专利名称：用于输送引导和加热运行中的人造长丝的导丝辊的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来输送，引导和加热运转中的人造长丝的按权利要求1前序部分的导丝辊。
例如由德国实用新型1694542已知这样一种导丝辊。
在借助于输送长丝的导丝辊对运行中的长丝进行热处理时要求，旋转的导丝辊外廓在其整个圆周上具有均匀的表面温度，为此导丝辊外廓通过装在导丝辊内部的基本上平行于导丝辊外廓的辐射加热器加热。
因为长丝沿占用长度多次环绕导丝辊外廓，还要求导丝辊外廓沿占用长度具有一个基本上恒定的表面温度，但是这里由于热传导或环流的冷空气特别是在导丝辊的末端区域出现较大的热损失。
在DE19532036C1中这个问题这样来解决，在辐射加热器和导丝辊外廓之间装一个可调盖板，使得在导丝辊外廓内形成一个根据不同的调整状态而不同程度地加热的区域。但是这种结构具有效率差这样一种明显的缺点，因为盖板遮挡从辐射加热器中持续地产生的热量向导丝辊外廓辐射。
按照US4,880,961的结构也包含具有较差效率的辐射加热器这样一种工作原理，因为为了加热导丝辊外廓，由辐射加热器产生的热量必须穿过具有不同壁厚的壁。
因此本发明的目的在于设计一种开头所述那一类的导丝辊，导丝辊外廓借助于辐射热这样地加热，使得导丝辊的占用长度具有基本上相同的表面温度。
本发明的另一个目的在于制造一种导丝辊，在这种导丝辊中由加热器产生的能量没有明显的损失都用来加热导丝辊外廓。
按照本发明这个目的通过权利要求1、权利要求4或权利要求11的特征来解决。
本明的其他优良的具体结构在从属权利要求中确定。
本发明特别的优点在于根据导丝辊外廓上的温度分布进行辐射加热。因此特别是在导丝辊的末端区域由辐射加热器给予更多的热辐射。为此按照权利要求1辐射加热器设计成在其整个长度上相邻圈之间具有不同间距的螺旋形电热丝。因此导丝辊外廓上由于热传导需要输入较大热量的区域其螺旋形电热丝各圈之间具有比较小的间距。
通过按本发明的导丝辊沿导丝辊表面占用长度上可以实现任意的温度分布。这里热辐射既可以通过螺旋形电热丝的圈数，也可以通过相邻圈之间间距的构成优良地预先规定。
按本发明特别是按权利要求4的导丝辊的另一个优点在于导丝辊外廓通过热辐射和对流加热。这里充分利用这样一种效应，在导丝辊外廓内部通过导丝辊外廓的旋转在导丝辊外廓和辐射加热器之间形成的环形空腔内产生空气流动。这种气流通过对流促使能量从加热器向导丝辊外廓传递。实际断定，在这种结构时辐射加热器可以在低于正常的温度区域在800℃至1000℃的范围内工作。
在按权利要求2的本发明的一种具体结构中辐射加热器的螺旋形电热丝埋在一个保护管内，保护管螺旋形地固定在支座上。因此例如在更换导丝辊外廓时避免与螺旋形电热丝直接接触。
按权利要求3或4为了埋入螺旋形电热丝，如果在支座和螺旋形电热丝之间设置绝缘材料有好处。由此将达到螺旋形电热丝直接固定在支座外圆上并且它的辐射热可以毫不减弱地传向导线辊外壳的方向。这个实施例优选适用于将导丝辊外壳加热到300℃范围内的较高温度，因为通过对流传递的能量特别大。笼罩在导丝辊外壳和螺旋形电热丝之间的气流直接和螺旋形电热丝相接触。
为了提高辐射加热器散发出的热能，如果按权利要求5的实施例在支座和辐射加热器之间设置一个反射器有好处，此外由此也限制向内发射的热能，特别是为了避免较高的轴承温度，在反射器和支座之间安装一个绝热层是有好处的。
按照权利要求8的另一个优选的实施例在支座上导丝辊外壳内端面的对面安装一个辅助辐射加热器。由此在导丝辊外壳外缘区域以及在它的端面内产生附加的热输入。因此这个辅助辐射加热器在导丝辊经受最大冷却的区域内输入热能。
在按本发明的结构中表明，为了将导丝辊外壳加热到约250℃的温度，螺旋形电热丝只要500℃至800℃范围内的较低表面温度就已经足够了。
