[0001] Die Erfindung betrifft eine Spirale großer Länge zur Herstellung eines Spiralbandes
und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen von Füllmaterial in Spiralen
für ein Spiralband nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1, 5 bzw. 10, sowie ein
aus derartigen Spiralen hergestelltes Spiralband.
[0002] Aus der DE-OS 30 39 873 ist es bekannt, Füllmaterial in Spiralen für ein Spiralband
auf die Weise einzubringen, dass die Spiralen bei ihrer Herstellung um das
Füll- material herumgewickelt werden. Nachteilig ist hierbei, dass das Füllmaterial
aufgestaucht wird. Eine aufgestauchte Füllung kann Schwierigkeiten verursachen, zum
Beispiel wenn das Siebband mittels eines Hochdruck-Luftstrahles gereinigt werden soll,
da dabei dann die Gefahr besteht, dass die Füllung zwischen den Spiralwindungen herausgeblasen
wird.
[0003] Es besteht auch die Möglichkeit, das Füllmaterial in das fertige Spiralband zu schieben
oder zu ziehen. Dieses Verfahren ist jedoch sehr mühsam und bei sehr breiten Siebbändern
kann die Durchlässigkeit des Siebes nicht genügend verringert werden, da bei zu starkem
Füllmaterial die Reibung zwischen diesem und der Innenseite der Spiralen zu gross
wird.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Spiralen großer Länge zu schaffen, mit
denen sich Spiralbänder gleichmässiger Durchlässigkeit herstellen lassen, sowie eine
Vorrichtung und ein Verfahren zum Füllen derartiger Kunststoffspiralen zur Verfügung
zu stellen.
[0005] Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1, 5 bzw.
10 gelöst.
[0006] Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zum Umwickeln zweier ineinandergefügter
Spiralen mit einem Umwicklungsfaden, durch die sichergestellt wird, dass eine ausreichende
Länge von Füllmaterial von der weitergeförderten Spirale nachgezogen wird.
[0007] Gegenstand der Erfindung ist schliesslich auch ein Spiralband, das aus einer Vielzahl
von Spiralen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt ist.
[0008] Die Spiralen sind im allgemeinen aus einem Kunststoff-Monofil gewickelt. Dient das
daraus hergestellte Spiralband als Bespannung für eine Papiermaschine, so bestehen
die Spiralen im allgemeinen aus Polyester-Monofil.
[0009] Die erfindungsgemäße Spirale besitzt eine große Länge, d.h. die Länge der Spirale
kann beliebig groß sein. Beim Herstellen eines Spiralbandes durch Zusammenfügen von
Spiralen sind bei den üblichen Verfahren die Spiralen vor dem Zusammenfügen beliebig
lang und werden erst nach dem Zusammenfügen entsprechend der Breite des Spiralbandes
abgeschnitten. Vor dem Zusammenfügen haben die Spiralen daher z.B. eine Länge von
300 Metern. Beim Herstellen eines Spiralbandes aus gefüllten Spiralen müssen daher
vernünftigerweise die Spiralen in dieser vollen Länge gefüllt sein. Eine Spirale großer
Länge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 war bisher nicht herstellbar, auch nicht von
Hand. Es ist nämlich nicht möglich, von Hand eine Spirale von z.B. 300 Meter Länge
gleichmäßig zu füllen und dabei jede Torsion des Füllmaterials zu vermeiden. In der
DE-OS 30 39 873 werden endlose gefüllte Spi
- ralen beschrieben. Hierbei werden die Spiralen bei der Herstellung um das Füllmaterial
gewickelt, wodurch dem Volumen und der Härte des Füllmaterials Grenzen gesetzt sind,
weil bei zu großem Volumen oder zu großer Härte des Füllmaterials die Spirale beim
Aufwickeln auf den Dorn verformt würde und dadurch die Spirale unregelmäßig und unbrauchbar
würde.
[0010] Dadurch, dass nach der vorliegenden Erfindung das Füllmaterial endlos in die Spiralen
eingebracht wird und keine oder eine definierte gleichmässige Torsion aufweist, wird
das Innere der Spiralen gleichmässig entlang der Spiralachse zu einem bestimmten Prozentsatz
ausgefüllt und weisen die daraus hergestellten Spiralbänder daher eine gleichförmige
Durchlässigkeit auf. Die gleichförmige Durchlässigkeit bleibt auch erhalten, wenn
in jede Spirale Füllmaterial in Form mehrere Monofile eingebracht wird, da diese Monofile
parallel eingebracht werden können.
[0011] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Gesamtdarstellung der Vorrichtung zum Einbringen des Füllmaterials in
die Spiralen;
Fig. la einen Garnführer der Vorrichtung nach Fig. 1 mit drehbarem Auge;
Fig. lb die Verbindung der Augen zweier Fadenführer mittels-eines Spiralschlauches;
Fig. 2 die Einrichtungen zur Zuführung der Spiralen zu der in Fig. 1 dargestellten
Vorrichtung;
Fig. 3 bis 6 alternative Einrichtungen zum Weitertransport der Spiralen;
Fig. 7 die Art und Weise, auf die das Füllmaterial mittels einer Hilfsspirale mitgezogen
wird;
Fig. 8 und 9 eine Einrichtung zum Umwickeln zweier ineinandergefügter, mit Füllmaterial
versehener Spiralen;
Fig. 10 zwei ineinandergefügte, mit Füllmaterial versehene und mit einem Umwicklungsgarn
umwickelte Spiralen;
Fig. 10a und 10b die ineinandergefügten Spiralen im Schnitt;
Fig. lla, llb, llc und lld die Einrichtung zum Weiterfördern zweier ineinandergefügter
Spiralen;
Fig. 12 im Querschnitt eine mit einem geflochtenen oder gewebten Schlauch ausgefüllte
Spirale;
Fig. 13 die Verformung des Schlauches in einem zusammengefügten Spiralband;
Fig. 14 in Gegenüberstellung ein mit einem Faden oder flachen Folienbändchen ausgefülltes
Spiralband und ein mittels eines Schlauches ausgefülltes Spiralband;
Fig. 15 und 16 einen Füllmaterial-Schlauch mit gerader bzw. wellenförmiger Seele und
Fig. 17 und 18 ein anderes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Einbringen des
Füllmaterials in die Spirale.
