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Die Erfindung betrifft eine Hülse aus Kunststoff für Garnwickel, mit in axialer Richtung veränderbarer Länge, bestehend aus mehreren Ringen, welche miteinander durch gewellte, in Achs- richtung federnde und im wesentlichen achsparallel verlaufende Stege verbunden sind, wobei die beiden Endringe verschieden ausgebildet sind, und der eine Endring eine äussere Zylinder- oder
Kegelfläche aufweist, die in eine innere Zylinder- oder Kegelfläche des andern Endringes passt, und beide Endringe mit einem radial nach aussen gerichteten Flansch versehen sind.
Hülsen für Garnwickel sind Vorrichtungen mit einer perforierten zylindrischen oder kegel- stumpfförmigen Oberfläche, auf der das Garn auf der Hülse gewickelt bleibt, während es einer
Flüssigkeitsbehandlung, insbesondere einer Färbung mit anschliessender Trocknung, in einer Vorrich- tung unterworfen wird, in welcher mehrere Hülsen Ende an Ende auf perforierten Verteilerleitungen angeordnet sind, durch welche die Behandlungsflüssigkeit nach aussen durch das Garn gepumpt wird.
Rohre für Garnwickel müssen vor allem drei Forderungen voll entsprechen :
Zum ersten müssen sie billig sein, da sie in sehr grosser Anzahl verwendet werden, die in einer einzigen Färberei in der Grössenordnung von einer halben Million liegen kann.
Weiters müssen sie die dichtest mögliche Füllung der Garnwickel in der Färbevorrichtung gestatten, um den Verbrauch an Wasser und Chemikalien möglichst gering zu halten, insbesondere um eine Verschmutzung der Umgebung mit den Abwässern zu vermeiden und ausserdem müssen sie eine gleichmässige Färbung und Trocknung des Garnes gestatten.
Die älteste bekannte Hülse, die heute noch verwendet wird, ist ein perforierter Metallzylinder.
Hülsen dieser Gattung werden auf den Verteilerleitungen mit Scheiben zwischen jeweils zwei Hülsen angeordnet und werden mittels auf das Ende der Verteilerleitungen aufgeschraubten Kappen zu- sammengepresst, so dass eine Dichtung zwischen Metallzylinder und zwischenliegender Scheibe ent- steht. Diese Hülsen ergeben die gleichmässigste Färbung von Garn, sie haben jedoch den Nachteil, dass sie eher teuer sind und nur eine schlechte Ausfüllung des Raumes in der Färbevorrichtung erlauben, teilweise weil die Scheiben Platz brauchen und teilweise weil die Hülsen eine Komprimierung der Garnwickel nicht gestatten. Tatsächlich gestatten diese Hülsen nur eine Füllung der Garnfärbevorrichtung, die etwas mehr als die Hälfte einer Füllung beträgt, die mit gewissen andern Gattungen von Hülsen erreicht werden kann.
Es wurden daher Hülsen mit veränderlicher Länge in axialer Richtung hergestellt, so dass der Garnwickel zusammengedrückt werden kann. Eine solche Hülse kann z. B. eine komprimierbare Metallspirale sein, wie sie in der DK-PS Nr. 75931 beschrieben ist, oder zwei Metallkäfige, die relativ zueinander verschiebbar und mittels eines Ringes zusammengehalten sind, und die in einer ausgeschobenen Stellung mittels einer Schraubenfeder gehalten sind, wie dies in der US-PS Nr. 2, 818, 222 beschrieben ist. Diese Art von Hülsen gestattet eine gute Ausfüllung des Raumes in der Färbevorrichtung, ist jedoch wegen der Natur des Materials teuer, da in der Praxis nur rostfreier Stahl verwendet werden kann, und solche Hülsen führen zu einer ungleichmässigen Färbung.
