Galetten werden insbesondere bei Spinnereimaschinen und zum Fördern von Filamentfasern und ähnlichem verwendet. Dabei ist es ausserordentlich wichtig, dass die passende Temperatur aus Gründen des Faserstoffes genau eingehalten werden kann, da beim Transport des Faserstranges ein mechanisch-thermischer Prozess abläuft. Ebenfalls muss die Transportgeschwindigkeit des transportierten Mediums, des Faserstranges usw. genau stimmen und entsprechend genau geregelt werden. Da die Galette aus einem walzenförmigen oder rollenförmigen Zylinder besteht, welchen der Faserstrang mindestens teilweise umläuft, ist die Transportgeschwindigkeit von dessen Durchmesser und dieser wiederum von der Temperatur der Galette selbst abhängig. Beim Führen eines Faserstranges über eine Bahn von zwei oder mehr Galetten werden die Zugkräfte auf den Faserstrang und in diesem selbst stark beeinflusst, falls eine unerwünschte Geschwindigkeitsdifferenz vorhanden ist. Eine Kontrolle der Geschwindigkeit am Umfang einer Galette ist daher sehr wichtig. Um den Antrieb genau genug zu regeln, muss man daher die Temperatur der Heizrolle der Galette kennen.

Ganz besonders wichtig ist die Temperatur des Zylinders der Galette speziell bei der Verarbeitung von Filamenten aus Polymeren. Dazu wird der Zylinder der Galette als Heizrolle ausgestaltet und auf eine gewünschte Temperatur aufgeheizt. Die Wärme wird auf das Polymerfilament übertragen und beeinflusst die Verstreckbarkeit. Dazu ist aber eine genaue Konstanthaltung der Temperatur an der Oberfläche der Heizrolle sehr wichtig. Es wurden auch bereits verschiedene Möglichkeiten zur Lösung des Problemes versucht.

Aus US 3 581 060 beispielsweise ist bekannt, wie die Temperatur emer Heizrolle mit einem Messelement bestimrt mrd. Das Temperaturmesseiement wird m eine Nut an der feststehenden Rückwand der Heizrolle eingelegt. Allerdings wird dadurch nicht die Temperatur am Zylinder der Rolle selbst gemessen.

Einen anderen Ansatz zeigt DE 30 33 482 C2. Es betrifft eine Walze mit elektromagnetischer Heizung. Für die Bestimmung der Temperatur der Walze wird ein Sensor in Betracht gezogen, der den, unter den Einfluss der Temperatur geänderten Walzendurchmesser misst und daraus rechnerisch dessen Temperatur zu ermitteln ermöglicht.

Die Patentschrift DE 40 24 432 beschreibt ein Verfahren zur Ermittlung der Temperatur eines induktiv beheizten Maschinenteils. Dabei wird die Induktivität des Maschinenteiles mittels einer zusätzlichen Spule neben dem Induktor bestimmt. Aus dieser Messgrösse lässt sich dan rechnerisch anhand einer Refereztabelle die Temperatur herleiten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Galette mit Mitteln zum Messen der Temperatur der Heizrolle zu versehen mit welcher die Temperatur an der Oberfläche respektive im Material des Hohlzylinders der Heizrolle direkt gemessen werden kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Beschädigungen der Messelemente bei Montage und Demontage der Rollen weitgehend vermeidbar zu machen.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Merkmale gelost.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Temperatur des Materiales der Heizrolle selbst gemessen wird.

Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit den Figuren beschrieben.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemässe Galette im grundsätzlichen Aufbau ; Figur 2a eine Heizrolle im Zusammenhang mit den Messelementen im Längsschnitt ; Figur 2b eine Heizrolle im Zusammenhang mit den Messelementen im Querschnitt A-A Figur 3 eine weitere Ausführungsform der Heizrolle im Längsschnitt und Figur 4 eine mögliche Anordnung von mehreren Magneten auf einer Heizrolle.

Die Basis der Erfindung besteht im physikalischen Prinzip, dass die Feldstärke eines gegebenen Magneten von seiner Temperatur beeinflusst wird. Dazu wird ein kleiner Magnet, im besonderen ein kleiner Permanentmagnet aus geeignetem Material, so am Hohlzylinder einer Heizrolle angebracht, dass die an der Hohlzylinderwand herrschende Temperatur konduktiv an diesen Magneten geleitet wird, so dass er jederzeit die gleiche Temperatur wie das Material der Heizrolle selbst aufweist. Somit kann jederzeit die durch die Temperatur beeinflusste aktuelle Feldstärke des Magneten mit geeigneten Mitteln gemessen und daraus die tatsächliche Temperatur des Magneten und damit der Heizrolle selbst zu jedem Zeitpunkt abgeleitet werden. Die erhaltenen Messwerte können direkt einem Regelkreis zur Regelung der Heizung wieder zugeführt werden.

