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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Führung eines Fadens oder Faserbündels gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Insbesondere bei der Herstellung von synthetischen Fäden oder Faserbündeln ist es bekannt, zur Änderung einer Fadenlaufrichtung den Faden mit Kontakt an einer Kontaktfläche eines Fadenführers zu führen. Grundsätzlich sind hierzu im Stand der Technik zwei Arten von Vorrichtungen zur Führung eines Fadens bekannt, die entweder eine stationäre Kontaktfläche gegenüber dem Faden oder eine bewegte Kontaktfläche gegenüber dem Faden bilden.
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So ist beispielsweise aus der
DE 102 22 431 A1 ein Fadenführer bekannt, bei welcher der Faden an einer stationären konkav ausgebildeten Kontaktfläche geführt wird. Hierbei wird über die Kontaktfläche einerseits eine direkte mechanische Belastung aufgrund der Reibung an den anliegenden Fasern des Fadens bewirkt und andererseits eine Erhöhung der Fadenspannung induziert.
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Um insbesondere die Erhöhung der Fadenspannung möglichst gering zu halten, ist aus der
DE 10 2011 117 925 A1 eine Vorrichtung bekannt, bei welcher die Kontaktfläche an einer Führungsrolle ausgebildet ist, so dass die Kontaktfläche mit dem Faden eine gleichgerichtete Bewegung ausführen kann. Damit lassen sich zwar die Erhöhungen der Fadenspannungen reduzieren. Ein mechanischer Kontakt zwischen dem Faden und der Kontaktoberfläche bleibt jedoch bestehen.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Führung eines Fadens oder Faserbündels zu schaffen, bei welcher sowohl eine Erhöhung der Fadenspannung als auch eine mechanische Beanspruchung des Fadens möglichst gering gehalten werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kontaktfläche ein Blasmittel zur Erzeugung eines Blasstromes zugeordnet ist, welcher zu einem zwischen der Kontaktfläche und dem Faden oder Faserbündel wirkenden Luftpolster führt.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Reibung zwischen zwei Gleitkörpern grundsätzlich durch ein Schmiermittel beeinflussbar ist. Insoweit ist es auch bekannt, dass synthetische Fäden und Faserbündel üblicherweise eine Benetzung aufweisen, um eine Reibminderung an den Kontaktflächen zu erhalten. Die Erfindung nutzt somit ein gasförmiges Fluid, um die Reibpaarung zwischen dem Faden und der Kontaktfläche zu beeinflussen. Durch ein zwischen der Kontaktfläche und dem Faden wirkenden Luftpolster ist eine sehr kontaktarme und damit reibungsarme Führung des Fadens möglich. Zudem wird als gasförmiges Medium Luft verwendet, um die Eigenschaften sowohl des Fadens als auch der Kontaktoberfläche nicht zu verändern.
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Das Blasmittel zur Erzeugung eines Blasstroms lässt sich vorteilhaft durch eine Mehrzahl von Düsenöffnungen unmittelbar in der Kontaktoberfläche realisieren, die mit einer Druckluftquelle verbunden sind. So lässt sich an der Kontaktoberfläche ein flächiger Blasstrom erzeugen, der bei Führung eines Fadens oder Faserbündels eine Luftpolsterung bildet.
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Um den flächigen Austritt der Blasluft an der Oberfläche der Kontaktfläche zu verbessern, ist desweiteren vorgesehen, die Düsenöffnungen durch einen Sinterkörper zu bilden, dessen Außenfläche die Kontaktfläche bildet.
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Damit lassen sich sehr feinporige Düsenöffnungen realisieren. Insoweit lässt sich ein mechanischer Kontakt zwischen dem Faden oder Faserbündel und der Kontaktfläche minimieren.
