DE2037817B2 - Elektrische induktions-heizvorrichtung - Google Patents

Description

Magnetkerns entspricht und in die die Magnetkern- dreht wird, so daß keine starken Ströme durch

enden einsetzbar sind. Schleifringe übertragen werden müssen, wie es in der

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Be- obengenannten Patentschrift der Fall ist.

Schreibung und der Zeichnungen eines Ausführungs- Wie bereits erwähnt wurde, verwenden die Induk-

beispieles näher erläutert. 5 tions-Heizvorrichtungen meistens Kerne mit H- oder

F i g. I ist eine perspektivische Darstellung einer U-Formen oder ähnliche Konstruktionen. Dabei wirerfindungsgemäßen Induktions-Heizvorrichtung, in ken die sehr nahe an der Wandung des Godets ander einige Teile aufgeschnitten dargestellt sind und geordneten Kernenden mit dieser zusammen. In die in gestrichelten Linien die Außenlinie eines die Fig. 3 ist ein Kern Cl dargestellt, der eine Wick-Heizvorrichtung umgebenden Godets zeigt; io lung W1 und vier Pole an jedem Kernende aufweist,

Fig. 2 ist eine Querschnittsdarstellung nach einem die die KernsäUe Pl und P2 darstellen. Ferner ist Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 und zeigt die ein Zylinder CYl aus magnetischem Material, ähnradialen Lamellen des Kernes der Heizvorrichtung; lieh einer Heizrolle oder einem Godet, dargestellt,

F i g. 3 zeigt in einer perspektivischen Darstellung der sich im Gegenuhrzeigersinn um den Kern C1 und

schematisch einen Kern mit vier ausgeprägten Polen 15 die Polsätze P1 und P 2 herumdreht,

und den Flußverlauf an und zwischen diesen Polen; Wenn nun der Wicklung Wl ein Strom zugeführt

F i g. 4 zeigt in einer perspektivischen Darstellung wird, so wird selbstverständlich in der Wandung des

schematisch eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung Zylinders Cyi ein Strom induziert. Da jedoch der

mit Endflanschen ohne ausgeprägte Pole. Zylinder rotiert, fließti. in einem bestimmten Augen-

In Fig. 1 ist eine Induktions-heizvorrichtung mit 20 blick die Kraftlinien von der Spitze des Nordpols einem Spulenkörper dargestellt, der einen zentralen des Polsatzes Pl in die Wandung des Zylinders CY J Kern 10 mit einem Endflansch 12 aufweist, der an (s. gestrichelte Linie) und somit ^ur entsprechenden dem Kern 10 angebracht ist und ein Ende des Ker- Südpolspitze des Polsatzes P2. Es sei darauf hingenes 10 überdeckt, wie es bei 11 gezeigt ist, wodurch wiesen, daß die Flußlinie FLl beim Verlassen des eine Einsetzvertiefung im Endflansch 12 gebildet ist. 25 Nordpols des Polsatzes P 1 scharf im Winkel <:\ ge-Eine ähnliche Anordnung ist am anderen Ende des bogen wird. Auf ähnliche Weise wild sie bei der Kernes 10 bezüglich des Endflansches 13 vorgesehen, Rückkehr zum Südpol des Polsatzes P 2 unter einem wobei diese Anordnung hier auch durch die Dicken- Winkel Φ., gebogen. Dieser Effekt ist als magnetische unterschiede des Endflansches 13 bei 16 und 16a Bremswirkung bekannt (magnetic drag), und in einidargestellt ist. 30 gen Fallen hat seine Gesamtwirkung dazu geführt.

