Galette
Die Erfindung betrifft eine Galette zum Führen von synthetischen Fäden in einem Schmelzspinnprozess gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Herstellung von synthetischen Fäden in einem Schmelzspinnprozess ist es allgemein bekannt, dass die Fäden zum Abziehen, Erwärmen und Verstrecken durch Galetten geführt werden. Die Galetten besitzen einen angetriebenen Rollenmantel, an dessen Umfang die Fäden geführt sind. Zum Antrieb des Rollenmantels ist dieser mit einer Antriebswelle verbunden, die in einem Lagergehäuse drehbar gelagert ist und mit einem Antrieb vorzugsweise einem Elektromotor gekoppelt ist.
Es ist desweiteren bekannt, dass die Galetten insbesondere die Rollenmän- tel der Galetten unmittelbar der Fadenumgebung ausgesetzt sind. In Abhängigkeit vom Einsatzort und von dem Herstellungsverfahren können dabei erhöhte Konzentrationen von flüchtigen Bestandteilen des Fadens auftreten. Derartige flüchtige Bestandteile können sowohl Flusen als auch Präparati- onsflüssigkeiten enthalten. Um das Eindringen derartiger Bestandteile ins- besondere in die Lagerumgebung der Antriebswelle zu vermeiden, ist es üblich, ein Dichtungsmittel zwischen dem Rollenmantel und dem Lagergehäuse anzuordnen. Hierzu sind im Stand der Technik grundsätzlich verschiedene Arten der Abdichtung bekannt. So wird in dem chinesischen Gebrauchsmuster CN 2903108 Y vorgeschlagen, die Lagerumgebung mittels einer Stirnflächendichtung zwischen dem Rollenmantel unter einem am Lagergehäuse befestigten Haltering gegenüber der Fadenumgebung abzudichten.
Demgegenüber ist aus der DE 21 00 567 AI eine Galettenanordnung bekannt, bei welcher dem Rollenmantel am Umfang ein Dichtring zugeordnet ist, so dass bereits das Eindringen der Bestandteile in das Innere des Galettenmantels verhindert wird.
Unabhängig davon, ob das Dichtungsmittel durch eine äußere Dichtung oder eine innere Dichtung am Rollenmantel gebildet ist, ist aus energetischen Gründen eine durch den Schleifkontakt des Dichtmittels bedingte Bremswirkung an dem Rollenmantel zu minimieren. Andererseits ist darauf zu achten, dass keine durch den Schleifkontakt erzeugten Abriebteile des Dichtungsmittels im Bereich der Lagerumgebung gelangen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Galette zum Führen von syntheti- sehen Fäden der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, bei welcher die Lagerumgebung innerhalb der Galette sicher gegenüber einer Fadenumgebung an der Galette abgedichtet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Dichtungs- mittel durch eine Stirnflächendichtung zwischen dem Rollenmantel und dem Lagergehäuse und durch eine Wellendichtung zwischen der Antriebswelle und dem Lagergehäuse gebildet ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Lagerumgebung innerhalb des Lagergehäuses sowohl von der Fadenumgebung als auch vom inneren des Rollenmantels getrennt ist. Damit können einerseits mögliche
Abriebbestandteile der Stirnflächendichtung nicht in die Lagerumgebung gelangen. Andererseits wurde festgestellt, dass der rotierende Rollenmantel im Innern ein Unterdruck erzeugt, dessen Saug Wirkung sich nachteilig auf die Lagerumgebung auswirken kann. Dadurch können insbesondere die zur Lagerung notwendigen Schmiermittel aus der Lagerumgebung heraustreten. Durch die Wellendichtung zwischen der Antriebswelle und dem Lagergehäuse lässt sich die Ausbildung einer Saugströmung in der Lagerumgebung vorteilhaft vermeiden. Um bei der Stirnflächendichtung unabhängig von einer Fliehkraft gleichmäßige Dichtwirkungen zu erhalten, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass die Stirnflächendichtung als eine Gleitringdichtung zwischen einer stirnseitigen Dichtfläche des Rollenmantels und einer axial gegenüberliegenden Haltenut am Lagergehäuse ausgebildet ist. Inso- fern lässt sich eine Gleitringdichtung realisieren, bei welcher der Rollenmantel mit seiner Dichtfläche relativ zum Reibringdichtung bewegt wird.