Eine sehr schnelle und genaue Regelung wird ermöglicht, und die gewünschte Temperatur der Heizrolle kann exakt eingehalten werden. Der thermo-physikalische Prozess, insbesondere die Wärmebehandlung von Polymerfilamenten wird eine hohe Qualität und ausgezeichnete Konstanz erreicht.

In Figur 1 sind zwei grundsätzlich Mögfichkeiten einer geeigneten Anordnung für eine erfindungsgemässe Galette so dargestellt, das die Funktionsweise einfach zu yerstehen ist.

Eine Galette respektive Heizgalette weist eine Heizrolle 11 auf, welche im Prinzip einen Hohizylinder bildet. Sie kann als Walze, Rolle oder Rad ausgestaltet sein und entsprechend dem Einsatz geeignet profiliert sein. Der Hohlzylinder besteht im wesentlichen aus Stahl oder aus anderem geeigneten Material wie bekannt. Die Heizrolle 11 ist mittels einem Sitz 13 auf einer Aufspannung 22 auf einer Achse 21 lösbar befestigt. Die Achse 21 und damit die Heizrolle 11 wird von einem Elektromotor 2 angetrieben. Die Heizrolle 11 grenzt gegen den Elektromotor 2 an eine feststehende Rückwand 12 an. Mindestens ein Permanentmagnet 31 ist am Hohlzylindermantel der Heizrolle 11 angebracht. Er kann aussenseitig oder innenseitig in die Wandung eingelassen und versenkt oder auf den Oberflächen befestigt sein. An einem Sensorhalter 321 befindet sich ein Sensor 32 und zwar so, dass beim Drehen der Heizrolle der Magnet jeweils in kleinem Abstand vom Sensor 32 vorbeibewegt wird. Sensorhalter 321 und Sensor 32 können ausserhalb der Heizrolle 11 angeordnet sein. Sie können sich aber auch innerhalb dem Hohlzylinder, hier mit Sensor 32'angedeutet, befinden. Vorteilhafterweise sind sie mit der feststehenden Rückwand mechanisch verbunden. Ebenfalls innerhalb oder ausserhalb des Hohlzylinders der Heizrolle 11 sind die Heizelemente 4 angeordnet. Es eignen sich dazu sowohl Induktions-Heizspulen, Infrarot-Strahlungskörper oder eine Widerstandsheizung. Als Sensor zum Messen der Feldstärke eignet sich eine induktive Messspule, ein Hallelement oder ein magnetfeldempfindlicher Halbleitersensor, welcher nach dem sogenannte Totem-Pole-Prinzip arbeitet. Da diese verschiedenen Sensoren für verschiedene Temperaturbereiche empfindlich sind, wird jeweils derjenige gewähit, welcher im gewünschten Bereich die genauesten Messsignaleliefert.

Aus dieser Figur 1 ist gut ersichtlich, dass bei jeder Umdrehung der Heizrolle 11 der Magnet 31 einmal am Sensor 32 vorbeibewegt wird. In diesem Moment wird nach bekannter Art die aktuelle Feldstärke des Magneten gemessen, woraus die aktuelle Temperatur der Heizrolle abgeleitet wird. Die Temperatur kann nun direkt aus dem gemessenen Wert abgeleitet werden.

Eine andere Möglichkeit ergibt sich, indem die Temperatur aus den Aenderungen der Feldstärke abgeleitet wird. Man kann nun das Magnetfeld während der Rotation der Heizrolle 11 messen und den Einfluss der Drehzahl durch entsprechende Gestaltung der Auswerteschaltung oder rechnerisch kompensieren. Die Auswerteschaltung für die vom Sensor (32) erzeugten Signale kann somit eine Drehzahlkompensation durch Flussmessung umfassen. Eine andere Möglichkeit, besonders geeignet bei der Verwendung eines Hallelementes, besteht darin, die Messung mit der Drehzahl so zu korrellieren, dass bei jeder Umdrehung immer jeweils bei der gleichen Drehposition eine Messung quasi-statisch durchgeführt wird. Es wird dabei also immer bei einem geometrisch bestimmten Punkt beim Vorbeibewegen des Magneten am Sensor eine Messung des Magnetfeldes durchgeführt.

In der Figur 2a ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Heizrolle 11 im Längsschnitt und in der Figur 2b im Querschnitt A-A von Figur 2a dargestellt. An der feststehenden Rückwand 12 sind Elemente 4 zum Heizen der Heizrolle 11 angebracht und zwar so, dass sie von der Rückwand 12 her in den freien Raum in den Hohlzylinder hinein ragen. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Heizung als Induktionsheizung grundsätzlich bekannter Art ausgebildet.