Der Kern 10 ist aus Lamellen 10« aufgebaut, die daß die erforderliche Energie, um den Godet bei ein-

innerhalb der Einsetzvertiefungen (s. bei 11 am End- geschalteter Heizvorrichtung zu drehen, um 100⁰O

flansch 12) der Endflansche 12 und 13 angeordnet erhöht werden mußte.

sind, wobei die Lamellen 10a von Hohlstäben 15 und Die magnetische Bremswirkung wird noch besser

15a durchsetzt sind. Durch diese Hohlstäbe führen 35 verständlich durch die strichpunktierten Linien in

Schrauben 14 von Endflansch zu Endflansch hin- Fig. 3. Beispielsweise stellt //V₁ eine Stromschleife

duuh, um diese mit dem Kern 10 zu verbinden. Die dar, die durch den den Nordpol des Polsatzes Pl

Lamellen 10a (s. auch Fig. 2) sind mit gestanzten verlassenden Fluß erzeugt ist, //V., ist eine weitere

Vorsprüngen oder Knoten 19 versehen, um für eine Stromschleife, die durch den einen weiteren Nordpol

radiale Schichtung dieser Lamellen innerhalb der 40 des Polsatzes P1 verlassenden Fluß erzeugt ist, und

Einsetzvertiefungen der Flansche 12 und 13 zu sor- /S₁ stellt eine Stromschleife dar, die durch den zu

gen. Ferner ist jede Lamelle 10 a mit einer Isolier- einem Südpol des Polsatzes P 2 zurückkehrenden

schicht überzogen. Zwischen den Endflanschen 12 Fluß entsteht. Diese Stromschleifen werden im Man-

und 13 ist um den Kern 10 herum eine Wicklung 18 tel des Godets oder dem Zylinder CYl hervorgeru-

vorgesehen, deren Zuleitungen beispielsweise durch 45 fen, und der Godet muß bei der Rotation die Brems-

den Hohlstab 15 herausgeführt sind (nicht gezeigt). kräfte aller dieser Stromkreise überwinden. Beispiels-

Die Endflansche 12 und 13 sind jeweils aus zahl- weise vvürden in Fig. 3 acht verschiedene Schleifen

reichen dünnen, kreisförmigen Scheiben gebildet. bestehen, nämlich vier durch die Nordpole und vier

Jede dieser Scheiben ist vorher mit einer Isolation durch die Südpole.

überzogen, und die Scheiben eines Endflar.sches 50 Es ist zu bemerken, daß der Umfangsabstand K werden beispielsweise durch Nieten 22 zusammen- zwischen den jeweiligen benachbarten Nord- oder gehalten. Jeder Endflansch weist weiterhin einen Südpolen, wenn er genügend verkleinert würde, daquerverlaufenden Schlitz 17 auf, wie er in Fig. 1 in mit sich die entsprechenden Stromschleifen dieser dem Endflansch 13 dargestellt ist, um den Endflansch Pole leicht überlappen, zu einer Unterdrückung diein Umfangsrichtung zu unterbrechen. Der isolierende 55 ser S.röme führen würde, da sie in jedem Moment Überzug auf den Lamellen 10a und den die End- entgegengesetz gerichtet sind. Folglich würde die maflansche 12 und 13 bildenden Scheiben verhindert zu- gnetische Bremswirkung vermieden werden,
sammen mit dem Schlitz 17 in jedem Endflansch, daß Die vorliegende Erfindung hat jedoch das Problem sich in dem Kern 10 und den Endflanschen 12 und der magnetischen Bremswirkung dadurch gelöst, daß 13 induzierte Ströme aufbauen, so daß Hysterese- 60 an jedem Ende des Kernes der Induktions-Heizvor- und Wirbelstromverluste in der Heizvorrichtung auf richtung Endflansche vorgesehen sind, die zusammeneinem Minimum gehalten werden. hängend bzw. nicht unterbrochen sind. Das bedeutet

Obwohl ältere Heizrollen, wie sie in der USA.- mit anderen Worten, daß sich die Polfläche, die sich Patentschrift 607 093 beschrieben sind, die Heizvor- der Wandung des Godets bei der Rotation darbietet, richtung und die Rolle zusammen drehen, werden 65 nicht verände^rt bzw. stetig ist und sich die entgegen neuere, durch Induktion erwärmte Rollen normaler- gesetzt gerichteten Stromschleifen automatisch gegenweise von einer feststehenden Induktions-Heizvor- einander aufheben. Dies ist in Fig. 4 veranschaulicht, richtung erwärmt, um die ein Godet umläuft oder ge- Diese Figur zeigt nicht unterbrochene Endflansche

D1 und D 2, die an einem Kern C 2 angebracht sind, der eine Wicklung Wl aufweist und mit einem Zylinder CY 2 zusammenwirkt. In einer derartigen Induktions-Heizvorrichtung ist die magnetische Bremswirkung insgesamt nahezu eliminiert, da beispielsweise eine Flußlinie FL 2 lediglich unter einem kleinen Winkel Φ schräg verläuft, anstatt daß sie um einen wesentlichen Bereich abgelenkt ist, wie es bei der oben an Hand von F i g. 3 erörterten Anordnung der Fall ist.