Zur Realisierung möglichst geringer Differenzgeschwindigkeiten an der Gleitringdichtung ist die Dichtfläche bevorzugt an einer Nabe des Rollen- mantels ausgebildet, durch welcher der Rollenmantel am Umfang der Antriebswelle gehalten ist.
Dabei weist die Gleitringdichtung bevorzugt einen Gleitring mit einer Haltewulst und einer winkelig an der Haltewulst ausgebildeten Dichtungslippe auf. Die elastische Dichtungslippe gewährt dabei einen ständigen Kontakt zu der Dichtfläche des Rollenmantels.
Um die Reibwiderstände des Dichtungsmittels gegenüber den rotierenden Teilen möglichst gering zu halten, ist die erfindungsgemäße Weiterbildung
der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher die Wellendichtung berührungslos ausgebildet ist. So lässt sich die Wellendichtung vorteilhaft durch einen feststehenden Metallring bilden, der berührungslos in eine Dichtungsnut hineinragt. Der Metallring und die Dichtungsnut führen zu einer Art Labyrinthdichtung mit mehreren Dichtspalten, wobei möglichst eine Berührung zwischen dem Metallring und der Dichtungsnut vermieden wird.
Der Metallring lässt sich wahlweise am Umfang der Antriebswelle oder in einer Lagerbohrung des Lagergehäuses anordnen. Dementsprechend ist die Dichtungsnut in der Lagerbohrung des Lagergehäuses oder am Umfang der Antriebswelle ausgebildet.
Die Dichtwirkung in dem Dichtspalt lässt sich vorzugsweise noch dadurch verbessern, indem der Dichtspalt mit einem Sperrmedium vorzugsweise mit einem Fett gefüllt ist.
Um die Dichtwirkung insbesondere der Wellendichtung nicht durch unzulässige Unwuchten am Rollenmantel zu beeinflussen, ist es üblich, dass die Antriebswelle mit dem montierten Rollenmantel mittels einer Auswuchtein- richtung ausgewuchtet wird. Dabei ist ein Einspannen der Antriebswelle und des Rollenmantels zu gewährleisten. Diese Anforderungen werden insbesondere durch die Weiterbildung der Erfindung erfüllt, bei welcher der Rollenmantel an den Enden hohlzylindrisch ausgebildet ist und bei welcher das auskragende Ende des Rollenmantels durch einen trichterförmigen De- ckeleinsatz verschlossen ist, wobei der Deckeleinsatz am Ende der Antriebswelle befestigt ist. So wird einerseits eine Abdichtung der Lagerumgebung gegenüber der Fadenumgebung gewährleistet und andererseits bleibt das Ende der Antriebswelle zugänglich.
Um möglichst eine kompakte Baueinheit bilden zu können, ist vorgesehen, dass die Antriebswelle direkt mit einem Elektromotor verbunden ist, der in dem Lagergehäuse integriert ist. Um die Lagerung der Antriebswelle sowie als Dichtungsmittel in einem zulässigen Temperaturbereich betreiben zu können, ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher das Lagergehäuse im Bereich des Elektromotors und im Bereich der Lagerung der Antriebswelle einen umlaufenden Kühlkanal zur Aufnahme einer Kühlflüssigkeit aufweist. Damit lässt sich die von dem Lagergehäuse aufgenommene Wärme kontinuierlich abführen.
Zur Lagerung der Antriebswelle sind vorzugsweise mehrere Wälzlager in dem Lagergehäuse angeordnet, die jeweils ein Lagerfett enthalten. Damit lässt sich ein kontinuierlicher Betrieb der Galette ohne zusätzliche Zufuhr weiterer Schmiermittel gewährleisten.
Da in der Fadenumgebung nicht nur flüchtige Bestandteile der Fäden vorkommen sondern auch herumfliegende Fadenenden von gebrochenen Fäden auftreten können, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher das Lagergehäuse am Ende des Rollenmantels einen Halte- flansch aufweist, der ein das Ende des Rollenmantels umschließenden Abdeckring aufweist. Somit bleibt die zwischen dem rotierenden Rollenmantel und dem Lagergehäuse gebildete Trennfuge gegenüber der Fadenumgebung abgedeckt. Das Einfallen und Einwickeln eines Fadens im inneren des Rollenmantels wird somit vermieden.
