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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antreiben einer Galette zur Führung von synthetischen Fäden in einem Schmelzspinnprozess gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Galette zum Führen von synthetischen Fäden in einem Schmelzspinnprozess gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
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Bei der Herstellung von synthetischen Fäden in einem Schmelzspinnprozess ist es allgemein bekannt, dass die Fäden zum Abziehen, erwärmen und Verstrecken durch Galetten geführt werden. Die Galetten besitzen einen angetriebenen Rollenmantel, an dessen Umfang die Fäden geführt sind. Zum Antrieb des Rollenmantels ist dieser mit einem Elektromotor gekoppelt, der zum Antreiben des Rollenmantels auf eine Betriebsfrequenz gesteuert ist.
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Es ist desweiteren bekannt, dass die Galetten insbesondere die Rollenmäntel der Galetten unmittelbar der Fadenumgebung ausgesetzt sind. In Abhängigkeit vom Einsatzort und von den Herstellungsverfahren können dabei erhöhte Konzentrationen von flüchtigen Bestandteilen des Fadens auftreten. Derartige flüchtige Bestandteile können sowohl Flusen als auch Präparationsflüssigkeiten enthalten. Daher ist es üblich, die Oberflächen der Rollenmäntel in vorbestimmten Wartungszyklen zu reinigen. Die Reinigung erfolgt bevorzugt mit einem flüssigen neutralen Reinigungsmittel. Da der Rollenmantel zumindest an einem Stirnende zur Aufnahme einer Antriebswelle eine Montageöffnungen aufweist, lässt sich das Eindringen von der Reinigungsflüssigkeit ins innere des Rollenmantels kaum verhindern. Derartige Flüssigkeitsansammlungen bilden jedoch bei Anlaufen des Rollenmantels eine ungewünschte Unwucht, die zu einem erhöhten Lagerverschleiss führt.
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Grundsätzlich ist es daher ebenfalls im Stand der Technik üblich, Dichtungsmittel zur Abdichtung des Rollenmantels zu verwenden. Hierbei sind jedoch besonders die Bereiche zwischen einem Träger und dem Rollenmantel aufgrund hoher Relativgeschwindigkeiten sehr problematisch. So sind möglichst Schleifkontakte aufgrund von Bremswirkungen oder aufgrund von Abriebteilen zu vermeiden.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Antreiben einer Galette bereitzustellen, mit welchem eine Belastung der Lagerung aufgrund von inneren Flüssigkeitsansammlungn minimiert werden kann.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Galette zum Führen von synthetischen Fäden zu schaffen, bei welcher Flüssigkeitsansammlungen innerhalb des Rollenmantels vermieden oder neutralisiert werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch eine Galette mit den Merkmalen nach Anspruch 5 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung basiert zum einen auf der Erkenntnis, dass eine im Innern des Rollenmantels eingedrungene Flüssigkeitsansammlung keine stationäre Unwucht bilden kann. So wurde beobachtet, dass beispielsweise die im Betrieb einer Galette eindringende Flüssigkeit innerhalb des Rollenmantels zu keiner nennenswerten Unwuchterscheinung führt. Aufgrund der Rotation tritt eine vergleichmäßigte Verteilung der Flüssigkeit innerhalb des Rollenmantels auf. Durch die Erfindung lässt sich die im Innern eingetretene Flüssigkeitsansammlung des Rollenmantels zunächst mit relativ niedrigen Drehzahlen verteilen. Hierzu wird der Elektromotor mit einer Anfahrfrequenz betrieben, die deutlich unterhalb der Betriebsfrequenz liegt. Erst nach Ablauf einer Einlaufzeit des Rollenmantels, wird ein Motorhochlauf von der Anfahrfrequenz auf die Betriebsfrequenz ausgeführt. Somit lässt sich die Belastung aufgrund einer Unwucht am Rollenmantel wesentlich reduzieren. Versuche haben gezeigt, dass die Unwucht durch Verteilung der Flüssigkeit um ein Vielfaches reduziert werden kann.
