[0001] Die Erfindung betrifft eine Reibscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Derartige Reibscheiben sind z.B. bekannt aus der DE-A 23 06 853. Sie werden vornehmlich
verwandt in Friktionsfalschdrallern mit drei Wellen, die auf den Eckpunkten eines
gleichseitigen Dreiecks aufgestellt sind, die gleichsinnig rotieren und auf denen
die Scheiben so aufgespannt sind, daß sie sich über dem Mittelpunkt des Dreiecks überlappen
und dort einen zickzack-förmigen Fadenlauf bilden.
[0003] Der Vorteil der bekannten Reibscheiben besteht darin, daß sie gleichzeitig den Faden
drallen und fördern. Daher sind die Reibscheiben und die Friktionsfalschdraller, in
denen sie verwandt werden, für hohe Fadengeschwindigkeiten bei starker Zwirngebung
verwendbar.
Es wird jedoch beobachtet, daß es über die mechanisch berechenbare Abhängigkeit hinaus
eine nicht vorausberechnete Abhängigkeit zwischen der Drallwirkung und der Förderwirkung
gibt. Hierdurch ist bei vorgegebener Drallhöhe eine Einschränkung der Fadengeschwindigkeit
bedingt.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden.
[0005] Die Lösung ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruchs 1.
[0006] Durch die Erfindung wird die Reibscheibe ebenfalls in Zonen aufgeteilt, von denen
eine Zone die Funktionen der Drallgebung und Förderung und die andere Zone die Funktion
der optimalen Fadenführung erfüllt. Dabei sind jedoch die Zonen für die Drallgebung
und Förderung einerseits und die Fadenführung andererseits so ausgelegt, daß eine
Beeinträchtigung der Förderwirkung nicht eintritt.
[0007] Durch diese genau bestimmte Aufteilung der Zonen kann zum einen eine optimale Reibeinwirkung
und zum anderen eine optimale Fadenführung bewirkt werden.
[0008] Zur weiteren Optimierung der Reibeinwirkung dient der Vorschlag nach Anspruch 2.
Hiermit können hohe Reibbeiwerte und hohe Reibgeschwindigkeiten angewandt werden,
ohne daß es zu Schädigungen der Multifilamentfäden kommt. Andererseits wird die Dicke
der Reibscheiben auf Werte begrenzt, wie sie bisher üblich und maschinenbaulich annehmbar
sind.
[0009] Eine weitere, nicht vorausberechenbare Verbesserung hinsichtlich Förderwirkung und
Drallgebung ergibt sich durch den Vorschlag nach Anspruch 3.
[0010] Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
[0011] Es zeigen
Fig. 1 einen Friktionsfalschdraller mit drei Wellen in der Aufsicht;
Fig. 2 den Friktionsfalschdraller im Teilschnitt in der Ansicht;
Fig. 3 den Schnitt durch eine Reibscheibe;
Fig. 4A die Abwicklung einer Reibscheibe;
Fig. 4B das Diagramm des Fadenspannungsverlaufs bei der Reibscheibe nach Fig. 3;
Fig. 5 den Schnitt durch eine Reibscheibe;
Fig. 6A die Abwicklung der Reibscheibe nach Fig. 5;
Fig. 6B das Diagramm des Fadenspannungsverlaufs bei der Reibscheibe nach Fig. 5;
Fig. 7 den Schnitt durch eine Reibscheibe bekannter Bauweise;
Fig. 8A die Abwicklung der Reibscheibe nach Fig. 7;
Fig. 8B das Diagramm des Fadenspannungsverlaufs bei der Reibscheibe nach Fig. 7.
[0012] Der Friktionsfalschdraller weist drei Wellen 1, 2, 3 auf, die in der Grundplatte
4 drehbar gelagert sind. Die Wellen sind auf den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks
gelagert. Die Wellen werden durch einen in der Maschinenlänge verlaufenden Tangentialriemen
6 angetrieben, der an einem Wirtel 5 anliegt. Der Wirtel 5 ist an der Welle 1 befestigt.
Von der Welle 1 aus werden die anderen Wellen 2 und 3 über Riemenscheiben 7 und 8
sowie kleine Treibriemen gleichsinnig angetrieben. Auf den Wellen 1, 2, 3 sind -
in dem Ausführungsbeispiel - drei Reibscheiben 11, 12, 13 derart gelagert, daß sie
sich in einem Überlappungsbereich 14 überlappen. Der Überlappungsbereich 14 liegt
über der Mitte des gleichseitigen Dreiecks, auf dessen Eckpunkten die Wellen 1, 2,
3 gelagert sind. Die Grundplatte 4 besitzt einen Einlegschlitz 9, der bis in den mittleren
Überlappungsbereich 14 der Scheiben ragt.