Die erfindungsgemäße Galette zum Führen von synthetischen Fäden in einem Schmelzspinnprozess ist somit besonders geeignet, um in sehr stark
belasteten Fadenumgebungen eingesetzt werden zu können. Das Eindringen von Fremdteilen in die Lagerumgebung der Galette als auch das Austreten von Schmiermitteln aus der Lagerumgebung heraus ist nicht möglich. Insoweit ist die erfindungsgemäße Galette auch für sehr hohe Umfangsge- schwindigkeiten mit Antriebsdrehzahl bis zu 16.000 U/min. geeignet.
Die erfindungsgemäße Galette wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezug der beigefügten Figuren näher erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Galette
Fig. 2 schematisch eine Querschnittsansicht des Dichtungsmittels des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1
Fig. 3 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Galette
In Fig. 1 ist schematisch ein Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Galette dargestellt. Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Galette weist einen zylindrischen Rollenmantel 3 auf, der über eine innenliegende Nabe 4 am Umfang eines auskragenden Endes einer Antriebswelle 2 drehfest gehalten ist. Die Antriebswelle 2 ist innerhalb eines Lagergehäuses 1 durch mehrere Lager 5.1 und 5.2 drehbar gela- gert. Das Lagergehäuse 1 weist hierzu eine mehrstufige Lagerbohrung 20 auf. In dem mittleren Abschnitt der Lagerbohrung 20 sind die Lager 5.1 und 5.2 zwischen der Antriebswelle 2 und dem Lagergehäuse 1 gehalten. Die Antriebswelle 2 ist an dem Lagerende mit einem Elektromotor 21 gekoppelt. Der Elektromotor 21 ist in einem vergrößerten Abschnitt der Lager-
bohrung 20 im Lagergehäuse 1 integriert. Der Elektromotor 21 wird über eine Versorgungsleitung 25 betrieben.
Das Lagergehäuse 1 weist im Bereich des Elektromotors 21 und im Bereich der Lager 5.1 und 5.2 einen spiralförmig umlaufenden Kühlkanal 22 auf, der an einem hier nicht dargestellten Kühlkreislauf angeschlossen ist. Insoweit lässt sich das Lagergehäuse 1 durch eine Kühlflüssigkeit im Innern des Kühlkanals 22 kühlen. Um eine Fadenumgebung, die sich am Umfang des Rollenmantels 3 darstellt, von einer Lagerumgebung, die im wesentlichen durch die Lagerbohrung 20 bestimmt ist, dichtend voneinander zu trennen, weist das Ausführungsbeispiel ein Dichtungsmittel in Form einer Stirnflächendichtung 6 und einer Wellendichtung 7 auf. Die Stirnflächendichtung 6 ist zwischen einer stirnseitigen Dichtfläche 9 der Nabe 4 und einer gegenüberliegenden Haltenut 10 am Lagergehäuse 1 ausgebildet. Die Wellendichtung 7 ist in einem dem Rollenmantel 3 zugeordneten Abschnitt der Lagerbohrung 20 zwischen dem Lagergehäuse 1 und der Antriebswelle 2 ausgebildet. Zur Erläuterung der Stirnflächendichtung 6 und der Wellendichtung 7 wird zu- sätzlich zu der Fig. 2 Bezug genommen.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt des Lagergehäuses 1 im Bereich des Dichtungsmittels schematisch gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung gilt somit für beide Figuren.
Das Lagergehäuse 1 weist einen Ansatz 28 auf, der gegenüber einem Halte- flansch 27 hervorragt und in den Rollenmantel 3 mit kurzem Abstand bis zu einer Stirnseite der Nabe 4 hineinreicht. An der Stirnseite des Ansatzes 28 ist die Haltenut 10 ausgebildet, um einen Gleitring 8 aufzunehmen. Der
Gleitring 8 ist über eine Haltwulst 11 in der Haltenut 10 gehalten. An der Haltewulst 11 ist eine winkelig nach außen gerichtete Dichtungslippe 12 angeordnet, die mit einem freien Ende an der stirnseitigen Dichtfläche 9 der Nabe 4 anliegt. Zwischen der Dichtungslippe 12 und dem Halte wulst 11 weist der Gleitring 8 eine umlaufende Umfangsnut 13 auf. Die Umfangsnut 13 ist insbesondere geeignet, um insbesondere Flüssigkeiten bei nicht angetriebenem Rollenmantel 3 aufzufangen und abzuleiten.