Eine zweite Gattung von Hülsen mit veränderlicher Länge in axialer Richtung ist in der GB-PS Nr. l, 169. 962 geoffenbart ; sie besteht aus einem spritzgeformten Kunststoffmaterial, in welchem die Zylinderfläche von einer Reihe konzentrischer Ringe gebildet ist, die durch schräg zur Axialrichtung verlaufende Stege verbunden sind, die derart dimensioniert sind, dass das Rohr auf Grund der Elastizität des Materials in axialer Richtung zusammengepresst werden kann. Diese Hülsen haben den Vorteil, sehr billig zu sein, sind in der Praxis jedoch Einwegrohre, da das Material bei den beim Färben und Trocknen angewendeten Temperaturen einer Wärmehärtung unterliegt und die Hülsen nach jedem Gebrauch daher entweder weggeworfen oder geradegerichtet werden müssen, nachdem sie in heisser Luft erhitzt wurden.
Ferner ist es auch nicht möglich, bei Verwendung dieser Hülsen eine gewünschte Gleichmässigkeit der Färbung zu erreichen. Weiters beschreibt die AT-PS Nr. 277131 eine Hülse mit S-förmigen Stegen, die gleichzeitig die Manteloberfläche bilden. Gemäss der DE-OS 2360782 wird durch Segmente, die in axialer Richtung angeordnet sind, eine Fixierung der Hülse in zusammengedrücktem Zustand erreicht, die zur Weiterverarbeitung des bereits eingefärbten Garns dienlich ist.
Es zeigte sich, dass der Grund für eine ungleichmässige Färbung bei Verwendung der bekannten Hülsen mit veränderbarer Länge darin liegt, dass zwischen zwei benachbarten Garnwickeln trotz ihrer Komprimierung keine wirksame Dichtung besteht. Dies hat den Effekt, dass ein grosser Teil
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der zirkulierenden Farbflüssigkeitsmenge den einfacheren Weg zwischen zwei Wickeln nimmt, statt durch die Wickel durchzutreten. In der Praxis ist dies ein wesentlicher Nachteil, da die zwischen den Wickeln hindurchtretende Menge an Farbflüssigkeit nicht kontrollierbar ist. Messungen haben gezeigt, dass bei niedrigeren Temperaturen minimale Mengen von 0 bis 20% durchtreten, dies trifft jedoch nur zu, solange das Garn elastisch ist, wobei die Komprimierung der Wickel die Bildung einer Dichtung unterstützt.
Wenn die Elastizität des Garnes unter dem Einfluss von Wärme abnimmt, nimmt die Menge der zwischen den Wickeln durchtretenden Farbflüssigkeit zu. Der Durchschnittswert von Messungen ergibt 50% Farbflüssigkeit, und in extremen Fällen können 80 bis 90% gemessen werden. Diese Zahlen treffen auf Garn aus Wolle/Acrylfaser-Mischungen bei Temperaturen von 40
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Nach dem Kühlen ist daher ein Abstand von 1,25 mm zwischen zwei benachbarten Wickeln vorhanden.
Das Ergebnis sind ungleichmässige Färbungen, insbesondere in Fällen, wo es nach beendeter Färbung und Kontrolle des Farbtons für nötig gehalten wird, die Farbe abzukühlen, um weiteren Farbstoff zuzusetzen. Bei diesem Tönungsverfahren treten während des gesamten Temperaturanstieges grosse
Strömungsverluste auf, da die im Garn während der ersten Färbung gebildeten Kanäle dauerhaft sind und nicht einmal durch stärkere Komprimierung der Wickel zum Verschwinden gebracht werden können. Dieselben undichten Stellen existieren auch während des Trocknens, wenn heisse Luft in grosse Mengen durch die Wickel geblasen wird. Dies verursacht längere Trocknungsperioden und einen grossen Energieverlust.
Dieser Nachteil kann dadurch überwunden werden, dass die beiden Endringe unterschiedlich und mit solchen Profilen ausgebildet sind, dass ein Endring eine äussere zylindrische oder konische
Fläche bildet, die in eine innere zylindrische oder konische Fläche des zweiten Ringes passt, wobei beide Ringe mit einem nach aussen ragenden radialen Flansch versehen sind, vgl. GB-PS Nr. 1, 333, 608.
