side view perpendicular to the cooling fins, and (b) in an isometric view.
  • the housing 41 of the power unit 4 consists of a cooling plate 42 and a housing cover 411.
  • the cooling plate 42 is air-cooled in the example shown, and has a plurality of cooling fins 421. These are designed such that the largest possible cooling surface results.
  • the cooling fins 421 are aligned in the operating position as perpendicular to the horizontal as possible, ideally completely vertical, in order to guarantee an efficient vertical air flow. It can also be provided an external fan, which additionally increases the air flow to the cooling fins.
  • the control electronics module 46 In the interior 402 of the closed housing 41, the control electronics module 46, four power electronics modules 43, 43 ', and a power module 44 are arranged.
  • a maintenance interface 461 On the control module 46 is a maintenance interface 461, by means of which a maintenance technician after removal of the housing cover 44 receives access to the electronics.
  • the cable openings 421 of the housing are preferably in the area of contact of the cooling plate 42 and the housing cover 41, so that the housing cover can be removed without dismantling the cables 50 and the power unit 4 can be placed on the cooling plate 42 for maintenance. In the operating position, the cables 50 lead vertically downwards without kinking.
  • a warning light 54 or other warning signal may be appropriate to, for example, the operating status and disturbances of the power section 4 visible and / or audible display.
  • Each of the power modules 43, 43 ' is provided for operating a differential drive of a device 2.
  • the power electronics modules is preferably realized as an intelligent master module 43, which controls the other modules 43 'in a slave mode.
  • the power supply module 44 which is connected to the 400 V power supply, provides, among other things, the DC power sources required for the electronics, and contains contactors and fuses.
  • the cooling plate 42 is designed as a supporting structure of the power unit 4. All components of the power unit, in particular all the different modules 43, 44, 46, are constructed on the cooling plate 42. Preferably, the modules are designed such that the most efficient possible heat removal from the respective module is made possible in the cooling plate, optionally by appropriate arrangement of the largest heat sources within the module and suitable thermal bridges.
  • FIG. 1 (a) the abutment 6 aligned left with the flange 62 in the direction of cooling plate 42, and the abutment 6 right with the flange 62 in the direction of a side wall of the housing cover, analogous to FIG. 1 (b) .
  • the abutments 6 can be fastened via flanges 62 to existing suitable structures, for example on or on the support structure of a ring spinning machine 8, or on a building wall or a carrier.
  • the power unit 4 can be rotated and then fixed so that the cooling fins 421 are as vertical as possible to allow efficient convective heat dissipation.
  • suspensions 423 attached to the cooling plate 42, via which the power unit with axle 61 can be rotatably mounted on the abutments 6.
  • the housing cover 41 arranged between the abutment 6 and the suspension 423 has openings for the axle bolts 61, it itself does not absorb forces, which allows a lightweight design.
  • FIG. 2 schematically shows a ring spinning machine 8 with a device 2 for producing effect yarn, and a control unit 1 with an operating part 3 and a power section 4, 4 '. Shown are two possible variants 4, 4 'of a power unit.
  • a first variant of the power unit 4 is mounted laterally on the ring spinning machine 8.
  • the abutments 6 are flanged to a vertical structure of the frame of the ring spinning machine 8.
  • the air-cooled cooling plate 42 has cooling fins 421 that are vertically aligned.
  • the operating part 3 is arranged offset from the power unit 4, and is connected via a suitable data bus 53 with this.
  • This design has the advantage that operating part 2 and power unit 3 can be mounted in each case at the most suitable location.
  • the goal is, inter alia, a small space consumption and short lines to the differential drives 21, while the operating part 3 should preferably be easily accessible to an operator.
  • the communication between Operating part 2 and power section 3 can also be done via wireless communication means.
  • a power section 4 ' is arranged above the ring spinning machine 8.
