[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verstrecken von Fadenscharen
aus vorzugsweise synthetischen Fäden, an der die Fäden zwischen einem ersten Lieferwerk
und einem oder zwei weiteren Lieferwerken beheizt und verstreckt und anschließend
aufgespult, z.B. geschärt, werden.
[0002] Mit einem derartigen Streckwerk für Multifilamentfäden aus thermoplastischen Kunststoffen
können mehr als tausend Fäden gleichzeitig verstreckt werden. Dieses Verfahren ist
insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Fäden im Anschluß an ihre Verstreckung auf
Kettbäumen aufgemacht werden sollen.
[0003] In diesem Falle ist es bei Fadenbruch erwünscht, die Streck- und Aufwickelanlage
sofort abzuschalten, um Sympathiebrüche zu vermeiden und um zu verhindern, daß das
gebrochene Fadenende die Maschine durchläuft und nicht mehr angeknüpft werden kann.
Der plötzliche Maschinenstillstand nat jedoch die Gefahr zur Folge, daß die übrigen,
nicht gebrochenen Fäden, die im Stillstand auf aen Heizeinrichtungen des Streckwerks
aufliegen, schmelzen oder doch derart geschädigt werden, daß sie beim weiteren Betrieb
der Streckanlage oder aber auch erst bei der Weiterverarbeitung brechen.
[0004] Andererseits hat sich aber herausgestellt, daß die Verwenaung von ortsfesten Streckstiften
durch die die Verstreckung bewirkt wird, nicht zu zufriedenstellender Gleichmäßigkeit
aer verstreckten Fäden führt. Aus diesem Grunde werden nach dieser Erfindung insbesondere
am Eingang der Streckzone beheizte Walzen verwendet und es wird die Aufgabe gelöst,
bei Fadenbruch und nachfolgendem Stillstand cer Maschine eine Beschädigung der Fäden
durch Überhitzung an den beheizten Walzen des Streckwerks zu vermeiden. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst,
bei der in der Streckzone zum Aufheizen der Fadenschar beheizte Walzen sowie Einrichtungen
vorgesehen sind, die eine Isolierung der Fadenschar von der Heizwalze bewirken. In
einer Ausführung der Erfindung sind hierzu Einrichtungen vorgesehen, die eine Relativbewegung
zwischen der gesamten Fadenschar und der Heizwalze beim Stillstand des Streckwerks
im Sinne des Abhebens und beim Wiederanfahren im Sinne des Anlegens der Fadenschar
an die Heizwalze ermöglichen. Dadurch kann die Heizwalze, die sich bei laufender Fadenschar
in Arbeitsstellung befindet, beim Abbremsen der Maschine außer Einwirkung auf die
Fadenschar gebracht werden. Vorzugsweise wird ein Paar von Walzen verwendet, von denen
wenigstens eines eine Heizwalze ist. Dieses Paar ist vorteilhaft zwischen den Lieferwerken
angeordnet. Die parallel zueinander und quer zur Fadenschar ausgerichteten Walzen
können von entgegengesetzten Seiten in die Fadenschar eingefahren' werden. Dabei wird
die Fadenschar von der Seite gesehen zu einer S- oder Z-Form ausgelenkt.
[0005] Damit beim Außereingriff-Bringen der beheizten Walzen die Fadenscharspannung weiter
aufrechterhalten bleibt, kann innerhalb der Streckzone eine Tänzerwalzenanordnung
vorgesehen sein. Vorteilhaft ist dem beheizten Walzenpaar ein ähnliches, jedoch unbeheiztes
und ggf. aktiv gekühltes Walzenpaar zugeordnet. Beide wirken derart zusammen, daß
das Heizwalzenpaar bei laufender, das unbeheizte bei stillstehender Fadenschar mit
dieser Kontakt hat. Die Bewegungen laufen koordiniert ab, so daß das eintauchende
Walzenpaar die durch das Ausfahren des anderen entstehende Verschlappung auffängt.
Durch die Abstimmung der koordinierten Bewegung der beiden Walzenpaare mit der momentanen
Fadenschargeschwindigkeit derart, daß das volle Eintauchen der beheizten Walzen erst
bei maximaler Streckgeschwindigkeit erfolgt und sonst entsprechende Zwischenstellungen
eingenommen werden, kann bei jedem Betriebszustand die angepaßte Wärmezufuhr sichergestellt
werden. Das unbeheizte und ggf. gekühlte Walzenpaar kann auch zusammen mit dem Ausgangslieferwerk
oder beiden Lieferwerken an ein Heiz- und Kühlsystem angeschlossen sein, wobei vorteilhaft
auch eine Erwärmung des Einzugslieferwerks erfolgen kann.
[0006] Das ungekühlte Walzenpaar, das nur geringen Betriebsbelastungen ausgesetzt ist, kann
entsprechend einfacher ausgelegt werden.
[0007] In weiterer Ausgestaltung ist das oder vorzugsweise jedes der Walzenpaare auf jeweils
einem Träger, und zwar an dessen Enden gelagert, und der Träger ist um eine Schwenkachse,
die etwa mitten zwischen den Walzen und parallell zu ihnen liegt, mit einem Schwenkwinkel
von wenigstens 30 und maximal 180° schwenkbar. Die Schwenkbewegungen des beheizten
und des unbeheizten Walzenpaares sind miteinander gekoppelt und können gegenläufig,
bei spiegelsymmetrischer Anordnung auch gleichlaufend gerichtet sein; durch das Abbremsen
oder das Wiederanfahren können sie in Gang gesetzt werden.
[0008] Besonders vorteilhaft wird der Ablauf der Schwenkbewegung des jeweils in Eingriff
gehenden Walzenpaares abhängig vom Verlauf der Fadenscharspannung derart gesteuert,
daß während des Eingriffswechsels zwischen den einander zugeordneten Walzenpaaren
eine Spannungsänderung im wesentlichen vermieden wird.