Auf diese Weise wird eine gleichmässige Färbung und Trocknung des Garns erzielt, wobei die Dich- tung zwischen den Hülsen nicht von dem auf die Hülsenenden ausgeübten axialen Druck abhängt, sondern durch die Dichtung zwischen den beiden Zylinder- oder Kegelstumpfflächen der Endringe erzielt wird.
Die Hülse nach der GB-PS Nr. l, 333,608 weist jedoch dieselben Nachteile auf wie die
Hülse nach der GB-PS Nr. 1, 169, 962 ; da die Stege zwischen den konzentrischen Ringen das aufgewickelte Garn tragen, aus welchem Grunde sie eine derartige Festigkeit und Dicke aufweisen müssen, dass die Hülse nach Gebrauch wegen der Wärmehärtung des Kunststoffmaterials schwierig wieder auszurichten ist. Ferner müssen die Stege in bezug auf die Axialrichtung schräg verlaufen und daher in einer im wesentlichen zur Wickellinie des Garnes parallelen Richtung, wodurch die innere Garnlage beim Zusammendrücken der Hülse eingeklemmt werden kann, was in der Praxis einen Garnverlust von 1 bis 1,5% verursachen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs erwähnte Hülse so auszubilden, dass mit einer einfachen Konstruktion das Färben des Garnes ohne grossen Verlust an Chemikalien und Garn sowie ohne starke Umweltverschmutzung vonstatten geht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass alle Ringe mit in axialer Richtung abstehenden Armen versehen sind, deren Aussenflächen in der durch die Ringe gegebenen zylindrischen oder konischen Oberflächen der Hülse liegen, und dass die Aussenfläche jedes Steges radial innerhalb der durch die Ringe und deren Arme gegebenen Mantelfläche liegt.
Infolgedessen können die die Träger für das Garn bildenden Arme derart dimensioniert werden, dass sie eine grosse Steifheit und Festigkeit besitzen, und die Stege, die keine Trägerfunktion haben und nur die Endringe und die Zwischenringe zusammenhalten sollen und die gestreckte Länge der Hülse während des Wickelns festlegen, können so schwach dimensioniert werden, dass der Verlust an Nachgiebigkeit, der auf die Wärmehärtung des Kunststoffmaterials zurückzuführen ist, vermindert wird.
Weiters besteht die Erfindung auch darin, dass die Stege sich geradlinig zwischen den Ringen erstrecken und eine einzige S-förmige Krümmung haben und dass jeweils zwei von einander benachbarten Ringen abstehende Arme an ihren einander zugewendeten Seitenflächen je einen Vorsprung aufweisen, welche Vorsprünge über die Mitte des Spaltes zwischen den Armen vorstehen und je
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eine Fläche aufweisen, die gegenüber der Hülsenachse geneigt ist.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen die Fig. l ein Axialschnittbild einer Hälfte einer erfindungsgemässen Hülse ist, während die Fig. 2 einen Teil der abgewickelten Zylinderfläche einer Hülse, vom Inneren der Hülse aus gesehen, zeigt, und die Fig. 3 den Teil gemäss Fig. 2, wobei die Zylinderfläche in zusammengedrücktem Zustand gezeigt ist, darstellt. Die Fig. 4 stellt eine andere Ausführungsform eines Endringes dar und die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Endringe auf einer konischen Hülse. Die Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Arme, in Blickrichtung auf die Zylinderfläche und die Fig. 7 eine Ausführungsform eines Steges in grösserem Massstab.
Fig. l zeigt einen Endring--1--, Zwischenringe-2-und den zweiten Endring --3--. Der Endring-l-ist mit einer inneren Zylinderfläche --4-- und einem äusseren radialen Flansch - ausgebildet, während der Endring -3-- eine äussere Zylinderfläche --6-- mit demselben Durchmesser wie die innere Zylinderfläche --4-- und einen äusseren radialen Flansch --7-- aufweist.