  • the cooling plate 42 'of this power section 4' has a water cooling 7, with lines for the cooling water flow 71 and cooling water return 72nd
  • a cooling plate with water cooling is more complicated than a solution with an air-cooled cooling plate due to the additional external Wandaufaufauf for water cooling, but allows due to the significantly increased capacity of heat dissipation greater benefits, especially in continuous operation.
  • the water cooling is regulated such that the temperature at the surface of the cooling plate within the housing does not fall below the condensation point, so that any residual moisture within the housing does not condense.
  • any other suitable cooling medium can be used instead of water.
  • the various heat sources within the housing 41 of a power unit 4 according to the invention are in heat-conducting contact with the cooling plate.
  • the effectiveness of the air circulation may be enhanced by one or more fans disposed within the housing, which ideally create a circular air circulation between the housing interior 402 and the cooling plate 42.
  • FIG. 3 A further embodiment of a power unit 4 according to the invention is shown in FIG FIG. 3
  • the control unit is in the operating position, with vertically aligned outer cooling fins 421.
  • additional inner cooling fins 426 are integrally formed on the cooling plate 42, which against the Interior 402 are directed.
  • These inner cooling ribs 426 are used for improved heat absorption from the air in the interior 402 in the cooling plate 42.
  • these inner cooling ribs 426 extend next to the modules 43, 43 ', 44, 46 over the entire height of the cooling plate 42, for example. between the modules, or at the edge of the case.
  • a fan 425 is arranged, which sucks the warm air rising inside the housing 402 and blows down on the inner cooling ribs 426.
  • a flow channel is arranged, which encloses the inner cooling ribs 426.
  • the internal air circulation is further optimized in the example shown by the longitudinal edges of the housing cover have facings. This results in a comparatively constant flow cross section between the housing cover 411 and the modules 43, 43 ', 44, 46. Also conceivable are other adjustments such as rounded or irregular shapes.
  • cooling plate 42 in addition to or instead of the cooling plate 42, conventional cooling devices are used in which outside air is sucked through corresponding filter mats into the housing interior for cooling. Although this gives up the inventive advantage of protection against negative environmental conditions (dust, dirt, moisture, electromagnetic interference) again. Nevertheless, the improved convection inside the housing due to the special shape, optionally in combination with the inventively designed cooling plate, to an improved efficiency of Heat dissipation lead, so that the external cooling air supply can be made smaller.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Leistungsteil einer Steuerungseinheit einer Vorrichtung zur Herstellung von Effektgarn, gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs, sowie die Steuerungseinheit und die Vorrichtung selber, und eine Ringspinnmaschine mit einer solchen Steuerungseinheit.
    • Stand der Technik
  • Für die Herstellung von Effektgarnen mit Verdickungen, Noppen und Flammen können herkömmliche Ringspinnmaschinen mit speziellen Vorrichtungen aus- oder nachgerüstet werden, die einen zusätzlichen Differentialantrieb aufweisen, welcher dem den Unterzylinder des Streckwerks schnell und präzise gesteuert zur Grunddrehzahl eine zusätzliche Drehzahlkomponente überlagert. Die daraus resultierende kurzfristig änderbare Streckung des Vorgarns/Faserbands führt zu einer vergrösserten Massezufuhr, und damit dann zu den gewünschten Verdickungsstellen im gesponnenen Garn von ca. 3 bis 10 cm Länge.
  • DE-A-4041301 offenbart ein solches Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Effektgarnes auf einer Ringspinnmaschine. Gezeigt wird eine kompakte, präzis regulierbare Spinnmaschine zu Herstellung von Effektgarnen. Die für die Effektgarnerzeugung erforderlichen Geschwindigkeitsvariationen der Streckwerke werden mittels Servomotoren und einer elektronischen Steuerung ermöglicht. Die erwähnte Vorrichtung eignet sich zur Verwendung mit der in dieser Anmeldung offenbarten Erfindung.