[0012] Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung durchläuft die Spirale 1 ein feststehendes
Rohr 2, um das sich eine Scheibe 4 dreht. Auf der Scheibe 4 ist im Abstand von ihrem
Mittelpunkt der Vorrat für das Füllmaterial drehbar gegenüber der Scheibe 4 angeordnet,
und zwar so, dass der Füllmaterialvorrat bei jeder Umdrehung der Scheibe 4 eine Drehung
in entgegengesetzter Richtung gegenüber der Scheibe 4 ausführt, wodurch der Füllmaterialvorrat
seine Orientierung insgesamt nicht verändert. Dies kann in einfacher Weise dadurch
erreicht werden, dass auf dem Rohr 2 ein Zahnrad 3 feststehend angeordnet ist und
der
Füllma- terialvorrat, der auf Spulen 6, 7 aufgewickelt ist, drehbar auf einem weiteren
Zahnrad 5 montiert ist, das drehbar auf der Scheibe 4 und im Abstand von deren Mittelpunkt
montiert ist und über eine Antriebskette, einen Zahnriemen oder dergleichen mit dem
Zahnrad 3 verbunden ist. Die Zahnräder 3 und 5 haben die gleiche Anzahl von Zähnen.
Das Zahnrad 5 dreht sich dadurch mit der Scheibe 4 um das Zahnrad 3 herum, behält
jedoch seine Orientierung bei. Damit behalten auch die Spulen 6 und 7 immer die gleiche
gegenseitige Orientierung, d.h. die Verbindungsgerade A-A durch die beiden Spulenmittelpunkte
ändert ihre Orientierung während des Umlaufs der Scheibe 4 nicht und das Füllmaterial,
das bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform aus zwei Füllfäden 24 besteht, wird
ohne Torsion in die Spirale 1 eingebracht, so dass die beiden Füllgarrie parallel
und ohne Verkreuzung und Torsion in dem Inneren der Spirale liegen.
[0013] Garnführer 8a, 8b und 9 sind fest mit dem Zahnrad 5 verbunden, während ein weiterer
Garnführer 10 auf der Scheibe 4 befestigt ist. Das Füllmaterial, das auf den Spulen
6 und 7 aufgewickelt ist, wird zuerst durch die Garnführer 8a bzw. 8b und 9 geführt
und dann durch den fest auf der Scheibe 4 angeordneten Garnführer 10, dessen Führungs-
öse sich nahe dem Zentrum der Scheibe 4 und unmittelbar oberhalb des oberen Endes
des feststehenden Rohres 2 befindet. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Scheibe 4 und
die Geschwindigkeit, mit der die Spirale 1 durch das feststehende Rohr 2 nach oben
gefördert wird, sind so aufeinander abgestimmt, dass die Scheibe 4 genau eine Umdrehung
innerhalb der Zeit macht, in der die Spirale 1 um einen Windungsabstand weiter gefördert
wird. Bei einer rechtssinnigen Spirale 1, die nach oben gefördert wird, dreht sich
die Scheibe 4 dabei rechts herum, während sich die Scheibe 4 bei einer linkssinnigen
Spirale, wie in Fig. 1 dargestellt, linksherum dreht. Aufgrund dieser Anordnung wird
das Füllmaterial gleichsam in die Spirale 1 hineingedreht.
[0014] Je nach Art des Füllmaterials besteht die Gefahr, daß das Füllmaterial beim Durchlaufen
des Auges des Fadenführers 10 eine Torsion erhält. Dies kann verhindert werden, indem
das Auge des Fadenführers 10 mittels eines Kugellagers drehbar in einer Halterung
ausgebildet wird, wie dies in Fig. la dargestellt ist. Die Aussenschale des Kugellagers
ist dabei fest verbunden mit der Fadenführerstange. Bei der Ausführungsform von Fig.
la dreht sich das Auge des Fadenführers dabei frei. Es ist auch möglich, die das Fadenführerauge
darstellende Innenscheibe des Kugellagers mittels eines Schlauches z.B. der in Fig.
lb dargestellten Stahldrahtwendel mit dem Auge des Fadenführers 9 zu verbinden, das
fest angeordnet ist. Die Verdrehung, die der Fadenführer 9 gegenüber der Scheibe 4
aufweist, wird dadurch zwangsläufig auf das frei drehbare Auge des Fadenführers 10
übertragen. Das Füllmaterial verläuft dabei durch das Innere der Stahlwendel und ist
gegen Torsion gesichert. Bei Verwendung von flach- oder schlauchförmigem Füllmaterial
kann die öffnung des Kugellagers, d.h. das Fadenführerauge, zu einem Schlitz verengt
sein, damit sich das Füllmaterial diesem gegenüber nicht verdrehen kann.
[0015] Statt der in Fig. 1 gezeigten zwei Spulen 6, 7 können selbstverständlich auch mehrere
Spulen oder nur eine einzige Spule eingesetzt werden, je nach dem, aus wie vielen
Einzelfäden das Füllmaterial bestehen soll. In jedem Fall erhält man jedoch eine zwirnfreie
und torsionsfreie Füllung. Diese Torsions- und Zwirnfreiheit ist notwendig, damit
das Spiralinnere über die gesamte Länge gleichbleibend ausgefüllt ist und damit die
Füllung genügend weich ist, um später das Ineinanderfügen der Spiralen zu ermöglichen.
[0016] Soll das Füllmaterial eine bestimmte, regelmässige Drehung, zum Beispiel eine Drehung
pro Meter aufweisen, so kann dies dadurch erreicht werden, dass die Zahnräder 3 und
5 geringfügig unterschiedliche Anzahlen von Zähnen aufweisen.