按权利要求10或11的导丝辊结构特别地可以应用于具有约250至300mm的较大占用长度的导丝辊中。其中输入导丝辊区域内不同的热能通过相互独立的可调的辐射加热器直接产生。此外通过用多个辐射加热器加热导丝辊外壳有这样的优点，可以调整到精确分等的表面温度，并且可以用很快的调节时间进行表面温度的精确调节。其中区域可以具有相同的或者不同的宽度，这里在一个区域内螺旋形电热丝的各圈之间相互可以设置得具有相同的或不同的间距。
根据按权利要求3的本发明的一种优选的实施例相邻辐射加热器之间最好安装一块隔板，它们固定在支座上，离导丝辊外壳至少具有几毫米的气隙。由此各自形成隔开的加热区，它们由各自所属的辐射加热器加热。
这里如果按权利要求13在导丝辊外壳上每个区域装一个温度测头，同时各个辐射加热器在一个调节回路中根据测得的温度进行调节有好处。这里存在这样的可能性，借助于控制装置可以给定占用长度上的温度分布。
根据按权利要求14的一种优选的实施例给予控制热能的另一种可能性。这里辐射加热器的螺旋形电热丝具有不同的加热长度，使得可以改变它的单位负荷。特别是装在导丝辊末端区域的辐射加热器，它的长度短于装在导丝辊中部区域的辐射加热器的螺旋形电热丝，达到一个在约每平方厘米5瓦的范围内的单位负荷。
现在借助于实施例参照附图对本发明的其它优点、特征和应用可能性作比较详细的阐述。
附图中表示
图1和2各自示意表示一个带一个辐射加热器的导丝辊的纵剖视图；图3和4各自示意表示一个带多个辐射加热器的导丝辊的纵剖视图。
图1和2中示意表示导丝辊的纵剖视图。只要不特别说明，下面的叙述都按这两个图进行。导丝辊具有一个外壳1，导丝辊的自由端与一个端壁25固定相连。在端壁25的中部具有一个与外壳1同心的凸台9。孔10穿过端壁25和凸台9，在凸台的末端孔10锥形扩大。驱动轴3带锥部8的末端形状贴合地插在孔10内。通过一个夹紧元件5带凸台9的端壁25牢固地夹紧在驱动轴3的锥部8上。驱动轴3在另一端用轴承11和13支承在导丝辊支架2内。驱动轴3连同罐状罩在上面的导丝辊外壳1通过驱动装置12驱动。驱动装置同样固定在导丝辊支架2上。
在驱动轴3的伸出的部分和罐状包围驱动轴3的导丝辊外壳1之间装有一个管状支座4，它和导丝辊支架2固定相连。驱动轴3的伸出部分以及凸台9穿过管状支座4。支座4以一定的间距安装在端壁25的对面。同样导丝辊外壳1和支座4之间形成一个环(形空间)28。在环28内装一个辐射加热器6。辐射加热器6具有一个螺旋形电热丝19，它以许多圈26螺旋形地围绕支座4。螺旋形电热丝19与一个装在导丝辊支架2上的接头14相连，通过接头14给辐射加热器供电。
在图1所示实施例中螺旋形电热丝19装在一个保护管7内，因此保护管7螺旋形地环绕支座4，并固定在支座4上。
保护管7连同螺旋形电热丝19的圈这样地环绕支座4设置，使支座端部区域内相邻圈之间的间距小于支座中部区域内相邻圈之间的间距。在保护管7和导丝辊外壳1的内径之间形成一个大致6至15mm的间距。通过在辐射加热器整个加热长度上圈的不同分布，使导丝辊外壳上与具有小的圈26的间距的辐射加热器区域相对的区域加热较强。因此由于热损失负荷较大的区域输入更多的热能。
为了使热辐射有目的地向外传向导丝辊外壳1，如果象图1中下半部分所示在保护管7和支座4之间装一个反射器17有好处。为了防止过多的热能到达驱动轴3、并因此到达轴承11，在反射器17和支座4之间装一层绝热层18。
图2中支座4的圆周上设有一层绝缘材料20。绝缘材料在它一侧圆周上具有一个螺旋形环绕的槽31。槽31的圈26在支座的整个长度上做得相互具有不同的间距。特别是在导丝辊外壳的边缘设置比在导丝辊外壳中部区域间距更小的圈。螺旋形电热丝19放在槽31内。因此螺旋形电热丝19相对于环形空腔28或者导丝辊外壳1没有防护壳。在这种结构时通过对流传递的热量明显增加。由于导丝辊外壳1的旋转而产生的气流有利于环形空腔28内的对流。这里在较高转速时由于在边缘区域形成的气流所产生的热损失基本上得到补偿。此外辐射加热器的能量更有效地传入导丝辊外壳1。
