Vorrichtung zum Messen der Temperatur einer Heizgalette

Abstract

 Es wird eine neue Vorrichtung zum Messen der Temperatur der Rolle (2) einer Heizgalette vorgeschlagen. Dazu wird die Rolle (2) in ihrer Geometrie so verändert, dass von der Montageseite her ein zylindrischer Luftspalt (3) so angeordnet werden kann, dass er auf drei Seiten vom gleichartigen Material der Rolle (2) umfangen ist. Er befindet sich damit annähernd im gleichen radialen Abstand von der Wellenachse wie der Umschlingungsbereich (23) der Rolle (2). Ein Messfühler ragt vom feststehenden Teil (11) der Heizgalette seitlich in diesen Luftspalt. Im Bereich seines freien Endes ist eine Messsonde (15) angeordnet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur der Rolle einer Heizgalette nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches.

[0002] Bisher übliche und auch von der Anmelderin gebaute Vorrichtungen zum Messen der Temperatur der Rolle einer Heizgalette sind folgendermassen aufgebaut. Ein Messfühler ist an einem Sondenträger befestigt und ragt in einen Luftspalt in die Rolle, dem rotierenden Teil der Heizgalette. Im Bereich der Spitze des Messfühlers ist ein Messelement angeordnet. Der Luftspalt befindet sich zwischen dem Kurzschlussring, dem eigentlichen Wärmeerzeuger und dem Rollenmantel, welcher mit seiner Aussenfläche den Umschlingungsbereich bildet. Der Kurzschlussring ist ein optimaler Wärmeleiter, welcher die in ihm erzeugte Wärme gut leitet und gut an den umgebenden Rollenmantel abgibt. Da man eine möglichst genaue Messung der Temperatur der Rolle, genauer des Rollenmantels benötigt, reicht der Luftspalt von der Seite bis fast in die Mitte des Umschlingungsbereiches des Rollenmantels.

[0003] Diese bekannten Vorrichtungen genügen den neuesten Anforderungen an die Genauigkeit der Messung der Temperatur der Heizrolle zum Zwecke der schnelleren Regelung der Heizleistung nicht. Diese Genauigkeit ist mit der genannten Vorrichtung nicht erreichbar.

[0004] Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Messvorrichtung zu schaffen, welche diese Genauigkeit entscheidend verbessert. Das Ziel ist, dass die neue Vorrichtung auch für moderne textile Filamente, welche mittels Heizgaletten transportiert, vorverstreckt und für besondere Verfahren vorbereitet werden, geeignet ist. Diese müssen auf genaueste Eigentemperaturen gebracht werden.

[0005] Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen angegebene Erfindung gelöst.

[0006] Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1:

eine Teilansicht eines Längsschnittes nach dem Stand der Technik;

Figur 2:

eine Teilansicht eines Längsschnittes gemäss der Erfindung;

Figur 3: und

eine Ansicht des Messfühlers respektive des Kühlkörpers;.

Figur 4:

eine Ansicht des Messfühlers in einer weiteren Variante.