Obwohl die Form der Heizvorrichtung und des Godets gemäß der in Fig. 3 gezeigten Anordnung hinsichtlich der Drehzahl, Rollenlänge und Polzahl angepaßt werden kann, um die magnetische Bremswirkung herabzusetzen, so würde dadurch trotzdem die Flexibilität und die Verschiedenartigkeit in der Verwendung und Steuerung geopfert. Demgegenüber bedeutet die einfache Ausführung gemäß Fig. 4 nicht nur in wirtschaftlicher Hinsicht eine gewaltige Verbesserung der universellen Betriebseigenschaften, sondern sie ist auch viel einfacher zu gestalten und herzustellen.

Aus F i g. 1 geht auch hervor, daß die Konstruktion einer erfindungsgemäßen Induktions-Heizvorrichtung sehr vielgestaltig ausgeführt werden kann, indem einfach Bauteile entsprechend den bereits beschriebenen hergestellt werden, wie beispielsweise

ίο Kerne 10 und Endflansche 12, und diese dann in unterschiedlichen Längen zusammengebaut werden: d. h., der Kern 10 kann in unterschiedlichen Länger hergestellt und mit üblichen Endflanschen 12 oder 12 verwendet werden, die identisch sind. Die Einsetz

is Vertiefungen der Endflansche 12 und 13 erlauben ein« derartige Flexibilität, indem einfach längere Hohl stäbe 15 und 15 α zusammen mit längeren Schraubei 14 verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

tungen dieser Art sind beispielsweise in den USA.-Patentschriften 2 541 416 und 3 200 230 beschrieben. Patentansprüche: Die Encjen 0(}Sr Pole der Keimstruktur werden sehr nahe an der inneren Seitenfläche des Godets ange-

1. Elektrische Induktions-Heizvorrichtung zum S ordnet, der axial um das Heizelement herumgedreht Einsetzen in einen rotierenden Godet, die einen wird, um die Synthetikfasera über die äußere Seitenhohlen Spulenkörper mit einem zentralen Magnet- fläche des Godets zu transportieren und um dazu kern aus radial verlaufenden Lamellen und mit beizutragen, daß eine gleichförmige Erwärmung des Endflanschen aufweist, zwischen denen eine Godets erhalten wird.

Wicklung auf dem Magnetkern angeordnet ist, io Ff wer ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster

dadurch gekennzeichnet, daß die La- 1996 118 ein elektrischer Rollenheizer mit einem

mellen der hohlen magnetischen Endflansche Kern für die Induktorwicklung bekannt, der aus dün-

('2, 13) senkrecht zu den Lamellen (10a) des nen Einzelblechen besteht, die in 'ezug auf die RoI-

Magnetkerns (10) angeordnet sind, jeder End- lenwelle radial dicht aneinander auf dem Umfang eines

flansch in Umfangsrichtung durch einen Schlitz 15 stationären Trägers angeordnet sind. Ein ähnlicher

(17) unterbrochen ist und die Endflänsche durch Rollenheizer ist auch in der französischen Patent-

Befestigu^'smittel (14) an dem Magnetkern an- schrift 1 583 543 beschrieben. In dieser bekannten

gebracht sind. Vorrichtung sind die radial angeordneten Kern-

2. Induktions-Heizvorrichtung nach Anspruch 1, lamellen auf ihrem Außendurchmc^cc ^r durch Knoten dadurch gekennzeichnet, daß der am Außenum- 20 voneinander getrennt.

fang größere Abstand der Lamellen (10a) des Bei den bekannten Induktions-Heizelementen der

Magnetkerns (10) durch dort in die Lamellen oben beschriebenen Art treten jedoch einerseits eine