图3和4中示意表示其导丝辊外壳通过多个相互一个接一个顺序排列的辐射加热器加热的导丝辊的纵剖视图。
按图3的导丝辊的结构基本上与图1中的导丝辊的结构相同，因此参照对于图1的叙述。图3中支座4上相互一个接一个地安装辐射加热器6.1，6.2，6.3，6.4和6.5。其中辐射加热器6.1至6.5分别由一个埋在保护管7内的螺旋形电热丝19组成。这里保护管7螺旋形环绕支座4。每个螺旋形电热丝19通过接头14与供电单元相连。相邻辐射加热器6.1，6.2和6.2，6.2和6.3，6.4和6.4，6.5之间分别有一个隔板16固定在支座4上。隔板16盘形地绕支座4安装，其中在隔板16的外径和导丝辊外壳1之间形成一个气隙27。气隙27与辐射加热器6和导丝辊外壳1之间形成的间距相比小得多，只有几毫米。
图3中所示的结构中保护管7的圈具有相同的间距，使得每个由两个相邻隔板构成的加热区29.1至29.5在螺旋形电热丝19的整个长度上均匀地加热。为了实现以更高的热能在导丝辊外壳上加热的区域，各个辐射加热器6.1至6.5螺旋形电热丝19的长度各不相同。在图3所示的结构中辐射加热器6.1和6.5分别做得具有较短的螺旋形电热丝。因此螺旋形电热丝的单位负荷提高，使得各个加热区29.1和29.5散发出更大的热能。辐射加热器6.1和6.5同样处于导丝辊外壳内出现较大热损失的区域内。
辐射加热器6.1至6.5分别以它们的保护管7通过反射器17和绝热层18固定在支座上。
但是因为在普通的导丝辊中首先在导丝辊末端区域，并且特别在导丝辊外壳1的端壁25上出现比较大的冷却，因为一方面端壁25没有或者说没有充分地加热，另一方面端壁25具有比较大的散热面，在支座4上与端壁25相对的自由端上设置一个辅助的辐射加热器15，通过这个辅助的辐射加热器15首先给导丝辊外壳1的末端区域和导丝辊外壳1的端壁25输入热能，使得可以补偿在所述区域内的能量散失，通过这个补偿导丝辊外壳1外表面上在其占用长度上基本上具有恒定温度的区域扩大了其长度尺寸，使得在不增加导丝辊结构长度的情况下可以扩大导丝辊上的占用长度。
在图4表示的导丝辊中同样在支座4上相互一个接一个地设置多个辐射加热器6.1至6.4。其中螺旋形电热丝19放入设有螺旋槽31的绝缘材料20中。绝缘材料20固定在支座4上。如在图3中已经说过的，相邻的辐射加热器通过隔板16相互隔开。在每个这样组成的加热区29.1至29.4中分别在导丝辊外壳1中装有温度测头21.1至21.4。温度测头21.1至21.4与一个装在驱动轴3末端的测量值传输装置24相连。测量数据传输装置24在导丝辊旋转的和固定不动的构件之间传输测量数据。然后测量数据输到控制装置22，控制装置22与一个调节装置30相连。这里调节装置30调节辐射加热器6.1至6.4的能量供给。因此每个单独的辐射加热器可以根据导丝辊外壳的表面温度进行调节，或者可沿导丝辊外壳1的占用长度调整到任意的温度分布。
这种调节装置具有这样的优点，对热流产生影响的材料特定的特性对导丝辊外壳所希望的表面温度没有影响。
权利要求
1.用来输送、引导和加热运行中的人造长丝的导丝辊，带一个旋转的导丝辊外壳(1)和一个固定的管状支座(4)，其中导丝辊外壳(1)罐状地罩在支座(4)上，同时还带一个用本加热导丝辊外壳(1)的辐射加热器(6)，其中辐射加热器(6)安装在支座(4)的圆周上，离导丝辊外壳(1)一定的距离，其特征在于辐射加热器(6)是一个以多圈(26)径向环绕支座(4)的螺旋形电热丝(19)，它在它的整个长度，即加热长度上的相邻圈之间具有不同的间距。
