Vorrichtung zum Ablegen von fadenförmigem Endlosmaterial

Abstract

 Die Längsgeschwindigkeit von Endlosmaterial, das mit hohen Geschwindigkeiten angeliefert wird, wird vor dem Ablegen in Kannen vermindert. Die dazu benutzte Vorrichtung besteht aus einem Paar von Walzen, an deren Oberfläche periodisch Zähne (4) angeordnet sind. Die Walzen bilden mit ihren peripheren Bereichen eine Eingriffszone mit zwei Begrenzungsebenen.
Die Zähne der einen Walze werden im ringförmigen Arbeitsbereich dieser Walze von außerhalb derjenigen Seite der einen Begrenzungsebene gehalten, die der Eingriffszone abgewandt ist, während die Zähne der anderen Walze in ihrem Arbeitsbereich von außerhalb der anderen Seite der anderen Begrenzungsebene gehalten werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ablegen von Endlosmaterial, bestehend aus einem Paar von Walzen, an deren Oberflächen periodisch Zähne angeordnet sind, und die mit ihren peripheren Bereichen eine Eingriffszone mit zwei Begrenzungsebenen bilden.
Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise bei der Herstellung synthetischer Stapelfasern benutzt, wenn die von einer größeren Zahl von Schmelzspinndüsen abgezogenen Fadenscharen zu einem Spinnkabel zusammengefaßt werden und dann in großen Spinnkannen abgelegt werden.

[0002] Es wurden eine Reihe von mechanischen und pneumatischen Verfahren zum Ablegen des kontinuierlich angelieferten Spinnkabels beschrieben; es hat sich aber gezeigt, daß diese Verfahren nicht für die hohen Spinnabzugsgeschwindigkeiten geeignet sind, wie sie im Laufe der technologischen Entwicklung üblich geworden sind. Der hohe Impuls des Spinnkabels muß bei diesen Verfahren beim Auftreffen auf die bereits abgelegte Masse augenblicklich vernichtet werden, dadurch öffnet sich das Spinnkabel, spleisst au" und führt zu Wirrlagen und Verschlingungen der Filamente. Diese Art der Ablage führt beim Wiederausziehen aus der Spinnkanne zu Auslaufschwierigkeiten und zu Filamentschäden und zu ungleichen Verstreckungen, die sich in abweichenden textiltechnologischen Daten, wie z.B. Anfärbeunterschieden zeigen. Im ungünstigsten Fall kann das Spinnkabel beim Aufprall in die Spinnkanne sogar so stark geschädigt werden, daß es nicht weiterverarbeitet werden kann.

[0003] Eine Ablagevorrichtung für Spinnkabel muß deshalb die Geschwindigkeit des angelieferten Spinnkabels vor der Ablage in die Spinnkanne reduzieren. Diese Geschwindigkeitsreduzierung kann z.B. durch eine sinusförmige Verformung mit Hilfe eines Profilwalzenpaares erfolgen.

[0004] Eine derartige Vorrichtung wird z.B. in der DE-OS 26 09 615 als Stand der Technik diskutiert. Die Profilräder dieser Ablageorgane weisen dabei meist die für Zahnräder weit verbreitete Evolventenverzahnung auf, da diese unempfindlich gegen die für diesen Einsatzzweck notwendige Veränderung des Wellenabstands der beiden Profilräder ist. Aus der Zahnradkräuselung sind ferner dreieckige Zähne bekannt, wie sie z.B. in der DE-OS 14 35 541 dargestellt sind.

[0005] Diese Ablage über Zahnradpaare findet nach allgemeiner Ansicht ihre Grenze bei maximal 2000 m/min Liefergeschwindigkeit des Spinnkabels, da sich sonst das Spinnkabel oder zumindest einzelne Filamente des Spinnkabels um die Profilräder wickeln. Diese Erscheinung wird auf den das Profilrad begleitenden Luftstrom zurückgeführt.
Es ist Ziel der vorliegenden Erfindung, Ablagevorrichtungen mit Walzenpaaren zur Verfügung zu stellen, die auch noch für größere Liefergeschwindigkeiten des Spinnkabels geeignet sind.