(10ü) geprägte Knoten <\\t) aufrechterhalten unerwünschte Induktionserwärmung der Kernstruktur

wird. selbst und and· rerseits eine durch Magnetismus be-

3. Induktions-Heizvorrichtung nach Anspruch 1, 25 dingte Biemswirkung zwischen dem rotierenden Godadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungs- det und der Kernstruktur auf. In einigen Fallen mittel (14) Schrauben sind, die in durch den Ma- wurde festgestellt, daß zur Drehung des Godets bei gnetkern (13) hindurchführende Hohlstäbe (15, eingeschalteter Heizwicklung im Vergleich zur aus-15a) eingesetzt sind geschalteten Heizwicklung die doppelte Energie er-

4. Induktions-Heiz"orrichtungnach Anspruch 1, 30 forderlich ist.

dadurch gekennzeichnet, J ß die Innenflächen Es ist deshalb Aufgabe der vorlegenden Erfindung,

der Endflansche (12, 13) kreisförmige, konzen- eine verbesserte Induktions-Heizvorrichtung für einen trische Einsetzvertiefungen (bei 11) aufweisen, rotierenden Godet oder eine ähnliche Vorrichtung zu deren Größe dem Außendurchmesser des Magnet- schaffen, in der der Kern nicht durch Induktion crkerns entspricht und in die die Magnetkernenden 35 wärmt und die magnetische Bremswirkung zwischen einsetzbar sind. dem Kern und dem rotierenden Godet vermieden

wird. Ferner soll die Heizvorrichtung unter Verwendung der gleichen Grundbauteile in verschiedenen Größen und für verschiedene Leistungen hergestellt 40 werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer elektrischen Induktions-Heizvorrichtung zum Einsetzen in einen rotierenden Godet erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lamellen der hohlen magnetischen Endflansche 45 senkrecht zu den Lamellen des Magnetkerns ange-

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische ordnet sind, jeder Endflansch 'η Umlangsrichtung Induktions-Heizvcrrichtung zum Einsetzen in einen durch einen Schlitz unterbrochen ist und die Endrotierenden Godet, die einen hohlen Spulenkörper flansche durch Befestigungsmittel an dem Magnetmit einem zentralen Magnetkern aus radial verlau- kern angebracht sind.

fenden Lamellen und mit Endflanschen aufweist, 50 Durch die erfindungsgemäße Induktions-Heizvorzwischen denen eine Wicklung auf dem Magnetkern richtung wird neben der Vermeidung der Kernerwärangeordnet ist. mung durch Induktion und der magnetischen Brems-

Bei der Bearbeitung von Synthetikfasern wird die- wirKung insbesondere auch eine große Vielfalt mögsen Wärme zugeführt, indem sie über einen rotieren- licher Formen und Größen der Heizvorrichtungen den »Godet« oder eine erwärmte Rolle geführt und 55 erreicht, so daß sie besser an ihre jeweiligen Applikamit dieser in Berührung gebracht werden. Der Godet tionen angepaßt werden können,
wird normalerweise elektrisch erwärmt. Es wurden Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erzwar auch Widerstands-Heizelemente verwendet, findung ist der Abstand der Lamellen des Magnetaber induktive Heizelemente sind auf Grund ihrer kerns an dessen Außenumfang größer als an dessen besseren Steuerungseigenschaften bei der Erhitzung 60 Innenumfang. Dies wird vorzugsweise dadurch erbevorzugt, reicht, daß nahe dem Außenumfang der Lamellen

Induktions- Heizelemente weisen normalerweise Knoten ausgebildet sind.

einen Kern aus magnetisierbarem Material odei Me- Die Befestigungsmittel sind vorzugsweise Schrau-

tall, wie z. B. Eisen, das zu einem »H« oder einem ben, die in durch den Magnetkern hindurchführende »U« geformt ist, und eine Wicklung auf, die mit 65 Hohlstäbe eingesetzt sind.

Wechselstrom gespeist wird, um in den das Heiz- Die Innenflächen der Endflansche weisen vorteil-

element umgebenden Wandunger, des Godets eine hafterweise kreisförmige, konzentrische Einsetzvertie-Hvsterese und Wirbelströme zu erzeugen. Vorrich- fungen auf, deren Größe dem Außendurchmesser des