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Mit Faserstoffäden umhüllter Draht, insbesondere isolierter elektrischer Leiter, und Verfahren sowie Vorrichtung zu dessen
Herstellung
Die Erfindung betrifft einen mit Faserstoffäden umhüllten Draht, insbesondere einen isolierten elek- trischen Leiter sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung.
Wie bekannt, wird bei der Herstellung von Drähten der erwähnten Art der Draht in seiner Längsrich- tung vorgeschoben und dabei mit den Fäden umsponnen. Es ist ferner bekannt, dass die Herstellung von Drähten mit gesponnenem Mantel jene von Drähten mit geflochtenem Mantel hinsichtlich der Produkti- vität und Einfachheit wesentlich übertrifft, wogegen die mechanische Haltbarkeit z. B. der Isolation von elektrischen Leitern mit geflochtenem Mantel jene der im Spinnverfahren hergestellten Umhüllungen überragt. Falls die Fäden eines gesponnenen Mantels unter beinahe 900 zur Längsachse des Drahtes liegen, entfernen sich bei Deformationen die Windungen der Umhüllungen insbesondere beim Biegen des Drahtes voneinander, wobei sie sich auf die Art einer gebogenen Spiralfeder fächerartig ausbreiten.
Eine auf der
Drahtoberfläche befindliche Lackschicht wird dabei notwendigerweise beschädigt und bricht, wodurch die isolierende Wirkung des Mantels örtlich aufgehoben ist.
Bei geflochtenen Umhüllungen dagegen liegen die Fäden des Mantels unter einem spitzen Winkel zur Längsachse des Drahtes, der wesentlich geringer ist als 900. Dies hat zur Folge, dass die Fäden beim
Biegen einen wesentlichen Teil der Biegebeanspruchung des Mantels aufnehmen, so dass durch das Bie- gen bedingte Dehnungen durch die gesamte Isolierschicht, nämlich durch den Lack und den Faserstoff, aufgenommen werden. Die Lackschicht ist somit wesentlich geringeren Beanspruchungen ausgesetzt, und bleibt wesentlich länger unversehrt.
Wird die Isolationsschicht verletzt, so besteht bei gesponnenen Mänteln die Möglichkeit einer Auf- lösung, weil sich ihre Fäden nicht gegenseitig niederhalten. Demgegenüber werden die Fäden eines ge- flochtenen Mantels gegenseitig niedergehalten, so dass der Mantel bei Verletzung der Isolierschicht nicht zerfällt.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, gesponnene Mäntel herzustellen, deren Fäden nicht unter einem rechten Winkel zur Längsachse des Drahtes auf diesem aufliegen, sondern mit der Drahtlängsachse einen spitzen Winkel einschliessen. Es wird ein Faden mit grosser Gewindehöhe entlang des Drahtes aufgewickelt und dann diese Lage in der gleichen Richtung, aber unter symmetrisch entgegengesetztem Winkel, bei gleicher Gewindehöhe mit einem zweiten Faden umsponnen. Auf diese Weise entstehen zwei voneinander unabhängig abwickelbare gleichmittige Fadenlagen, die am Aufbau ihrer Nachbarschicht nicht teilneh- men. Bei geflochtenen Umhüllungen dagegen nehmen sämtliche Fäden am Aufbau einer Schutzschicht teil, da sie beim Flechten verstürzt werden.
Bei den jüngsten durch Spinnen hergestellten Umhüllungen sind somit die erwähnten Nachteile einer zu geringen Gewindehöhe zwar behoben, so dass bereits vorteilhaftere mechanische Eigenschaften festzu- stellen sind ; derartige Umhüllungen sind aber noch immer mit dem Mangel behaftet, nicht verstürzt zu
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genseitig niederhalten, d. h. verstürzt sind und dessen Umhüllungen die Eigenschaften der geflochtenen
Mäntel praktisch erreichen. Beim erfindungsgemässen Draht sind demnach die Vorteile von durch Spinnen bzw. durch Flechten hergestellten Umhüllungen, d. h. die Produktivität und Einfachheit des Spin, wer- fahrens mit den Vorteilen der Verstürzung beim Flechten vereinigt.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Faserstoffumhüllung des Drahtes aus mindestens einem Paar vor im gleichen Sinn auf den Draht aufgewickelten Fäden besteht, wobei in jedem Paar die Fäden n gegenläufigem. Zick-Zack- bzw. Wellenlinien mit mindestens einer Kreuzungsstelle je halbem Drahtumfang verlegt sind, ure dans die so gebildeten aufeinanderfolgenden Lagen sich schuppenartig überdecken. Es ist leicht einzusehen, dass anstatt zwei Fäden auch jeweils deren mehrere aufgebracht werden, und nicht nur paarweise, sondern auch einander anders zugeordnet zur Anwendung gelangen können. IL allen Fällen wird eine prinzipiell gleiche Umhüllung erhalten. Bei mehr als zwei Fäden handelt es sich lediglich um eine Vervielfachung des Grundvorganges.