[0006] Dieses Ziel wurde erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs die Zähne der einen Walze im ringförmigen Arbeitsbereich dieser Walze von außerhalb der der Eingriffzone abgewandten Seite der einen Begrenzungsebene gehalten werden, und daß die Zähne der anderen Walze in ihrem ringförmigen Arbeitsbereich von außerhalb der anderen Seite der anderen Begrenzungsebene gehalten werden.

[0007] Bevorzugt sind dabei die Zähne über radartige Halterungen mit den Walzen verbunden.

[0008] Besonders bevorzugt sind die Zähne parallel zu den Achsen der Walzen angeordnet.

[0009] Vorzugsweise weisen die Zähne kreisförmige Querschnitte auf. Bevorzugt sind die Zähne Vollkörper, nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform Hohlkörper. Nach zwei weiteren Vorzugsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Zähne starr befestigt oder drehbar gelagert.

[0010] Die Breite der Zähne beträgt vorteilhaft weniger als die Hälfte, insbesondere weniger als ein Viertel der Zahnteilung.
Ganz besonders bevorzugt ist eine Ablagevorrichtung, bei der der Eingriff größer ist als der Quotient aus Zahnteilung und Ludolphscher Zahl π.

[0011] Üblicherweise sind die beiden Walzen gleich groß und von gleicher Konstruktion, sie können aber ebenfalls verschieden groß sein. Wichtig ist nur, daß beide in der Eingriffzone glatt ineinanderpassen, d.h., daß die Zähne gleichmäßig und-ohne gegenseitige Berührung zwischen die Zähne der anderen Walze passen und Platz für das abzulegende Endlosmaterial lassen. Die Drehachsen der beiden Walzen liegen gewöhnlich parallel.

[0012] Abzulegendes Endlosmaterial kann jedes kontinuierliche Gebilde sein, wie z.B. Filamente, Bänder, Folien oder Nudeln.

[0013] Die Eingriffzone eines Paares von Walzen für das Endlosma- _terial ist in Ebenen senkrecht zu den Achsen der Ablenkkörper durch die beiden Umkreise der Walzen begrenzt, in der Ebene parallel zu den Achsen der Walzen durch die Breite der Endlosgutes. Die Ränder des Endlosmaterials beschreiben dabei zwei zueinander parallele Begrenzungsebenen der Eingriffzone, die gewöhnlich senkrecht zu den Drehachsen der Naben der Ablenkköprer liegen.

[0014] Wie in Fig. 2 ersichtlich ergibt sich somit für jeden der beiden Ablenkkörper ein ringformiger Arbeitsbereich, der begrenzt wird von:

1. dem Umkreis der Walze und

2. von einem dazu konzentrischen Kreis, dessen Readius der Differenz von Umkreisradius und Eingriff entspricht.

[0015] Die Zahnbreite ist hier die Erstreckung des Zahnes in Umfangrichtung der Walze, die Zahnteilung das entsprechende Bogenstück zwischen identischen Punkten zweier benachbarter Zähne, d.h. der Quotient aus Walzenumfang und Zähnezahl. Beide Größen sind im allgemeinen durchmesserabhängig.

[0016] Unter radartigen Halterungen werden z.B. Scheiben verstanden, deren Drehachse mit der Drehachse der Walzen identisch ist, und an deren Umfang die Zähne befestigt sind. Zur Gewichtsverminderung ist diese radartige Halterung oft nur als Speichenrad ausgebildet, wobei jedem Zahn eine Speiche zugeordnet ist.

[0017] Der Eingriff ist die Längendifferenz zwischen Walzendurchmesser und dem Abstand der beiden Walzenachsen voneinander im Falle zweier gleichgroßer Walzen.

[0018] Der relative Eingriff ist der Quotient aus Eingriff e und Walzendurchmesser D.

[0019] Die Zähne stehen im wesentlichen parallel zu den Achsen der zugehörigen Walzen; dabei soll aber "parallel" auch noch eine Neigung von bis zu etwa 15° zur Achse hin oder von der Achse weg mit einschließen.