[0017] Für die Weiterförderung der Spirale 1 bestehen verschiedene Möglichkeiten. Gemäss
Fig. 2 sind unter der Scheibe 4 Zuführwalzen 12 angeordnet, die die Spirale 1 am unteren
Ende des Rohrs 2 in dieses hineinführen, und sind im Abstand vom oberen Ende des Rohrs
2 Abzugswalzen 14' montiert. Die Abzugswalzen 14 laufen dabei etwas schneller als
die Zuführwalzen 12, wodurch das Spiralstück zwischen den beiden Walzenpaaren etwas
auseinandergezogen wird. Dadurch wird die Anzahl der Spiralwindungen, die von den
Abzugswazen 14 pro Zeiteinheit erfasst werden, solange verringert, bis sich ein Gleichgewichtszustand
einstellt, der dann erreicht ist, wenn die Zahl der von den Zuführwalzen 12 pro Zeiteinheit
erfassten Spiralwindungen gleich der ist, die von den Abzugswalzen 14 pro Zeiteinheit
erfasst werden. Wenn einmal der Gleichgewichtszustand erreicht ist, bleibt die Anzahl
der Spiralwindungen auf dem Stück zwischen den Zuführwalzen 12 und den Abzugswalzen
14 konstant. Damit bleibt dann auch der Abstand zwischen den einzelnen Spiralwindungen
konstant. Durch Verändern der Geschwindigkeit der Zuführwalzen 12 und der Abzugswalzen
14 kann somit die Fördergeschwindigkeit der Spirale 1 und der Abstand der Windungen
in dem zwischen den beiden Walzenpaaren befindlichen Ausschnitt der Spirale gesteuert
werden.
[0018] Eine andere Möglichkeit zur Weiterförderung der Spirale 1 ist in Fig. 3 gezeigt.
Im Inneren der Spirale 1 befindet sich dabei ein Stift 15, der sich über mehrere Spiralwindungen
erstreckt und einen solchen Durchmesser aufweist, dass er sich frei im Inneren der
Spirale 1 drehen kann. Senkrecht zur Längsachse des Stiftes 15 erstreckt sich ein
Befestigungsdraht 16, z.B. ein Monofil, durch den Stift 15. Der Befestigungsdraht
16 ist zwischen zwei Stützen 18 gespannt, die sich mit der Scheibe 4 mitdrehen. Die
Stützen 18 können unmittelbar auf der Scheibe 4 angeordnet sein. Mittels des sich
drehenden Befestigungsdrahtes 16 wird die Spirale 1 weitergefördert, wobei die Fördergeschwindigkeit
der Spirale 1 unmittelbar von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Scheibe 4 gesteuert
wird, wobei die gewünschte Abstimmung der Vorwärtsbewegung der Spirale 1 und der Kreisbewegung
des Füllmaterials automatisch erreicht wird.
[0019] Wie in Fig. 4 gezeigt, werden zweckmässig zwei Stifte 15 mit Abstand übereinander
angeordnet, wobei das Füllmaterial in dem Raum zwischen den beiden Stiften 15 zugeführt
wird.
[0020] Auch eine Kombination der in der Fig. 2 einerseits und den Figuren 3 und 4 andererseits
gezeigten Einrichtungen für den Weitertransport der Spirale 1 ist möglich, wobei sich
die in Fig. 5 dargestellte Möglichkeit in der Praxis am besten bewährt hat. Hierbei
wird ein knapp über dem oberen Ende des feststehenden Rohres 2 gehaltener Befestigungsstift
15 verwendet in Verbindung mit Abzugswalzen 14, die im Abstand über dem Stift 15 die
Spirale 1 erfassen. Das Füllmaterial wird zwischen dem Stift 15 und den Abzugswalzen
14 zugeführt.
[0021] Gemäss Fig. 6 können auch die Zuführwalzen 12, die unter der Scheibe 4 angeordnet
sind, mit einem in etwas grösserem Abstand über dem oberen Ende des feststehenden
Rohres 2 angeordneten Stift 15 kombiniert werden. Das Füllmaterial wird dabei zwischen
dem oberen Ende des Rohres 2 und dem Stift 15 zugeführt.
[0022] Die Scheibe 4 kann eine Geschwindigkeit von z.B. 1000 bis 1400 Umdrehung pro Minute
haben, wobei dann etwa 150 m Spirale pro Stunde gefüllt werden.
[0023] Ein anderes Ausführungsbeispiel für die Vorrichtung zum Einbringen des Füllmaterials
in die Spirale ist in den Figuren 17 und 18 gezeigt. Die Scheibe 4 ist hierbei mittels
eines Kugellagers 41 in einer entsprechenden kreisförmigen Öffnung eines Rahmens 42
drehbar gelagert. Im nachfolgenden wird dabei davon ausgegangen, dass die Drehachse
vertikal ausgerichtet ist, wobei jedoch auch jede andere Ausrichtung der Drehachse
grundsätzlich möglich ist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 1 rotieren wiederum
die Spirale und das Füllmaterial ohne Eigenrotation umeinander, d.h. unter Beibehaltung
ihrer Orientierung. Gegenüber Figur 1 ist jedoch in dem Ausführungsbeispiel der Figuren
17 und 18 die Position von Füllmaterial und Spirale vertauscht und verläuft das Füllmaterial
durch den Mittelpunkt der Scheibe 4 und damit auf der Rotationsachse. Die Spirale
läuft dagegen durch eine aussermittige öffnung der Scheibe 4. Die Scheibe 4 wird durch
einen Keilriemen 42 von einem nicht gezeigten Antriebsmotor angetrieben. Damit das
Füllmaterial und die Spirale 1 bei ihrer Führung durch die Scheibe 4 hindurch nicht
infolge Berührung mit den öffnungsrändern der sich drehenden Scheibe 4 eine Veränderung
ihrer Orientierung erfahren, sind das Füllmaterial und die Spirale 1 durch Rohre 44
bzw. 2 durch die Scheibe 4 hindurchgeführt, die mittels Kugellager 47 gegenüber der
Scheibe 4 drehbar gelagert sind. Das Rohr 44 trägt am oberen Ende eine Platte 45 mit
einem Spalt 46. Am unteren Ende des Rohres 44 befindet sich ein Spulenhalter 48, der
die Spule 6 mit dem Füllmaterial 26 hält. über einen Fadenführer 55, der zugleich
als Fadenbremse dient, läuft das Füllmaterial 26 durch das Rohr 44 und wird durch
den Spalt 46 am oberen Ende des Rohres 44 richtungsorientiert zwischen den Windungen
der Spirale 1 in diese hinein am Zusammenführungspunkt 60 zugeführt. Der Spulenhalter
48 macht also ebenfalls die Drehung der Scheibe 4 nicht mit. Das Rohr 2 ist durch
Kugellager in der aussermittigen öffnung der Scheibe 4 drehbar gegenüber der Scheibe
4 gelagert. Am oberen Ende besitzt es eine schlitzförmige öffnung die der Querschnittsform
der Spirale 1 angepasst ist, also zum Beispiel Ellipsenform besitzt bei Spiralen mit
ellipsenförmigem Querschnitt. In das untere Ende des Rohres 2 wird die Spirale mittels
einer Führung 56 von einem nicht dargestellten und nicht mit der Scheibe 4 verbundenen
ortsfesten Vorrat, im allgemeinen eine Kanne, zugeführt. Die Führung 56 sorgt dafür,
dass die von unten zugeführte Spirale 1 nicht mit dem Spulenhalter 48 kollidiert.
