DE1948525A1

DE1948525A1 - Induktiv beheizte Galette fuer Textilmaschinen od.dgl.

Info

Publication number: DE1948525A1
Application number: DE19691948525
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Dr Bauer; Gerhard Dipl-Ing Dr Martens; Herbert Schiminski
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1969-09-25
Filing date: 1969-09-25
Publication date: 1971-04-01
Also published as: DE1948525B2; CH524778A; DE1948525C3; US3701873A; GB1298483A

Description

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Induktiv beheizte Galette für Textilmaschinen oder dergl.

B "a r m a g

Barmer Maschinenfabrik Ak ti enge s e11s cha ft

Sitz Wuppertal

Die Erfindung betrifft eine induktiv beheizte Galette für Textilmaschinen, Bändchen- oder Folienanlagen oder dergl., in deren drehbar gelagertem Mantel ein feststehender Kern aus ferromagnetischem Werkstoff angeordnet ist, der von einer mit einer Wechselstromquelle verbundenen Spule umgeben ist.

Galetten dieser Art sind bereits bekannt. So ist beispielsweise im USA Patent 3 412 228 eine Galette beschrieben, die aus einer fliegend gelagerten Hohlwalze besteht, die über eine Welle in Umdrehung versetzt werden kann» Im Innern der Hohlwalze ist ein aus lameliierten Eisenblechen bestehender Kern angeordnet, der die Antriebswelle konzentrisch umgibt, und der so angeordnet ist, daß er am Umlauf der Galette nicht teilnimmt. Der Kern trägt eine aus zahlreichen Windungen bestehende Spule, deren Anschlußenelen nach außen geführt und dort mit einer Wechselstromquelle verbunden Bind, Die Spule bildet die Primärseite eines Transformators, dessen Sekundärseite die Hohlwalze selbst ist. Wird , die Spule von einem Wechselstrom durchflössen? so wird im Kern ein magnetisches Kraftfeld erzeugt, welches über einen Luftspalt in die beiden Stirnplatten d@r Hohlwalze eintritt und von dort in den Mantel dar G&lette geleitet wird.

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Der magnetische Fluß erzeugt im Galettenmantel eine senkrecht auf den Kraftlinien stehende elektrische Spannung, die ihrerseits einen Strom im Galettenmantel zur Folge hat... Infolge des Ohmschen Widerstandes des Galettenmantels wird der Mantel durch den hindurchfließenden Strom erwärmt.

Die beschriebene Anordnung wäre geeignet, ein weitgehend gleichmäßiges Temperaturprofil über die gesamte Länge der Galette zu erzeugen, wenn der Wärmebedarf der Galette an allen Stellen gleich groß wäre. Dies ist jedoch nicht der Fall, da an den Enden der Galette mehr Wärme abgeführt wird, als in der Galettenmitte. Die Folge hiervon ist ein starker Temperaturabfall an den beiden Galettenenden, der je nach den vorliegenden Betriebsbedingungen bis zu 30 ° betragen kann.

Um das Temperatürprofil zu vergleichmäßigen, ist es aus der, genannten amerikanischen Patentschrift 3 412 228 bekannt, im Innern der Galette Ringe aus elektrisch gut leistendem, nicht magnetisierbarer!! Werkstoff beispielsweise Kupfer anzuordnen, deren Stärke dem Wärmebedarf der jeweiligen Stelle der Galette angepaßt ist. Die Vergleichmäßigung des Temperaturprofiles durch derartige Ringe kommt dadurch zustande, daß die Ringe einen wesentlich geringeren elektrischen Widerstand aufweisen, als der meist aus Stahl bestehende Galettenmantel, so daß bei gleicher Spannung in ihnen ein wesentlich höherer Strom fließt. Dieser Strom hat eine stärkere Wärmeentwicklung zur Folge, wodurch die unterschiedliche Wärmeabfuhr über die Galettenlänge ausgeglichen wird.