Die zwischen der Antriebswelle 2 und dem Lagergehäuse 1 ausgebildete Wellendichtung 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel berührungslos und durch einen am Umfang der Antriebswelle 2 befestigten Metallring 17 und einer in dem ersten Abschnitt der Lagerbohrung 20 ausgebildeten Dichtungsnut 18 gebildet. Die Dichtungsnut 18 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch eine weitere Stufe der Lagerbohrung 20 und einer in der Lager- bohrung 20 gehaltenen Buchse 24 gebildet. Der Metallring 17 wird mit geringem Spiel im wesentlichen berührungslos in der Dichtungsnut 18 geführt. Zwischen der Dichtungsnut 18 und dem Metallring 17 stellen sich die Dichtspalte 19.1, 19.2 und 19.3 ein. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Dichtung s spalte 19.1, 19.2 und 19.3 zumindest teilweise mit einem Sperr- medium 23 gefüllt. Als Sperrmedium 23 wird hierbei vorzugsweise ein Fett verwendet.
Wie aus der Darstellung in Fig. 1 hervorgeht, ist an dem Halteflansch 27 des Lagergehäuses 1 ein Abdeckring 26 befestigt, der mit einem auskragen- den Ende einen zwischen dem Rollenmantel 3 und dem Lagergehäuse 1 gebildeten Trennfuge 29 abdeckt. Der Abdeckring 26 verhindert das Einfallen und Einwickeln eines Fadens in die Trennfuge 29 zwischen dem Rollenmantel 3 und dem Lagergehäuse 1.
Der Rollenmantel 3 ist am auskragenden Ende hohlzylindrisch ausgebildet und mit einem Deckeleinsatz 14 verschlossen. Der Deckeleinsatz 14 ist trichterförmig ausgebildet und über ein Befestigungselement 16 am Ende der Antriebswelle 2 befestigt. Zwischen dem Rollenmantel 3 und dem De- ckeleinsatz 14 ist ein Dichtring 15 eingespannt, der den Innenraum des Rollenmantels 3 gegenüber der Fadenumgebung abdichtet.
Im Betrieb wird das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Galette genutzt, um ein oder mehrere Fäden am Umfang des Rollenmantels 3 mit zumindest einer Teilumschlingung zu führen. Dabei wird der Rollenmantel 3 über die Antriebswelle 2 durch den Elektromotor 21 mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Die Umfangsgeschwindigkeit des Rollenmantels 3 richtet sich nach der gewünschten Fadengeschwindigkeit, die beispielsweise im Bereich von 4.000 - 6.000 m/min. lie- gen könnte. In Abhängigkeit von Durchmesser können Antriebsdrehzahlen im Bereich von 16.000 U/min. erreicht werden.
Um insbesondere die durch flüchtige Bestandteile wie beispielsweise Flu- sen und Präparationsflüssigkeit verunreinigte Fadenumgebung gegenüber der im Innern des Lagergehäuses vorhandenen Lagerumgebung zu trennen, wirkt zwischen der Nabe 4 des Rollenmantels 3 und dem Lagergehäuse 1 eine Gleitringdichtung 8. An der mit dem Rollenmantel 3 rotierenden Dichtfläche 9 liegt die Dichtlippe 12 des Gleitringes 8 an und verhindert somit ein Eindringen flüchtiger Bestandteile ins Innere des Lagergehäuses. Da insbesondere im Innern des Rollenmantels 3 durch die schnelle Rotation ein Unterdruck erzeugt wird und diese aufgrund der offenen Bauweise des Lagergehäuses 1 im Bereich des Elektromotors 21 eine ungewünschte Luftströmung erzeugen würde, ist die Lagerumgebung durch den Wellendicht- ring 7 gegenüber dem Rollenmantel 3 abgeschirmt. Hierbei rotiert der Me-
tallring 17 mit der Antriebswelle 2. Der Metallring 17 wird dabei im wesentlichen berührungsfrei in der Dichtungsnut 18 geführt.