[0013] Im Bereich des Einlegschlitzes 9 bilden die Reibscheiben 12 und 13 einen Zwickel,
in den der Faden eingelegt wird, so daß er in den Überlappungsbereich 14 gelangt.
[0014] Die Ausbildung der neuen Reibscheiben 11, 12, 13 ergibt sich aus den Figuren 3 und
5. Eine bekannte Reibscheibe ist in Fig. 7 dargestellt. Danach gilt für alle Reibscheiben:
Die Reibscheiben besitzen eine ballige Umfangsfläche, über die der Faden 15 läuft.
Dabei umschlingt der Faden 15 die ballige Umfangsfläche teilweise. Der Umschlingungsbereich
ist mit UIV bzw. UVI bzw. UVIII bezeichnet. Bemerkenswert ist weiter, daß infolge
der Geometrie des Friktionsfalschdrallers sich eine Fadenführung ergibt, bei der
der Faden geneigt zur Tangente über den Umfang der Scheibe geführt wird. Als Neigungswinkel
alpha ist in dieser Anmeldung der Komplementwinkel zu dem Winkel zwischen Faden und
Umfangstangente bezeichnet. Dieser Neigungswinkel alpha ist im statischen Zustand
über den gesamten Umschlingungsbereich U konstant. Durch die Bewegung des Umfanges
der Reibscheibe ergibt sich jedoch eine Verschleppung des Fadens. Zur Darstellung
dieser Verschleppung des Fadens ist in den Figuren 4A, 6A, 8A eine Abwicklung des
Umfangs dargestellt. Diese Abwicklung stellt den balligen Umfang der Reibscheibe sowohl
in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung linear dar.
[0015] Die neuen Reibscheiben nach den Fig. 3 und 5 bestehen nun aus Zonen mit unterschiedlichen
Reibbeiwerten, und zwar einer Zone 16 mit großer Reibung, im folgenden "Reibzone"
genannt, und einer Zone 17 mit geringer Reibung, im folgenden "Führungszone" genannt.
[0016] Die Reibzone hat z.B. gegenüber dem Faden einen Reibbeiwert von 0,25 und die Führungszone
einen Reibbeiwert von 0,1.
[0017] Gemeinsam ist ferner den beiden Ausführungsbeispielen nach Fig. 3 und Fig. 5, daß
die Reibzone einen größeren Krümmungsradius hat als die Führungszone. Es besteht
eine direkte Abhängigkeit zwischen dem Reibbeiwert und dem Krümmungsradius. Das
heißt: Je größer der Reibbeiwert desto größer der Krümmungsradius. Es braucht dabei
allerdings keine strenge Proportionalität vorzuliegen. Entscheidend ist vielmehr
folgende Überlegung: Durch einen großen Krümmungsradius wird die Scheibe sehr dick.
Das ist maschinenbaulich unerwünscht. Andererseits kann die Berührstrecke nicht beliebig
kurz werden, da es hierbei zu unzulässigen Flächenpressungen zwischen Faden und Reibscheibe
kommen würde. Flächenpres sungen sind insbesondere dann niedrig zu halten, wenn die
Reibscheibe einen hohen Reibbeiwert besitzt.
[0018] Der Krümmungsradius der Reibscheibe, der die Länge der Berührstrecke in der Reibzone
bestimmt, soll also nach der zulässigen Flächenpressung ausgelegt werden. Die zulässige
Flächenpressung kann sich nur aus Versuchen und Erfahrungen ergeben und ist sehr stark
vom Material einerseits der Reibfläche, andererseits des Fadens abhängig. Der Krümmungsradius
der Führungszone wird dagegen so gering gewählt, wie es maschinenbaulich zur Erzielung
einer geringen Scheibendicke und zur Fadenführung zweckmäßig ist. Der Krümmungsradius
der Reibzone kann z.B. 7 mm, der der Führungszone 2 mm betragen. Die Zonen unterschiedlicher
Reibung können nun in Fadenlaufrichtung mit unterschiedlicher Reihenfolge angeordnet
sein. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 befindet sich die Reibzone 16 am Eingang
und die Führungszone 17 am Ausgang der Reibscheibe.
