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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs
1 angegebenen Gattung.
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Vorrichtungen
dieser Art (z. B.
DE
38 10 846 A1 ,
DE
103 11 826 A1 ) dienen in der Spinnereitechnik zur Herstellung
eines gesponnenen Garns aus einem Stapelfaserverband, der als Band,
Lunte, Vorgarn od. dgl. vorliegen kann. Das Streckwerk wird zur Verfeinerung
des Fasermaterials benötigt, während das dem Streckwerk
folgende Garnbildungselement dem Zweck dient, dem aus dem Streckwerk
austretenden Fasermaterial die gewünschten Drehungen zu
erteilen.
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Die
Drehzahlen der Ausgangswalzen der Streckwerke sind zumindest teilweise
extrem hoch. Während die Ausgangswalzen beim klassischen Ringspinnen
mit Liefergeschwindigkeiten von nur etwa 20 m/min und beim Zentrifugenspinnen
mit Liefergeschwindigkeiten von etwa 80 m/min arbeiten, werden zum
Spinnstricken (z. B. PCT
WO 2004/079068 ),
zum Luftspinnen und zum Friktionsspinnen Hochleistungs-Streckwerke
benötigt, mit deren Ausgangswalzen Liefergeschwindigkeiten
von etwa 250 m/min bis 700 m/min erreicht werden.
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Beim
Betrieb derartiger Streckwerke treten häufig unerwünschte
Effekte im Bereich der Ausgangswalzen auf. Hierzu zählen
vor allem Wickelbildungen auf den Ausgangswalzen sowie auf den Walzenoberflächen
entstehende Ablagerungen, die z. B. durch elektrostatische Aufladung
der Fasern, durch klebrige Bestandteile und durch Schmutzpartikel
in den Fasern und/oder durch vom Faserverband abgesonderte Fasern
verursacht werden. Diese Effekte machen sich insbesodere auf den
oberen Ausgangswalzen bemerkbar, da diese in der Regel mit einem Bezug
aus einem gummielastischen Material versehen sind.
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Zur
Vermeidung dieser Effekte sind bereits zahlreiche Vorschläge
bekannt. Diese sehen meistens den Oberwalzen zugeordnete Absaugvorrichtungen
vor, die mehr oder weniger dicht an die Walzenoberflächen
herangebracht werden (z. B.
DE
40 37 006 A1 ) und mit auf den Walzenoberflächen
aufliegenden Abstreifern (
DE
100 50 974 A1 ) kombiniert werden können.
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Für
Hochleistungs-Streckwerke sind derartige Reinigungsvorrichtungen
nicht ausreichend. Ein Grund hierfür scheint insbesondere
darin zu bestehen, dass die aus Stahl hergestellten unteren Ausgangswalzen
in der Regel mit einer eine Riffelung aufweisenden Umfangsfläche
versehen sind. Diese Riffelung wirkt bei hohen Drehzahlen wie eine
Pumpe, die im Austrittsspalt der Ausgangswalzen erscheinende Partikel
zusammen mit der Luft umwälzt und in den Eintrittsspalt
der Ausgangswalzen zurückführt. Dadurch werden
nicht nur ein erhöhter Faserverlust bewirkt und eine Wickelbildung
auch auf der Unterwalze gefördert, sondern es wird auch
ein gleichmäßiger Fasereintrag in die Klemmlinie
der Ausgangswalzen zusätzlich behindert. Diese unerwünschten
Wirkungen können durch die beschriebenen Reinigungsvorrichtungen
allein nicht vermieden werden. Das gilt auch dann, wenn unmittelbar
auf die Klemmlinie der Ausgangswalzen ein mechanisches, mit Saugluft
betriebenes oder sonstwie arbeitendes Garnbildungselement folgt,
das in Richtung seiner Einzugsebene eine gewisse Saugwirkung auf
das Fasermaterial ausübt.
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Ausgehend
davon besteht das technische Problem der Erfindung darin, die Vorrichtung
der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, dass auch bei
ihrer Anwendung in Hochleistungs-Streckwerken die Faserverluste
im Bereich der Ausgangswalzen und die nachteiligen Folgen der Pumpwirkung
der Unterwalzen stärker als bisher vermieden werden und
eine günstigere Faserführung erzielt wird.