2.按权利要求1的导丝辊，其特征在于螺旋形电热丝(19)埋在一个保护管(7)内，保护管(7)螺旋形固定在支座(4)上。
3.按权利要求1的导丝辊，其特征在于螺旋形电热丝(19)不带保护管固定在支座(4)上，在支座(4)和螺旋形电热丝(19)之间设有绝缘材料(20)。
4.用来输送、引导和加热运行中的人造长丝的导丝辊，带一个旋转的导丝辊外壳(1)和一个固定的管状支座(4)，其中导丝辊外壳(1)罐状地罩在支座(4)上，同时还带一个用来加热导丝辊外壳(1)的辐射加热器(6)，其中辐射加热器(6)安装在支座(4)的圆周上，离导丝辊外壳(1)一定的距离，其特征在于辐射加热器(6)是一个以多圈(26)径向环绕支座(4)的不带保护管的螺旋形电热丝(19)，在支座(4)和螺旋形电热丝(19)之间设有绝缘材料(20)。
5.按权利要求1至4之任一项的导丝辊，其特征在于在支座(4)和辐射加热器(6)之间装一个反射器(17)。
6.按权利要求5的导丝辊，其特征在于在反射器(17)和支座之间装一个绝热层(18)。
7.按权利要求1至6之任一项的导丝辊，其特征在于在支座(4)和辐射加热器(6)之间装一个绝热层(18)。
8.按权利要求1至7之任一项的导丝辊，其特征在于在支座(4)上导丝辊外壳(1)端壁(25)的对面装一个辅助辐射加热器(15)。
9.按权利要求1至8之任一项的导丝辊，其特征在于螺旋形电热丝(19)具有500°至800℃范围内的表面温度。
10.按权利要求1至9之任一项的导丝辊，其特征在于在支座(4)上一个接一个地螺旋形安装各自带有一个螺旋形电热丝(19)的多个辐射加热器(6.1-6.4)，辐射加热器(6.1-6.4)可以相互独立地调节。
11.用来输送、引导和加热运行中的人造长丝的导丝辊，带一个旋转的导丝辊外壳(1)和一个固定的管状支座(4)，其中导丝辊外壳(1)罐状地罩在支座(4)上，同时还带一个用来加热导丝辊外壳(1)的辐射加热器(6)，其中辐射加热器(6)安装在支座(4)的圆周上，距导丝辊外壳(1)一定的距离，其特征在于在支座(4)上一个接一个地螺旋形安装各自带一个螺旋形电热丝(19)的多个辐射加热器(6.1-6.4)，辐射加热器(6.1-6.4)可以相互独立地调节。
12.按权利要求10或11的导丝辊，其特征在于相邻的辐射加热器(6.1，6.2)通过一个隔板(16)相互分开，它固定在支座(4)上，并与导丝辊外壳(1)具有一个几毫米的气隙(27)。
13.按权利要求10至12之任一项的导丝辊，其特征在于对于每个辐射加热器(6.1-6.4)在导丝辊外壳(1)上装一个温度测头(21.1-21.4)，温度测头(21.1)和相应的辐射加热器(6.1)在一个调节回路中与控制装置(22)相连。
14.按权利要求10至13之任一项的导丝辊，其特征在于螺旋形电热丝(19.1-19.4)的加热长度各不相同。
15.按权利要求14的导丝辊，其特征在于装在导丝辊外壳(1)端部的辐射加热器(6.1，6.4)的螺旋形电热丝(19.1，19.4)短于装在导丝辊外壳(1)中部的辐射加热器(6.2，6.3)的螺旋形电热丝(19.2，19.3)。
全文摘要
本发明涉及一种用来输送、引导和加热运行中的人造长丝的导丝辊。对此导丝辊具有一个旋转的导丝辊外壳,它罐状地罩在固定不动的管状支座上。在导丝辊外壳和支座之间形成的中间空腔内支座圆周上与导丝辊外壳相隔一定距离处安装一个用来加热导丝辊外壳的辐射加热器。其中辐射加热器由径向环绕支座的具有许多圈的螺旋形电热丝构成,它在其整个长度上相邻各圈之间具有不同的间距。
文档编号D02J13/00GK1190680SQ98104279
公开日1998年8月19日 申请日期1998年1月19日 优先权日1997年1月20日
发明者于尔根·盖特纳, 乌韦·巴德 申请人:巴马格股份公司