[0009] Bei großen Streckanlagen, in denen z.B. 1000 und mehr Fäden gleichzeitig verstreckt
werden, werden in weiterer Ausgestaltung der Erfindung massefreie bzw. massearme Ausführungsformen
vorgeschlagen, bei denen die Heizwalzen selbst nicht bewegt werden, die Fadenschar
also die erforderliche Relativbewegung zum Abheben von der Heizwalze ausführt. Dabei
soll vor allem aber auch sichergestellt werden, daß die Fadenspannung durch die Isolierung
im Stillstand nicht über das erträgliche Maß hinaus geändert wird.
[0010] Hierzu ist den ortsfest angeordneten Heizwalzen jeweils ein Abhebsegment zugeordnet,
das sich bei Maschinenstillstand zwischen die Walzenoberfläche und die Fadenschar
schiebt. Es schirmt die Fadenschar vorzugsweise auch gegen die Wärmeabstrahlung der
Walze ab und trennt sie gleichzeitig von ihr.
[0011] Das Abhebsegment ist der Walze mantelförmig angepaßt und bildet mit der Walze einen
die Wärmeübertragung in ausreichendem Maße hindernden Spalt.
[0012] Das einzelne Abhebesegment hat in Umfangsrichtung eine Ausdehnung, die mindestens
dem Umschlingungswinkel der Fadenschar entspricht und vorzugsweise ca. 4% bis 20%
größer ist.
[0013] Das Abhebsegment ist auf der Achse der Heizwalze selbst oder aber exzentrisch dazu
schwenkbar gelagert. In der zentralen Schwenkstellung des Abhebsegmentes kann die
Fadenschar die Heizwalze teilweise umschlingen. Bei Stillstand des Streckwerks wird
das Abhebsegment vorzugsweise in Laufrichtung der Fadenschar um die Heizwalze herum
derart verschwenkt, daß es die Fadenschar von der Heizwalze abhebt una während des
Stillstands in einem Abstand zur Heizwalze hält. Bei Inbetriebsetzen der Anlage wird
das Abhebsegment weiter verschwenkt, bis es den Eingriff mit der Fadenschar verliert
und wieder in seine Neutralstellung gerät. Die Schwenkbewegung des Abhebsegmentes
wird durch einen eigenen Antrieb eingeleitet, der beim Abbremsen der Fadenschar in
Betrieb gesetzt wird. Man kann nun den Zeitpunkt, zu dem der Antrieb in Tätigkeit
tritt, so auf die Bremsverzögerung des Streckwerkes abstimmen, daß die Fadenschar
selbst das Abhebsegment in die Stillstandsstellung bringt und darin während des Stillstands
hält. Beim Wieder-Ingangsetzen des Streckwerkes transportiert die Fadenschar selbsttätig
das Abhebesegment aus der Stillstandsstellung heraus. Durch diese Maßnahmen kann der
Eigenantrieb des Abhebesegmentes darauf beschränkt werden, daß er zu eïnem genau abgestimmten
Zeitpunkt das Abhebesegment in Eingriff mit der noch laufenden, jedoch bereits abgebremsten
Fadenschar bringt. Das Abhebesegment hat auch den Vorteil, daß die Fadenschar während
des Stillstands unter nahezu unveränderter Fadenspannung gehalten wird. Damit wird
die Gefahr vermieden, daß sich die Fäden verwirren.
[0014] Die Wirkung wird verbessert, wenn die Schwenkachse des Abhebesegments exzentrisch
zur zugehörigen Walze und in einer Ebene liegt, die durch die Walzenachse und die
Winkelhableirende des Umschlingungswinkels bestimmt ist. Auf diese Weise befindet
sich das Abhebesegment bei laufender Fadenschar relativ weit von der beheizten Oberfläche
entfernt und bleibt daher kühl, während es beim Schwenken in Abhebestellung in eine
Lage kommt, in der es nur einen geringen Abstand von der Oberfläche der Walze haben
kann, sich dabei jedoch zwischen Walze und Fadenschar schiebt und diese von der Walzenoberfläche
trennt. Dadurch führt das Abheben nur zu einer noch geringeren Erhöhung der Fadenzugkräfte.
[0015] Der Mindestabstand zwischen Walzenoberfläche und Innenmantel des Abhebesegmentes
sollte dabei - abhängig von den allgemeinen bzw. Walzenabmessungen - in Abhebelage
etwa 0,5 bis 2 mm und in ausgeschwenkter Stellung ca. 10 bis 25 mm betragen; durch
letzteren muß sichergestellt sein, daß sich das Abhebesegment in ausgeschwenkter Lage
nicht zu sehr erwärmt. Dies wird unterstützt durch einen Aufbau des Abhebesegmentes,
der dieses zum Wärmeisolator macht. Er kann von innen nach außen beispielsweise aus
einer Reflexionsschicht, einer Isolierschicht und einer verschleißfesten Fadenlaufschicht
bestehen; die quer zur Fadenschar verlaufenden Kanten sind zweckmäßigerweise aus verschleißfestem
Material, da sie beim ersten Eingriff mit der Fadenschar die noch verhältnismäßig
hohe Relativbewegung der Fäden möglichst verschleißfrei ertragen müssen. In einer
weiteren Ausführung können derartige Abhebesegmente auch zum Abheben der Fadenschar
von einer Heizplatte verwandt werden.