  • Steuerung und Betrieb der elektrischen Servomotoren des Differentialantriebs erfolgt mit einem Leistungsteil der Steuerungseinheit, welcher anhand eines beliebig anpassbaren Programms die Drehzahl des Elektromotors derart fährt, dass die gewünschte Streckungsvariierung erfolgt. Die Programmierung der Steuerungseinheit erfolgt an einem Bedienungsteil über einen Datenträger. Um lange Steuerleitungen zu vermeiden, muss die Steuerungseinheit, insbesondere der Leistungsteil, in unmittelbarer Nähe zum Differentialantrieb angeordnet sein. Steuerungseinheiten für mehrere Vorrichtungen zum Betrieb mehrerer Spinnbänke können auch zusammengefasst sein, bzw. der Leistungsteil einer Steuerungseinheit kann über mehrere Leistungselektronikmodule verfügen, die parallel je einen Elektromotor einer Vorrichtung steuern und betreiben.
  • Um die durch die Leistungselektronik der Steuerungseinheit entstehende Wärme abzuführen, wird bei den bekannten Steuerungseinheiten das Gehäuseinnere des Leistungsteils mittels Ventilatoren luftgekühlt. Wegen der unvermeidbar hohen Staubbelastung in der Umgebung von Spinnmaschinen muss die von Aussen angesaugte Umgebungsluft gefiltert werden. Die dazu verwendeten Filtermatten verstopfen, wenn sie nicht regelmässig gewartet und ausgetauscht werden. Dies führt dann zu einer Überhitzung und dem Ausfall der Steuerungselektronik. Weiter können weitere Umweltfaktoren wie bspw. sehr hohe relative Luftfeuchtigkeit und hohe Umgebungstemperatur sowie statische Aufladungen bei der Garnproduktion und elektromagnetische Störfelder zu Ausfällen der Elektronik führen. Jeder Produktionsunterbruch einer Spinnbank jedoch, sei es nun wegen dem Ausfall der Steuerungselektronik oder wegen notwendiger Wartungsarbeiten, führt zu einer Reduktion der Produktionsmenge und damit zu einer verminderten Rentabilität der Anlage.
    • Darstellung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Leistungsteil für eine Steuerungseinheit einer Vorrichtung zur Herstellung von Effektgarn zur Verfügung zu stellen, welche die oben erwähnten und andere Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll ein erfindungsgemässes Leistungsteil, und damit die ganze Steuereinheit, über eine hohe Ausfallsicherheit verfügen.
  • Diese und andere Aufgaben werden erfüllt durch ein Leistungsteil gemäss dem unabhängigen Patentanspruch. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
  • Bei einem erfindungsgemässen Leistungsteil wird ein dauerhafter Schutz gegen die Einflüsse einer ungünstigen Umgebung, insbesondere gegen Staub und Feuchtigkeit, erreicht, indem der Leistungsteil mit einem geschlossenem Gehäuse realisiert ist, in welchem die zu schützenden elektronischen Komponenten angeordnet sind. Das Gehäuse verfügt im Wesentlichen ausser Kabeldurchlässen, insbesondere für Speisungs- und Steuerungsleitungen, über keine Öffnungen, so dass Staub und Feuchtigkeit nicht in den Innenraum gelangen können. Im Speziellen sind keine Ventilationsöffnungen vorhanden, deren Filtermatten verstopfen können. Bevorzugt sind die verbleibenden Öffnungen des Gehäuses staubdicht abgedichtet. In einer weiteren bevorzugten Variante ist das Gehäuseinnere gegen elektromagnetische Störungen von aussen abgeschirmt, bspw. durch eine geeignete Ausgestaltung des Gehäuses, und entsprechende Dichtungselemente.
  • Um dennoch die Abfuhr der anfallenden Abwärme der Elektronik, insbesondere der Leistungsmodule, sicherzustellen, verfügt ein erfindungsgemässer Leistungsteil über eine Kühlvorrichtung mit einer Kühlplatte, die eine Seitenwand des Gehäuses bildet. Die im Innenraum des Gehäuses produzierte Wärme wird über diese Kühlplatte an die Aussenwelt abgegeben.