[0020] Die Achsen der Walzen müssen einen solchen Abstand voneinander haben, daß die Peripherien der Walzen noch eine Eingriffzone bilden. Dieser Abstand muß deshalb größer sein als der einfache Radius der Walzen. Wenn beide Walzen den gleichen Radius haben, bedeutet dies, daß die Zähne der anderen Walze nicht bis zur Drehachse der einen Walze herangeführt werden. Dieser Abstand muß aber kleiner sein als der doppelte Radius der Walzen, weil es andernfalls nicht mehr zur Ausbildung einer Eingriffzone kommt, da sich die Umkreise der Walzen nicht mehr überlappen würden.

[0021] Anhand der Figuren soll die Erfindung weiter erläutert werden.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung senkrecht zu den Achsen der Walzen.

Figur 3 zeigt das Verhältnis der Abgabegeschwindigkeit v_A eines Spinnkabels in eine Spinnkanne zur Zuliefergeschwindigkeit VE als Funktion des relativen Eingriffes und der Zähnezahl n.

In Figur 4 ist dargestellt, wie mit zunehmendem relativem Eingriff und mit zunehmender Zähnezahl n die Umschlingung des Endlosmaterials um die Zähne stark ansteigt.

[0022] In den Figuren bedeutet: 1 Spinnkabel, 2 Nabe der Walze, 3 Speichen, 4 Zähne, 5 und 6 Ränder des Spinnkabels 1, 7 Schleifen des Spinnkabels.

[0023] Figuren 1 und 2 zeigen wie die Zähne 4, die über Speichen 3 an den Naben 2 befestigt sind und sich mit diesen drehen, das Spinnkabel 1 aus seiner ursprünglich senkrechten Bahn in annähernd waagerecht verlaufende Schleifen 7 verlegen. Die Ränder 5 und 6 des Spinnkabels beschreiben dabei zwei zueinander parallele gedachte Begrenzungsebenen. Es ist deutlich siehtbar, daß die Halterungen 3 der Zähne der linken Walze hinter der durch den Rand 5 festgelegten _Be-grenzungsebene angeordnet sind-und daß nur die Zähne 4 in die Eingriffzone ragen.
Entsprechend befinden sich die Halterungen 3 der rechten Walze vollständig vor der von Rand 6 aufgespannten Begrenzungsebene.
In Figur 2 ist deutlich zu sehen, wie das Spinnkabel 1 von den Zähnen 4 hin und her geführt wird, und so in der Eingriffzone seine Vertikalgeschwindigkeit wesentlich verringert wird. Bei Punkt A läuft das Kabel in die Eingriffszone ein, bei B verläßt es sie wieder. Ferner zeigt Figur 2 die beiden ringförmigen Arbeitsbereiche, die je vom Umkreis U und von einem dazu konzentrischen Kreis K gebildet werden, dessen Radius der Differenz aus Umkreisradius und Eingriff e entspricht.
Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß der Quotient aus Abgabegeschwindigkeit V_A und Zuliefergeschwindigkeit V_E mit zunehmendem relativem Eingriff stark absinkt, d.h. die Geschwindigkeitsreduzierung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung steigt stark an. Auch eine zunehmende Zähnezahl n bewirkt eine starke Geschwindigkeitsreduzierung.

[0024] Die erfindungsgemäßen Walzen gestatten Eingriffe e von bis zur Größe des Umkreisradius der Walzen. Eingriff und Zähnezahl können nicht beliebig hoch gewählt werden, da - wie in Figur 4 dargestellt - mit zunehmendem Eingriff und mit zunehmender Zähnezahl die Umschlingung des Garnes um die Zähne stark ansteigt. Nach der Eytelweinschen Formel zur Seilreibung steigt aber die Reibungskraft auf das Spinnkabel exponentiell mit dem Umschlingungswinkel an, so daß die Gefahr einer Verstreckung besteht, wie sie für Garne, z.B. in der US-PS 32 56 134 für Paare von Stiftenscheiben beschrieben wird.

[0025] Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird deshalb die Summe der Umschlingungswinkel zwischen Spinnkabel und Zähnen unter 6π- 8 für hochorientierte, d.h. schnellgesponnene Spinnkabel gewählt.