[0016] In einer mechanisch einfach aufgebauten und zuverlässig arbeitenden Ausführung ist
das Abhebesegment als Flächengebilde, d.h. Tuch, Folie, biegeweiche Matte oder dgl.
mit endlicher Länge und einer Breite, die der Arbeitsbreite der beheizten Walze entspricht,
ausgebildet. Dieses biegeweiche Flächengebilde hat gute Isoliereigenschaften. Es wird
bei Fadenbruch bzw. Inbetriebsetzen der Bremse durch eine Antriebseinrichtung mit
seiner Breitseite in den Spalt zwischen der Walzenoberfläche und der auf die Walzenoberfläche
auflaufenden Fadenschar geführt, eingeklemmt und forttransportiert, bis die Walze
zum Stillstand kommt. Das Flächengebilde muß so lang sein wie die Auslauflänge der
Fadenschar nach dem Fadenbruch bzw. Inbetriebsetzen der Bremse. Beim Wiederanfahren
der Vorrichtung wird das Flächengebilde von der Walze abgeworfen und fällt nach unten,
ohne die Fadenschar weiter zu behindern. Es ist ersichtlich, daß die Länge des isolierenden
Flächengebildes im wesentlichen auf die Auslaufstrecke der Fadenschar begrenzt sein
sollte, damit die Heizung der Fäden beim Wiederanfahren der Vorrichtung unverzüglich
in Gang kommt. Der besondere Vorteil dieser Ausführung ist vor allem auch darin zu
sehen, daß das Flächengebilde praktisch keine Erhöhung der Fadenspannung bewirkt und
ohne Aufwand auch in der Lage ist, die durch die Fadenspannung hervorgerufenen Kräfte
zu ertragen. Auch der Antrieb ist sehr einfach, zumal die bewegten Massen sehr gering
sind.
[0017] Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht eine Heizvorrichtung, Heizwalze,
Überlaufplatte oder dgl. vor, die innen hohl und an einen Kreislauf für ein flüssiges
Heizmedium angeschlossen ist. Dabei wird das Heizmedium außerhalb der Heizeinrichtung
durch einen geeigneten Heizer aufgeheizt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß in einem
Zweig des Heizmittelkreislaufs, der parallel zu dem Heizer liegt, eine Kühleinrichtung
oder vorzugsweise ein Kühlbehälter, vorzugsweise sogar ein gekühlter Behälter vorgesehen
ist, der genügend Heizflüssigkeit enthält, um zumindest eine Teilfüllung der Heizeinrichtung
und eine solche Temperaturabsenkung der Heizeinrichtung zu bewirken, daß die Fäden
nicht mehr beschädigt werden. In dem Heizkreislauf sind Ventileinrichtungen vorgesehen,
die mit einer Fadenbruchüberwachung direkt oder über den Maschinenantrieb in Verbindung
stehen und durch die der Flüssigkeitskreislauf, in den die Heizeinrichtung eingeschaltet
ist, von dem Heizzweig auf den Kühlzweig bei Fadenbruch bzw. Maschinenstillstand umgeschaltet
wird.
[0018] Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels liegt ebenfalls darin, daß zum Abstellen
der Heizwirkung beim Stillstand keine mechanischen Teile bewegt werden müssen. Die
Bewegung mechanischer Teile ist stets mit erheblichen Erschütterungen der Maschine
verbunden und führt außerdem auch zu Änderungen der auf die Fadenschar einwirkenden
Fadenzugkräfte. Dabei können die Fäden in Verwirrung geraten.
[0019] Je nach der Betriebstemperatur der Heizeinrichtung einerseits und der Temperatur
des abgekühlten Heizmediums in dem Kühlbehälter Dzw. der Kühleinrichtung genügt eine
einmalige Füllung der Heizeinrichtung mit dem kalten Heizmedium.
[0020] Es kann jedoch unter ständig weiterer Abkühlung auch ein Umlauf des aktiv gekühlten
Heizmediums vorgesehen werden. Wenn z.B. die Heizeinrichtung lediglich zur Fixierung
des Streckpunktes bei Polyesterfäden dient, so hat sie eine Temperatur, die im Bereich
von 100° liegt. Eine Temperaturabsenkung von 20 bis 30° genügt in diesem Falle bereits,
um Schädigungen der Fäden auch bei länger dauernder Auflage im Stillstand auszuschließen.
[0021] Als Ventileinrichtungen werden dabei vorzugsweise 3-Wegeventile vor und hinter dem
Heizer bzw. dem Kühlbehälter verwandt.
[0022] Es ist bekanntlich so, daß die Längung beim Verstrecken eines synthetischen Fadens,
insbesondere eines Fadens aus Polyester und Polyäthylenterephthalat in einem in Längsrichtung
eng begrenzten Bereich auftritt. Die Länge dieses Bereiches hängt von der Spinnorientierung
des Fadens ab. Bei Fäden mit geringer Spinnorientierung entsteht ein sogenannter Flaschenhals
von wenigen Millimetern Länge. Bei Fäden mit einer hohen Spinnorientierung bilden
sich Fließzonen größerer Länge. In jedem Falle geschieht die Längenänderung erst nach
dem Überlauf der Fäden über die Heizeinrichtung, sei es Galette, sei es heißer Stift,
sei es heiße Platte. Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe den Kontakt nicht verstreckter
Fadenbereiche mit der Heizeinrichtung im Stillstand zu vermeiden, wird weiterhin als
Ausführungsbeispiel ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem im Falle des Fadenbruchs
die Fadentransporteinrichtungen, also Liefer- und Streckwerke bis zum Stillstand abgebremst
und sodann so weit zurückgefahren werden, daß eine verstreckte Fadenlänge, also solches
Fadenmaterial mit der Heizeinrichtung im Stillstand in Kontakt kommt, das in Fadenlaufrichtung
hinter der Fließzone liegt.
[0023] Es wird also nach dem Abbremsen des Fadenlaufs ein unzulässig lang andauernder Kontakt
zwischen den unverstreckten Fäden und der Heizeinrichtung dadurch vermieden, daß verstreckte
Fadenstücke in den Kontaktbereich der Heizeinrichtung zurückgefahren werden. Verstreckte
Fadenstücke können die bei der Verstreckung normalerweise erforderlichen Temperaturen
auch für längere Zeitdauer, insbesondere bis zur Beseitigung der Störung ohne Schädigung
überstehen. Insbesondere konnte nicht festgestellt werden, daß die verstreckten Fadenbereiche,
die in längerem Kontakt mit der Heizeinrichtung gestanden haben, eine signifikant
andere Anfärbbarkeit zeigten.
[0024] Auch diese Lösung hat den besonderen Vorteil, daß die Heizeinrichtungen, insbesondere
Heizwalzen stationär bleiben können und Änderungen der Fadenzugkraft vermieden werden.
