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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines Fluids auf einen laufenden Multifilamentfaden nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Auftragen eines Fluids auf einen laufenden Multifilamentfaden ist aus der
WO 2004/070092 A1 bekannt.
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Bei der Herstellung von synthetischen Fäden in einem Schmelz-Spinn-Prozess ist es üblich, dass ein Faden, der aus einer Vielzahl einzelner strangförmiger Filamente gebildet wird, mit einem Fluid benetzt wird. Das Fluid, das durch ein Öl oder eine Öl-Wasser-Emulsion gebildet sein kann, führt zu einem Zusammenschluss der Filamentstränge in dem Faden und verhindert insbesondere bei einem mechanischen Kontakt eine ungewünschte elektrostatische Aufladung des Fadens. Um diese Eigenschaften in dem Faden auch für Weiterbearbeitungsprozesse zu erhalten, wird eine möglichst gleichmäßige Benetzung aller Filamentstränge innerhalb des Fadens angestrebt.
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Die bekannte Vorrichtung weist hierzu ein sehr dünnes Siebblech mit einer Kontaktoberfläche auf, in welcher eine Vielzahl durchgehender Öffnungen enthalten sind. Das Siebblech wirkt mit einer Fluidkammer zusammen, welche ein unter Druck gehaltenes Fluid aufweist. Durch die im regelmäßigen Muster ausgebildeten Öffnungen in dem Siebblech wird ein gleichmäßiger Fluidfilm an der Kontaktoberfläche des Siebbleches erzeugt, so dass die mit Kontakt an der Kontaktoberfläche des Siebbleches geführten Filamente des Fadens mit hoher Gleichmäßigkeit benetzt werden können. Die Dosierung des Fluids wird hierbei im Wesentlichen durch die Öffnungsquerschnitte und dem Fluiddruck des in der Fluidkammer gespeicherten Fluids bestimmt. Je nach Anzahl der Filamentstränge und Filamenttiter sowie in Abhängigkeit von der Fadengeschwindigkeit des an der Kontaktoberfläche geführten Fadens werden möglichst genaue Einstellungen zur Dosierung des Fluids gewünscht. Bei höheren Fadengeschwindigkeiten ist es zudem erforderlich, dass eine kontinuierliche und schnelle Nachführung des Fluids erfolgt. Soweit ist es erforderlich, dass die Austrittsmengen des Fluids sowohl bei niedrigen Drücken als auch bei hohen Drücken präzise einstellbar sind. Bei hohen Fadengeschwindigkeiten ist zusätzlich zu berücksichtigen, dass sich an der Kontaktoberfläche Materialablagerungen bilden, die sich bevorzugt an den Öffnungen sammeln und somit die Dosierung des Fluids an der Kontaktoberfläche beeinflussen.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzubilden, dass unabhängig von der Fadengeschwindigkeit eine zum Benetzen des Fadens jeweils gewünschte Feineinstellung der Dosierung möglich ist.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, die bekannte Vorrichtung derart zu verbessern, dass ungewünschte Materialablagerungen selbst bei relativ hohen Fadenlaufgeschwindigkeiten des Fadens vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Auslassöffnungen in der Kontaktoberfläche jeweils durch einen Fluidkanal gespeist werden, der zur Dosierung des Fluids einen Mindestdruck innerhalb der Fluidkammer erfordert. Damit können auch Feineinstellungen der Dosiermengen bei höheren Fluiddrucken erreicht werden. Der durch die Fluidkanäle erzeugte Durchflusswiderstand verhindert, dass kleine, bei der Förderung des Fluids auftretende Druckschwankungen sich nicht auf die Dosiereinstellung an der Kontaktoberfläche auswirken. Darüber hinaus durchdringen die Fluidkanäle das Siebblech mit einem in Fadenlaufrichtung orientierten Neigungswinkel von kleiner 90°, was zu einer erheblichen Minderung von Materialablagerungen führt. Zudem wird die Aufnahme des Fluids von den an der Kontaktoberfläche geführten Filamenten dadurch begünstigt, dass auch bei hohen Fadengeschwindigkeiten im Bereich von oberhalb 2000 m/min gleichmäßige Flüssigkeitsaufträge durch höhere Fluidrücke erzeugt werden können.