[0024] Die Weiterförderung der Spirale 1 geschieht im wesentlichen so wie in Figur 5 dargestellt,
nämlich mittels eines im Inneren der Spirale 1 befindlichen Stiftes 15, der durch
einen Befestigungsdraht 16 zwischen zwei Stützen 18 gehalten wird. Die Stützen 18
halten den Stift 15 dabei an einer Stelle zwischen dem oberen Ende des Rohres 2 und
dem Zusammenführungspunkt 60.
[0025] Die Einrichtung zur Aufrechterhaltung der Orientierung des Füllmaterials 26 und der
Spirale 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel aufwendiger als bei dem Ausführungsbeispiel
von Figur 1. Auf dem Rohr 2 sitzt wiederum ein Zahnrad 3, das mit einem auf dem mittigen
Rohr 44 angebrachten Zahnrad 5 durch eine Kette oder einen Zahnriemen 57 verbunden
ist. Die Kette oder der Zahnriemen 57 läuft ferner um ein Zahnrad 50 auf einer Welle
54, die durch Kugellager 53 an einer aussermittigen Stelle drehbar in der Scheibe
4 gelagert ist. Die Rohre 44 und 2 und die Welle 54 sind ungefähr an den Ecken eines
gleichseitigen Dreiecks angeordnet, so dass sich für den Keilriemen 57 auf den Zahnrädern
3, 5 und 50 ein ausreichend grosser Umschlingungswinkel ergibt. Die Welle 54 erstreckt
sich nach oben über den Zusammenführungspunkt 60 hinaus und weist am oberen Ende ein
weiteres Zahnrad 51 auf, das über eine Kette oder einen Zahnriemen mit einem Zahnrad
52 verbunden ist, das über dem Zusammenführungspunkt fest,angeordnet ist und in der
Mitte eine öffnung aufweist, durch die die bereits gefüllte Spirale 1 nach oben durch
den Spalt der Abzugswalze 14 hindurchgeführt wird. Die Zahnräder 51 und 52 weisen
die gleiche Anzahl von Zähnen auf und das Zahnrad 51 und damit die Welle 54 besitzen
infolge dessen die gleiche, unveränderte Orientierung wie das ortsfeste Zahnrad 52.
Die Zahnräder 3, 5 und 50 besitzen ebenfalls die gleiche Anzahl von Zähnen und sind
daher infolge der Verbindung mit der Welle 54 und dem ortsfesten Zahnrad 52 in ihrer
Orientierung ebenfalls unverändert.
[0026] Durch die in den Figuren 17 und 18 gezeigte Vorrichtung wird die Spirale 1 gleichsam
um das Füllmaterial 26 herumgelegt. Die Spirale 1 und das Füllmaterial 26 behalten
dabei ihre Orientierung bei, d.h. sie erfahren keinerlei Längsdrehung.
[0027] Durch die beschriebene Vorrichtung dreht sich die Spirale 1 unterhalb des Zusammenführungspunktes
um das Füllmaterial 26.
[0028] Mittels des auch als Fadenbremse wirkenden Fadenführers 55 wird dabei das Füllmaterial
26 genügend gespannt. Durch den im Inneren der Spirale durch Drähte 16 gehaltenen
Stift 15 dreht sich die Spirale 1 bei jeder Umdrehung der Scheibe 4 um 360° gegenüber
dem Stift 15 und wird dadurch eine Windung weitergefördert. Da die Spirale 1 keine
Drehung um ihre Längsachse ausführt, kann sie ohne Schwierigkeiten aus einer unter
der Vorrichtung stehende Kanne zugeführt werden.
[0029] Die Abzugswalzen 14 führen die gefüllte Spirale 1 weiter. Ihre Geschwindigkeit ist
so eingestellt, dass die Spirale 1 zwischen dem Stift 15 und den Abzugswalzen 14 etwas
auseinandergezogen wird, damit das Füllmaterial 26 leicht in das Innere der Spirale
1 hineingleitet.
[0030] Der Vorteil der Ausführungsform gemäss den Figuren 17 und 18 gegenüber der Ausführungsform
der Figur 1 besteht insbesondere darin, dass nicht der gesamte Füllmaterialvorrat
am Rande der Scheibe mitrotiert und somit das Massenträgheitsmoment wesentlich kleiner
ist. Sowohl die Spule 6 mit dem Füllmaterialvorrat als auch die Kanne mit der leeren
Spirale stehen still. Die erzielbaren Geschwindigkeiten sind damit wesentlich höher.
