Beheizte Galette zum Erwärmen synthetischer Fäden

Abstract

 Um ein verlustarmes, kostengünstiges und energiesparendes Beheizen von Galetten 5 zum Behandeln synthetischer Fäden zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, den Mantel 14 einer Galette von innen mit der Strahlung einer Mehrzahl von kurzwelligen Infrarotstrahlungsheizern 11, 12, 12', 12'' zu beaufschlagen. Das Beheizen kann in gesonderten Zonen 17, 17', 17'' in Achsrichtung der Galette erfolgen. Das Beaufschlagen der Infrarotstrahlungsheizer mit Heizenergie kann über Temperaturfühler 16, 16', 16'' feinfühlig und rasch geregelt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine beheizte Galette zum Erwärmen synthetischer Fäden.

[0002] Es ist bekannt, Galetten der genannten Art mittels erhitzter flüssiger oder gasförmiger, gegebenenfalls verdampfter Medien zu beheizen. Auch das Beheizen mittels elektrischer Widerstandsheizungen ist bekannt. Ganz überwiegend erfolgt das Erwärmen der Galetten jedoch durch Induktionsheizungen, bei denen im Innern der Galette wechselstromgespeiste Primärwicklung angeordnet wird, die in dem aus magnetostriktivem Material wie Stahl oder Kupfer bestehenden Mantel der Galette durch induzierte Wirbelstrombildung Wärme erzeugt. Hierbei ist es auch schon bekannt (DE 43 13 837 C1), verschiedene Zonen der Galette unterschiedlich zu erwärmen oder unterschiedlichen Wärmebedarf derartiger Zonen durch geregelte Zufuhr von Energie zu befriedigen.

[0003] Der technische Aufwand für solche induktive Heizungen ist jedoch insbesondere bei Galetten mit großem Durchmesser von bspw. 300 mm und großer Baulänge von bspw. 500 mm sehr hoch. Auch der Energieverbrauch ist infolge der mit Heizungen dieser Art verbundenen hohen Verlustleistungen sehr hoch.

[0004] Der Erfindung war daher die Aufgabe gestellt, eine Lösung für das Beheizen insbesondere großer Galetten anzugeben, die sowohl im Aufbau einfacher als auch im Energiebedarf bescheidener ist. Sie löst diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale.

[0005] Es ist zwar schon bekannt (GB 2 216 457 B), einen rotierenden Streckstift mittels eines Heizkörpers zu erwärmen, in dessen Innerem ein elektrischer Widerstandsheizer angeordnet ist und von dem aus der Mantel des Streckstiftes durch Strahlung erwärmt wird. Die hierdurch bewirkte Strahlung besteht jedoch aus sehr langwelliger Wärmestrahlung, die für den vorliegenden Anwendungsfall einen ungünstigen Wirkungsgrad hat. Die Heizeinrichtung ist ferner träge, da der Widerstandsheizer zunächst den Heizkörper erwärmen muß, bevor dieser durch Strahlung den Mantel des Streckstiftes erwärmen kann.

[0006] Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Infrarot-Strahlungsheizer haben den Vorteil, daß sie den Mantel der Galette unmittelbar mit einer Strahlung beaufschlagen, deren Wellenlänge ihr Maximum je nach Ausführung zwischen etwa 1 µm und 2,5 µm hat. Diese Wellenlänge wird im metallischen Mantel der Galette verlustarm in Wärme umgesetzt.Derartige Infrarot-Strahlungsheizer werden bspw. durch die Firma Heraeus angeboten. Sie werden bisher - auch im textilen Bereich - zum direkten berührungslosen Erwärmen organischen Materials in Form eindimensionaler (Fäden) oder zweidimensionaler (Folien, Gewebe, Vliese usw.) Produkte verwendet, die in gleichmäßigem Abstand vor den Infrarot-Strahlungsheizer vorbeilaufen. Ein anderer Anwendungsfall ist das direkte berührungslose Erwärmen von dreidimensionalen Objekten (bspw. Einbrennen von Lackierungen), die unterschiedliche Abstände zu den Infrarot-Strahlungsheizer aufweisen. In beiden Fällen ist die berührungslose Wärmeübertragung durch Strahlung wesentliche Voraussetzung.

[0007] Die Erfindung hat erkannt, daß das indirekte Übertragen der Wärmeenergie mittels der Strahlung von Infrarot-Strahlungsheizern auch beim Erwärmen von an sich induktiv beheizbaren Wärmeträgern von Vorteil ist, die sich in gleichbleibendem Abstand vor den Strahlungsheizern bewegen und die ihre Wärme über Konvektion an die letztlich zu erwärmenden Objekte übertragen. Es hat sich gezeigt, daß Energieverlust durch Streustrahlung hierbei sehr gering sind, insbesondere dann, wenn die Strahlungsheizer auf ihrer der zu beheizenden Oberfläche abgekehrten Seite mit einem Reflexbelag versehen sind.