Messungen an Galetten dieser Art haben gezeigt, daß das Temperaturprofil allerdings immer noch merkliche Abweichungen von der angestrebten Linearität aufweist, was vermutlich darauf zurückzuführen ist, daß mit Rücksicht auf die engen Raumverhältnisse nicht beliebig viel hoehkonduktivtr Werk«- j

stoff im Innern der Galette an den erforderlichen Stellen angehäuft werden kann. Außerdem hat sich gezeigt, daß bei den bekannten Anordnungen die Wirkung der hochkonduktiven Schicht auch dadurch begrenzt bleibt, daß der Wärmeübergang zwischen der Schicht und dem Galettenmantel nicht an allen Stellen des Umfanges gleich gut ist. Es bereitet Schwierigkeiten, solche meist durch Drehen hergestellte Ringe derart in die Galette einzusetzen, daß sie an allen Stellen des Umfanges gleich gut am Galettenmantel anliegen.

Bei diesem Stande der Technik besteht die Aufgabe, eine induktiv beheizte Galette für Textilmaschinen oder dergl. vorzuschlagen, deren über die Galettenlänge betrachtetes Temperaturprofil derart linearisiert ist,, claß die Temperaturdifferenz, die sich unter ungünstigsten Bedingungen zwischen Galettenmitte und Galettenenden einstellt möglichst klein ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Galette der beschriebenen Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ringe in den Galettenmantel eingebettet sind und im Bereich wenigstens eines Galettenendes kragenartige den ge- . samten Ring umfassende Vorsprünge aufweisen. Durch diese Maßnahme wird zweierlei erreicht: einmal ist es durch die kragenartigen Vorsprünge möglich, die Ringe aus hochkonduktivem Werkstoff optimal der Galettenform anzupassen und so an jeder beliebigen Stelle der Galettenlänge genau diejenige Zusatzwärmemenge zu entwickeln, die infolge vermehrter VJärmeabfuhr gerade dort benötigt wird. Zum anderen ist es durch dÄ's Einbetten des Ringes in den Galettenmantel möglich, den Wärmeübergang optimal zu gestalten, da hierdurch die Berührungsfläche zwischen Ring und Mantel wesentlich vergrößert wird. ^

Um diesen Vorteil voll ausnutzen zu können, wird in weiterer

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Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß die kragenartigen Vorsprünge der Ringe einen dreieckigen Querschnitt aufweisen und mit ihren Spitzen so weit an die Enden des Galettenmantels vorverlegt sind, daß ein über die gesamte Galettenlänge gleichmäßiges Temperaturprofil entsteht« Vorteilhafterweise werden die Ringe nach dem an sich bekannten. Pulverspritzverfahren erzeugt, oder sie werden durch Sintern erzeugt, und dabei fest mit dem Galettenmantel verbunden. Bei Anwendung dieser an sich bekannten pulvermetallurgischen Methoden ist es nicht erforderlich, die Ringe zunächst außerhalb des Galettenmantels zu erzeugen und sie danach in entsprechende Aussparungen einzulegen, sondern die Ringe werden unmittelbar in den Aussparungen des Galettenmantels aufgebaut und dabei sogleich aufs Innigste mit diesem verbunden. Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, daß der Wärmeübergang vom Ring auf den Galettenmantel optimal ist.

Bei Versuchen zur Herstellung derartiger Galetten hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einlagen in doppelter Hinsicht wirksam sind. Einmal wird in ihnen infolge der besseren elektrischen Leitfähigkeit eine zusätzliche Wärmemenge erzeugt, die durch Wärmeleitung an den Galettenmantel abgegeben wird. Zum anderen entsteht aber noch ein weiterer Effekt, nämlich der, daß der magnetische Fluß von den nicht magnetisierbaren Einlagen verdrängt wird und bei geeigneter Formgestaltung in diejenigen Teile des Galettenmantels fließt, in denen die zusätzliche Wärmemenge benötigt wird. Auf diese Weise werden diese Teile ebenfalls vom Fluß durchströmt, so daß in ihnen selbst durch Induktion ein erhöhter Strom und folglich zusätzliche Wärme entsteht. Dieser doppelte Effekt der erfindungsgemäßen Einlagen kann besonders ausgenützt werden, wenn der Kern in an sich bekannter Weise einen U-förmigen Querschnitt aufweist, wobei die Außenabmessung der beiden gleich langen Schenkel des Kernes wenigstens annähernd der Länge des