[0007] Dazu kann nur eine Messung der Rolle 2 also des rotierenden Teils einer Heizgalette genügen, welche möglichst exakt mit der Oberfläche der Rolle im Umschlingungsbereich 23 übereinstimmt. Die Rolle 2 besteht aus einem inneren konzentrischen Kurzschlussring 21 und einem äusseren konzentrischen Rollenmantel 22. Die textilen Filamente übernehmen die Temperatur nur von der Oberfläche im Umschlingungsbereich 23 am Rollenmantel 22 und weisen daher wenigstens annähernd diese Temperatur auf. Weil aber im Material der Rolle 2 ein Wärmefluss vom wärmeerzeugenden Kurzschlussring 21 in Richtung zur entfernten Oberfläche des Rollenmantels 22 stattfindet und zudem vom textilen Filament Wärmeenergie aufgenommen wird, kann die Temperatur im Bereich des Luftspaltes 3 nach dem Stand der Technik (Figur 1) nicht der Temperatur an der Oberfläche im Umschlingungsbereich 23 entsprechen. Zudem verfälscht der Luftspalt 3 das Messresultat, indem der Wärmefluss innerhalb des ihn umgebenden Materials beeinträchtigt wird. Bei der Anordnung eines Messfühlers 14 gemäss dem bekannten Stand der Technik (Figur 1) wird eine Temperatur gemessen, welche einerseits vom wärmeerzeugenden Kurzschlussring 21 direkt beeinflusst ist und andererseits vom Material des Rollenmantels 22, welches bekanntlich materialimmanent ganz andere Wärmeleiteigenschaften aufweist. Es ist offensichtlich, dass durch die grosse Materialdicke und die Geometrie des Rollenmantels 22 der Wärmefluss in diesem selbst gleichmässig verläuft, was zu einer relativ gleichmässigen Endtemperatur über annähernd die ganze äussere Oberfläche im Umschlingungsbereich 23 führt. Mit den neuerdings stark erhöhten Umdrehungszahlen der Rollen 2 laufen aber auch die Temperaturänderungen, welche die transportierten Filamente beim Verlassen des Umschlingungsbereiches 23 tatsächlich aufweisen, sehr schnell grosse Unterschiede auf. Das verlangt nun eine bedeutend exaktere Messung der Temperatur möglichst genau an der Oberfläche des Rollenmantels 22 und zwar im Bereich, an dem das Filament sie umschlingt. Es wird eine neue Vorrichtung zum Messen der Temperatur der Rolle 2 einer Heizgalette vorgeschlagen. Dazu wird der Rollenmantel 22 in seiner Geometrie so verändert, dass von der Montageseite her ein zylindrischer Luftspalt 3 so angeordnet werden kann, dass er auf drei Seiten vom gleichartigen Material des Rollenmantels 22 umfangen ist. Er befindet sich damit annähernd im gleichen radialen Abstand von der Wellenachse wie der Umschlingungsbereich 23 des Rollenmantels 22. Der Messfühler 14 ragt vom feststehenden Teil 11 der Heizgalette seitlich in diesen Luftspalt 3. Im Bereich seines freien Endes ist eine Messsonde 15 angeordnet.

[0008] In der Figur 2 ist die neue Vorrichtung zur Messung der Temperatur einer Heizgalette gemäss der vorliegenden Erfindung im entsprechenden Ausschnitt dargestellt. Der Rollenmantel 22 überdeckt hier den Kurzschlussring 21 vollständig. Dies bedeutet, dass der Luftspalt 3, in welchen der Messfühler 14 hineinragt, vollständig von gleichartigem Material umfangen ist. Der Wärmetransport (mit kleinen Pfeilen dargestellt) vom Kurzschlussring 22 ins Material des Rollenmantels 22 weist kürzere Wege auf und die Kontaktfläche zwischen beiden ist grösser. Der Wärmeübergang ist daher an und für sich schon besser. Damit der Messfühler 14 möglichst genau die Temperatur der Oberfläche des Rollenmantels 22 im Umschlingungsbereich 23 erfassen kann, müssen entsprechende Bedingungen geschaffen werden. Dies geschieht, indem die Rolle selbst endständig, das heisst gegen die feststehende Montageseite der Heizgalette hin erweitert wird. Die Rolle weist daher an dieser Stelle einen Durchmesser auf, welcher grösser ist, als derjenige im Umschlingungsbereich 23. Im Material findet ein annähernd gleichmässiger Wärmefluss statt. In dieser Erweiterung befindet sich nun der Luftspalt 3. Er weist eine zylindrische Form auf, welche auf drei Seiten vom gleichen Material des Rollenmantels 22 umfangen ist. Die geometrische Mitte des Querschnittes des Luftspaltes 3 befindet sich auf annähernd gleicher Höhe wie die Oberfläche des Umschlingungsbereiches 23. Beide weisen annähernd den gleichen Radius von der Wellenachse der Heizgalette auf.