Zur Herstellung des erfindungsgemässen Drahtes kann ein Verfahren angewendet werden, bei wel- chem der Draht in seiner Längsrichtung vorgeschoben und dabei mit um den Draht geführtii Fäden umhüllt wird und das sich dadurch auszeichnet, dass die Faden eines Paares im Abstand voneinander gleichzei. ig von einer Seite in gleicher Drehrichtung auf den Draht aufgewickelt werden, wobei die Fäden mindestens je halber Umwindung um den Draht gemeinsam um eine innerhalb ihres Abstandes voneinander liegende Achse quer zur Längsrichtung des Drahtes um 1800 bzw. um ein ganzzahliges Mehrfaches dieses Winkels verschwenkt werden.
Nach einem weiteren Verfahren kann man so vorgehen, dass die zwei Fäden eines Paares von gegenüberliegenden Seiten auf den Draht mit mindestens einer vollen Vor- und Rückbewegung in Längsrichtung während einer ganzen Umwindung aufgelegt werden, wodurch sich die Fäden je halbe Umwindung mindestens einmal kreuzen und abwechselnd von einer Kreuzungsstelle zur andem aussen zu liegen kommen, Bine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens hat die Besonderheit, dass die um den zu umhüllenden Draht umlaufenden Fadenführer für die zwei Fäden eines Paares gegen einen Kraftspeicher z. B. eine Feder beweglich angeordnet sind, und dass eine Zwangssteuerung, z. B. eine Steuerkurve, in den Hebebereichen des Umlaufweges der Fadenführer zur Verschiebung der Fadenführer in Längsrichtung des Drahtes entgegen der Wirkung des Kraftspeichers vorgesehen ist.
Bei praktisch derselben Qualität der erfindungsgemässen Umhüllung wie bei geflochtenen Mänteln weist das erfindungsgemässe Verfahren selbst dem Flechten gegenüber beaeutende Vorteile auf. Seine Produktivität beträgt ein Mehrfaches der Produktivität beim Flechten. Umhüllungen oder Mäntel von guter Qualität können ohne kostspielige Flecht-oder Klöp elmaschinen hergestellt werden. Bereits bestehende übliche Spinnmaschinen können nach geringem Umbau zum Ausüben des Verfahrens gemäss der Erfindung verwendet werden. Glasfäden, die beim Flechten oder Klöppeln sent heikel und empfindJichsind, k0nr. en gemäss der Erfindung sehr leicht verarbeitet werden.
Mit "Draht" sollen in dieser Beschreibung auch andere längliche Körper, wie Dichtgarne bezeichnet werden. Der Ausdruck "Faden" bedeutet dabei nicht nur Faserstoffäden vc-n verschiedensten Arten wie Glas-, Seiden-, Baumwollfaden, sondern asple Faden aus organischen, anorganischenodennetallischen Stoffen, die durch Ziehen, Spinnen, Weben, Verdrillen, hergestellt worden sind und einen einzigen Faden, einen Strang oder ein Band bilden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichrungen erläutert, die den Aufbau von erfindungsgemäss hergestellten Umhüllungen bzw. zwei Ausführungsbeispiele für deren Herstellung darstellen. Die Fig. l zeigt dabei die Draufsicht ei-ies erfindungsgemäss umhüllten Drahtes. Fig. 2 ist ein Querschnitt des Drahtes gemäss Fig. 1, wobei je eine Windung der Umhüllung in die Zeichnungsebene verschwenkt dargestellt ist. Die Fig. 3 bzw. 4 zeigen je ein Ausführungsbeispiel der Herstellungsart gemäss der Erfindung. Fig. 5 stellt einen Längsschnitt einer Vorrichtung für die Herstellungsartgemäss Fig. 4 dar. Fig. 6 ist eine Draufsicht zur Fig. 5.
Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen weisen auf ähnliche Einzelheiten hin.
Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, ist ein Draht 11 mit einer Umhüllung versehen, die bei den dargestellten Ausführungsbeispielen aus zwei Lagen besteht. Die eine Lage ist in den Zeichnungen mit starken Linien gezeichnet und besteht aus aufeinanderfolgenden Windungen eines Fadens 12, die unter einem spitzen Winkel Cl zur Längsachse 13 des Drahtes 11 liegen. Die andere Lage ist aus einem in den Zeichnungen mit dünnen Linien dargestellten Faden 14 aufgebaut, dessen aufeinanderfolgende Windungen sich mit den Windungen des Fadens 12 schneiden und somit ebenfalls einen spitzen
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Winkel CI. mit der Längsachse 13 des Drahtes 11 einschliessen. Somit werden die Windungen der einen Lage durch jene andere niedergehalten, wie dies bei zeitgemässen gesponnenen Drahtumhüllungen üblich ist.
Bei der erfindungsgemässen Umhüllung werden aber die Fäden 12, 14 derart gekreuzt an zwei
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den Lagen abwechselnd oben bzw. unten zu liegen kommen. Dies bedeutet, dass die Fäden 12, 14 nicht nur senkrecht zueinander liegen, sondern auch verstürzt sind und sich so gegenseitig niederhalten, wie dies bei einem geflochtenen Mantel der Fall ist, ohne dass hiedurch aus dem Mantel hervorstehende nahtartige Wulste entstehen würden.
Es ist auch leicht einzusehen, dass bei einer Verdoppelung der Kreuzungen auch an den schmalen
Seiten llc, lld (Fig. 2) des Drahtes 11 weitere Verstürzungsstellen zwischen den beiden Fäden 12 und 14 entstehen, wodurch die Formbeständigkeit des Mantels erhöht ist. Es ist au-je möglich, mehr als. zwei Lagen aus mehr als zwei Fäden herzustellen, wobei aber die Kreuzung der Fäden immer paarweise erfolgt.
In Fig. 3 ist schematisch eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt, bei welchem die Fäden 12 und J4 sich auf derselben Seite 11b des Drahtes 11 in der Längsachse 33 dieser Seite kreuzen. Mit 16 und 17 sind die Fadenführer bezeichnet, die derart bewegt werden, dass die erfindungsgemässe Kreuzung der Fäden 12 und 14 zustandekommt. Zu diesem Zweck werden die
Fadenführer 16 und 17 nicht nur um die Längsachse des Drahtes 11 in kreisende Bewegung versetzt, sondern entsprechend der gewünschten Zahl der Kreuzungsstellen um 1800 um eine Achse 18 auch ver- schwenkt, die zur Achse 13 senkrecht liegt und sich mit ihr im Kreuzungspunkt P (Fig. l) schneidet.
Die Kreisbahnen der Fadenführer 16,17 sind mit I bzw. II bezeichnet.
Das Umhüllen erfolgt bei der dargestellten Art des erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens in fol- gender Weise ;
Die Faden 12 bzw. 14 kommen von nicht dargestellten Vorratsspulen über die Fadenführer 16 bzw. 17 zur in den Zeichnungen oberen flachen Seite 11b des Drahtes 11, wo sie sich kreuzen.
Bei der Bewegung der Fadenführer 16 bzw. 17 in Richtung der Pfeile 21 bzw. 22 beschreiben sie die Kreise I bzw. 11 um die Längsachse 13 des Drahtes 11 als geometrischen Olt der Kreis- mittelpunkte, solange sie nicht um die Achse 18 in Richtung des Pfeiles 19 verschwenkt werden.
Erfolgte diese Schwenkbewegung um die Achse 18 um 1800, so bedeutet dies, dass die Faden- führer 16,17 ihren Platz gewechselt habeii, indem nun der Fadenführer 17 sich auf der Kreisbahn I und der Fadenführer 16 sich auf der Kreisbahn 11 fortbewegt, wobei die Fäden 12 bzw. 14 sich naturgemäss miteinander gekreuzt haben.