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Um innerhalb der Einlaufzeit des Rollenmantels eine gleichmäßige Benetzung der rotationssymmetrischen Umgebung der Flüssigkeitsansammlung zu erhalten, ist die Verfahrensvariante bevorzugt ausgeführt, bei welcher zu Betriebsbeginn der Elektromotor mit mehreren Anfahrfrequenzen betrieben wird, wobei die Anfahrfrequenzen durch einen Anfahralgorithmus vorgegeben werden. So lässt sich die Flüssigkeitsansammlung zunächst mit einer minimalen Anlaufdrehzahl des Rollenmantels über einen Umfangsabschnitt verteilen. Durch Erhöhung der Anlaufdrehzahl des Rollenmantels ist eine fortschreitende Verteilung zu erreichen, die sich am Ende der Einlaufzeit mit dem gesamten Umfangsbereich der rotationssymmetrischen Umgebung der Flüssigkeitsansammlung erstreckt.
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Die durch den Anfahralgorithmus vorbestimmten Anfahrfrequenzen können dabei eine stufenförmige Drehzahlerhöhung des Rollenmantels oder eine stufenlose Drehzahlerhöhung des Rollenmantels innerhalb der Einlaufzeit bewirken. Die Enddrehzahl einer Anfahrfrequenz ist dabei derart gewählt, dass sich die Flüssigkeitsansammlung in ein rotationssymmetrischen Flüssigkeitsfilm im Innern des Rollenmantels verteilt hat.
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Die erfindungsgemäße Galette zeichnet sich dadurch aus, dass bei einem Betriebsstart der Elektromotor zunächst während einer Einlaufzeit des Rollenmantels mit einer Anfahrfrequenz betrieben wird. Hierzu ist dem Elektromotor ein Steuergerät zugeordnet, durch welches eine zeitabhängige Umschaltung des Elektromotors von einer Anfahrfrequenz in eine Betriebsfrequenz steuerbar ist.
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Zur Ausführung eines Anfahralgorithmus mit mehren dem Elektromotor aufgegebenen Anfahrfrequenzen weist das Steuergerät vorzugsweise einen Mikroprozessor auf, so dass individuelle Einlaufphasen des Rollenmantels realisierbar sind.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe lässt sich jedoch auch durch eine Galette dadurch lösen, dass der Rollenmantel im Bereich der Montageöffnung zwischen der Nabe und dem Stirnende eine konische Wandung mit einem Gefälle zu dem Stirnende hin aufweist. Damit lässt sich bereits im Stillstand des Rollenmantels eine Ansammlung von Flüssigkeit minimieren.
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Zur Ausgestaltung eines besonders massearmen Rollenmantels weist dieser an einem gegenüberliegenden Stirnende eine zweite Montageöffnung auf.
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Das Eintreten einer Flüssigkeit ins Innere des Rollenmantels lässt sich dadurch vermeiden, indem die Montageöffnung des Rollenmantels durch einen trichterförmigen Deckeleinsatz verschlossen ist, wobei der Deckeleinsatz an der Nabe befestigt ist und mit einer umlaufenden Dichtkante an der Wandung des Rollenmantels anliegt. Hierbei lassen sich sowohl innere als auch äußere Flüssigkeitsansammlungen an einem freien Stirnende des Rollenmantels vermindern.
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Durch die freie Zugänglichkeit am freien Stirnende des Rollenmantels lassen sich vorteilhaft bei der Montage Auswuchtvorgänge mit montiertem Rollenmantel ausführen. Hierzu ist an der Nabe ein Massering mit einer oder mehreren Wuchtbohrungen angeordnet.
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Um die Ansammlungen von Flüssigkeiten im gesamten Bereich im Innern des Rollenmantels zu minimieren, ist die Galette bevorzugt mit einer im mittleren Bereich des Rollenmantels ausgebildeten Nabe ausgeführt. Der Rollenmantel weist zu beiden Seiten der Nabe konische Wandungen mit einem Gefälle zu den Stirnenden hin auf, so dass ein natürlicher Ablauf von Flüssigkeit im Innern des Rollenmantels gewährleistet ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Galette wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der Galette unter Bezug zu den beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es stellen dar:
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1 schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Galette
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2 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Galette
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In der 1 ist schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Galette dargestellt. Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Galette weist einen zylindrischen Rollenmantel 3 auf, der über eine innenliegende Nabe 5 am Umfang eines auskragenden Endes einer Antriebswelle 2 drehfest gehalten ist. Die Antriebswelle 2 ist innerhalb eines Lagergehäuses 1 durch mehrere Lager 6.1 und 6.2 drehbar gelagert. Das Lagergehäuse 1 weist hierzu eine mehrstufige Lagerbohrung 19 auf. In dem mittleren Abschnitt der Lagerbohrung 19 sind die Lager 6.1 und 6.2 zwischen der Antriebswelle 2 und dem Lagergehäuse 1 gehalten. Die Antriebswelle 2 ist an dem Lagerende mit einem Elektromotor 4 gekoppelt. Der Elektromotor 4 ist in einem vergrößerten Abschnitt der Lagerbohrung 19 im Lagergehäuse 1 integriert. Der Elektromotor 4 ist über eine Versorgungsleitung 20 mit einem Steuergerät 14 gekoppelt. Das Steuergerät 14 weist einen Mikroprozessor 15 auf, durch welchen Steuerprogramme zur Ansteuerung und Versorgung des Elektromotors 4 erfolgen.