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Um innerhalb des Fadens an jedem der Filamentstränge möglichst gleiche Fluidaufträge zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Fludikanäle innerhalb des Siebbleches gleichgroße Neigungen mit einem Neigungswinkel im Bereich von 30° bis 60° aufweisen. Vorzugsweise werden die Fluidkanäle mit einem Neigungswinkel von 45° in das Siebblech eingebracht, wobei die Auslassöffnungen gleichmäßig verteilt an der Kontaktoberfläche ausgebildet sind.
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Die Herstellung der feinen Fluidkanäle erfolgt vorzugsweise durch ein nichtspanendes Bearbeitungsverfahren, beispielsweise durch einen Laser oder einen Elektrostrahl. Insoweit weisen die Einlassöffnungen, die Fluidkanäle und die Auslassöffnungen vorzugsweise einen gleichgroßen freien Querschnitt auf.
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Es ist jedoch auch möglich, dass die Einlassöffnungen und/oder die Auslassöffnungen gegenüber den Fluidkanälen jeweils eine Querschnittserweiterung erhalten.
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Für die Benetzung textiler Fäden hat sich die Weiterbildung der Erfindung besonders bewährt, bei welcher der freie Querschnitt der Fluidkanäle einen Durchmesser im Bereich von 70 μm bis 120 μm aufweist.
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Die Fadenführung an der Kontaktoberfläche zum Benetzen der Filamentstränge lässt sich dadurch verbessern, indem die Kontaktoberfläche durch eine Nutgrund einer Oberflächennut des Siebbleches gebildet wird und dass der Nutgrund der Oberflächennut eine Wölbung in Längsrichtung der Oberflächennut aufweist. Derartige Wölbungen des Nutgrundes lassen sich alternativ auch durch eine Wölbung des Siebbleches ausbilden.
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Zur Benetzung einer Fadenschar ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher das Siebblech mehrere parallel nebeneinander angeordnete Oberflächennuten aufweist, deren Kontaktoberflächen im Nutgrund identisch ausgebildet sind. So lässt sich über eine gemeinsame Fluidkammer an jedem der Fäden ein gleich dosierter Flüssigkeitsauftrag erzeugen.
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Da die Aufnahme des Fluids von den Filamentsträngen des Fadens im Wesentlichen von der Beschaffenheit der Kontaktoberfläche des Siebbleches abhängig ist, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt verwendet, bei welcher die Kontaktoberfläche des Siebbleches eine Beschichtung aufweist.
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Für die Dosierbarkeit des Fluids an der Kontaktoberfläche ist eine Mindestlänge der Fluidkanäle vorteilhaft. So hat sich herausgestellt, dass das Siebblech möglichst eine Dicke im Bereich von 0,3 mm bis 0,8 mm aufweisen sollte. Damit sind die Einstellungen sowohl bei niedrigen Fadengeschwindigkeiten als auch bei hohen Fadengeschwindigkeiten allein durch die Veränderung des Fluiddrucks möglich.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
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Es stellen dar:
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1 schematisch eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
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2 schematisch eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels aus 1
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3 schematisch einen Ausschnitt vom Querschnitt des Ausführungsbeispiels aus 1
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4 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Siebbleches
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5 schematisch eine Schnittdarstellung des Siebbleches aus 4
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In den 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch in mehreren Ansichten dargestellt. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel in einer Querschnittsansicht und in 2 ist das Ausführungsbeispiel in einer Draufsicht dargestellt. Insoweit kein ausführlicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Auftragen eines Fluids auf einen laufenden Multifilamentfaden weist ein dünnes Siebblech 1 auf. Das Siebblech 1 ist an einem Gehäuse 10 gehalten. Das Gehäuse 10 enthält eine Fluidkammer 9, die durch das Siebblech 1 nach außen hin verschlossen wird. An dem Gehäuse 10 ist ein Fluidanschluss 11 ausgebildet, wodurch die Fluidkammer 9 mit einer Dosierpumpe 12 gekoppelt ist. Die Dosierpumpe 12 ist über einen Pumpenantrieb 13 antreibbar. Die Dosierpumpe 12 ist vorzugsweise als eine Zahnradpumpe ausgebildet.