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Eine
Lösung dieses Problems erfolgt mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1.
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Die
Erfindung geht von dem Gedanken aus, den Strom des Fasermaterials
durch einen Versatz der Einzugs- und Riemchenebene relativ zur Klemmlinie
der Ausgangswalzen so zu lenken, dass im Austrittsspalt der Ausgangswalzen
erscheinende Fasern od. dgl. trotz der Pumpwirkung der Unterwalze
bevorzugt direkt dem Garnbildungselement zugeführt oder allenfalls
von der Oberwalze mitgenommen werden. Da deren Umfangsfläche
jedoch glatt ist, wirken sich die beschriebenen Effekte hier weniger
stark aus. Etwa dennoch auftretende Ansammlungen von Fasern oder
Schmutzpartikel sowie Faserumschlingungen auf den Oberwalzen können
bei Bedarf durch die zusätzliche Anwendung bekannter Absaugeinrichtungen
weiter reduziert werden.
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Weitere
vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen:
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1 in
einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Verarbeitung von Fasern mit zwei Streckwerken und
Garnbildungselementen;
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2 eine
schematische Seitenansicht der Vorrichtung nach 1 im
Bereich der Ausgangswalzen; und
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3 schematisch
die relative Lage von verschiedenen Teilen der Vorrichtung nach 1 und 2.
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1 zeigt
ein klassisches 3-Walzen-Streckwerk, das in einer mit Pfeilen 1 angedeuteten
Transportrichtung ein nur schematisch dargestelltes, z. B. als Band
oder Vorgarn ausgebildetes Fasermaterial 2 fördert.
Das Streckwerk weist dazu drei in Transportrichtung hintereinander
angeordnete Paare I, II und III von Streckwerksorganen auf.
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Das
erste Paar I enthält zwei Walzen 3a und 4a als
Streckwerksorgane.
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Das
zweite Paar II ist als Doppelriemchen-Walzenpaar ausgebildet und
enthält als Streckwerksorgane je eine Walze 5a und 6a,
je ein in Transportrichtung hinter diesen Walzen 5a, 6a liegendes, auch
als Wendeschiene bezeichnetes, meistens aus einem stationären
Stab bestehendes Umlenkelement 7a und 8a und je
ein über die zugehörigen Walzen 5a, 6a und
Umlenkelemente 7a, 8a geführtes Riemchen 9a und 10a.
Die Riemchen 9a, 10a dienen dem Zweck, das Fasermaterial 2 nach
dem Verlassen der Walzen 5a, 6a bis zu einem Austrittsspalt 11 zu
führen, der meistens eine einstellbare Maulweite aufweist.
Das Riemchen 9a kann außerdem über ein nicht
dargestelltes Spannelement geführt sein, um es mit einer
gewünschten Vorspannung auf der Walze 5a und dem
Umlenkelement 7a zu halten.
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Das
dritte Paar III enthält analog zum ersten Paar I zwei Walzen 12a und 14a als
Streckwerksorgane.
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Die
beschriebenen Walzen 3a bis 6a und 12a, 14a der
drei Paare I, II und III von Streckwerksorganen bilden zwischen
sich übliche Klemmlinien. Im übrigen bilden die
Paare I und II eine Vorverzugszone, indem die Umfangsgeschwindigkeiten
der Walzen 3a, 4a und 5a, 6a so
gewählt sind, dass z. B. ein Verzug des Fasermaterials 2 zwischen
5- und 15-fach erhalten wird. Dagegen wird das Fasermaterial 2 zwischen
den Paaren II und III einem Hauptverzug unterworfen, der zu einer
Streckung des Fasermaterials 2 z. B. um das 50-fache oder
mehr und dadurch zu einer gewünschten Endfeinheit am Austritt der
Walzen 12a und 14a führt.