Durch die Kombination einer berührenden Gleitringdichtung 8 und einer berührungslosen Wellendichtung 7 werden insbesondere energetische Verluste im Antrieb des Rollenmantels 3 minimiert. Zudem lässt sich verhindern, dass mögliche Abriebteilchen der Schleif dichtung ungehindert in die Lageumgebung gelangen können. Der am auskragenden Ende des Rollenmantels 3 trichterförmige Deckeleinsatz 14 bildet einen besonderen Vorteil, um ein Auswuchten der Antriebswelle 2 mit dem Rollenmantel 1 im Betrieb zu ermöglichen. So lässt sich die Antriebswelle 2 vorteilhaft am auskragenden Ende zur Aufnahme von Ausgleichsmassen nutzen.
Der trichterförmige Deckeleinsatz 14 am freien Ende des Rollenmantels 3 besitzt zudem den Vorteil, dass sich keine Ablagerungen bilden können, die zu ungewünschten Unwuchterscheinungen führen. Bei Rotation werden sämtliche angesammelten Bestandteile aus dem Deckeinsatz 14 herausge- schleudert.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Galette schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gleitringdichtung 8 zwischen dem Halteflansch 27 des Lagergehäuses 1 und dem stirn-
seitigen Ende des Rollenmantels 3 ausgebildet. Hierzu ist das stirnseitige Ende des Rollenmantels 3 mit einer Dichtfläche 9 ausgeführt, die mit einem in einer Haltenut 10 gehaltenen Gleitring 8 zusammenwirkt. Der Gleitring 8 ist identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ausgeführt. Somit liegt eine Dichtungslippe mit Kontakt an der stirnseitigen Dichtfläche 9 des Rollenmantels 3 an.
Die Wellendichtung 7 zwischen der Antriebswelle 2 und dem Lagergehäuse 1 ist ebenfalls in einem Bohrung sab schnitt der Lagerbohrung 20 ausgebil- det. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Metallring 17 in der Lagerbohrung 20 des Lagergehäuses 1 gehalten und ragt mit einem Innendurchmesser in eine umlaufende Dichtungsnut 18 der Antriebswelle 2. Die Dichtungsnut 18 am Umfang der Antriebswelle 2 ist durch einen Wellenring 30 gebildet, der am Umfang der Antriebswelle 2 gehalten ist. Der Metallring 17 wird berührungslos in der Dichtungsnut 18 geführt, so dass zumindest ein Dichtspalt im Nutgrund und an den Flanken der Dichtungsnut 18 erzeugt wird.
Die Funktion des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 ist identisch mit der Funktion des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1, so dass an dieser Stelle keine weiteren Erläuterungen erfolgen.
Die in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 3 dargestellten Dichtungsmittel sind nur beispielhaft. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Form und Art der Stirnflächendichtung 6 sowie die Form und Art der Wellendichtung 7 zu variieren. So lässt sich die Stirnflächendichtung durch bestimmte Formgebungen der Stirnfläche auch mit einer radial wirkenden Dichtungslippe ausbilden. Insoweit erstreckt sich die Erfindung auch auf ähnliche Dichtungsausführungen, bei welcher eine berührende Stirnflä-
chendichtung mit einer Wellendichtung insbesondere einer berührungslos wirkenden Wellendichtung zusammenwirkt.
Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 und 3 zeigen eine Galette mit ange- triebener Antriebswelle. Grundsätzlich ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. So besteht die Möglichkeit, dass die Antriebswelle frei drehbar an einen Rollenträger gehalten ist. Die Erfindung erstreckt sich auch auf derartige Galetten, bei welchen der Rollenmantel durch ein Heizmittel beheizbar ausgeführt ist. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Galette lässt sich daher ohne Probleme auch bei Varianten ohne Elektromotor oder bei Varianten mit beheizten Rollenmantel anwenden.
B ezug szeichenliste
1 Lagergehäuse
2 Antriebswelle
3 Rollenmantel
4 Nabe
5.1, 5.2 Lager
6 Stirnflächendichtung
7 Wellendichtung
8 Gleitring, Gleitringdichtung
9 Dichtfläche
10 Haltenut
11 Haltewulst
12 Dichtungslippe
13 Umfangsnut
14 Deckeleinsatz
15 Dichtring
16 Befestigungselement
17 Metallring
18 Dichtungsnut
19.1, 19.2, 19.3 Dichtspalt
20 Lagerbohrung
21 Elektromotor
22 Kühlkanal
23 Sperrmedium
24 Buchse
25 Versorgung sleitung
26 Abdeckring
27 Halteflansch
28 Ansatz
29 Trennfuge
30 Wellenring