Wenn die Hülsen Ende an Ende auf einem Verteilerrohr in einer Färbevorrichtung angeordnet werden, wird die äussere Zylinderfläche --6- einer Hülse über die innere Zylinderfläche --4-- einer zweiten Hülse geschoben, wobei die äusseren Flanschen --5 und 7-- Anschläge gegen eine axiale Verschiebung und ausserdem Begrenzungselemente für das auf die Hülse aufgewickelte Garn bilden.
Infolge der Dichtung zwischen den beiden Zylinderflächen --4 und 6-- kann keine Farbflüssigkeit zwischen den Wickeln hindurchtreten, und die Dichtung zwischen ihnen ist unabhängig von dem Druck, der zur Komprimierung der Wickel aufgewendet wird. Auch wenn die Wickel während des Abkühlens schrumpfen, bilden die innere Zylinderfläche --4-- und die äussere Zylinderfläche - weiterhin eine Dichtung und verhindern, dass Flüssigkeit bzw. Trocknungsluft zwischen den Wickeln ausströmt. Die Endringe können gegebenenfalls mit Perforationen --8-- versehen sein, so dass Flüssigkeit aus dem Inneren durch das auf die Hülse bis zu den Flanschen --5 und 7-auge- wickelte Garn hindurchtreten kann.
Die Arme --9-- erstrecken sich von den Ringen-l, 2 und 3-- entlang Erzeugender der zylindrischen oder leicht konischen Oberfläche der Hülse. Die Aussenseite --10-- dieser Arme bildet die das aufgewickelte Garn tragende Fläche. Die die Ringe verbindenden Stege sind als Federn ausgebildet, die im gestreckten Zustand (Fig. 2) im wesentlich parallel zu den Erzeugenden verlaufen, jedoch unterhalb der von den Armen --9-- gebildeten zylindrischen oder konischen Fläche--10-- liegen, so dass sie keine Trägerfunktion haben.
Die zusammengedrückte Hülse ist in Fig. 3 dargestellt. In der Praxis wird die Hülse in dem
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Zack-Form auf. Wenn die Hülse gestreckt wird, werden die Federn nicht vollständig geradegerichtet, sondern nehmen die in Fig. 2 dargestellte Form an. Auf diese Weise werden die Federn nur in kaltem Zustand, d. h. während des Aufwickelns des Garnes und der Lagerung, gestreckt, und sie behalten ihre Neigung, die in Fig. 3 gezeigte Form anzunehmen, wenn die Hülse zusammengedrückt ist, und in dieser Form werden sie Temperaturen bis zu etwa 1000C ausgesetzt und auch gekühlt.
Die variable Länge der Hülse in axialer Richtung hängt daher in wesentlich geringerem Ausmass als bei den bekannten Hülsen von der Biegsamkeit des Kunststoffmaterials ab, und kein Problem tritt im Zusammenhang mit dem Geraderichten der Hülse nach jedem Gebrauch auf.
Fig. 4 stellt eine andere Ausführungsform eines Endringes --3-- dar. Der Teil --12-- des die äussere Zylinderfläche --6- aufweisenden Ringes ist ein separater Teil, der in den Teil --13--
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bildet, was eine bessere Möglichkeit zur Erzielung eines dichten und engen Sitzes zwischen den Flächen --4 und 6-- schafft.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Endringe --1 und 3-- an einer leicht konischen Hülse.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Arme --9--, bei welcher jeweils zwei an den gegenüberliegenden Seiten mit Vorsprüngen --16-- versehen sind, die über die Mittellinie zwischen den Armen vorspringen. Der Querschnitt der Vorsprünge ist dreieckig. An den einander zugekehrten Seiten weisen diese Vorsprünge schräge Flächen --17-- auf, die einen kleinen Winkel mit der Hülsenachse einschliessen und die, wenn die Hülse gestreckt wird, aneinander vorbeigleiten, wobei die Elastizi-
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tät der Arme ein leichtes Verbiegen gestattet.