Es können damit grössere Spulen 6 für den Füllmaterialvorrat verwendet werden. Dadurch
dass das Füllmaterial unter grösserer Spannung verarbeitet werden kann, ist auch die
Gefahr der unerwünschten Längsdrehung des Füllmaterials und damit von Fehlern im Arbeitsablauf
geringer.
[0031] Der Grundgedanke der Ausführungsformen der Figur 1 einerseits und der Figuren 17
und 18 andererseits ist der gleiche, nämlich dass die Spirale und das Füllmaterial
stromauf des Zusammenführungspunktes umeinander rotieren und dabei die Spirale und
das Füllmaterial ihre Orientierung beibehalten und dass die Vorwärtsbewegung der Spirale
und die Drehgeschwindigkeit, mit der beide umeinander rotieren, so aufeinander abgestimmt
sind, dass die Spirale je Umdrehung um eine Windung weitergefördert wird. In manchen
Fällen kann es erwünscht sein, dem Füllmaterial eine genau definierte, geringe Drehung
zu erteilen. In diesen Fällen behält dann nur die Spirale ihre Orientierung bei, während
das Füllmaterial je Umdrehung der Scheibe 4 eine kleine Drehung erhält. Dies lässt
sich so verwirklichen, dass das Zahnrad 5 etwas grösser oder kleiner als das Zahnrad
3 ist.
[0032] Bei beiden Ausführungsbeispielen ist die Art und Weise, in der die Spirale weitergefördert
wird gleich. überraschend ist dabei, dass die Geschwindigkeit der Abzugswalzen 14
etwas höher sein kann, als der durch die Drehgeschwindigkeit der Scheibe 4 bestimmten
Fördergeschwindigkeit der Spirale entspricht. Die geringfügig höhere Geschwindigkeit
der Abzugswalzen 14 führt nur dazu, dass die Spirale gleichmässig gestreckt wird,
beeinträchtigt jedoch nicht die Koppelung zwischen der Fördergeschwindigkeit der Spirale
1 und der Drehgeschwindigkeit der Scheibe 4.
[0033] Soll das Füllmaterial in dem fertigen Spiralband glatt, ohne Kräuselung oder sonstige
Wellen im Spiralinneren liegen, so muss die Länge des Füllmaterials entsprechend der
Länge der Spirale, die diese im fertigen Spiralband einnimmt, gesteuert werden. Dies
wird dadurch erreicht, dass die bereits gefüllte Spirale 1 mit einer weiteren Spirale
11 von entgegengesetztem Drehungssinn in Eingriff gebracht wird, wie es in Fig. 7
gezeigt ist. Die Windungen der Spirale 1 greifen dabei mit den Windungen der weiteren
Spirale 11 in der gleichen Weise ineinander, wie dies im fertigen Spiralband der Fall
ist. Die Spirale 1 nimmt also die gleiche Steigung bzw. die gleiche Länge an, die
sie auch im fertigen Spiralband hat:und zieht damit genau die benötigte Länge des
Füllmaterials von dem Füllmaterialvorrat ab. Damit das Füllmaterial von dem Vorrat
abgezogen wird und nicht aus dem bereits gefüllten Teil der Spirale 1 zurückgleitet,
werden die Windungen der Spiralen 1 und 11 soweit ineinander gedrückt, dass die Windungen
der weiteren Spirale 11 das-Füllmaterial in der Spirale 1 festklemmen, wie dies ebenfalls
in Fig. 7 erkennbar ist.
[0034] Die weitere Spirale 11 kann eine Hilfs-Spirale sein, die nach dem Durchgang durch
das in Fig. 7 gezeigte Walzenpaar wieder aus der Spirale 1 gelöst wird und auf einer
geschlossenen Bahn läuft. In diesem Fall ist es notwendig, dass die Spirale 1 sich
nicht wieder zusammenzieht, da sonst das Füllmaterial in der Spirale 1 gestaucht wird.
Es muss vielmehr eine Spirale 1 eingesetzt werden, die bereits von Anfang an die Steigung
besitzt, die sie auch im fertigen Spiralband hat, d.h. im allgemeinen eine Steigung
von der doppelten Stärke des Drahtes, aus dem die Spirale 1 hergestellt ist.
[0035] Es ist auch möglich, zwei gefüllte Spiralen 1 von entgegengesetztem Drehungssinn
zusammenlaufen zu lassen, wobei dann durch die in Fig. 7 gezeigten Walzen die beiden
Spiralen so ineinander gedrückt werden, dass in jeder Spirale das Füllmaterial geklemmt
wird. Da beide Spiralen 1 gefüllt sind, ist es nicht mehr notwendig, die Spiralen
1 zu trennen.
[0036] Das Trennen der Spiralen 1 und das spätere Zusammenfügen der einzelnen gefüllten
Spiralen zu dem Spiralband ist auch deshalb nachteilig, weil sich das Füllmaterial
in einer einzelnen Spirale 1 leicht verschieben und stellenweise anhäufen kann. Werden
solche Spiralen in ein Spiralband eingebaut, so ist nicht nur die Durchlässigkeit
unregelmäßig, sondern kann das stellenweise angehäufte Füllmaterial sogar ein vollständiges
Ineinanderfügen der Spiralen verhindern oder erschweren. Werden die Spiralen 1 dagegen
bereits beim Einbringen des Füllmaterials paarweise ineinandergefügt, so verhindert
jeweils die eine Spirale ein Verschieben des Füllmaterials in der anderen Spirale.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Füllmaterial nicht nur an einer einzigen
Stelle eingeklemmt wird, sondern der bereits ineinandergefügte Teil der beiden Spiralen
als Klemmzone wirkt, wodurch eine genau angepasste Länge des Füllmaterials gewährleistet
ist.
[0037] Beim Einbringen des Füllmaterials in jeweils 2 Spiralen 1 und dem anschließenden
Ineinanderfügen dieser Spiralen zum Festklemmen des Füllmaterials ist es vorteilhaft,
die Spiralen 1 mit einem Umwicklungsfaden 24 zu umwikkeln, damit sie sich nicht unbeabsichtigt
trennen. Die Vorrichtung zum Umwickeln der beiden Spiralen 1 ist in Fig. 8 gezeigt.