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Dass die Fluidkammer 9 abdeckende Siebblech 1 ist mit einer nach außen gerichteten Wölbung ausgebildet und weist eine äußere Kontaktoberfläche 2 auf. Die innen liegende Fläche des Siebbleches 1 wird hier als Fluidoberfläche 3 bezeichnet.
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Zur Erläuterung des Aufbaus des Siebbleches 1 wird zusätzlich zu der 3 Bezug genommen. In 3 ist ein Ausschnitt der Querschnittsansicht des Siebbleches 1 gezeigt. Das Siebblech 1 weist an der Kontaktoberfläche 2 eine Vielzahl von Auslassöffnungen 6 auf, die vorzugsweise in einem regelmäßigen Muster an der Kontaktoberfläche 2 ausgebildet sind. Den Auslassöffnungen 6 an der Kontaktoberfläche 2 des Siebbleches 1 stehen jeweils korrespondierende Einlassöffnungen 5 an der Fluidoberfläche 3 des Siebbleches 1 gegenüber. Zwischen den Auslassöffnungen 6 und den Einlassöffnungen 5 erstrecken sich jeweils Fluidkanäle 4, die das Siebblech 1 vollständig durchdringen und somit die Auslassöffnungen 6 und die Einlassöffnungen 5 bilden. Die Fluidkanäle 4 durchdringen das Siebblech 1 mit einem Neigungswinkel α. Der Neigungswinkel α ist in 3 eingetragen und stellt den Winkel zwischen einer Oberflächensenkrechten zu der Kontaktoberfläche 2 und einer Kanalmitte des Fluidkanals 4 dar. Der Neigungswinkel α ist kleiner 90° ausgeführt und liegt vorzugsweise im Bereich von 30° bis 60°. Die Neigung des Fluidkanals 4 ist in Fadenlaufrichtung gerichtet. Die Fadenlaufrichtung ist in den 1 bis 3 durch jeweils einen Pfeil gekennzeichnet.
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Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel des Siebbleches 1 weisen die Einlassöffnung 5, der Fluidkanal 4 und die Auslassöffnung 6 jeweils einen gleichgroßen freien Querschnitt auf. Die Fluidkanäle 4 sind parallel nebeneinander angeordnet, so dass jeder der Fluidkanäle 4 eine identische Neigung aufweist.
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Wie in 3 dargestellt ist, sind die Fluidkanäle 4 reihenförmig ausgebildet, wobei mehrere Reihen an Fluidkanälen 4 versetzt zueinander in dem Siebblech 1 ausgebildet sind.
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In 2 ist aus einer Draufsicht beispielhaft ein Muster der Auslassöffnungen 6 und den dazugehörigen Fluidkanälen 4 an der Kontaktoberfläche 2 gezeigt. Wie aus der Darstellung in 2 hervorgeht, weist das Siebblech 1 mehrere Benetzungsbereiche 14 auf, die parallel nebeneinander ausgebildet sind, um gleichzeitig mehrere Multifilamentfäden benetzen zu können. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Siebblech 1 vier parallel nebeneinander ausgebildete Benetzungsbereiche 14 auf, in denen eine Vielzahl von Auslassöffnungen 6 an der Kontaktoberfläche 2 münden. Die Ausbildung der Benetzungsbereiche 14 ist dabei vorzugsweise identisch ausgeführt, um an jedem der Fäden gleiche Fluidaufträge erzeugen zu können.