Wenn die Vorsprünge aneinander vorbeigeglitten sind, kehren die Arme in ihre neutrale Lage zurück, und die einen grösseren Winkel mit der Hülsen- achse einschliessenden Flächen --18-- der Vorsprünge liegen dann aneinander an und halten die
Hülse in der,.. ausgestreckten Lage. In dieser ausgestreckten Lage werden die Hülsen in der Wickel- maschine angeordnet. Eine zweite Möglichkeit, die Hülsen auf der Wickelmaschine gestreckt zu halten, besteht darin, die Endringe mit inneren Vorsprüngen auszustatten, die in Ringnuten auf dem Kern der Wickelmaschine eingreifen, die in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, der einer ge- wünschten Höhe des Garnwickels entspricht, z. B. einer einer vollständig gestreckten Hülse ent- sprechenden Höhe.
Wenn die in Fig. 6 gezeigten Hülsen auf die Verteilerrohre in der Färbevorrich- tung aufgesteckt werden, werden sie einem Axialdruck unterworfen, der die Vorsprünge --16-- derart aneinander vorbeispringen lässt, dass die Hülsen in dem gewünschten Ausmass zusammengedrückt werden können.
Fig. 7 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Hülse in zusammengedrücktem Zustand, der der Form entspricht, in welcher die Hülse hergestellt wird. Bei dieser Ausführungsform ist ein Steg mit einer einzigen S-förmigen Krümmung --15-- vorgesehen, der an beiden Enden in ein stärkeres Profil --19-- übergeht, das geradlinig entlang einer Erzeugenden der Zylinderfläche zwischen zwei Ringen verläuft.
Verglichen mit dem in den Fig. 2 und Fig. 3 gezeigten Steg, der im gestreckten Zustand leicht gewellt und im zusammengedrückten Zustand stärker über seine gesamte Länge gewellt ist, besitzt der in Fig. 7 dargestellte Steg den Vorteil, dass er kürzer ist, d. h. seine Gesamtlänge ist geringer, wobei er trotzdem dieselbe Dehnung der Hülse gestattet ; ferner ergibt er eine grössere Stabilität und weniger Deformationsprobleme. Er ist nachgiebiger und dauerhafter, was daraus zu ersehen ist, dass er fünf- bis zehnmal so viele Stauch- und Streckvorgänge aushält wie der in den Fig. 2 und 3 gezeigte Steg. Um Platz für die Vorsprünge --16-- im Presswerkzeug zu schaffen, sind die Arme --9-- mit Vertiefungen --20-- versehen.
In den Fig. 2 und 3 ist die Hülse mit Stegen --11-- gezeigt, die die Ringe --2-- zwischen jeder Gruppe von Armen --9-- verbinden. Es ist jedoch natürlich auch möglich, mehr oder weniger Stege, je nach ihrer Dicke, vorzusehen. Entscheidend ist, dass die Stege das Garn nicht tragen müssen und daher nicht so dick sein müssen, dass die Hülse steif und nach Gebrauch schlecht geradezurichten ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hülse aus Kunststoff für Garnwickel, mit in axialer Richtung veränderbarer Länge, bestehend aus mehreren Ringen, welche miteinander durch gewellte, in Achsrichtung federnde und im wesentlichen achsparallel verlaufende Stege verbunden sind, wobei die beiden Endringe verschieden ausgebildet sind, und der eine Endring eine äussere Zylinder- oder Kegelfläche aufweist, die in eine innere Zylinder- oder Kegelfläche des andern Endringes passt, und beide Endringe mit einem radial nach aussen gerichteten Flansch versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass alle Ringe (1, 2,3) mit in axialer Richtung abstehenden Armen (9) versehen sind, deren Aussenflächen in der durch die Ringe gegebenen zylindrischen oder konischen Oberfläche der Hülse liegen,
und dass die Aussenfläche jedes Steges radial innerhalb der durch die Ringe und deren Arme gegebenen Mantelfläche liegt.