Um ein feststehendes Rohr 19 sind eine Spule 20 und ein Fadenführerhalter 21 drehbar
gelagert. Durch das Rohr 19 laufen die beiden ineinandergefügten gefüllten Spiralen
1 und auf der Spule 20 ist der Umwicklungsfaden 24 aufgespult. Der Umwicklungsfaden
24 läuft von der unter dem Fadenführerhalter 21 angeordneten Spule 20 über Fadenführer
22 und 23, die fest an dem Fadenführerhalter 21 montiert sind, zu den beiden Spiralen
1 an einer Stelle oberhalb des oberen Endes des feststehenden Rohres 19. Angetrieben
wird nur die Spule 20, und zwar in Aufwickelrichtung, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist.
Der leerlaufende Fadenführerhalter 21 wird von dem Umwicklungsfaden 24, der durch
die Fadenführer 22 und 23 läuft mitgenommen, das heisst in Drehung versetzt, und wickelt
den Umwicklungsfaden 24 um die beiden Spiralen 1, die am oberen Ende des feststehenden
Rohres 19 herauslaufen. Der Umwicklungsfaden 24 legt sich um die Füllungen 26 in den
Spiralen 1, wodurch ein Auseinanderfallen der Spiralen 1 verhindert wird.
[0038] Der Umwicklungsfaden 24 soll dabei spannungslos und mit einer gewissen überlänge
zugeführt werden, wie es in Fig. 10 und lOa gezeigt ist, da sonst die beiden Füllungen
26 zueinander hingezogen werden und dann später nicht mehr der Kanal 28 für den Steckdraht
gebildet werden kann. In Fig. 10b ist gezeigt, wie ein Umwicklungsfaden 24, der mit
zuwenig überlänge zugeführt ist, die Bildung des Kanals 28 für den Steckdraht verhindert.
Die Spannungsfreiheit und die Überlänge des Umwicklungsfadens 24 wird dadurch erreicht,
dass auf dem feststehenden Rohr 19 z.B. mittels eines Ringflansches 27 ein oder mehrere
steife Drähte 29 befestigt sind, die in Förderrichtung der Spiralen 1 verlaufen und
an ihrer Befestigungsstelle relativ grossen Abstand von der Längsachse des Rohres
19 aufweisen und sich dann in etwa "asymptotisch" soweit der Längsachse nähern, dass
sie an ihrem oberen Ende den Abstand aufweisen, der für die gewünschte überlänge des
Umwicklungsfadens 24 notwendig ist. Die starren Drähte 29 können auch gerade, parallel
zur Längsachse in dem für die überlänge des Umwicklungsfadens 24 erforderlichen Abstand
verlaufen. Der Umwicklungsfaden 24 wird unmittelbar oberhalb des oberen Endes des
feststehenden Rohres 19 zugeführt und zunächst um die Spiralen 1 und die starren Drähte
29 herumgeführt (Figuren lla, b und c). Die Spiralen werden durch eine Abzugseinrichtung
30 weitertransportiert und nehmen dabei den Umwicklungsfaden 24 mit. Da jetzt eine
Überlänge des Umwicklungsfadens 24 vorhanden ist, können die Spiralen 1 durch die
Abzugseinrichtung 30 endgültig zusammengefügt werden, wobei eventuell herausragende
Schlingen des Umwicklungsfadens 24 in das Innere der Spiralen hineinschlüpfen. Werden
starre Drähte 29 verwendet, die sich einander asymptotisch nähern, so kann die Überlänge
des Umwicklungsfadens 24 dadurch vergrössert werden, dass der Fadenführer 23 so eingestellt
wird, dass er den Faden an einer Stelle zuführt, an der die beiden starren Drähte
29 einen grösseren Abstand voneinander aufweisen, d.h. dass er tiefer eingestellt
wird.
[0039] Im allgemeinen schlüpfen die herausragenden Schlingen des Umwicklungsfadens 24 auch
ohne die Abzugseinrichtung 30 in das Spiralinnere hinein, da sie durch die Elastizität
der Füllung spontan hineingezogen werden.
[0040] Die Abzugseinrichtung 30 weist vier Walzen auf, wie dies in den Figuren lla und lld
erkennbar ist. Die Oberflächen der Walzen sind so geformt, dass sie die beiden Spiralen
1 gleichsam einrahmen. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel haben die Spiralen
ovalen Querschnitt, wie dies bei Spiralbändern allgemein üblich ist, insbesondere
wenn sie als Papiermaschinensiebe eingesetzt werden. Die beiden gegenüberliegenden,
an den langen Seiten der Spiralen angreifenden Walzen haben daher Zylinderoberflächen,
während die beiden gegenüberliegenden, an den kurzen Seiten (Kopfbögen) der Spiralen
1 angreifenden Walzen konkave Oberflächen haben, und Seilrollen ähnlich sind.
[0041] Die mittels des Umwicklungsfadens 24 aneinandergebundenen Spiralen 1 können jetzt
zu einem Spiralband weiterverarbeitet werden. Dabei sorgt der Umwicklungsfaden 24
dafür, dass sich die Füllung nicht über den gesamten Querschnitt des Spiralinneren
verteilen kann, sondern dass der Bereich frei bleibt, in den die nächste Spirale eingeschoben
werden muss. Dies ist ein erheblicher Vorteil, da ansonsten immer erhebliche Schwierigkeiten
bestehen, gefüllte Spiralen ineinanderzufügen.
[0042] Der Umwicklungsfaden 24 besteht aus einem solchen Material, dass er später einfach
entfernt werden kann. Besonders geeignet sind dünne Polypropylen- oder Poly- äthylenfäden,
da dieses Material beim Fixieren des Spiralbandes aufgrund seines niedrigen Schmelzpunktes
verschmilzt. Auch wasserlösliche Fäden z.B. aus Solvron sind geeignet. Das fertige
Spiralband muss dann später lediglich einer Heisswasser-Behandlung unterworfen werden,
bei der sich der Umwicklungsfaden auflöst.