Es sei insbesondere darauf hingewiesen, daß die hier vorgeschlagene Maßnahme vorteilhaft
auch in Verbindung mit den zuvor im Rahmen dieser Anmeldung geschilderten Maßnahmen
verwandt werden kann, wenn sich herausstellt, daß die Fadenschar trotz der Maßnahmen
noch Temperaturen ausgesetzt ist, die die Fäden im unverstreckten Zustand nicht ohne
die Gefahr einer Schädigung ertragen können.
[0025] Die Erfindung wird anhand der beigegebenen Zeichnungen näher erläutert, wobei im
einzelnen zeigt:
Fig. 1 schwenkbare Rollenpaare;
Fig. 2 Streckanlage mit Abhebesegmenten an den inneren Walzen der Lieferwerke;
Fig. 3 Abhebesegment mit zentrischer Lagerung;
Fig. 4 Abhebesegment mit exzentrischer Lagerung;
Fig. 4A Abhebesegment, ausgebildet als Flächengebilde;
Fig. 5 Abhebesegment, Schnitt;
Fig. 6 Heizwalze mit Heiz- und Kühlkreislauf;
Fig; 7A, ein erfindungsgemäßes Streckwerk mit Walzen nach 7B Fig. 6.
[0026] Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung. Die Heizvorrichtung besteht aus zwei Walzen 25, die beide beheizt, zueinander
parallel und um eine gemeinsame, mit den beiden Walzenachsen in einer Ebene liegende
und zu diesen parallel verlaufende Achse 29 gemeinsam schwenkbar sind. Hierzu sind
beide Walzen 25 in einem in der Zeichnung durch Hebel angedeuteten Rahmen 27 drehbar
befestigt, dessen Drehachse 11 die gemeinsame Achse ist.
[0027] Dem beheizten Walzenpaar 25 ist ein unbeheiztes, ggf. auch gekühltes Walzenpaar 26
zugeordnet, das einen gleichen Aufbau hat. Beide Walzenpaare 25 und 26 sind in der
Streckzone zwischen den Lieferwerken 4 und 5 eingebaut. Ihre Rahmen 27 und 28 verlaufen
entweder parallel zueinander oder sind zueinander spiegelsymmetrisch angeordnet.
[0028] In beiden Fällen verlaufen ihre Schwenkachsen 29 und 30 vorzugsweise in der Verbindungsebene
34 zwischen den beiden Lieferwerken 4 und 5, so daß jeweils die eine Walze 25 bzw.
26 jedes Walzenpaares von unten und die andere von oben in die Fadenschar 43 einfahrbar
ist. Bei laufender Fadenschar 43 ist das beheizte Walzenpaar 25 mit dieser im Eingriff,
wobei sie den Weg 31 beschreibt; die unbeheizten Walzen 26 sind außer Funktion. Wird
nun die Fadenschar abgebremst, so wird vorzugsweise synchron mit dem Beginn der Abbremsung
die Schwenkbewegung beider Walzenpaare 25, 26 eingeleitet. Dabei fährt das beheizte
Paar 25 aus der Fadenschar aus und gleichzeitig das unbeheizte Paar 26 ein, wobei
sich der Weg der Fadenschar 1 entsprechend dem strichpunktierten Verlauf 32 ändert.
Beide Wege 32 und 33 haben gleiche Länge, so daß die Fadenschar gespannt bleibt. Vorteilhaft
kann dieser Vorgang in Abhängigkeit von der Fadenscharspannung derart gesteuert werden,
daß diese sich im wesentlichen nicht verändert. Bei paralleler Anordnung der Rahmen
27 und 28 bewegen sich die Walzenpaare 25, 26 einander entgegengesetzt, bei spiegelsymmetrischer
Anordnung ist ihre Bewegung gleichgerichtet.
[0029] Statt beide Walzen der Walzenpaare 25, 26 jeweils an einem gemeinsamen Schwenkrahmen
27 bzw. 28 zu befestigen, können die Walzen auch unabhängig voneinander angeordnet
sein. Je eine Heizwalze und eine Kühlwalze befinden sich dann unterhalb, die jeweils
zugehörigen zweiten Walzen oberhalb der Fadenschar. Eine derartige Anordnung erfordert
für jede der Walzen 25, 26 eigene Führungs- und Bewegungsmechanismen und ist deshalb
aufwendiger als die vorhergend beschriebene. Sie bietet jedoch die Möglichkeit einer
feinfühligen Steuerung der Fadenerhitzung durch mehr oder weniger tiefes Eintauchen
der Walzen in die Fadenschar, wodurch sich der jeweilige Umschlingungswinkel ändern
läßt.
[0030] Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich gewisse
Nachteile dadurch, daß verhältnismäßig große Massen bewegt werden müssen, was wegen
der üblichen sehr schnellen Abbremsvorgänge zu erheolichen Beschleunigungskräften
beim Bewegen der Walzen führen kann. Hier schafft eine Ausgestaltungsform der Erfindung
Abhilfe, bei der die Heizeinrichtungen nicht mehr selbst bewegt werden, sondern die
Fadenschar von diesen durch entsprechende Einrichtungen und Maßnahmen getrennt wird,
was zur Unterbrechung der Wärmezufuhr zur Fadenschar führt. Der Erläuterung dieser
Ausgestaltungsform dienen die Figuren 2 bis 5.
[0031] So zeigt Fig. 2 eine Anordnung, bei der unterhalb der Fadenschar 43 eine Heizplatte
angebracht ist. Den jeweils inneren, der Heizplatte zugekehrten Walzen 7 und 8 der
beiden Lieferwerke 4 und 5 sind im weiteren näher erläuterte Abhebesegmente zugeordnet,
die bei Abbremsung zwischen die Walzen 47 und 48 und die Fadenschar 43 geschoben werden
und sie von der Heizplatte so weit abheben, daß ihre Einwirkung auf die Fadenschar
unbedeutend wird. Daher kann die Heizplatte ortsfest sein.