Daher umfassen die mit der Rückwand 12 fest verbundenen Elemente 4 zum Heizen einen zentralen zylindrischen Induktorkern 42, in welchen aussenseitig diesen mindestens teilweise umfangend Induktionswicklungen 43 angeordnet sind.

Damit diese Induktionsheizung auch einen guten Wirkungsgrad bekommt, ist die Innenwand des Hohlzylinders der Heizrolle mit einem sogenannten, natürlich ebenfalls hohlzylindrischen, Kurzschlussring 45 belegt. Der Kurzschlussring 45 ist mit dem Material der Heizrolle 11 innig verbunden und dreht mit ihr zusammen auf der Antriebswelle 21. Er ist vorteilhafterweise aus Kupfer hergestellt. Dadurch weist er auch einen Temperaturkoeffizienten auf, welcher sehr ähnlich demjenigen des Permanentmagneten 31 ist. Da Zwischen den feststehenden Elementen 4 der Induktionsheizung, also dem Induktorkern 42 mit der Induktionswicklung 43, und dem Kurzschlussring 45 besteht ein Luftspalt 46. Durch die Induktion wird der Kurzschlussring 45 erwärmt und die Wärme auf den Hohlzylinder der Heizrolle 11 übertragen.

Mit kleinem Abstand über der Induktionswicklung 43 ist ein ebenfalls feststehender, das heisst mit der Rückwand 12 verbundener Sensorträger 44 angeordnet, welcher den Sensor 32'trägt.

Es ist offensichtlich, dass die Induktionswicklung 43 selbst als Sensorträger 43 benützt wird.

Aus der Figur 2b geht klar hervor, dass der Sensor 32'und der Sensorträger an einem Punkt auf dem Umfang der Elemente 4 zum Heizen, in der Darstellung oben, angeordnet sind. Es wird ja nur ein Sensor 32'benötigt. Trotzdem kann natürlich auch eine Ausführung mit mehreren über den Umfang verteilten Sensoren 32'möglich sein. Als Sensor 32'eignet sich eine Messspule, ein Hallelement oder eine magnetfeldempfindlicher Halbleitersensor, welcher nach dem sogenannte Totem-Pole-Prinzip arbeitet, wie weiter oben beschrieben.

An der Innenwand des Hohfzylinders der Heizrolle 11 ist eine kleine Ausnehmung in den Kurzschlussring 45 eingelassen. Darin eingebettet ist ein kleiner Permanentmagnet 31. Er ist mit dem Material des Hohlzylinders der Heizrolle 11 fest verbunden und in innigem, gut wärmeleitenden Kontakt. Er kann sogar in die innere Wandung des Hohlzylinders eingelassen sein. Auf diese Weise hat der Magnet 31 immer eine mindestens annähernd gleiche Temperatur wie die Heizrolle 1 selbst. Das bedeutet, dass die Temperatur des Permanentmagneten 31 der Temperatur des Materials des Hohlzylinders also der Heizrolle 11 entspricht.

Zwischen dem Permanentmagneten und dem Sensor 32'besteht immer noch der schmale Luftspalt 46. Permanentmagnet 31 und Sensor 32'sind so angeordnet, das bei jeder Drehung der Heizrolle 11 der Permanentmagnet 31 in kleinem Abstand die Oberflache des Sensors 32' überstreicht. Dadurch erzeugt der Senor 31'ein Messsignal. Im Falle, dass der Sensor eine Messspule ist, wird darin jedesmal eine Induktion bewirkt und eine Induktionsspannung erzeugt.

Diese Induktionsspannung kann nun gemessen werden und stellt somit ein genaues Abbild oder Mass für die beim jeweiligen Ueberstreichen aktuelle Temperatur des Permanentmagneten 31 selbst und damit des Materais des Hohlzylinders der Heizrolle 11 dar. Dafür eignet sich besonders ein Permanentmagnet 31 mit ausgeprägtem Temperaturkoeffizienten, beispielsweise ein Ferrit. Der Temperaturkeoffizient entspricht dann etwa demjenigen des Kurzschlussringes aus Kupfer, wie er für die Induktionsheizung vorteilhafterweise verwendet wird. Das physikalische Prinzip und die Funktionsweise der Temperaturmessung bleiben bei Verwendung eines Hallelementes oder eines magnetfeldempfindlichen Halbleitersensors unverändert. Die Wahl der Art des Sensors richtet sich nach der geforderten Umgebungstemperatur.