[0026] Der maximal mögliche Umschlingungswinkel steigt mit zunehmender Vororientierung, d.h. mit zunehmender Spinnabzugsgeschwindigkeit.

[0027] Um die Reibung des Spinnkabels auf den Zähnen gering zu halten, werden Zähne mit Oberflächen mit geringen Reibungskoeffizienten gewählt, wie z.B. mattierte Chrom oder Sinterkeramikflächen. Die Reibung kann auch durch die Wahl der Präparationsmittel und des Wassergehalts des Spinnkabels gering gehalten werden. Extrem niedere Reibungswerte ergeben sich bei drehbar gelagerten Zähnen mit kreisförmigem Querschnitt.

[0028] Der Durchmesser der Walzen wird groß gewählt um durch geringe Drehzahlen eine wenig aufwendige Vorrichtung benutzen zu können. Zur Ablösung des Spinnkabels von den Zähnen tragen aber auch die Fliehkräfte bei, so daß bei höheren Eingriffen wieder geringere Walzendurchmesser geeigneter sind.
Zähnezahl und Walzendurchmesser sowie die spezielle Gestaltung der Zähne werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung dem jeweiligen Problem angepaßt, wobei die Art des Spinngutes, die aufgebrachte Präparation, der Einzel- und Gesamttiter des Spinnkabels und natürlich die Spinnabzugsgeschwindigkeit berücksichtigt werden.

[0029] Das Beispiel zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in verschiedenen Wirkungsweisen.

Beispiel

[0030] Die Walzen nach Fig. 1 bei 520 mm Durchmesser, 30 Zähnen bewirken eine Geschwindigkeitsreduktion Δ des austretenden Spinnbandes bei einem Eingriff von

[0031] Bei einem Zahndurchmesser von 15 mm, matt verchromt, eine Spinnbandstärke von 90.000 dtex und 2800 m/min Spinnabzug, d.h. Zuliefergeschwindigkeit V_E und einem Feuchtigkeitsgehalt von 15 - 20 % ergaben maximale Fadenspannungen f bei

Eingriff e = 80 mm und Umschlingungswinkel von 4 π von

f = 70 mp/dtex

Eingriff e = 100 mm und Umschlingungswinkel von 4,8πvon

f = 103 mp/dtex

Eingriff e = 120 mm und Umschlingungswinkel von 5,8π von

f = 115 mp/dtex

[0032] Höhere Eingriffe ließen die Fadenspannung sehr schnell über die zulässige Verstreckgrenze von 300 mp/dtex ansteigen.

[0033] Auch treten an den Zähnen unzulässig hohe Kräfte auf, so daß die Grenze der Geschwindigkeitsreduktion bei ca. 80 % erreicht wird.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Ablegen von Endlosmaterial, bestehend aus einem Paar von Walzen, an deren Oberfläche periodisch Zähne angeordnet sind, und die mit ihren peripheren Bereichen eine Eingriffzone mit zwei Begrenzungsebenen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne der einen Walze im ringförmigen Arbeitsbereich dieser Walze von außerhalb der der Eingriffzone abgewandten Seite der einen Begrenzungsebene gehalten werden, und daß die Zähne der anderen Walze in ihrem ringförmigen Arbeitsbereich von außerhalb der anderen Seite der anderen Begrenzungsebene gehalten werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne über radartige Halterungen mit den Walzen verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne parallel zu den Achsen der Walzen angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne kreisförmige Querschnitte aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne Vollkörper sind.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne Hohlkörper sind.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähhe starr befestigt sind.

8. Vorrichtung nach Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne drehbar gelagert sind.

9. Vorrichtung nach Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichner daß die Breite der Zähne weniger als die Hälfte der Zahnteilung beträgt.

10. Vorrichtung nach Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Finger weniger als ein Viertel der Zahnteilung beträgt.

11. Vorrichtung nach Ansprüchen 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriff größer ist als der Quotient aus Zahnteilung und Ludolphscher Zahl π .

Zeichnung