[0032] Die Figuren 3 und 4 zeigen zwei verschiedene Möglichkeiten für die Zuordnung des
Abhebesegments 33 zur abzudeckenden Walze 47 bzw. 48. Bei der Ausbildungsform nach
Fig. 3 fällt die Schwenkachse 45 des Abhebesegments 33 mit der Walzenachse 50 zusammen,
das Abhebesegment bewegt sich daher mit gleichbleibendem Abstand zur Walzenoberfläche.
Der Abdeckbereich 49 des Abhebesegments 33 reicht in der Darstellung über den Umschlingungsbereich
44 der Fadenschar 43 beim Lauf über die Heizwalze 25 bzw. 26 hinaus. Das ausgezogen
gezeichnete Abhebesegment 33 hat sich zwischen Fadenschar 43 und Walzenoberfläche
geschoben und schirmt die stillstehende Fadenschar 43 gegen die Walze 47 bzw. 48 ab.
Bei laufender Fadenschar nimmt das Abhebesegment 33 die strichpunktiert eingezeichnete
Lage 33A ein. Der Abdeckbereich 49 des Abhebesegments 33 ist abhängig vom jeweiligen
Umschlingungswinkel oder -bereich 44. Es soll nach Möglichkeit etwa 4% bis 20% größer
sein als der Umschlingungswinkel 44; dies ist zwar nur bei Umschlingungswinkeln 44
möglich, die kleiner sind als 180°, doch dürfte dies der Normalfall sein.
[0033] Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des Abhebesegments 33, bei der die Schwenkachse
46 des Abhebesegments 33 in einigem Abstand von der Walzenachse 50 parallel zu dieser
liegt. Sie ist in einer Ebene 35 angeordnet, die durch die Walzenachse 50 und die
Winkelhalbierende 35 des Umschlingungswinkels 44 bestimmt ist. Dadurch wird erreicht,
daß der Abstand 37 zwischen Walzenoberfläche und Innenseite des Abhebesegments 33
in Abhebestellung kleiner ist als der Abstand 28 in (strichpunktiert dargestellter)
weggeschwenkter Lage 33A. Bevorzugt ist der von den Größenverhältnissen mitbestimmte
Mindestabstand 37 in Abhebelage ca. 0,5 bis 2 mm und der Abstand 38 in weggeschwenkter
Lage mindestens ca. 10 bis 25 mm groß.
[0034] Wenn die Walzen 47, 48 als Heizwalzen ausgeführt sind, wird die erfindungsgemäße
Wirkung des Abhebesegments 33 unterstützt, wenn es als Wärmeisolator aufgebaut ist,
wie in Fig. 5 dargestellt. Es besteht von innen nach außen aus einer inneren Reflexionsschicht
41, einer Isolationsschicht 40 und einer verschleißfesten Fadenlaufschicht 39. Die
quer zur Fadenschar 43 verlaufenden Kanten 42 bestehen bevorzugt aus verschleißfestem
Material.
[0035] Fig. 4A dient zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels, bei der das Abhebesegment
als biegeweiches Flächengebilde 80 ausgebildet ist. Dargestellt ist die beheizte Walze
60, die in nicht dargestellten Lagern drehbar gelagert und angetrieben wird. Die Walze
60 wird von den Fäden 3 einer Fadenschar teilweise umschlungen. Auf der Achse 45 der
Walze 60 ist an beiden Stirnseiten jeweils ein Hebel 81 bzw. 82 frei drehbar gelagert.
Jeder Hebel ist mit einem Zahnrad 83 fest verbunden. Das Zahnrad 83 wird durch Zahnrad
84 und Schwenkmotor 85 angetrieben. Es ist also auch für den Hebel 82 ein Zahnrad
entsprechend 84 und Schwenkmotor entsprechend 85 vorgesehen. Beide Motoren werden
synchron und mit gleicher Phasenlage in Drehrichtung der Walze 60 in Gang gesetzt,
wenn bei einem Fadenbruch die Bremsanlage der Vorrichtung einfällt.
[0036] An den Enden der Hebel 81, 82 befindet sich jeweils ein Haken 86 bzw. 87. In die
Haken ist das isolierende Flächengebilde 80 eingehängt. Das Flächengebilde ist biegeweich,
so daß es sich dem Durchmesser der Walze 60 anpassen kann. Es kann sich um ein Tuch,
eine Folie, eine Matte oder dgl. handeln. Es besitzt zum einen die Wärmebeständigkeit,
um die Temperatur der Walze 60 ertragen zu können. Zum anderen besitzt es gute isolierende
Eigenschaften, um den Wärmefluß von der Walze 60 auf die Fadenschar zu unterbinden
bzw. wesentlich zu behindern. Im Falle eines Fadenbruchs bzw. beim Inbetriebsetzen
der Bremse werden auch die Motoren 85 kurzzeitig in Gang gesetzt, so daß die Breitseite
88 des Flächengebildes in der Spitze des Spaltes zwischen der Fadenschar und der Oberfläche
der Walze 60 eingeklemmt und von der Walze 60 bzw. Fadenschar 3 weitertransportiert
wird.
[0037] Es sei erwähnt, daß die Haken 86 bzw. 87 außerhalb der Walzenlänge und im wesentlichen
auf dem Radius der Walze 60 liegen. Die Länge 89 des Flächengebildes 80 ist nun so
bemessen, daß sie im wesentlichen der Auslaufstrecke der Fadenschar entspricht. Wenn
also bei Fadenbruch und Einfallen der Bremse die Hebel 81, 82 das Flächengebilde 80
in den Spalt zwischen der Oberfläche der Walze 60 und der Fadenschar 3 einfahren und
einklemmen, so wird das Flächengebilde noch so weit mitgeführt, daß es den von den
Fäden berührten Umfangsbereich der Walze vollständig abdeckt. Im übrigen ist die Länge
so bemessen, daß beim Wiederanfahren der Vorrichtung die Beheizung der Fäden, d.h.
der unmittelbare wärmeleitende Kontakt zwischen der Walze 60 una der Fadenschar, zu
einem gewünschten Zeitpunkt wieder einsetzt. Es kann also wünschenswert sein, das
Flächengebilde länger als die Umschlingungslänge der Walze auszubilden. Vorzugsweise
ist die Länge des Flächengebildes jedoch sowohl hinsichtlich des Maximums als auch
hinsichtlich des Minimums auf die Umschlingungslänge beschränkt.