Es sei angenommen, dass der Fadenführer 16 auf der Kreisbahn I aus seiner dargestellten Lage bis zur Stelle 23 vorgerückt ist. Dann ist auch der Fadenführer 17 auf der Kreisbahn II ois zu einer Stelle 24 vorgerückt. Nun sollen die Fadenführer 16,17 um die Achse 18 im Sinne des
Pfeiles 19 um 1800 verschwenkt werden. Dies bedeutet, dass der Fadenfüiirer 16 bei der Stelle 23 die Kreisbahn I verlässt und sich um die Achse 18 der ändern Kreisbahn II nähert, die er bei einer Stelle 26 betreten wird. Desgleichen wird der Fadeniührer 17 um die Achse 18 im Sinne des Pfeiles 19 verschwenkt, so dass er die Kreisbahn II verlässt und sich der Kreisbahn i nähert, die er bei einer Stelle 27 betritt.
Inzwischen hat sich keiner der Fadenführer auf den Kreisbahnen be- wegt, so dass die Strecken von 23bis27 der Kreisbahn 1 bzw. von 24bis26 auf der Kreis- bahn II von keinem Fadenführer besetzt sind, da diese dann irgendwo zwischen den beiden Ebenen der
Kreisbahnen I und II schweben. Da beide Fadenführer 16,17 auf einem gemeinsamen Träger 28 angebracht sind, erfolgt sowohl ihre Verschwenkung um die Achse 18, wie auch ihre Kreisbewegung um die Achse 13 gleichförmig. Demgemäss werden sie die Kreisbahnen I bzw. 11 bei den Stellen 23 bzw. 24 gleichzeitig verlassen und bei den Stellen 27 bzw. 26 gleichzeitig betreten. Die Folge ist die dargestellte Lage der beiden Fäden 12 und 14 in der Kreuzungsstelle entlang de ; Drahtachse 13.
Sobald der Träger 28 nach Zurücklegen einerStrecke um dieAchse 13 von etwa einem halben
Kreisumfang der Kreisbahnen I bzw. 11 eine Lage erreicht, in welcher der sich nun auf der Kreis- bahn I bewegende Fadenführer 17 eine Stelle 31 erreicht, während der dann auf der Kreis- bahn II fortschreitende Fadenführer 16 eine Stelle 32 erreicht, erfolgt wieder eine Verschwenkung des Trägers 28 um die Achse 18 im Sinne des Pfeiles 19 um 1800, so dass nun wieder beide Fadenführer 16 und 17 jeweils auf die andere Kreisbahn hin mitgenommen werden. Der Fadenführer 16 erreicht die Kreisbahn I an einer Stelle 33, die der Stelle 27 diametral gegenüberliegt.
In gleicher Weise betritt der Fadenführer 17 die Kreisbahn II bei einer Stelle 34, die der
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Stelle 26 diametral gegenüberliegt. Damit h ben die Fadenführer 16 und 17 ihre Plätze gewechselt und eine erneute Kreuzung auf den in den Zeichnungen unteren Seiten 11a des Drahtes 11 der Fä- den 12 und 14 bewirkt.
Auf diese Weise entsteht eine Umhüllung, wie sie in den Fig. l und 2 dargestellt ist. Es ist ersicht- lich, dass beide Fäden zur Hälfte eine untere Lage und zur Hälfte eine obere (innere oder äussere) Lage bilden.
In gleicher Weise erfolgt die erfindungs gemässe Herstellung gemäss der Fig. 4. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vorherigen insbesondere darin, dass die Fäden 12 und 14 von gegenüberlie- genden Flachseiten 11b bzw. 11a des Drahtes 11 zugeführt werden. Um die Kreuzungen herbeizu- führen, muss dann der Träger 28 nicht um 1800 verschwenkt, sondern in der Achsrichtung 13 auf der Mittellinie 36 des Drahtes 11 in hin-und hergehende Bewegungen gebracht werden, wie dies durch einen Doppelpfeil 31 angedeutet ist.