  • Der Abtransport der Wärme aus der Kühlplatte kann mittels Luftkühlung erfolgen. In diesem Fall verfügt die Kühlplatte auf der aussen liegenden Seite über eine Mehrzahl von Kühlrippen, welche die Oberfläche der Kühlplatte um ein Vielfaches vergrössern. Um eine effiziente Luftzirkulation sicherzustellen, sind diese vorzugsweise senkrecht zur Horizontalen angeordnet.
  • Alternativ kann die Kühlung der Kühlplatte auch über eine Wasserkühlung erfolgen. Bevorzugt wird in diesem Fall die Temperatur des Kühlwasservorlaufs derart reguliert, dass die Temperatur der Kühlplatte auf der Gehäuseinnenseite die Kondensationstemperatur von Wasser nicht unterschreitet. Dies vermeidet eine Kondensation von Luftfeuchtigkeit auf der Gehäuseinnenseite.
  • Die Kühlplatte ist massiv ausgestaltet, da sie über eine grosse Wärmeaufnahmekapazität verfügen soll; und die Wärmeleitfähigkeit soll möglichst hoch sein. Die Kühlplatte besteht deshalb aus Metall, bspw. Kupfer oder Aluminium.
  • Um den konvektiven Wärmetransport innerhalb des Gehäuses zu verbessern, von den verschiedenen Wärmequellen zur Wärmesenke der Kühlplatte, kann eine Ventilationsvorrichtung vorgesehen sein, mit welcher die Luft im Innenraum des geschlossenen Gehäuses umgewälzt wird. Zu diesem Zweck können auch auf der Innenseite der Kühlplatte und/oder bei gewissen Abwärmequellen zusätzliche Kühlrippen angeordnet sein.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die äussere Form des Gehäuses derart optimiert, dass ein möglichst effizienter konvektiver Wärmetransport erreicht werden kann. Es hat sich gezeigt, dass eine geeignete Abfasung einer oder mehrerer Kanten des Gehäusedeckels zu einer verbesserten Konvektion innerhalb des geschlossenen Gehäuses führt. Aufgrund der geringeren Leerräume kann zudem eine zusätzliche interne Zirkulation mit Hilfe eines Ventilators effizienter ausgestaltet werden. Als zusätzlicher Vorteil einer solchen Bauweise ist zudem das geringere Gesamtvolumen zu nennen.
  • Um einen möglichst kostengünstigen Aufbau der Steuerungseinheit zu ermöglichen, wird vorteilhaft die Kühlplatte als tragende Struktur verwendet, so dass das restliche Gehäuse aus vergleichsweise dünnem Blech bestehen. Vorzugsweise kann dann dieser Gehäusedeckel mit geringem Demontageaufwand von der tragenden Kühlplatte abgenommen werden.
    • Ausführung der Erfindung
  • Im Folgenden wird der Gegenstand der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert
    • Figur 1
    zeigt schematisch einen erfindungsgemässen Leistungsteil in einer Seitenansicht (a), und einer isometrischen Ansicht (b).
    Figur 2
    zeigt schematisch eine erfindungsgemässe Steuereinheit einer Vorrichtung zur Herstellung von Effektgarn, und die Ringspinnmaschine.
    Figur 3
    zeigt schematisch eine einen erfindungsgemässen Leistungsteil, in einem Querschnitt mit Blick auf die Längsachse.
  • Eine mögliche Gestaltungsform eines erfindungsgemässen Leistungsteils 4 einer Steuerungseinheit 1 ist in Figur 1 schematisch dargestellt; (a) in einer Seitenansicht senkrecht zu den Kühlrippen, und (b) in einer isometrischen Darstellung.