[0019] Dabei ergibt sich - wie in Fig. 4A dargestellt - in der Abwicklung des Umfangs der
Reibscheibe folgendes Bild: Der Faden läuft zunächst unter einem Neigungswinkel alpha
auf die Reibscheibe, und zwar in die Reibzone 16 ein, der im wesentlichen durch die
geometrische Auslegung des Friktionsfalschdrallers und der dadurch gegebenen Fadenführung
bedingt ist. Der Faden wird aber sodann beim weiteren Lauf durch die Reibzone sehr
stark verschleppt im Sinne einer Verkleinerung des Neigungswinkels alpha. Daher wird
die Bewegungskomponente der Umfangsgeschwindigkeit der Reibscheibe, die in Richtung
der Fadenachse weist, die also förderwirksam ist, immer kleiner. Es wird nun aber
vermieden, daß der Neigungswinkel alpha gegen Null geht. Dazu ist die Länge der Reibzone
16 begrenzt. Bevor der Neigungswinkel alpha auf Null zugeht, folgt nämlich der Reibzone
16 die Führungszone 17, die nur eine geringe Reibung besitzt. In der Zone geringer
Reibung ist die Fadenverschleppung jedoch gering. Daher erfolgt keine weitere Abnahme
des Neigungswinkels alpha. Die Anordnung der Führungszone bewirkt also, daß der Faden
die Reibzone unter einem Mindestwinkel alpha verläßt und daher stets einer positiven,
keinesfalls aber einer negativen Förderwirkung ausgesetzt ist.
[0020] Das Fadenspannungsdiagramm nach Fig. 4B zeigt die Au wirkung auf die Fadenspannung.
Im Einlaufbereich des Fadens in die Reibzone kommt es zunächst zu einem Abbau der
Fadenspannung S. Die Abnahme der Fadenspannung setzt sich jedoch nicht fort, da der
Neigungswinkel alpha und damit die Förderwirkung der Reibscheibe geringer wird. Nach
Erreichen der Führungszone bleibt jedoch die Fadenspannung im wesentlichen konstant.
[0021] In den Figuren 7 und 8 ist nun eine Reibscheibe des Standes der Technik dargestellt.
Hier ist der Umschlingungsbereich UVIII mit einem einheitlichen Reibbeiwert ausgestattet.
Das bedeutet, daß zwar zu Anfang - wie in Fig. 8B dargestellt - der Reibzone die Fadenspannung
auch abnimmt. Anschließend ändert sich jedoch der Neigungswinkel so entscheidend,
daß es wieder zu einer Zunahme der Fadenspannung kommt. Wenn der Faden die Reibscheibe
verläßt, ist die Fadenspannung höher als im Eingang der Reibscheibe. Das zeigt, daß
die Förderwirkung am Ausgang der Reibscheibe negativ ist.
[0022] Bei dem neuen Ausführungsbeispiel nach Fig. 5, 6 wird der Faden zunächst über die
Führungszone 17 geführt und sodann über die Reibzone 18. Die dabei eintretende Fadenverschleppung
ist in Fig. 6A und der Verlauf der Fadenspannung in Fig. 6B dargestellt. Auch hierbei
läßt sich ein Abfall der Fadenspannung zum Ausgang der Reibscheibe hin erreichen.
Es ergibt sich jedoch bei dieser Anordnung der weitere Vorteil, daß Drallgebung und
Förderwirkung insgesamt wirkungsvoller sind. Das ist vermutlich darauf zurückzuführen,
daß der Faden die Reibzone im Bereich des größten Durchmessers der Reibscheibe verläßt
und nicht - wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 - im Bereich eines kleineren Durchmessers.
BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG
[0023]
1 Welle
2 Welle
3 Welle
4 Grundplatte
5 Wirtel
6 Tangentialriemen
7 Riemenscheibe
8 Riemenscheibe
9 Einlegschlitz
10 Zwickel
11 Reibscheibe
12 Reibscheibe
13 Reibscheibe
14 Überlappungsbereich
15 Faden
16 Zone großer Reibung, Reibzone
17 Zone geringer Reibung, Führungszone
1. Reibscheibe zum Falschdrallen eines synthetischen Fadens,
wobei die Scheibe drehend angetrieben ist und auf ihrem Umfang eine im Axialschnitt
ballige Reibfläche besitzt, über welche der Faden quer zur Umfangsrichtung und mit
teilweiser Umschlingung läuft,
und wobei die Reibscheibe eine Zone mit höherem Reibungskoeffizienten und eine Zone
mit niedrigerem Reibungskoeffizienten aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die axiale Länge der Zone mit höherem Reibbeiwert derart begrenzt ist, daß der aus
der Zone mit höherem Reibbeiwert auslaufende Faden gegenüber dem in Drehrichtung
weisenden Ast der Umfangstangente einen Winkel kleiner 90° bildet.
2. Reibscheibe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zonen mit unterschiedlichen Reibbeiwerten auch unterschiedliche Krümmungsradien
haben, wobei die Zone mit dem höheren Reibbeiwert einen größeren Krümmungsradius
besitzt als die Zone mit dem niedrigeren Reibbeiwert.
3. Reibscheibe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zone mit niedrigem Reibbeiwert im Fadenlauf vor der Zone mit höherem Reibbeiwert
liegt.