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Zur Benetzung von einem Multifilamentfaden in einem Schmelz-Spinn-Prozess bei einer Fadenlaufgeschwindigkeit von größer 2000 m/min wurde ein Siebblech 1 mit einer Dicke von 0,5 mm verwendet. Der freie Querschnitt der Fluidkanäle innerhalb des Siebbleches war mit 90 μm ausgeführt. Zum Benetzen mehrere parallel laufender Fäden wurde über die Dosierpumpe 12 die Fluidkammer 9 mit einem Fluid beispielsweise einer Öl-Wasser-Emulsion gefüllt. Über die Dosierpumpe 12 wurde das innerhalb der Fluidkammer 9 gehaltene Fluid auf einen Fluiddruck von ca. 3 bar gebracht, so dass das Fluid über die Einlassöffnungen 5 in die Fluidkanäle 4 gedrückt wurde und über die Auslassöffnungen 6 an der Kontaktoberfläche 2 heraustrat. Die pro Zeiteinheit durch die Fluidkanäle 4 erzeugte Fluidmenge ist dabei im Wesentlichen von dem jeweiligen Fluiddruck innerhalb der Fluidkammer 9 abhängig.
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Zur Benetzung von textilen Multifilamentfäden hat sich gezeigt, dass das Siebblech 1 vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0,3 mm bis 0,8 mm aufweisen sollte. Dabei ist der freie Querschnitt der Fluidkanäle im Durchmesser auf 70 μm bis 120 μm begrenzt. Das Verhältnis zwischen Kanallänge und Querschnitt der Fluidkanäle stellt eine für die Dosierung wesentliche Relation dar, um bei kleinen oder großen Fluiddrucke entsprechende Fluidmengen an der Kontaktoberfläche zu erzeugen. Die Kontaktoberfläche 2 des Siebbleches 1 ist dabei bevorzugt mit einer Beschichtung versehen, um neben einem Verschleißschutz zusätzlich die Führungs- und Benetzungseigenschaften der Oberfläche beeinflussen zu können.
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In den 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Siebbleches gezeigt, wie es beispielsweise in der Vorrichtung nach 1 und 2 einsetzbar wäre. In 4 ist schematisch eine Querschnittsansicht des Siebbleches und in 5 eine Schnittdarstellung des Siebbleches 1 gezeigt.
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Das Siebblech 1 weist an einer Seite mehrere Oberflächennuten 7 auf, dessen Nutgrund 8 jeweils die Kontaktoberfläche 2 darstellt. In dem Nutgrund 8 der Oberflächennut 7 ist eine Vielzahl von Auslassöffnungen 6 in einem regelmäßigen Muster angeordnet, die über Fluidkanäle 4 mit den gegenüberliegenden Einlassöffnungen 5 verbunden sind. Die Einlassöffnungen 5 sind an der Fluidoberfläche 3 des Siebbleches 1 ausgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Siebblech 1 als eine ebene Platte ausgeführt. Demgegenüber weist der Nutgrund 8 der Oberflächennut 7 eine in Fadenlaufrichtung gerichtete Wölbung auf. Die Fadenlaufrichtung ist hierzu in 4 durch einen Pfeil gekennzeichnet.
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Die in den Nutgrund 8 einmündenden Fluidkanäle 4 weisen ebenfalls eine in Fadenlaufrichtung orientierte Neigung auf.
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Die Funktion des in 4 und 5 dargestellten Siebblechs ist identisch mit dem vorgenannten Siebblech, so dass zu der vorgenannten Beschreibung Bezug genommen wird.
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Das in 4 und 5 dargestellte Siebblech 1 weist insgesamt vier parallel neben einander abgeordnete Oberflächennuten 7 auf, um vier Multifilamentfäden gleichzeitig zu benetzen. Die Anzahl der Oberflächennuten ist jedoch beliebig, so dass nur ein Faden oder auch mehr als vier Fäden gleichzeitig behandelt werden könnten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Siebblech
- 2
- Kontaktoberfläche
- 3
- Fluidoberfläche
- 4
- Fluidkanal
- 5
- Einlassöffnung
- 6
- Auslassöffnung
- 7
- Oberflächennut
- 8
- Nutgrund
- 9
- Fluidkammer
- 10
- Gehäuse
- 11
- Fluidanschluss
- 12
- Dosierpumpe
- 13
- Pumpenantrieb
- 14
- Benetzungsbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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