  • Das Gehäuse 41 des Leistungsteils 4 besteht aus einer Kühlplatte 42 und einem Gehäusedeckel 411. Die Kühlplatte 42 ist im gezeigten Beispiel luftgekühlt, und verfügt über eine Mehrzahl von Kühlrippen 421. Diese sind derart ausgestaltet, dass eine möglichst grosse Kühlfläche resultiert. Die Kühlrippen 421 sind in der Betriebsposition möglichst senkrecht zur Horizontalen ausgerichtet, idealerweise völlig vertikal, um eine effiziente senkrechte Luftströmung zu garantieren. Es kann auch ein externer Ventilator vorgesehen sein, welcher die Luftströmung um die Kühlungsrippen noch zusätzlich erhöht.
  • Im Innenraum 402 des geschlossenen Gehäuses 41 sind das Steuerungselektronikmodul 46, vier Leistungselektronikmodule 43, 43', und ein Speisungsmodul 44 angeordnet. Auf dem Steuerungsmodul 46 befindet sich ein Wartungsinterface 461, mittels dem ein Wartungstechniker nach Entfernen des Gehäusedeckels 44 Zugriff auf die Elektronik erhält. Die Kabelöffnungen 421 des Gehäuses befinden sich bevorzugt im Berührungsbereich von Kühlplatte 42 und Gehäusedeckel 41, so dass der Gehäusedeckel ohne Demontage der Kabel 50 abgenommen werden und die Leistungseinheit 4 für die Wartung auf die Kühlplatte 42 gelegt werden kann. In der Betriebsposition führen die Kabel 50 ohne Knickung senkrecht nach unten weg. Fakultativ kann auch eine Warnleuchte 54 oder ein anderes Warnsignal angebracht sein, um bspw. den Betriebsstatus und Störungen des Leistungsteils 4 weit herum sichtbar und/oder hörbar anzuzeigen.
  • Jedes der Leistungsmodule 43, 43' ist zum Betrieb eines Differentialantriebs einer Vorrichtung 2 vorgesehen. Von den Leistungselektronikmodulen ist vorzugsweise eines als intelligentes Master-Modul 43 realisiert, welches die weiteren Module 43' in einem Slave-Modus steuert. Das Speisungsmodul 44, welches an das 400 V Stromnetz angeschlossen ist, stellt unter anderem die für die Elektronik notwendigen Gleichspannungsquellen zur Verfügung, und enthält Schütz und Sicherungen.
  • Die Kühlplatte 42 ist als tragende Struktur der Leistungseinheit 4 ausgestaltet. Alle Bauteile der Leistungseinheit, insbesondere alle verschiedenen Module 43, 44, 46, sind auf der Kühlplatte 42 aufgebaut. Bevorzugt sind die Module derart gestaltet, dass eine möglichst effiziente Wärmeabfuhr aus dem jeweiligen Modul in die Kühlplatte ermöglicht wird, gegebenenfalls durch entsprechende Anordnung der grössten Wärmequellen innerhalb des Moduls und geeignete Wärmebrücken.
  • Um eine einfache Montage der Leistungseinheit 4 bei allen möglichen räumlichen Gegebenheiten sicherzustellen, ist diese vorzugsweise axial drehbar und fixierbar auf Widerlagern 6 gelagert, wie in Figur 1 dargestellt. Zur Illustration ist in Figur 1(a) das Widerlager 6 links mit dem Flansch 62 in Richtung Kühlplatte 42 ausgerichtet, und das Widerlager 6 rechts mit dem Flansch 62 in Richtung einer Seitenwand des Gehäusedeckels, analog zu Figur 1 (b). Die Widerlager 6 können über Flansche 62 an jeweils vorhandenen geeignete Strukturen befestigt werden, beispielsweise an oder auf der Tragstruktur einer Ringspinnmaschine 8, oder an einer Gebäudewand oder einem Träger. Die Leistungseinheit 4 kann so gedreht und anschliessend fixiert werden, dass die Kühlrippen 421 möglichst vertikal stehen, um einen effizienten konvektiven Wärmeabtransport zu ermöglichen.