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Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, das Blasmittel zur Erzeugung eines Blasstromes durch eine Düsenöffnung an einer Luftdüseneinrichtung zu bilden, die mit einer Druckluftquelle verbunden ist. Die Luftdüseneinrichtung lässt sich dabei der Kontaktfläche in Fadenlaufrichtung vorordnen oder, um einen Blasstrom entgegen der Fadenlaufrichtung der Kontaktfläche zu erzeugen, nachordnen. Grundsätzlich können jedoch auch zu beiden Seiten einer Kontaktfläche jeweils zwei Luftdüseneinrichtungen angeordnet sein, um eine intensive Blasströmung entlang der Kontaktfläche zur Führung des Fadens zu erhalten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Führung der Fäden und Faserbündel vorgesehen, die innerhalb eines Prozesses oder einer Maschine eine Änderung der Laufrichtung erfordern. Insoweit ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Kontaktfläche eine in Fadenlaufrichtung ausgebildete Wölbung zur Umlenkung des Fadens oder Faserbündels aufweist.
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Die Erfindung ist somit besonders geeignet, um relativ starke Umlenkungen eines Fadens oder Faserbündels reibungsarm und mit geringen mechanischen Belastungen auszuführen. Dabei wird die Kontaktfläche bevorzugt an einem ortsfesten Fadenführer ausgebildet.
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Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Effekt der Luftschmierung auch bei drehbaren Führungsrollen auszunutzen. Insoweit lässt sich die Kontaktfläche auch am Umfang einer drehbaren Führungsrolle ausbilden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es stellen dar:
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1 schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Führung eines Fadens oder Faserbündels
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2 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Führung eines Fadens oder Faserbündels
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3 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Führung eines Fadens oder Faserbündels
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In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel zeigt einen stationären Fadenführer 14. Der stationäre Fadenführer 14 weist einen stangenförmigen Träger 2 auf, der einen segmentförmig ausgebildeten Führungskörper 1 trägt. Der Führungskörper 1 bildet nach außen hin eine Kontaktfläche 3, die eine in Fadenlaufrichtung geneigte Wölbung aufweist. Die Fadenlaufrichtung ist an dem Fadenführer 14 durch Pfeile gekennzeichnet.
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An der Oberfläche der Kontaktfläche 3 weist der Führungskörper 1 eine Mehrzahl von Düsenöffnungen 4 auf, die an der Kontaktfläche 3 gleichmäßig verteilt ausgebildet sind. Jede Düsenöffnung 4 ist über einen Düsenkanal 5 mit einem im Innern des Trägers 2 ausgebildeten Luftkammer 7 verbunden. Die Luftkammer 7 ist mit einem zentralen Luftkanal 6 verbunden, der den Träger 2 bis zu einem Ende durchdringt. An dem Ende des Trägers 2 ist der Luftkanal 6 über eine Leitung 15 mit einer Druckluftquelle 8 gekoppelt.
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In Betrieb wird über die Druckluftquelle 8 eine Druckluft ins Innere des Trägers 2 geleitet, die sich über die Luftkammern 7 und den Düsenkanälen 5 ausbreitet und an der Kontaktfläche 3 durch die Düsenöffnungen 4 als ein Blasstrom austritt. Ein an der Kontaktoberfläche 3 geführter Faden oder Faserbündel bildet somit einen Luftwiderstand, so dass sich unmittelbar zwischen der Kontaktfläche 3 und dem Faden oder dem Faserbündel ein Luftpolster ausbildet. Damit lässt sich eine reibungsarme Führung mit relativ geringer Kontaktneigung zwischen dem Faden und der Kontaktfläche 3 realisieren. Die Blasströmung an den Düsenöffnungen 4 lässt sich vorteilhaft durch eine Druckeinstellung regulieren, so dass in Abhängigkeit von dem jeweiligen Fadentiter darauf abgestimmte Druckeinstellungen möglich sind.
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In der 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Führung eines Fadens oder Faserbündels dargestellt. Das Ausführungsbeispiel nach 2 wird wieder durch einen stationären Fadenführer 14 gebildet, der an den stangenförmigen Führungskörper 1 aufweist. Der stangenförmige Führungskörper 1 könnte beispielsweise aus einer Keramik gebildet sein, und stelle an seiner Oberfläche die Kontaktfläche 3 dar. Dem Führungskörper 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine erste Düseneinrichtung 9.1 in Fadenlaufrichtung vorgeordnet. Die Düseneinrichtung 9.1 weist eine Düsenöffnung 4 auf, die in Richtung der Kontaktfläche 3 ausgerichtet ist. Die Düsenöffnung 4 ist an der Düseneinrichtung 9.1 über eine Leitung 15 mit einer Druckluftquelle 8 verbunden.