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Der zylindrische Rollenmantel 3 und die Nabe 5 sind einteilig ausgebildet, wobei an den Stirnenden 7.1 und 7.2 der Rollenmantel 3 jeweils eine Ausdrehung 9.1 und 9.2 aufweist. Die Ausdrehungen 9.1 und 9.2 an den Stirnenden 7.1 und 7.2 bilden jeweils eine Montageöffnung 11.1 und 11.2, die durch die umlaufenden Wandungen 8.1 und 8.2 des Rollenmantels 3 begrenzt sind. Die Ausdrehungen 9.1 und 9.2 an den Stirnenden 7.1 und 7.2 sind zylindrisch ausgeführt, so dass die Wandungen 8.1 und 8.2 zylindrische Innenkontur 21 aufweisen. Damit ist eine massearme Ausbildung des Rollenmantels 3 möglich.
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Die Montageöffnung 11.2 am freien Stirnende 7.2 des Rollenmantels 3 ist durch einen trichterförmigen Deckeleinsatz 10 verschlossen. Der Deckeleinsatz 10 ist hierzu im mittleren Bereich an der Nabe 5 gehalten und liegt mit einer umlaufenden Dichtkante 12 an der zylindrischen Innenkontur 21 der Wandung 8.2 an. An der Dichtkante 12 ist eine Nut 16 vorgesehen, die eine Dichtung 13 trägt. Die Dichtung 13 stützt sich an der Wandung 8.2 ab.
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Das gegenüberliegende Stirnende 7.1 des Rollenmantels 3 bildet mit dem Lagergehäuse 1 eine Spaltdichtung, wobei am Stirnende der Rollenmantel 3 einen umlaufenden Kragen 22 aufweist.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Galette wird am Umfang des Rollenmantels 3 mehrere Fäden geführt. Hierzu wird der Rollenmantel 3 durch den Elektromotor 4 mit einer Betriebsdrehzahl angetrieben. Der Elektromotor 4 wird über das Steuergerät 14 mit einer Betriebsfrequenz betrieben.
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Im praktischen Einsatz muss die Oberfläche des Rollenmantels 3 nach Bedarf gereinigt werden. So führen flüchtige Bestandteile an dem Faden und insbesondere Präparationsmittel zu Ablagerungen. Zur Reinigung werden neutrale Flüssigkeiten verwendet, die teilweise ins Innere des Rollenmantels gelangen. Bereits eine geringe Ansammlung einer Flüssigkeit im Innern des Rollenmantels verursacht bei Rotation des Rollenmantels eine Unwucht. So wurde bei Versuchen festgestellt, dass Unwuchen im Bereich von 10 bis 15 gmm erzeugt werden. Derartige Unwuchten am Rollenmantel 3 führen zu einer erheblichen Belastung der Lagerung 6.1 und 6.2 der Antriebswelle 2.
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Um derartige Unwuchten und Belastungen beim Hochfahren des Rollenmantels 3 auf eine Betriebsdrehzahl zu vermeiden, wird der Elektromotor 4 zunächst über das Steuergerät 14 mit einer Anfahrfrequenz betrieben, so dass der Rollenmantel 3 mit geringer Drehzahl umläuft. In dieser Phase erfolgt eine Verteilung einer Flüssigkeitsansammlung innerhalb der Ausdrehung 9.1, so dass sich die Flüssigkeit gleichmäßig am Umfang der Innenkontur 21 der Wandung 8.1 verteilt.
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Das Eindringen der Flüssigkeit in die Ausdrehung 9.2 wird im wesentlichen durch den Deckeleinsatz 10 vermieden, der die Montageöffnung 11.2 an dem freien Stirnende 7.2 abschließt. Hierbei ist die äußere Form des Deckeleinsatzes 10 derart gewählt, dass eine an der Außenkontur anhaftende Flüssigkeit nach Möglichkeit abgeschleudert wird.