[0043] Das Prinzip der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung kann auch umgekehrt werden, indem
nicht die Füllung in die Spirale hineingedreht wird, sondern die Spirale um das Füllmaterial
gewickelt wird. Die Spulen 6 und 7 werden dazu durch eine Kanne ersetzt, die die Spirale
enthält. Das Füllmaterial wird durch das Rohr 2 geführt. Der Einlaufwinkel alpha zwischen
der Spirale und der Füllung muss dann jedoch sehr klein gewählt werden.
[0044] Üblicherweise werden zwei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtungen zum Einbringen des
Füllmaterials vorgesehen, wobei die beiden gefüllten Spiralen dann so wie in Fig.
7 gezeigt zusammengeführt werden und mittels der in den Fig. 8 und lla gezeigten Vorrichtungen
umwickelt werden.
[0045] Da die Füllung keine Torsion erfährt, kann sie auch aus einem Bändchengarn oder Folienstreifen
bestehen, die dann später flach in der Spirale verlaufen.
[0046] Ein besonders vorteilhaftes Füllmaterial besteht in einem gewebten oder geflochtenen
Schlauch 31. Wird ein Schlauch 31 in eine Spirale l als Füllmaterial eingebracht,
so versucht er seinen normalen runden Querschnitt anzunehmen und schmiegt sich deshalb
sehr gut gegen die Innenseite der Spirale 1 an, wie es in Fig. 12 dargestellt ist.
Dafür ist es notwendig, daß der Aussenumfang des Schlauches 31 gleich dem Innenumfang
der Spirale 1 ist. Schläuche 31 sind als Füllmaterial deshalb so vorteilhaft, weil
sie einerseits das Innere der Spiralen 1 völlig ausfüllen und andererseits beim Zusammenfügen
der Spiralen 1 kaum Widerstand leisten. In Fig. 13 ist dargestellt, wie sich die Schläuche
31 beim Zusammenfügen der Spiralen 1 verformen.
[0047] Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Schläuche 31 als Füllmaterial die Luftdurchlässigkeit
eines Spiralbandes stärker vermindern, als dies mit Füllmaterial in Form von Garn,
Monofilen oder Bändchen möglich ist. In Fig. 14 ist dieser Unterschied zeichnerisch
dargestellt. In der oberen Darstellung von Fig. 14 sind die Abschnitte A und B mit
rundem bzw. flachen Füllmaterial ausgefüllt. Die nicht ausgefüllte Zone Z ist dabei
relativ groß, da nur jeweils der Teil zwischen den Kopfbögen der vorausgehenden Spirale
und der nachfolgenden Spirale ausgefüllt werden kann. In der unteren Darstellung von
Fig. 14 sind die Bereiche C mit schlauchförmigem Füllmaterial ausgefüllt. Die nichtausgefüllte
Zone Z ist hier wesentlich kleiner, da sich die Schläuche 31 teilweise um die Kopfbögen
der benachbarten Spiralen herumlegen. Auf diese Weise wird eine kleinere Durchlässigkeit
des Spiralbandes erreicht.
[0048] Weil das Füllmaterial vor dem Zusammenfügen und vor dem endgültigen Thermofixieren
in die Spiralen eingebracht wird, ist darauf zu achten, daß die als Füllmaterial eingebrachten
Schläuche 31 während der Fixierung des Siebbandes nicht schrumpfen. Dies wird dadurch
erreicht, daß die Schläuche 31 vor dem Einbringen in die Spiralen 1 bei einer Temperatur
von etwa 20° über der Thermofixiertemperatur des Siebbandes einem Schrumpfvorgang
unterworfen werden.
[0049] Bei der Verwendung von Schläuchen 31 als Füllmaterial ergibt sich ferner eine Reduzierung
des Gewichts des Füllmaterials und damit des Gesamtgewichts des Siebbandes. Bei sehr
leichten, dünnwandigen Schläuchen 31 kann es zweckmäßig sein, den Schlauch mit einer
Seele 32 z.B. aus Textilgarn zu versehen, um ein Zusammenfallen des Schlauches 31
zu verhindern. Vorzugsweise besitzt die Seele 32 dabei einen kleineren Schrumpfwert
als das Schlauchmaterial, so daß der Schlauch 31 während der Vorschrumpfung (Thermofixierung
des Schlauches 31 vor dem Einbringen in die Spirale 1) stärker schrumpft als die Seele
32 und sich die Seele 32 daher wellenförmig im Schlauch 31 verformt, wie dies in Fig.
16 dargestellt ist. In Fig. 15 ist der Schlauch 31 mit der Seele 32 vor dem Thermofixieren
gezeigt. Die wellenförmig gestauchte und verformte Seele 32 übt auf die Innenseite
des Schlauches 31 einen nach außen gerichteten Druck aus, so daß der Schlauch 31 auch
nach dem Einbringen in die Spirale 1 und nach dem Zusammenfügen des Spiralbandes nicht
zusammenfällt und das Innere der Spiralen 1 soweit wie möglich ausfüllt und sich an
die Kopfbögen der jeweils benachbarten Spiralen 1 anlegt.
[0050] Zur weiteren Verringerung der nicht ausgefüllten Zone Z in Fig. 14 können die Spiralen
1 aus einem Kunststoff-Monofil mit flachem Querschnitt hergestellt werden, so daß
der scheinbare Durchmesser des Kunststoff-Monofils der Spiralen 1 bei Betrachtung
in Richtung der Spiralachse kleiner ist.
[0051] Aus dem Vorausgehenden ergibt sich, dass ein geflochtener Schlauch generell als Füllmaterial
besonders geeignet ist, unabhängig davon, ob das Füllmaterial bereits bei der Herstellung
der Spiralen oder nachträglich in das zusammengefügte Spiralband eingebracht wird.