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Auf der gegenüberliegenden Seite des Führungskörpers 1 ist eine zweite Düseneinrichtung 9.2 vorgesehen, die den Führungskörper 1 in Fadenlaufrichtung nachgeordnet ist. Die Düsenöffnung 4 an der Düseneinrichtung 9.2 ist ebenfalls der Kontaktfläche 3 des Führungskörpers 1 zugeordnet. Der Führungskörper 1 ist als Stange ausgeführt, so dass die Kontaktfläche 3 eine Wölbung zur Führung eines Fadens oder Faserbündels zeigt. Die Laufrichtung des Fadens ist auch in diesem Ausführungsbeispiel durch Pfeile gekennzeichnet.
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Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugen die Düseneinrichtungen 9.1 und 9.2 jeweils einen Blasstrom, der sich der Kontaktfläche 3 anschmiegt. Somit lässt sich zwischen einem am Umfang des Führungskörpers 1 geführten Faden und der Kontaktfläche 3 ein Luftpolster erzeugen.
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Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht jedoch auch die Möglichkeit, nur eine der Düseneinrichtungen 9.1 zu verwenden, um ein für die Fadenführung erforderliche Luftschmierung zu erhalten.
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In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Führung eines Fadens oder Faserbündels in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel wird in diesem Fall durch eine Führungsrolle 10 gebildet. Die Führungsrolle 10 weist am Umfang eine Führungsnut 11 auf, deren Nutgrund durch einen Sinterkörper 2 gebildet ist. Der Sinterkörper 2 ist am Umfang eines Rollenträgers 13 angeordnet, der gegenüber dem Sinterkörper 12 mehrere Haltestege 16 aufweist. Somit ist zwischen dem Sinterkörper 12 und dem Rollenträger 13 eine Luftkammer 7 gebildet. Die Luftkammer 7 ist durch mehrere Kanäle 17 mit einem im Zentrum ausgebildeten Luftkanal 6 verbunden. Der Luftkanal 6 im Innern des Rollenträgers 13 ist über eine Leitung 15 mit einer Druckluftquelle 8 verbunden.
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Der Sinterkörper 12 ist aufgrund seiner gesinterten Struktur gasdurchlässig ausgeführt, so dass die Poren an dem Außenumfang des Sinterkörpers 12 die Düsenöffnungen 4 bilden. Der Außenumfang des Sinterkörpers 12 stellt somit die Kontaktfläche 3 dar, die in diesem Ausführungsbeispiel durch Drehung der Führungsrolle 10 umläuft.
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Im Betrieb wird über die Druckluftquelle 8 eine Druckluft in den Luftkanal 6 eingeleitet, die sich über die Kanäle 17 in die Luftkammer 7 fortpflanzt. Aus der Luftkammer 7 gelangt die Luft in den Sinterkörper 12 und tritt an den Düsenöffnungen 4 der Kontaktfläche 3 kontinuierlich aus. Somit lässt sich im Nutgrund der Führungsnut 11 der Führungsrolle 10 ein gleichmäßiger Blasstrom erzeugen, der bei Führung eines Fadens oder Faserbündels ein Luftpolster zwischen dem Faden und der Kontaktfläche 3 bildet.
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Die in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in ihrer Ausführung und Bauart nur beispielhaft. Grundsätzlich könnte beispielsweise auch ein an einem stationären Träger ausgebildeter Führungskörper als ein Sinterkörper ausgeformt sein. Ebenso sind die Formen der Kontaktflächen 3 in diesem Ausführungsbeispiel beispielhaft kreisförmig ausgebildet. Grundsätzlich können auch andere Konturen oder sogar plattenförmige Kontaktflächen an dem Führungskörper ausgebildet sein. Wesentlich hierbei ist, dass ein Blasstrom an der Kontaktfläche zur Erzeugung eines Luftpolsters wirkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10222431 A1 [0003]
- DE 102011117925 A1 [0004]