[0008] In den Figuren der Zeichnung ist die Erfindung anhand von schematischen Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen

Fig. 1

den Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Galette;

Fig. 2

den Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Galette;

Fig. 3

den Querschnitt durch die Galette der Fig. 1 in der Ebene A-A dieser Figur;

Fig. 4

den Querschnitt durch einen Doppel-IR-Strahlungsheizer.

[0009] In der Lagerbüchse 1 einer ortsfesten Tragplatte 2 ist mittels zweier Wälzlager 3 eine Welle 4 einer Galette 5 drehbar gelagert. Die Welle 4 ist an ihrem gebrochen dargestellten Ende in an sich bekannter Weise angetrieben, bspw. mittels eines Elektromotors. Die Nabe 6 der Galette 5 ist mittels eines Kegelsitzes 7 und einer nur angedeuteten Schraube 8 auf dem freien Ende der Welle 4 befestigt.

[0010] In Bohrungen 9 der Tragplatte 2 sind die Rohre 10 von Infrarot(IR)-Strahlungsheizern 11 bzw. 12, 12', 12'' befestigt, die in den Innenraum der Galette 5 ragen und dicht vor der Innenfläche 13 des Mantels 14 der Galette stehen.

[0011] In der Ausführungsform der Fig. 1 sind die Infrarot-Strahlungsheizer 11 so lang, daß sich ihr strahlender Bereich 15 über die ganze innere Länge der Galette 5 erstreckt und sie demgemäß die Galette auf deren ganzer Länge gleichmäßig erwärmen. In der dargestellten Ausführungsform sind zwölf IR-Strahlungsheizer 11 äquidistant zur Drehachse der Galette 5 und vorzugsweise auch zueinander auf einer gedachten, zur Drehachse der Galette 5 koaxialen Zylinderfläche angeordnet. Je nach Wärmebedarf und Heizleistung der einzelnen IR-Strahlungsheizer kann jedoch auch eine größere oder kleinere Anzahl derselben eingesetzt werden.

[0012] Im Mantel 14 der Galette 5 ist ferner mindestens ein Temperaturfühler 16 angeordnet, der ein Meßsignal der Temperatur des Mantels 14 der Galette bildet und auf bekannte, hier nicht im einzelnen dargestellte Weise, bspw. mittels berührungsloser Übertragungsglieder, an eine Temperatursteuerungs-Einrichtung weiterleitet.

[0013] Es hat sich gezeigt, daß der Wärmebedarf der Galette 5 über deren Länge meist nicht gleichmäßig ist, sei es, daß die Abstrahlung in den Randbereichen größer ist als im mittleren Bereich, sei es, daß im Zulaufbereich der behandelten Fäden ein größerer Warmebedarf besteht als im Ablaufbereich. Um dem Rechnung zu tragen, kann gemäß der Ausführungsform der Fig. 2 vorgesehen sein, daß zumindest einige der Infrarot-Strahlungsheizer 12, 12', 12'' so ausgebildet sind, daß ihr strahlender Bereich sich jeweils nur über einen Teil der inneren Länge der Galette 5 erstreckt und sie demgemäß die Galette nur in der ihnen jeweils gegenüberliegenden Zone 17, 17', 17'' deren ganzer Länge erwärmen. Dabei können zumindest einige der Infrarot-Strahlungsheizer über die ganze Länge der Galette 5 strahlend ausgebildet sein und so die Grundlast der Beheizung zur Verfügung stellen, während die nur über einen Teil der Länge der Galette strahlenden Infrarot-Strahlungsheizer 12, 12', 12'' den jeweiligen Zusatzbedarf in den einzelnen Zonen 17, 17', 17'' decken.

[0014] Da hier die IR-Strahlungsheizer 12, 12', 12'' jeweils nur einen Teil der Länge der Galette 5 beheizen, ist insbesondere bei dieser Ausführungsform in der Regel eine größere Anzahl von IR-Strahlungsheizern erforderlich. Da die einsetzbare Anzahl von IR-Strahlungsheizer jedoch aus Platzgründen begrenzt ist, werden hier auch vorzugsweise IR-Strahlungsheizer größerer Strahlungsdichte je Längeneinheit verwendet. Da hier auch jeweils nur Zonen 17, 17', 17'' der Länge der Galette durch Gruppen von IR-Strahlungsheizer beheizt werden, ist jeder dieser Zonen mindestens ein gesonderter Temperaturfühler 16, 16' und (nicht sichtbar) 16'' zugeordnet.

[0015] In der Ausführungsform der Fig. 2 ist von drei Zonen 17, 17' und 17'' ausgegangen. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, nur zwei oder aber auch mehr als drei Zonen vorzusehen.