1. Spirale grosser Länge zur Herstellung eines Spiralbandes aus einer Mehrzahl derartiger
Spiralen, die ineinandergefügt und durch einen Steckdraht verbunden sind, dadurch
gekennzeichnet , dass die Spirale mit Füllmaterial ausgefüllt ist.
2. Spirale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial torsionsfrei
ist.
3. Spirale nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial aus
mehreren Monofilen besteht, die nicht verzwirnt sind oder eine geringe, regelmässige
Längsdrehung aufweisen.
4. Spirale nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial aus
einem flachen Bändchen, Kunststoffschlauch, geflochtenen oder gewebten Schlauch oder
Streifen besteht.
5. Spirale nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spirale
vor dem Ineinanderfügen mit Füllmaterial gefüllt ist.
6. Verfahren zum Einbringen von Füllmaterial in eine Spirale zur Herstellung einer
Spirale nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Spirale in Längsrichtung weitergefördert wird,
dass das Füllmaterial an einem Zusammenführungspunkt zwischen den Windungen der Spirale
hindurch in diese eingebracht wird,
dass die Spirale und das Füllmaterial stromauf des Zusammenführungspunktes umeinander
rotieren und dabei die Spirale ihre Orientierung beibehält und
dass die Vorwärtsbewegung der Spirale und die Drehgeschwindigkeit, mit der das Füllmaterial
und die Spirale umeinander rotieren, so aufeinander abgestimmt sind, dass die Spirale
je Umdrehung um eine Windung weitergefördert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial von einem
um die Spirale kreisenden Füllmaterialvorrat zugeführt wird und dabei der Füllmaterialvorrat
seine Orientierung ebenfalls beibehält oder, wenn ein mehrkomponentiges.Füllmaterial
einen geringen Zwirn aufweisen soll, seine Orientierung bei jeder Umdrehung um einen
entsprechenden Betrag ändert.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial entlang
der Rotationsachse zu dem Zusammenführungspunkt gefördert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , dass die Spirale
nach dem Einbringen des Füllmaterials mit einer weiteren Spirale soweit in Eingriff
gebracht wird, dass die weitere Spirale das Füllmaterial einklemmt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass beide Spiralen Füllmaterial
enthalten und mit einem Umwicklungsfaden (24) umwickelt werden.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
eine drehbar gelagerte Scheibe (4) mit zwei öffnungen, durch die die Spirale und das
Füllmaterial geführt sind;
eine Antriebseinrichtung für die Scheibe (4); und
eine Einrichtung, die die Spirale (1) je Umdrehung der Scheibe um eine Windung weiterfördert.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet
dass sich die eine öffnung in der Mitte der Scheibe befindet und durch sie ein feststehendes
Rohr (2) hindurchgeführt ist;
dass ein Füllmaterialvorrat (Spulen 6, 7) drehbar am Rande der Scheibe (4) montiert
ist;
dass die Orientierung des Füllmaterials während dessen Umlauf um das feststehende
Rohr (2) unverändert gehalten wird oder je Umlauf um einen bestimmten Betrag verändert
wird und
dass das Füllmaterial vom Füllmaterialvorrat an einer Stelle über dem oberen Ende
des feststehenden Rohres (2) durch Fadenführer (8, 9, 10) in die Spirale (1) eingeführt
wird, wobei sich zumindest ein Fadenführer (10) mit der Scheibe (4) mitdreht.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
dass in jeder der beiden öffnungen ein Rohr (2, 44) drehbar gegenüber der Scheibe
(4) gelagert ist, wobei ein Rohr (44) mittig auf der Scheibe angeordnet ist und durch
dieses Rohr das Füllmaterial (26) gefördert wird und durch das andere, aussermittig
angeordnete Rohr (2) die Spirale (1) zugeführt wird;
dass der Füllmaterialvorrat auf der dem Zusammenführungspunkt (60) gegenüberliegenden
Seite der Scheibe fest mit dem Ende des mittigen Rohres (44) verbunden ist; und
dass die Orientierung der beiden Rohre (2, 44) trotz Drehung der Scheibe unverändert
bleibt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet , dass
die Einrichtung zur Förderung der Spirale einen in der Spirale befindlichen Stift
(15), der durch einen querverlaufenden Befestigungsdraht (16) und Stützen (18) auf
der Scheibe befestigt ist, und darüber angeordnete Abzugswalzen (14) aufweist, wobei
sich der Zusammenführungspunkt (60) zwischen dem Stift (15) und den Abzugswalzen (14)
befindet.
15. Vorrichtung zum Umwickeln zweier ineinandergefügter Spiralen mit einem Umwicklungsfaden
(24) gekennzeichnet durch
ein feststehendes Rohr (19), durch das die beiden ineinandergefügten Spiralen vertikal
nach oben geführt werden;
eine drehbar auf dem Rohr (19) gelagerte Spule (20), die den Umwicklungsdrahtvorrat
enthält; eine Anzahl Fadenführer (22, 23) die auf einem sich frei um das Rohr (19)
drehende Fadenführerhalter (21) angeordnet sind und den Umwicklungsfaden zu einer
Stelle über dem oberen Ende des feststehenden Rohres (19) führen;
starre Drähte (29), die am oberen Ende des Rohres (19) angeordnet sind und nach oben
bis auf einen solchen Abstand konvergieren, der der gewünschten Überlänge des Umwicklungsfadens
(24) entspricht;
wobei die Spule (20) im Aufwicklungssinn angetrieben ist und der Umwicklungsfaden
(24) um die starren Drähte (29) geführt ist.
16. Spiralband hergestellt aus einer Vielzahl von Spiralen nach einem der Ansprüche
1 bis 5, die ineinandergefügt und durch Steckdrähte verbunden sind.
17. Spiralband aus einer Vielzahl von Spiralen, wobei die Windungen benachbarter Spiralen
ineinandergefügt sind, durch den dabei gebildeten Kanal ein Steckdraht verläuft und
die Hohlräume der Spiralen durch Füllmaterial ausgefüllt sind, dadurch gekennzeichnet
, dass das Füllmaterial ein geflochtener Schlauch ist.