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Die
Lagerung und der Antrieb der Walzenpaare I bis III können
auf übliche Weise erfolgen. Beispielsweise werden die Walzen 3a, 5a und 12a in
an sich bekannter Weise zwangsweise angetrieben. Dazu dienen nicht
gezeigte, auf ihren Wellen befestigte Zahnräder od. dgl.
und mit diesen gekoppelte Antriebsmotoren. Dagegen werden die Walzen 4a, 6a und 14a lediglich
durch Reibung von den Walzen 3a, 5a und 12a mitgenommen,
indem sie wie üblich an einem nur in 2 schematisch
dargestellten Druckarm 15 od. dgl. drehbar gelagert sind,
der mit einer Lagerachse an einem ortsfesten Gestell od. dgl. schwenkbar
gelagert und mit Hilfe einer Kraft, z. B. einer Federkraft, gegen
die Walzen 3a, 5a und 12a gedrückt
wird. An demselben Druckarm 15 ist auch das Umlenkelement 8a montiert,
so dass dieses und damit ein unteres Trum des Riemchens 10a gegen ein
oberes Trum des Riemchens 9a gedrückt wird. Zu diesem
Zweck kann das Umlenkelement 8a ein Bestandteil eines üblichen
Riemchenkäfigs sein.
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Aufgrund
der aus 1 ersichtlichen Anordnung werden
die zwangsweise angetriebenen, d. h. die treibenden Walzen 3a, 5a und 12a meistens
als Unterwalzen und die von diesen durch Reibung mitgenommenen,
getriebenen Walzen 4a, 6a und 14a als
Oberwalzen bezeichnet. Entsprechend ist das Riemchen 9a ein
Unterriemchen und das Riemchen 10a ein Oberriemchen. Infolgedessen
werden in der nachfolgenden Beschreibung dieselben Bezeichnungen
verwendet, obwohl im Prinzip auch die antreibenden Streckwerksorgane
oben und die getriebenen Streckwerksorgane unten liegen könnten.
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Weiterhin
zeigt 1, dass eine bevorzugte Streckwerks-Anordnung
zumindest auf einer Seite, vorzugsweise jedoch auf beiden Seiten
eines stationären Lagerbocks 16 oder eines entsprechenden Rahmen-,
Gestell- oder Gehäuseteils jeweils wenigstens zwei, im
wesentlichen entsprechend 1 ausgebildete
Streckwerke enthält, deren Streckwerksorgane mit den Bezugszeichen 4a bis 14a bzw. 4b bis 14b bezeichnet
sind. Vorzugsweise sind die Streckwerksorgane 4a, 4b bis 14a, 14b in
Abhängigkeit von ihrer Funktion jeweils auf einer gemeinsamen
Welle oder Stange montiert, die fliegend, d. h. nur an ihrem einen
Ende drehbar bzw. fest im Lagerbock 16 gelagert ist. Dadurch
liegen die jeweils anderen Enden bzw. Stangen frei, so dass die
verschiedenen Teile, insbesondere die Riemchen 9a, 10a von
außen leicht zugänglich sind und daher auch leicht
ausgewechselt werden können.
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Schließlich
zeigt
1, dass jedem Streckwerk je ein Garnbildungselement
17a,
17b zugeordnet
ist. Die Garnbildungselemente
17a,
17b enthalten
im Ausführungsbeispiel je ein pneumatisch arbeitendes Drallorgan
18a,
18b und
ein diesem nachgeschaltetes Führungs- bzw. Transportrohr
19a bzw.
19b.
Die Drallorgan
18a,
18b dienen z. B. dem Zweck,
die aus den Austrittsspalten der Ausgangswalzen
12a,
14a bzw.
12b,
14b austretenden
Fasermaterialien
2 anzusaugen bzw. abzuziehen, in Drehung
zu versetzen und dadurch in ein temporäres Garn zu verwandeln,
das durch das Transportrohr
19a,
19b hindurch
z. B. einer Strickmaschine zugeführt wird (z. B. PCT
WO 2004/079068 ). Alternativ kann
das Garnbildungselement
17a,
17b aber auch aus
irgendeinem anderen, mechanisch, pneumatisch oder sonstwie betriebenen
Bauelement bestehen, um in der bei Spinnmaschinen üblichen
Weise ein versponnenes Garn oder ein für Strickzwecke od. dgl.
geeignetes, temporäres Garn herzustellen, das vor der Maschenbildung
aufgrund des Falschdrahteffekts wieder in ein im Wesentlichen ungedrehtes Garn
zurückverwandelt wird.
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Vorrichtungen
der beschriebenen Art sind aus den eingangs genannten Druckschriften
allgemein bekannt, weshalb diese zur Vermeidung von Wiederholungen
hiermit durch Referenz auf sie zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung
gemacht werden.