  • Innerhalb des Gehäuses 41 sind Aufhängungen 423 an der Kühlplatte 42 angebracht, über welche die Leistungseinheit mit Achsbolzen 61 auf den Widerlagern 6 drehbar gelagert werden kann. Der zwischen Widerlager 6 und Aufhängung 423 angeordnete Gehäusedeckel 41 verfügt zwar über Öffnungen für die Achsbolzen 61, nimmt selber jedoch keine Kräfte auf, was eine leichte Bauweise ermöglicht.
  • Figur 2 zeigt schematisch eine Ringspinnmaschine 8 mit einer Vorrichtung 2 zur Herstellung von Effektgarn, und einer Steuerungseinheit 1 mit einem Bedienungsteil 3 und einem Leistungsteil 4, 4'. Dargestellt sind zwei mögliche Varianten 4, 4' eines Leistungsteils. In einer ersten Variante ist der Leistungsteil 4 seitlich an der Ringspinnmaschine 8 angebracht. Die Widerlager 6 sind an eine senkrechte Struktur des Rahmens der Ringspinnmaschine 8 angeflanscht. Die luftgekühlte Kühlplatte 42 verfügt über Kühlrippen 421, die vertikal ausgerichtet sind. Das Bedienungsteil 3 ist vom Leistungsteil 4 abgesetzt angeordnet, und ist über einen geeigneten Datenbus 53 mit diesem verbunden. Diese Gestaltung hat den Vorteil, dass Bedienungsteil 2 und Leistungsteil 3 jeweils an der dafür am besten geeigneten Stelle montiert werden können. Bei Leistungsteil 4 ist das Ziel unter anderem ein geringer Platzverbrauch und kurze Leitungen zu den Differentialantrieben 21, während das Bedienungsteil 3 vorzugsweise für einen Bediener leicht zugänglich sein sollte. Die Kommunikation zwischen Bedienungsteil 2 und Leistungsteil 3 kann auch über drahtlose Kommunikationsmittel erfolgen.
  • In einer zweiten Variante ist ein Leistungsteil 4' oberhalb der Ringspinnmaschine 8 angeordnet. Die Kühlplatte 42' dieses Leistungsteils 4' verfügt über eine Wasserkühlung 7, mit Leitungen für den Kühlwasservorlauf 71 und Kühlwasserrücklauf 72.
  • Eine Kühlplatte mit Wasserkühlung ist aufgrund des zusätzlichen externen Installationsauf wands für die Wasserkühlung aufwendiger als eine Lösung mit einer luftgekühlten Kühlplatte, erlaubt jedoch aufgrund der wesentlich erhöhten Kapazität der Wärmeabfuhr grössere Leistungen, vor allem im Dauerbetrieb. Vorteilhaft wird die Wasserkühlung derart reguliert, dass die Temperatur an der Oberfläche der Kühlplatte innerhalb des Gehäuses den Kondensationspunkt nicht unterschreitet, so dass eventuell vorhandene Restfeuchtigkeit innerhalb des Gehäuses nicht auskondensiert. Als Kühlmedium kann statt Wasser auch jedes andere geeignete Kühlmedium verwendet werden.
  • Vorzugsweise stehen die verschiedenen Wärmequellen innerhalb des Gehäuses 41 eines erfindungsgemässen Leistungsteils 4 wärmeleitend in Kontakt mit der Kühlplatte. Für kleinere Wärmequellen ist es jedoch auch ausreichend, den Wärmetransport zur Kühlplatte 42 über Konvektion, also Luftzirkulation innerhalb des Gehäuses 41, zu realisieren. Gegebenenfalls kann die Effektivität der Luftzirkulation durch einen oder mehrere innerhalb des Gehäuses angeordnete Ventilatoren verbessert werden, die idealerweise eine zirkulare Luftumwälzung zwischen Gehäuseinnerem 402 und Kühlplatte 42 erzeugen. Da jedoch beim erfindungsgemässen Leistungsteil im Gegensatz zum Stand der Technik kein Luftaustausch zwischen Gehäuseinnerem 402 und Umgebung 401 stattfindet, ist die mangelhafte Qualität der Umgebungsluft kein Problem.
  • Eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemässen Leistungsteils 4 ist in Figur 3 schematisch in einem Querschnitt dargestellt, mit Blick auf die Längsachse des Gehäuses 41. Die Steuerungseinheit befindet sich in Betriebsposition, mit senkrecht ausgerichteten äusseren Kühlrippen 421. Im Innenraum 402 des geschlossenen Leistungsteils 41 sind an der Kühlplatte 42 zusätzliche innere Kühlrippen 426 angeformt, welche gegen den Innenraum 402 gerichtet sind. Diese inneren Kühlrippen 426 dienen der verbesserten Wärmeaufnahme aus der Luft im Innenraum 402 in die Kühlplatte 42. In der gezeigten vorteilhaften Variante verlaufen diese inneren Kühlrippen 426 neben den Modulen 43, 43', 44, 46 über die gesamte Höhe der Kühlplatte 42, bspw. zwischen den Modulen, oder am Gehäuserand. Um die Zirkulation der Luft (durch einen Pfeil angedeutet) zu weiter optimieren, ist ein Ventilator 425 angeordnet, welcher die im Gehäuseinneren 402 aufsteigende warme Luft ansaugt und an den inneren Kühlrippen 426 nach unten bläst. Um die Effizienz des Wärmetauschs zu erhöhen, ist ein Strömungskanal angeordnet, welcher die inneren Kühlrippen 426 umschliesst.
  • Die innere Luftzirkulation ist beim gezeigten Beispiel weiter optimiert, indem die Längskanten des Gehäusedeckels Abfassungen aufweisen. Damit wird ein vergleichsweise konstanter Strömungsquerschnitt zwischen Gehäusedeckel 411 und den Modulen 43, 43', 44, 46 erreicht. Denkbar sind auch andere Anpassungen wie gerundete oder unregelmässige Formen.
  • Es ist auch denkbar, dass zusätzlich oder anstatt der Kühlplatte 42 herkömmliche Kühlvorrichtungen verwendet werden, bei denen zur Kühlung Aussenluft durch entsprechende Filtermatten ins Gehäuseinnere angesaugt wird. Zwar wird dadurch der erfindungsgemässe Vorteil des Schutzes gegen negative Umweltbedingungen (Staub, Schmutz, Feuchtigkeit, elektromagnetische Störungen) wieder aufgegeben. Dennoch kann die verbesserte Konvektion im Gehäuseinneren aufgrund der speziellen Formgebung, gegebenenfalls in Kombination mit der erfindungsgemäss gestalteten Kühlplatte, zu einer verbesserten Effizienz des Wärmeabtransports führen, so dass die externe Kühlluftzufuhr kleiner dimensioniert werden kann.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Steuerungseinheit
    2
    Vorrichtung zur Herstellung von Effektgarn
    21
    Differentialantrieb
    3
    Bedienungsteil
    4, 4'
    Leistungsteil
    401
    Aussenseite, Umgebung
    402
    Innenseite
    403
    Luftströmung
    41
    Gehäuse
    411
    Gehäusedeckel
    412
    Kabelöffnungen
    413
    Abfasung
    42, 42'
    Kühlplatte
    421
    Äussere Kühlrippen
    423
    Aufhängung
    424
    Kanal
    425
    Ventilator
    426
    Innere Kühlrippen
    43
    Leistungselektronikmodul (Master)
    43'
    Leistungselektronikmodul (Slave)
    44
    Speisungsmodul
    45
    Anschlüsse
    46
    Steuerungselektronikmodul
    461
    Wartungsinterface
    5
    Kabel
    51
    Steuerkabel
    52
    Speisungsleitung
    53
    Datenbus
    54
    Warnsignal
    6
    Widerlager
    61
    Achsbolzen
    62
    Flansch
    7
    Wasserkühlung
    71
    Kühlwasservorlauf
    72
    Kühlwasserrücklauf
    8
    Ringspinnmaschine

Claims (17)

  1. Leistungsteil (4) einer Steuerungseinheit (1) einer Vorrichtung (2) zur Herstellung von Effektgarn, mit einem Gehäuse (41), mindestens einem im genannten Gehäuse angeordneten Leistungselektronikmodul (43), und einer Kühlvorrichtung zur Abfuhr der erzeugten Wärmeenergie, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehause (41) geschlossen ist, und die Kühlvorrichtung eine Kühlplatte (42) umfasst, die eine Seitenwand des Gehäuses (41) bildet, wobei das Gehäuse (41) axial drehbar und fixierbar auf einem Widerlager (6) gelagert ist.