[0038] Es ist ersichtlich, daß eine derartige Einrichtung auch bei Walzen verwandt werden
kann, die von der Fadenschar von unten umschlungen wird, wie z.B. bei der im Fadenlauf
ersten Walze 60 nach Fig. 7A, 7B. In diesem Falle hängt das Flächengebilde an den
Hebeln 81, 82. Durch Absenken der Hebel 81, 82 fällt die freie Breitseite 88 unter
der Schwerkraft des Flächengebildes 80 in den Spalt zwischen der Fadenschar 3 und
der Walzenoberfläche und wird nunmehr eingeklemmt und weitertransportiert. Anschließend
werden die Hebel 81, 82 - wie auch im zuvor geschilderten Fall - ohne Antrieb weitergeschleppt.
[0039] In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, die Walzen des Ausgangslieferwerks 5 zu
kühlen, um auf diese Weise mögliche durch die Hitze bewirkte Änderungen in der Fadenstruktur
wie etwa unkontrollierte Nachkondensation zu vermeiden. Desgleichen kann eine gewisse
Vorwärmung der in die Streckzone einlaufenden Fadenschar 43 vorteilhaft sein. Um bei
allen Betriebszuständen die Erhitzung der Fadenschar 1 richtig bemessen zu können,
wird vorteilhaft die Möglichkeit vorgesehen, beispielsweise durch Änderung des wirksamen
Umschlingungswinkels 44 oder teilweise Abdeckung oder dgl. die Wärmeeinwirkung auf
die Fadenschar 43 der jeweils momentanen Fadenschargeschwindigkeit anzupassen. Bei
der Ausgestaltungsform nach Fig. 1 ist dies beispielsweise in weitem Rahmen durch
das Ausmaß, in dem der koordinierte Schwenkvorgang der beiden Walzenpaare 25, 26 erfolgt,
möglich, da der Umschlingungswinkel 44 sich abhängig von der Eintauchtiefe in weitem
Rahmen von der einfachen Berührung bis zur maximalen Umschlingung variieren läßt.
[0040] Die Anlage zum Verstrecken einer Fadenschar nach den Figuren 7A und 7B ist lediglich
schematisch dargestellt. Auf einem Gatter 51 befindet sich eine Vielzahl von - z.B.
1000 - Vorlagespulen 52, von denen die Fäden 53 über geeignete Fadenführer, Fadenspanner
und Fadenwächter (nicht dargestellt) ablaufen. Die Fäden werden durch das erste Walzenpaar
54 abgezogen und sodann gruppenweise aufgefächert und durch in Ebenen übereinanderliegende
Düsenbalken 57 geführt. In diesen Düsenbalken werden die Multifilamentfäden in jeweils
einer sog. "Tangle-Düse" verwirbelt. Dadurch wird der Fadenschluß, d.h. der Zusammenhalt
der Einzelfilamente eines jeden Fadens verbessert und die Laufruhe und Verstreckbarkeit
verbessert.
[0041] Jedem Düsenbalken ist in dem Ausführungsbeispiel eine Überlaufstange 41 vor- und
nachgeordnet. Die Überlaufstangen sind in nicht dargestellter Weise mit dem Düsenbalken
verbunden.
[0042] Im Anschluß an die Luftverwirbelung werden sämtliche Fäden wieder in eine Ebene zusammengeführt,
was mittels zweier Überlaufwalzen 58 geschieht. Die Fäden werden sodann durch die
Eingangswalzen-59 des Streckwerks abgezogen. Es folgen die beheizten Walzen 60, die
zur Verarbeitung von Polyesterfäden auf ca. 90° aufgeheizt werden. Die Fäden durchlaufen
sodann eine Heizplatte 61, auf der sie auf mehr als 120° aufgeheizt werden. Die Heizplatte
61 ist schwenkbar an der Trageinrichtung 62 gelagert. Sie kann durch die Antrieoseinrichtung
63 - dargestellt ist eine pneumatische Zylinder-Kolben-Einheit - von der Fadenschar
abgehoben werden. Die Antriebseinrichtung 63 wird in Abhängigkeit von Fadenwächtern
gesteuert. Hinter der Umlenkwalze 64 folgen die Ausgangswalzen 65. Die Umfangsgeschwindigkeit
der Ausgangswalzen 65 ist um das Streckverhältnis größer als die Umfangsgeschwindigkeit
der Eingangswalzen 59 bzw. beheizten Walzen 60.
[0043] Die Fadenschar wird sodann über einen Kamm 68 einem Kettbaum 67 der Bäumanlage 66
zugeführt.
[0044] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß entweder Abhebesegmente nach Fig. 3, 4, 5 oder
ein isolierendes Flächengebilde nach Fig. 4A zur Isolierung der beheizten Walzen 60
im Stillstand vorgesehen sind oder daß die beheizten Walzen 60 mit einer Flüssigkeit
beheizt und daß Ventileinrichtungen vorgesehen sind, durch die die beheizte Flüssigkeit
sehr schnell gegen kalte Flüssigkeit ausgetauscht werden kann, wobei diese Ventileinrichtungen
mit der Fadenbruchüberwachung der Streckanlage betriebsmäßig verbunden sind. Als heiße
Flüssigkeit eignet sich z.B. Wasser, da lediglich Temperaturen bis 100° erwünscht
sind. Als kalte Flüssigkeit eignet sich ebenfalls Wasser, wobei unter kalt hier eine
Temperatur verstanden wird, bei der die auf den Walzen 60 liegenden Fäden nicht mehr
beschädigt werden.
[0045] Es sei bemerkt, daß die Oberflächengeschwindigkeit der Walzen 60 unabhängig von derjenigen
der Walzen 59 bzw. 65 eingestellt werden kann, was an sich aus der Strecktechnologie
für Kunststoffäden, insbesondere Polyesterfäden bekannt ist.