[0009] Der Messfühler 14 ist nun so angeordnet, dass seine Messsonde 15 wirklich annähernd die Temperatur an der Oberfläche des Umschlingungsbereiches 23 erfasst. Dies ist durch die beschriebene Lage und durch die wärmetechnische Gleichmässigkeit des den Luftspalt umgebenden Materials gegeben. Da das gleiche Material im erweiterten Bereich 24 des Rollenmantels 22 den Luftspalt auch aussen begrenzt, findet immer auch ein gleichartiger Wärmetransport in diese äussere Erweiterung statt. Hier wird durch die vergrösserte äussere Oberfläche laufend etwas mehr Wärme an die Umgebungsluft abgegeben, als dies im Umschlingungsbereich geschieht. Diese grössere Wärmeabgabe kann nun durch Vergrössern der äusseren Oberfläche in diesem Bereich soweit optimiert werden, dass die zusätzliche Ableitung von Wärme an die Umgebungsluft annähernd der vom Filament aufgenommenen Wärmemenge entspricht. Durch diese Massnahme kann die Oberflächentemperatur des Rollenmantels 22 im Umschlingungsbereich 23 noch genauer gemessen werden. Die tatsächliche Temperatur im die Heizgalette umschlingenden Filament ist besser angenähert. Durch die nun mögliche Regelung der Heizleistung ist die Temperatur im Filament genauer beeinflussbar, was schliesslich auch das gewünschte Endziel der Messung ist.

[0010] Der Messfühler 15 umfasst ein stabförmiges Element, welches an einem Träger 13 befestigt ist. Der Träger 13 ist Bestandteil des feststehenden Teiles 11 der Heizgalette und somit mit diesem zusammen gegenüber einer Montageplatte ortsfest. Der Träger kann als Kühlkörper ausgestaltet sein. Durch die Ableitung von über die Luft auf den Messfühler 14 übertragener Wärme wird die Messgenauigkeit der Messsonde 15 weiter erhöht. In einer weiteren Ausführungsvariante ist der Messfühler 14 selbst ebenfalls als zylindrisches Teil, welches sich über den ganzen Umfang erstreckt, ausgestaltet. Dieses zylindrische Teil ragt nun von ausserhalb in den ebenfalls zylindrischen Luftspalt, selbstverständlich berührungsfrei, hinein. Ueber seinen ganzen Umfang sind eine oder mehrere Messsonden 15 regelmässig verteilt angeordnet. Zwischen den einzelnen Messsonden 15 können partielle Trennschlitze 17 in Messfühler 14 angeordnet werden. Durch Mittelwertbildung der Signale der Messsonden 15 kann die Messgenauigkeit zusätzlich erhöht werden.

[0011] Die neue Vorrichtung zum Messen der Temperatur des Rollenmantels 22 einer Heizgalette ermöglicht nun ein bedeutend schnelleres nachkorrigieren der Heizleistung, damit eine gewünschte Konstanz der Temperatur im Umschlingungsbereich 23 erreicht werden kann. Diese ist mitentscheidend, um bessere Filamente oder Garnqualitäten erhalten zu können.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Messen der Temperatur der Rolle (2) einer Heizgalette, mit einem am feststehenden Teil (11) der Heizgalette angeordneten Messfühler (14) mit einer Messsonde (15), welche seitlich in einen einseitig offenen Luftspalt (3) in der Rolle (2) hineinragt, welche als rotierender Teil der Heizgalette (2) einen Kurzschlussring (21) und einen diesen umfangenden Rollenmantel (22) mit einem Umschlingungsbereich (23) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der einseitig offene Luftspalt (3) eine zylindrische Form aufweist und auf drei Seiten vollständig vom Rollenmantel (22) umgeben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenmantel (22) randständig einen erweiterten Bereich (24) umfasst, welcher einen grösseren Aussendurchmesser als der Umschlingungsbereich (23) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (3) sich in den erweiterten Bereich (24) erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erweiterte Bereich (24) materialmässig und geometrisch für einen gleichmässigen Wärmefluss optimiert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenmantel 22 den Kurzschlussring (21) vollständig umfängt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (3) einen mittleren Durchmesser aufweist, welcher annähernd dem Durchmesser des Umschlingungsbereiches (23) entspricht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messfühler (14) als Kühlkörper ausgestaltet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messfühler (14) eine zylindrische Form aufweist und mit einer Mehrzahl von Messsonden (15) in gleichmässigen Abständen versehen ist.

Zeichnung