Das Umhüllen ist auf Grund der Fig. 4 leicht zu verfolgen :
Beim Drehen des Trägers 28 um die Achse 36 in der Richtung des Pfeiles 22 bewegen sich beide Fadenführer 16 bzw. 17 zunächst auf der Kreisbahn II. Sobald der Fadenführer 16 die Stelle 32 bzw. der Fadenführer 17 die Stelle 24 erreichen, wird der Träger 28'entlang der Achse 36 in Richtung des Pfeiles 15 verstellt, wobei die Fadenführer 16 und 17 die Kreisbahn II gleichzeitig verlassen. Sie werden in Richtung des Pfeiles 15 so lange mitgenommen, bis sie an den Stellen 33 bzw. 27 die Kreisbahn I betreten und von nun an auf dieser fortschreiten. Dies bedeutet aber eine Kreuzung der beiden Fäden 12 und 14, so dass wieder die in Fig. l und 2 dargestellte Umhüllung am Draht 11 entsteht.
Die Fig. 5 und 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Ausüben des ar. Hand der Fig. 4 erlällterten Verfahrens. Wie ersichtlich, ist diese Vorrichtung den bekannten üblichen Spinnköpfen bis auf die Anordnung der Fadenführer 16 und 17 ähnlich. Auf einer Scheibe 41 sind in an sich bekannter Weise ein Paar von Spulen 42 und 43 sowie ein Paar von Federn 44 und 45 zum Bremsen der Spulen 4 ? bzw. 43 vorgesehen. Ein Paar von fadenführenden Schleifen 47 und 48 ist auf einer Hülse 36a befestigt, die mit der Scheibe 41 fest verbunden ist. An Schleifen 51 bzw. 52 werden die Fäden von den Spulen 42 bzw. 43 den Schleifen 47 bzw. 48 zugeführt.
Die Scheibe 41 ist in an sich bekannter Weise mit einer Hohlwelle 53 starr verbunden. Über die Bohrung 53a der Hohlwelle 53 wird der zu umhüllende Draht in Richtung des Pfeiles 15 vorgeschoben. Die Hohlwelle'53 trägt eineSchnurscheibe 54 und ist in einem Wellenlager 56 drehbar gelagert.
Am Wellenlager 56 ist eine Nockenbahn 57 befestigt, auf der das untere Ende eines Stiftes 58 aufliegt. Oberhalb der Scheibe 43 wird aer Stift 58- in einer Hülse 59 geführt, die mit der Scheibe 41 fest verbunden ist. Zwischen Stift 58 und Hülse 59 isteineFeder 61 vorgesehen, die einerseits auf einem Anschlag 62 und anderseits auf einer Überwurfmutter 63 anliegt.
Das aus der Hülse 59 hervorstehende Ende des Stiftes 58 trägt einen Arm 64, der mit einer Bohrung die Hülse 36a umschliesst. Zu diesem Zweck ist das freie Ende des Armes 64 als ein Auge 64a ausgebildet, das zugleich die Fadenführer 16 und 17 trägt. Es ist leicht einzusehen, dass der Arm 64 in Richtung des Doppelpfeiles 31 auf der Hülse 36a hin-und hergehende Bewegungen
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gung versetzt wird.
Wie ersichtlich, sind die um den zu umhüllenden Draht umlaufenden Fadenführer 16,17 für die zwei Fäden eines Paares gegen einen Kraftspeicher - im dargestellten Fall gegen die Feder 61 - be-
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in den Hebebereichen des Umlaufweges der Fadenführer 16,17 zur Verschiebung der Fadenführer in Längsrichtung 15 des Drahtes 11 entgegen der Wirkung des Kraftspeichers 61 vorgesehen ist.
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Fig. 5des Wellenlagers 56 läuft. In der dargestellten Lage läuft der Stift 58 auf der oberen Stirnfläche des Wellenlagers 56, wobei der Arm 64 am oberen Ende des Stiftes 58 mit den beiden Fadenführern 16 und 17 seine in Fig. 5 untere Lage einnimmt.
Sobald der Stift 58 bei Drehung der Hohlwelle 53 die Nockenbahn 57 erreicht, wird er gegen die Feder 61 in Fig. 5 aufwärts gedrückt, wobei das Auge 64a des Armes 64 auf der Hülse 36a in Fig. 5 ebenfalls aufwärts, d. h. in der
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