[0016] Die zonenweise Zuführung und Regelung der Heizleistung ist jedoch nicht nur dann von Vorteil, wenn eine gleichmäßige Erwärmung der Galette über deren ganze Länge angestrebt ist. Sie ist vielmehr auch dann zweckmäßig, wenn bspw. verschiednen Zonen entlang der Länge der Galette 5 unterschiedliche Temperaturen aufweisen sollen.

[0017] Die elektrischen Energiezuleitungen zu den Infrarot-Strahlungsheizern 11, 12, 12', 12'' sind bei 18 angedeutet.

[0018] Die Infrarot-Strahlungsheizer 11, 12, 12', 12'' erhitzen den Mantel 14 der Galette 5 von innen auf die gewünschte Temperatur von bspw. 250 C°. Um diese Temperatur zu erreichen und auch unter wechselndem Bedarf an Wärmeleistung halten zu können, werden die von den Temperaturfühlern 16, 16', 16'' abgegebenen Ist-Meßwerte in einer Temperatur-Regelvorrichtung mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen und bei Abweichungen die Einschaltdauer oder die Speisespannung der Infrarot-Strahlungsheizer 11, 12, 12', 12'' so gesteuert, daß die erforderliche Temperatur des Mantels 14 der Galette 5 erreicht und gehalten wird.

[0019] Die IR-Strahlungsheizer 11, 12, 12', 12'' können als einfache Quarzglasrohre ausgebildet sein, in denen die Drahtwendel der elektrischen Widerstandsheizung angeordnet ist. Um eine hohe Heizleistung je Längeneinheit oder je bestrahlter Flächeneinheit zu erreichen, werden jedoch vorteilhafterweise die in Fig. 4 dargestellten Doppel-IR-Strahlungsheizer verwendet. Wie aus der Figur erkennbar, weisen diese IR-Strahlungsheizer im Querschnitt etwa 8-förmige, aus Quarzglas bestehende Rohre 10' auf, in denen zwei Drahtwendeln 19 angeordnet sind.

[0020] Eine typische Bestückung einer Galette mit den oben genannten Abmessungen besteht bspw. aus sechs Heizstäben mit je 750 W, die die hintere Zone 17'' beheizen, sechs Heizstäben mit je 1000 W, die die mittlere Zone 17' beheizen und 4 Heizstäben mit je 600 W, die die vordere Zone 17 beheizen.

[0021] Die Infrarot-Strahlungsheizer 11, 12, 12', 12'' sind einseitig mit einem Reflexbelag 20 bspw. aus aufgedampftem Metall wie Gold belegt, der die Strahlung in Richtung auf den Mantel 14 der Galette 5 bündelt. Damit wird nutzlose Streustrahlung gegen die Welle 4 der Galette 5 vermieden und der Energieverbrauch vermindert.

Bezugszahlenliste

[0022] 

1

Lagerbüchse

2

Tragplatte

3

Wälzlager

4

Welle

5

Galette

6

Nabe

7

Kegelsitz

8

Schraube

9

Bohrungen

10, 10'

Rohre

11

Infrarot-Strahlungsheizer

12, 12', 12''

Infrarot-Strahlungsheizer

13

Innenfläche

14

Mantel

15

Strahlender Bereich

16, 16'

Temperaturfühler

17, 17', 17''

Zonen

18

Energiezuleitung

19

Drahtwendel

20

Reflexbelag

Ansprüche

1. Beheizte Galette zum Erwärmen synthetischer Fäden, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen der Galette (5) durch mindestens einen, im Innern der Galette angeordneten, kurzwelligen Infrarotstrahler (11, 12, 12', 12'') erfolgt.

2. Beheizte Galette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Infrarotstrahler (11, 12, 12', 12'') ortsfest, parallel zur Drehachse der Galette (5) der Innenfläche (13) des Mantels (14) der Galette gegenüberstehend angeordnet ist.

3. Beheizte Galette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Infrarotstrahler (11, 12, 12', 12'') in einem geschlossenen Rohr (10, 10') aus Quarzglas eingebettet ist.

4. Beheizte Galette nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Quarzglasrohr (10, 10') des mindestens einen Infrarotstrahlers (11, 12, 12', 12'') einseitig mit einem Reflexionsbelag (20) versehen ist, der die Strahlung auf die Innenfläche (13) des Mantels (14) der Galette (5) bündelt.

5. Beheizte Galette nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise im Mantel (14) der Galette (5) ein Temperaturfühler (16) angeordnet ist, über den die Heizleistung der Infrarotstrahler (11) regelbar ist.

6. Beheizte Galette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahler (11, 12, 12', 12'') einer Galette (5) gesonderte Zonen (17, 17', 17'') in Richtung der Drehachse der Galette (5) beheizen.

7. Beheizte Galette nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich jeder Zone (17, 17', 17'') vorzugsweise im Mantel (14) der Galette (5) je ein Temperaturfühler (16, 16', 16'') angeordnet ist, über den die Heizleistung der die betreffende Zone beaufschlagenden Infrarotstrahler (11) getrennt regelbar ist.

Zeichnung