Das Messen der Temperatur der Heizrolle 11 geschieht somit durch Messung der im Sensor 32' induzierten Spannung und kann mit einem üblichen Spannungsmessgerät erfolgen. Somit ist es möglich, diese induzierte Spannung als Signal für die Steuerung und Regelung der Induktionsheizung für die Heizrolle 11 zu benützen. Dies ergibt einen geschlossenen Regelkreis, welcher es ermöglicht, die Temperatur der Heizrolle 11 respektive die Temperatur des Hohlzylinders und damit dessen Oberfläche konstant zu halten oder auf einen genauen Wert aufzuheizen und die gewünschte Temperatur genau einzuhalten.

Dies wiederum ermöglicht, nun die Trägheit in bezug auf Wärmetransport und Temperatur- verhalten zu optimieren, indem die Masse des Kurzschlussringes der Induktionsheizung minimiert werden kann. Das Regelungs-und Betriebsverhalten der Heizrolle 11 wird verbessert.

Wenn nun die Messung des Magnetfeldes mit einer Messspule als Sensor 32 induktiv erfolgt, und die Heizelemente 4 mit Heizspulen 41 für eine Induktionsbeheizung der Heizrolle 11 gewählt werden, so ist es möglich, dass die Messspule als Sensor 32 gleichzeitig auch als Heizspule 4 geschaltet wird. Dazu muss allerdings der Permanentmagnet 31 anders angeordnet werden, damit das von ihm erzeugte Magnetfeld im Bereich der Induktionsheizspule möglichst annähernd im rechten Winkel zur Heizwicklung ausgerichtet ist. Vorteilhafterweise wird er dazu im vorderen oder hinteren Randbereich des Hohlzylinders angebracht. Dies ist aus der Figur 3 ersichtlich.

Dazu muss die Sensorfunktion als Messspule zur induktiven Messung des Magnetfeldes und die Funktion als Heizspule, zur induktiven Beheizung der Heizrolle 11, elektrisch und/oder drehzalhabhängig-zeitlich entkoppelt und synchronisiert werden. Dazu wird diese Spule über eine Entkoppelung 56 gesteuert. Die Entkoppelung 56 verbindet die Spulen jeweils mit einer Auswertung 5 zur Ermittlung der Magnetfeldstärke und/oder mit der Speisung und Steuerung der Heizleistung. Bei dieser Methode werden weniger mechanische Elemente benötigt und die Konstruktion wird einfacher, dafür wird der Aufwand für die elektrische/elektronische Steuerung grösser.

Es ist offensichtlich, dass statt der Induktionsheizung auch eine Infrarot-Strahlungsheizung oder eine Widerstandsheizung zusammen mit den gleichen Sensoren 32'in entsprechender Anordnung verwendet werden kann. Dabei sind die Mittel zum Heizen analog zur beschriebenen Induktionsheizung feststehend angeordnet. Der Magnet oder allenfalls auch eine Mehrzahl von Permanentmagneten, ist auf der rotierenden Heizrolle befestigt und dreht mit dieser zusammen.

Die Art und Weise der Temperaturmessung und die prinzipielle Art und Anordnung der Sensoren 32'bleibt immer die gleiche.

Zur noch genaueren Temperaturmessung und Steuerung können mehrere Permanentmagnete 31 am oder im Hohlzylinder der Heizrolle 11 verteilt angeordnet werden, wie dies aus der Figur 4 ersichtlich ist. Sie können beispielsweise in der Längsrichtung des Hohlzylinders verteilt sein. In diesem Falle benötigt man zu jedem Permanentmagneten 31,31', 31"je einen auf dem Sensorträger 44 geeignet angeordneten Sensor 32,32', 32". Wenn die Permanentmagnete 31 zusätzlich auch noch in verschiedenem Drehwinkel zur Rotationsachse der Heizrolle, besipielsweise um 120° versetzt verwendet werden, genügt eine einzige Sensorspule, welche sich über die ganze Länge des Hohlzylinders erstreckt. Da die Drehposition bekannt ist, kann rechnerisch immer bestimmt werden, von welchem Permanentmagneten 31 das Signal stammt und dessen Temperatur gemessen wird. Dies ist besonders interessant, wenn die Galette vom Filament 5 vom Filamenteinlauf 51 zum Filamentauslauf 53 mehrfach umschlungen 52,52', 52" wird. Es empfiehlt sich, in diesem Falle einen Permanentmagneten 31"im Bereich des Filamentauslaufes 53 anzuordnen. In Kombination mit einer ebenfalls in verschiedenen Bereichen ansteuerbaren Heizung kann das Filament vom Einlauf auf die Galette bis zum Auslauf kontinuierlich aufgeheizt werden, wobei alle Heizbereiche in bezug auf ihre Temperatur genau gemessen und gesteuert werden können.