  2. Leistungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (42) über eine Mehrzahl von äusseren Kühlrippen (421) verfügt, die auf der Aussenseite (401) des Gehäuses (41) auf der Kühlplatte (42) angeordnet sind.
  3. Leistungsteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Betriebsposition die Vielzahl von äusseren Kühlrippen (421) senkrecht zur Horizontalen angeordnet sind.
  4. Leistungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (21) über eine Wasserkühlung (7) verfügt.
  5. Leistungsteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserkühlung (7) derart regulierbar ist, dass die Temperatur der Kühlplatte (42) auf der Gehäuseinnenseite (402) die Kondensationstemperatur von Wasser nicht unterschreitet.
  6. Leistungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (41) staubdicht ist.
  7. Leistungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseinnere (402) gegen elektromagnetische Störungen von aussen abgeschirmt ist.
  8. Leistungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (42) über eine Mehrzahl von inneren Kühlrippen (426) verfügt, die auf der Innenseite (402) des Gehäuses (41) auf der Kühlplatte (42) angeordnet sind.
  9. Leistungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung eine Ventilationsvorrichtung (425) aufweist, mit welcher die Luft innerhalb (402) des geschlossenen Gehäuses (41) umwälzbar ist.
  10. Leistungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtungen (413, 424) vorgesehen sind, um die Luftströmung (403) im Gehäuseinneren (402) zu beeinflussen.
  11. Leistungsteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen Abfasungen (413) des Gehäusedeckels (411) und/oder Strömungskanäle (424) umfassen.
  12. Leistungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung eine externe Kühlluftzufuhr umfasst.
  13. Steuerungseinheit (1) für eine Vorrichtung (2) zur Herstellung von Effektgarn, mit einem Bedienungsteil (3), und einem Leistungsteil (4) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  14. Steuerungseinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedienungsteil (3) und der Leistungsteil (4) abgesetzt voneinander angeordnet sind.
  15. Steuerungseinheit nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedienungsteil (3) und der Leistungsteil (4) über einen drahtgestützten und/oder drahtlosen Datenbus miteinander verbunden sind.
  16. Vorrichtung (2) zur Herstellung von Effektgarn mit einer Ringspinnmaschine (8), mit einem oder mehreren Differentialantrieben (21) zur variablen Steuerung der Drehzahl von Streckwerken einer oder mehrerer Ringspinnmaschinen (8), um eine variable Streckung eines Garns zu erreichen, und einer Steuerungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15.
  17. Ringspinnmaschine (8) zur Herstellung von Effektgarn, mit einem Differentialantrieb (21) zur variablen Steuerung der Drehzahl eines oder mehrerer Streckwerke der Ringspinnmaschine (8), um eine variable Streckung eines Garns zu erreichen, und einer Steuerungseinheit (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15.
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