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Galettenmantels entspricht. _' ■' -

Durch Versuche wurde festgestellte daß es in manchen Fällen möglich ist, auf die Einlagen völlig zu verzichten und eine hinreichende Linearisierung des Temperaturprofiles dadurch zu.erreichen, daß anstelle der in den Galettenmantel eingelegten Ringe lediglich formentsprechende Ausnehmungen vorhanden sind. In diesem Fall wird auf die Erzeugung einer zusätzlichen Wärmemenge im hochkonduktiven Material verzichtet und die Linearisierung des Temperaturprofils wird lediglich durch entsprechende Verdrängung des magnetischenFlußes erzielt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert:

Es stellen dar:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Galette;

Fig. 2 eine schematische Darstellung verschiedener Tesoperaturprofile.

Aus Fig. i ist zu erkennen, daß die Galette 1 im wesentlichen aus dem Galettenmantel 2 besteht, der mittels der Welle 3 im Maschinengestell 4 fliegend gelagert ist. Die Welle 3 ist dabei in einem Vorsprung 5 befestigt, der sich an der Stirnplatte 6 der Galette befindet. Der Vorsprung 5 und die Welle sind von einem Kern 7 aus magnetisierbarem Werkstoff, beispielsweiöe lameliierten Eisenblechen umgaben. Der Kern 7 hat einen U-förmigen Querschnitt, der im dargestellten Beispiel derart auegebildet ist, daß die beiden Schenkel 8 und 9 gleich lang sind[ Der Kern 7 ist mithilfeseiner Halterung IQ fest bit dem Maschinengestell verbunden, so da0 er am Umlauf des Galettenroantels 2 und der Welle 3 nicht

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Der Kern 7 trägt ferner eine aus mehreren Windungen bestehende Spule 11, deren Enden 12 und 13 mittels einer Anschlußleitung 14 mit einer nicht dargestellten Wechselstromquelle verbunden sind.

Zur Vergleichmäßigung des Temperaturprofiles, also des Tempera turve rl au fs über die Galettenlänge sind erfindungsgemäß in den Galettenmantel Ringe 15 und 16 eingelegt. Die Ringe weisen im Bereich wenigstens eines Galettenendes 17 und/oder 18 kragenartige Vorsprünge 19 auf, die um den gesamten Ring- «k umfang verlaufen. Diese kragenartigen Vorsprünge haben vorzugsweise einen dreieckigen Querschnitt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, und sie sind so weit an den Enden 17?18 des Galettenmantels-2 vorverlegt, daß das erstrebte gleichmäßige Temperaturprofil über die gesamte Galettenlänge entsteht. Die Ringe mitsamt ihren kragenartigen Vorsprüngen können beispielsweise mithilfe des bekannten Pulyerspritz-Verfahrens in ent sprechend gestaltete Ausdrehungen des Galettenmantel s 2 eingefügt werden. Wie bereits betont, genügt es für manche Fälle auch, wenn lediglich formentsprechende Ausdrehungen im Galettenmantel vorhanden sind, wobei dann auf die eingelegten bzw. eingespritzten oder gesinterten Ringe verzichtet werden kann.

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Die in Fig. 1 dargestellte Form des Kernes 7 hat sich als besonders günstig erwiesen. Dieser Kern weist zwei gleich lange Schenkel 8 und 9 auf, deren Außenabmessung 20 wenigstens annähernd der Länge des Galettenmantels 2 entspricht. Die Anordnung ist ferner so getroffen, daß die kragenartigen Vorsprünge 19 der Ringe 15 und 16 ebenfalls bis in den Bereich der maximalen Außenabmessung der Kernschenkel hineinragen. Auf diese Weise wird der magnetische Kraftfluß gezwungen, den Galettenmantel bis an die Enden der wirksamen Länge zu durchsetzen und dort durch Induktion Ströme, die der Aufheizung des Galettenmantels dienen, 2u erzeugen. Die dargestellte Auegestaltung des Kernes hat zudem noch den zweck, daß keinerlei mechanische -