[0046] Fig. 6 zeigt den Heiz- und Kühlkreislauf der Walzen 60. Die Walzen 60 sind innen
hohl und über entsprechende Schleifringkupplungen an einen Heizkreislauf angeschlossen.
Der Heizkreislauf wird durch die Pumpe 70 gespeist. Durch Betrieb der Pumpe 70 läuft
ein flüssiges Heizmedium über den Heizer 71 um und wird durch entsprechende Temperaturmeß-
und -regeleinrichtungen auf konstanter Temperatur gehalten. Ein etwaiger Fadenbruch
auch nur eines der Fäden der Fadenschar wird durch den Fadenfühler 72 erfaßt. In Abhängigkeit
von dessen Ausgangssignal werden die magnetbetätigten 3-Wegeventile 73 und 74 derart
umgestellt, daß der Heizer aus dem Flüssigkeitskreislauf herausgenommen und stattdessen
der Kühler in den Flüssigkeitskreislauf eingeschaltet wird. Bei dem Kühler kann es
sich um einen aktiven Kühler handeln. Es ist jedoch u.U. auch ausreichend, einen genügend
großen Flüssigkeitsbehälter vorzusehen, in dem Heizflüssigkeit auf Raumtemperatur
gehalten wird. Hierzu kann evtl. ein Wärmetauscher zusätzlich notwendig oder nützlich
sein. Die Heizflüssigkeit aus dem Kühlbehälter bzw. Kühler wird nunmehr in die Walzen
60 gefördert. Dabei reicht es - je nach Wärmekapazität der Massen und der Temperatur
der Heizwalze 60 und Kühltemperatur der aus dem Kühlbehälter 75 geförderten Flüssigkeit
und der gewünschten Temperaturabsenkung - bereits aus, daß die Walze 60 einmal mit
einer Füllung der kalten Flüssigkeit versehen wird.
[0047] Es kann jedoch auch ein dauernder oder zeitweiliger Umlauf mit andauernder aktiver
Kühlung der umlaufenden Flüssigkeit vorgesehen werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird vorgesehen, daß im Kreislauf vor der Pumpe 70 ein Temperaturfühler 76 vorgesehen
ist, durch den bei Erreichen einer gewünschten Temperatur der Antrieb 77 der Pumpe
70 abgeschaltet wird.
[0048] Zur Erläuterung des weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, nach dem im Falle
des Stillstandes ein Rücklauf der Fadenlieferwerke derart erforderlich ist, daß lediglich
verstrecktes Material in Kontakt mit der Heizeinrichtung kommt, wird ebenfalls auf
Fig. 7B Bezug genommen.
[0049] Wie bereits ausgeführt, sind die Walzen 60 des Lieferwerks und ist die Heizplatte
61 beheizt. Es kann davon ausgegangen werden, daß je nach dem Grad der Spinnorientierung
der angelieferten Fäden die Längenänderung, d.h. das Fließen zwischen der letzten
Walze 60 und der Heizplatte 61 erfolgt. Es sei angenommen, daß die Fließzone bis auf
die Heizplatte 61 reicht. Das bedeutet, daß im Falle des Stillstandes unverstrecktes
Fadenmaterial sowohl auf den beheizten Walzen 60 als auch auf dem Eingangsbereich
der Heizplatte 61 liegt. Aus diesem Grunde wird nunmehr nach dem Stillstand der Walzen
59, 60 und 65 die Anlage mit umgekehrter Bewegungsrichtung kurzzeitig in Betrieb gesetzt,
wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen sämtlichen Walzen 59, 60, 65 auf 1:1 geschaltet
wird. Diese Rücklaufbewegung wird so lange fortgesetzt, bis kein unverstrecktes Fadenmaterial
mehr auf einer Heizeinrichtung liegt. Das bedeutet: Wenn die Walzen 60 nicht gekühlt
sind, wird die Rücklaufbewegung so lange fortgesetzt, bis die Fließzone wieder vor
den Walzen 60 liegt. Wird aber - wie zuvor beschrieben - im Falle des Stillstandes
eine Kühlung der Walzen 60 vorgesehen, so braucht die Rückfahrbewegung nur so weit
durchgeführt zu werden, daß die Fließzone zwischen den Walzen 60 und dem Eingang der
Heizeinrichtung 61 zu liegen kommt, d.h. es genügt eine kürzere Rücklaufstrecke. Man
kann bei dieser Verfahrensweise vermeiden, daß die Walzen abgekühlt und/oder die Heizplatte
von den Fäden abgehoben wird. Es muß allerdings hinzugefügt werden, daß dieses Verfahren
nur dann anwendbar ist, wenn die für die Verstreckung erforderlichen Temperaturen
von dem verstreckten Fadenmaterial für die zu erwartende Stördauer ohne Schädigung
ertragen werden können. Diese Temperaturunempfindlichkeit hängt vom Fadenmaterial
ab; die Höhe der Temperaturen ist ebenfalls materialabhängig, im übrigen aber auch
von den sonstigen Streckparametern und von dem gewünschten Endprodukt abhängig. Das
geschilderte Verfahren hat sich bei Polyäthylenterephthalatfäden, die mit einer Abzuggeschwindigkeit
von mehr als 3500 m/min ersponnen worden waren und dadurch eine relativ hohe Spinnorientierung
erhalten hatten, als ohne weiteres anwendbar und vorteilhaft erwiesen.
[0050] Zum Wiederinbetriebsetzen der Anlage nach behobener Störung werden die Lieferwerke
60 und 65 zunächst im Gleichlauf, also mit Ü
Dersetzungsverhältnis 1:1 in Betrieb gesetzt, bis die Fäden, d.h. die Fließzone genau
die Position wieder erreicht hat, in der der Stillstand eingetreten ist. Die Anzahl
der Vorwärtsdrehungen der Walzen 60, 65 mit dem Übersetzungsverhältnis 1:1 entspricht
also der Anzahl der zuvor mit dem Übersetzungsverhältnis 1:1 durchgeführten Rückwärtsdrehungen.