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Die
Vorrichtung mit den Streckwerksorganen 3a bis 14a und
dem Garnbildungselement 17a ist im Wesentlichen identisch
wie die Vorrichtung mit den Streckwerksorganen 4b bis 14b und
dem Garnbildungselement 17b ausgebildet. Die Erfindung
wird daher nachfolgend nur anhand der Vorrichtung beschrieben, die
die mit den Buchstaben "a" gekennzeichneten Teile aufweist.
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Wie
insbesondere 2 zeigt, definieren die beiden
Riemchen 9a, 10a zwischen sich eine Riemchenebene 21.
Das ist die Ebene, längs welcher das Fasermaterial 2 in Transportrichtung 1 durch
das Doppelriemchen-Walzenpaar geführt wird. Das Garnbildungselement 17a definiert
eine Einzugsebene 22 (bzw. eine Einzugsachse). Das ist
diejenige Ebene bzw. Achse, längs welcher das die Ausgangswalzen 12a, 14a verlassende
Fasermaterial 2 mechanisch, pneumatisch oder sonstwie in
das Garnbildungselement 17a eingezogen wird. Schließlich
bilden die beiden Ausgangswalzen 12a, 14a zwischen sich
eine Klemmlinie 23. In der Regel sind die Riemchenebene 21 und
die Einzugsebene 22 koplanar sowie parallel zur Transportrichtung 1 und
parallel zu Drehachsen 24a, 25a der Ausgangswalzen 12a, 14a erstreckt,
während die Klemmlinie 23 parallel zu den Drehachsen 24a, 25a angeordnet
ist. Allerdings sind auch Lösungen bekannt, bei denen die
Einzugsebene 22 schräg zur Riemchenebene 21 angeordnet
ist.
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Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, wie vergrößert in 3 angedeutet
ist, die Einzugsebene 22 mit einem vorgewählten
senkrechten Abstand x und die Riemchenebene 21 mit einem
vorgewählten senkrechten Abstand y von der Klemmlinie 23 und
so anzuordnen, dass beide Ebenen 21, 22 zwischen
der Klemmlinie 23 und der Drehachse 25a der oberen Ausgangswalze 14a erstreckt
sind. Sowohl die Einzugsebene 22 als auch die Riemchenebene
ist somit windschief zur Klemmlinie 23 erstreckt. Dadurch
wird gemäß 2 einerseits
erreicht, dass das die Riemchen 9a, 10a verlassende
Fasermaterial 12 an einer Stelle 26 auf die Umfangsfläche
der oberen Ausgangswalze 14a auftritt, die oberhalb der
Klemmlinie 23 und oberhalb der äußeren
Kontur der unteren Ausgangswalze 12a liegt. Andererseits
wird das Fasermaterial 2 an einer Stelle 27 von
der oberen Ausgangswalze 14a ab- und in die Einzugsöffnung
des Garnbildungselements 17a hineingezogen, die oberhalb
der Klemmlinie 23 und der äußeren Kontur
der unteren Ausgangswalze 12a liegt. Das hat erfindungsgemäß zur
Folge, dass ein sich etwa bildender Faserwickel bevorzugt um die
Oberwalze 14a und nicht um die Unterwalze 12a gelegt
wird und in Transportrichtung 1 hinter der Klemmlinie 23a austretende lose
Fasern, Schmutzpartikel usw. ebenfalls bevorzugt von der Oberwalze 14a mitgenommen
werden, selbst wenn die Umfangsfläche der Oberwalze 14a glatt
und die Umfangsfläche der Unterwalze 14b mit der üblichen
Riffelung versehen ist. Außerdem wird der Vorteil erzielt,
dass weniger lose Fasern mit der Oberwalze 14a umlaufen,
d. h. der Anteil der vom Garnbildungselement 17a erfassten
Fasern vergrößert wird.
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Bei
einem derzeit für am besten gehaltenen Ausführungsbeispiel
ist der Abstand x kleiner als der Abstand y. Besonders gut geeignete
Werte für x und y und das Verhältnis x zu y scheinen
derzeit bei x = ... bis ..., y = ... bis ... und x/y = ... bis ...
zu liegen und können im Einzelfall durch Versuche festgestellt
werden.