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Kräfte auf die Lager 21 bzw. die Welle 3 übertragen werden, was der Fall wäre, wenn anstelle des dargestellten Kernes beispielsweise ein langgestreckter Kern verwendet v.aruo,wie er im US Patent 3 412 228 gezeigt ist. Desgleichen würden mechanische Kräfte auf die Welle 3 und damit die Lager 21 übertragen, wenn die Schenkel verschiedene Längen hätten, wobei der längere Schenkel dann in einen Vorsprung bzw. eine Ausnehmung des Galettennantels eingreifen würde.

Die Wirkung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausgestaltung des Gälettenmantels bzw. der dort eingesetzten Ringe kann aus Fig. 2 abgelesen werden. In der Figur ist ein Diagramm dargestellt, auf dessen horizontaler Achse die länge des Gälettenmantels in cm aufgetragen ist. Auf der vertikalen Achse ist die Oberflächentemperatur einer aufgeheizten Galette in ⁰C aufgetragen. Kurve I läßt den üblicherweise erzielten Temperaturverlauf über die Länge erkennen, wenn keinerlei Ausdrehungen im Galettenmantel vorhanden sind. Es ist zu erkennen, daß in diesem Fall Temperaturunterschiede von 2O und mehr ⁰C zwischen den Galettenenden und der Galettenmitte auftreten. Werden erfindungsgemäß im Innern des Gälettenmantels entsprechend gestaltete Ausdrehungen angebracht, so gelingt es bereits, diese Temperaturunterschiede auf die Hälfte zu reduzieren, wie dies durch die Kurve II dargestellt wird.

Die Kurve III zeigt schließlich das Temperaturprofil der in Fig. 1 dargestellten Gelatte mit Einlagen aus Kupfer oder Messing, die nach dem Pulverspritzverfahren erzeugt wurden.

Heitere Versuche haben gezeigt, daß anstelle von Kupfer auch Kupferlegierungen, beispielsweise Bronze oder. Messing verwendet werden können. Auch andere nicht magnetisierbare aber gut elektrisch leitende Werkstoffe wie Aluminium oder dergl. sind zu verwenden.

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Claims

Patentansprüche

I)) Induktiv beheizte Galette für Textilmaschinen oder dergl. in deren drehbar gelagertem Mantel ein feststehender Kern aus ferromagnetisehern Werkstoff angeordnet ist, der von einer mit einer Wechselstromquelle verbundenen Spule umgeben ist, und deren Mantelinnenfläche an Stellen mit erhöhtem Wärmebedarf wenigstens einen in sich geschlosse- £ nen den gesamten Umfang umfassenden Ring aus elektrisch gut leitendem nicht magnetisierbarer! Werkstoff, beispielsweise Kupfer trägt, dessen Stärke dem Wärmebedarf, an den jeweiligen Stellen der Galette angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (15,16) in den Galettenmantel (2) eingebettet sind und im Bereich wenigstens eines Gaiettenendes (17,18) kragenartige Vorsprünge (19),die den gesamten Ringumfang umfassen, aufweisen.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kragenartigen Vorsprünge (19) der Ringe (15,16) einen dreieckigen Querschnitt aufweisen und so weit an die En-P den des Galettenmantels (2) vorverlegt sind, daß ein über die gesamte Galettenlänge gleichmäßiges Temperaturprofil entsteht.
• 3) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (15,16) nach dem Pulverspritzverfahren erzeugt sind.
4) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (15,16) eingesintert sind.

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5) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (7) in an sich bekannter Weise einen U-förmigen. Querschnitt aufweist, wobei die Außenabmessung (20) der beiden gleich langen Schenkel (8,9) wenigstens annähernd der Länge des Galettenmantels (2) entspricht.
6) Abänderung der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der in den Galettenmantel (2) eingelegten Ringe (15,16) lediglich formentsprechende Ausnehmungen vorhanden sind.

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