Sodann wird der normale Betriebszustand wiederhergestellt. Es sei erwähnt, daß auch
der Kettbaum 67 die Rückdrehung und die Vorwärtsdrehung mitmachen muß, wobei seine
Drehzahl der zulässigen Fadenspannung der Fadenschar anzupassen ist.
1. Vorrichtung zum Verstrecken von Fadenscharen aus synthetischen Fäden, an der die
Fäden vom Spulengatter abgezogen und zwischen einem ersten Lieferwerk und einem oder
zwei weiteren Lieferwerken aufgeheizt und verstreckt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
zum Aufheizen der Fadenschar (1) beheizte Walzen (5, 6) sowie Einrichtungen vorgesehen
sind, durch welche beim Abbremsen der Fadenschar der Wärmefluß zwischen Fadenschar
und Walze unterbunden wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Heizwalzenpaar (5, 6) vorgesehen ist, dessen eine Walze (5) von unten und dessen
andere Walze (6) von oben in die Fadenschar (1), deren Weg zur S- oder Z-Form ändernd,
einfahrbar ist, wobei mindestens eine Walze eine Heizwalze ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
dem Heizwalzenpaar (5, 6) ein unbeheiztes Walzenpaar (7, 8) zugeordnet ist, wobei
das Heizwalzenpaar (5, 6) bei laufender, das unbeheizte Walzenpaar (7, 8) bei abgebremster
Fadenschar (1) im Eingriff mit dieser ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bewegungen beider Walzenpaare (5, 6; 7, 8) miteinander gekoppelt sind, gegenläufig
verlaufen und durch das Abbremsen oder das Wiederanfahren der Fadenschar (1) einleitbar
sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Ablauf der Bewegung des jeweils in Eingriff stehenden Walzenpaares (5, 6; 7, 8)
abhängig vom Verlauf der Fadenspannung derart steuerbar ist, daß während des Eingriffswechsels
eine Spannungsänderung im wesentlichen vermieden wird.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
das beheizte und/oder das unbeheizte Walzenpaar an einer Trageinrichtung (Rahmen 27,
28) angebracht ist, welche Trageinrichtung um eine zwischen den Walzen liegende und
zu ihnen parallelle Achse (11, 12) um 30 bis 180° schwenkbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Relativbewegung zwischen der Fadenschar (1) und den Heizvorrichtungen (5, 6; 27,
28) während des Stillstands der Fadenschar (1) durch ein Abhebesegment (15) hervorgerufen
wird, welches eine Walze mantelförmig mit Abstand umgibt, welches in Walzenumfangsrichtung
eine Ausdehnung (29) hat, die mindestens den Umschlingungsbereich (25) der Fadenschar
(1) überdeckt und vorzugsweise etwa 4% bis 20% größer ist als dieser und welches um
eine zur Walzenachse parallele Achse schwenkbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schwenkachse (26) des Abhebesegments (15) exzentrisch (18) zu der zugehörigen
Walze (5, 6; 27, 28) angeordnet ist und in einer Ebene liegt, die durch die Walzenache
und die Winkelhalbierende (17) des Umschlingungswinkels (25) bestimmt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Mindestabstand (19; 20) des Abhebesegments (15) von der Walzenoberfläche in Abhebelage
(19) 0,5 mm bis 2 mm und in weggeschwenktem Zustand (20) etwa 10 mm bis 20 mm beträgt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Abhebesegment (15) als Wärmeisolator aufgebaut ist und vorzugsweise von innen
nach außen wenigstens aus einer Reflexionsschicht (23), einer Isolierschicht (22)
und einer verschleißfesten Fadenlaufschicht (21) besteht.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
zum Ausgleich von Fadenspannungsschwankungen und/oder Längenänderungen im Bereich
zwischen dem Einzugslieferwerk (2) und dem Ausgangslieferwerk (3) eine Tänzerwalze
vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Abhebesegment ein isolierendes, biegeweiches Flächengebilde ist, das bei Stillstand
der Vorrichtung zwischen die Fadenschar und die Heizeinrichtung gezogen wird.
13. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit einer Heizeinrichtung, die
mit ihrem flüssigkeitsdichten Inneren an einen Kreislauf mit einem flüssigen Heizmedium
angeschlossen ist, wobei das Heizmedium durch einen Heizer außerhalb der Heizeinrichtung
aufgeheizt und durch eine Pumpe umgepumpt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
dem Heizer ein Kühler oder ein das kalte Heizmedium enthaltender Kühlbehälter über
eine Ventileinrichtung, vorzugsweise ein 3-Wegeventil parallel geschaltet ist, und
daß die Ventileinrichtung in Abhängigkeit von einer Fadenbruch-Überwachungseinrichtung
derart verstellbar ist, daß das kalte Heizmittel in die Heizeinrichtung gefördert
wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Heizeinrichtung eine beheizte Walze oder Streckgalette _ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Pumpe im Flüssigkeitskreislauf vor den den Heizer und den Kühlbehälter enthaltenden
Zweigen des Kreislaufes angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
vor der Pumpe ein Temperaturfühler in den Flüssigkeitskreislauf hineinragt, und daß
die Pumpe temperaturabhängig abschaltbar ist.
17. Verfahren zum Stillsetzen einer Vorrichtung zum Verstrecken von Fadenscharen aus
synthetischen Fäden, an der die Fäden vom Spulengatter abgezogen und zwischen einem
ersten Lieferwerk und einem oder zwei weiteren Lieferwerken aufgeheizt und verstreckt
werden, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lieferwerke bis zum Stillstand abgebremst werden, und daß sodann das erste Lieferwerk
mit wenigen Umdrehungen derart rückwärts gedreht wird, daß die unverstreckte Fadenlänge,
welche die Heizeinrichtung bereits überfahren hat, wieder vor die Heizeinrichtung
zurückgefahren wird, wobei die nachfolgenden Lieferwerke frei drehbar geschaltet oder
vorzugsweise ebenfalls im Übersetzungsverhältnis 1:1 rückwärts gedreht werden.