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Nach Ablauf einer Einlaufzeit des Rollenmantels 3, in welcher die Verteilung der Flüssigkeit erfolgt ist, wird der Elektromotor 4 durch das Steuergerät 14 auf eine Betriebsfrequenz umgeschaltet, so dass der Rollenmantel 3 auf eine Betriebsdrehzahl geführt wird. Der Motorhochlauf von der Anfahrfrequenz zur Betriebsfrequenz wird dabei vorteilhaft über eine Rampenfunktion gesteuert, die durch den Mikroprozessor 15 vergeben ist.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht auch die Möglichkeit, dass innerhalb der Einlaufphase zur Verteilung der Flüssigkeit im Innern des Rollenmantels 3 der Elektromotor 4 über das Steuergerät 14 mit mehren Anfahrfrequenzen betrieben wird. Derartige Anfahrfrequenzen lassen sich beispielsweise durch ein Anfahralgorithmus festlegen, der durch den Mikroprozessor 15 innerhalb des Steuergerätes 14 ausgeführt ist. So lässt sich beispielsweise in der Einlaufphase der Rollenmantel 3 mit geringer Umdrehungszahl antreiben, die kontinuierlich oder stufenförmig erhöht wird.
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Um die Bildung von Flüssigkeitsansammlungen im Innern des Rollenmantels 3 zu behindern, ist in 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Galette dargestellt. Das Ausführungsbeispiel nach 2 ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1, so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.
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Das Ausführungsbeispiel in 2 ist schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel weist ein Lagergehäuse 1, eine in dem Lagergehäuse 1 gelagerte Antriebswelle 2, einen mit der Antriebswelle 2 verbundenen Elektromotor 4 und einen Rollenmantel 3 auf, der über eine Nabe 5 am auskragenden Ende der Antriebswelle 2 gehalten ist. Das Lagergehäuse 1, die Antriebswelle 2 sowie der Elektromotor 4 sind identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel ausgeführt.
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Der Rollenmantel 3 ist mit der Nabe 5 als einteiliges Bauteil ausgeführt, wobei an den Stirnenden 7.1 und 7.2 jeweils eine Ausdrehung 9.1 und 9.2 vorgesehen ist. Die Ausdrehungen 9.1 und 9.2 sind in diesem Ausführungsbeispiel konisch ausgebildet, so dass die Wandungen 8.1 und 8.2 jeweils eine konische Innenkontur 23 aufweisen. Die konischen Wandungen 8.1 und 8.2 weisen jeweils ein Gefälle zu den Stirnenden 7.1 und 7.2 des Rollenmantels 3 auf.
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Die durch die Ausdrehung 9.2 am freien Stirnende 7.2 gebildete Montageöffnung 11.2 ist in diesem Ausführungsbeispiel unverschlossen. Auf der zum freien Stirnende 7.2 gewandten Seite der Nabe 5 ist ein Massering 17 gehalten, welcher zum Auswuchten des Rollenmantels 3 genutzt wird. Hierzu weist der Massering ein oder mehrere Wuchtbohrungen 18 auf, die je nach Bedarf nach einer Auswuchtung in den Massering 17 eingebracht werden. Insoweit lässt sich die Montageöffnung 11.2 vorteilhaft dazu nutzen, um den Rollenmantel 3 im montierten Zustand auszuwuchten.
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Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ausdrehungen 9.1 und 9.2 im Innern des Rollenmantels 3 über die Montageöffnungen 11.1 und 11.2 mit der Umgebung verbunden. Damit besteht die Möglichkeit, dass während eines Wartungszyklus die im Innern eintretende Flüssigkeit beim Reinigen des Rollenmantels wieder aufgrund der konischen Innenkontur 23 an den Wandungen 8.1 und 8.2 in die Umgebung abfließt. Die Entstehung einer Flüssigkeitsansammlung wird dadurch vorteilhaft vermieden. In Abhängigkeit von der Formgebung der Ausdrehung 9.1 und 9.2 können sogar dadurch Einlaufzeiten des Rollenmantels 3 vermieden werden.
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Die erfindungsgemäße Galette ist besonders geeignet, um Fäden in einem Schmelzspinnprozess mit Geschwindigkeiten im Bereich von 6.000 m/min. zu führen. Der Rollenmantel lässt sich besonders massearm ausführen, wobei als Werkstoff bevorzugt Aluminium verwendet wird.
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Je nach Durchmesser des Rollenmantels können Betriebsdrehzahlen im Bereich von 16.000 U/min. erreicht werden.