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Nach
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
den oberen Ausgangswalzen 14a, 14b zusätzlich
je eine Absaugeinrichtung 28a, 28b zugeordnet.
Diese enthalten z. B. gekrümmte Rohre, die an einem Ende
an eine nicht dargestellte Unterdruckquelle angeschlossen und mit
dem anderen Ende in irgendeiner zweckmäßigen Weise
dicht an der äußeren Umfangsfläche der
oberen Ausgangswalzen 14a, 14b angeordnet sind.
Diese vorzugsweise zusätzlich vorhandenen Absaugeinrichtungen 28a, 28b dienen
einerseits dazu, von den oberen Ausgangswalzen 14a, 14b mitgenommene Partikel
aller Art abzusaugen und vom Wirkungsbereich des Eintrittsspalts
zwischen den Ausgangswalzen 12a, 14a bzw. 12b, 14b fern
zu halten. Andererseits wird durch die Absaugeinrichtungen 28a, 28b vermieden,
dass umlaufende Luft zu Turbulenzen in den Eintrittsspalten der
Ausgangswalzen 12a, 14a bzw. 12b, 14b führt.
Durch beides wird sichergestellt, dass ein gleichmäßiger
Fasereintrag in die Klemmlinien 23 möglich ist.
Der Unterdruck in den Absaugeinrichtungen 28a, 28b kann
zu diesem Zweck z. B. 10 mbar bis 20 mbar unter dem Außendruck
liegen.
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Weiter
ist es zweckmäßig, die Drehachse 24a der
unteren Ausgangswalze 12a in Transportrichtung 1 relativ
zur Drehachse 25a der oberen Ausgangswalze 14a zu
versetzen, insbesondere hinter dieser anzuordnen, wie in 2 durch
ein Maß z angedeutet ist. Dadurch ist es insbesondere möglich, die
Umlenkelemente 7a, 8a gemäß 2 mit
einem entsprechenden Abstand in Transportrichtung 1 zu versetzen
und dadurch das die Riemchen 9a, 10a verlassende
Fasermaterial 2 bis dicht an die Umfangsfläche
der Oberwalze 14a heranzuführen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung wird bevorzugt an
Streckwerken angewendet, deren Ausgangswalzen 12a, 14a bzw. 12b, 14b das
Fasermaterial 2 mit Fördergeschwindigkeiten von
100 m/sec und mehr abgeben. Das schließt aber nicht aus,
dass die Vorrichtung auch an Streckwerken mit kleineren Ausgangsgeschwindigkeiten
erfolgreich angewendet werden kann.
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Die
Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt, das auf vielfache Weise abgewandelt werden
kann. Wie schon erwähnt wurde, ist die Bezeichnung "untere"
bzw. "obere" Ausgangswalze 12a, 14a im Prinzip
willkürlich, d. h. die obere Ausgangswalze 14a könnte
im Rahmen der Erfindung, bezogen auf die 1, durch
Verschwenkung des Streckwerks um 180° auch unterhalb oder
durch Verschwenkung des Streckwerks um 90° auch seitlich
neben der Ausgangswalze 12a angeordnet sein. Auch andere
Anordnungen sind in diesem Zusammenhang möglich. Weiter
ist klar, dass anstelle des Doppelriemchen-Paars II von Streckwerksorganen
auch ein Einriemchen-Paar II vorgesehen werden könnte,
indem z. B. das Riemchen 7a oder 8a weggelassen
wird. Weiter kann die Erfindung auch aus einem Streckwerk mit mehr
oder weniger als den drei dargestellten Walzenpaaren I bis III realisiert
werden. Außerdem wäre es möglich, die
Einzugsebene 22 bzw. -achse schräg zur Riemchenebene 21 anzuordnen
und auch in diesem Fall den Abstand x zur Klemmlinie 23 vorzusehen.
Schließlich versteht sich, dass die verschiedenen Merkmale auch
in anderen als den dargestellten und beschriebenen Kombinationen
angewendet werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3810846
A1 [0002]
- - DE 10311826 A1 [0002]
- - WO 2004/079068 [0003, 0023]
- - DE 4037006 A1 [0005]
- - DE 10050974 A1 [0005]