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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abziehen, Verstrecken und Aufwickeln einer synthetischen Fadenschar gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Vorrichtung eignet sich zum Einsatz in einer Schmelzspinneinrichtung. Aus mehreren Spinndüsen extrudierte, multifile synthetische Fäden werden dabei mithilfe mehrerer Galetten von den Spinndüsen abgezogen, verstreckt und auf einer Aufwickelmaschine aufgewickelt. Die Vielzahl an Fäden wird als Fadenschar über die Galetten geführt. Währenddessen werden durch Verstrecken und Wärmebehandeln der Fäden dessen Eigenschaften im Endzustand maßgeblich beeinflusst. In der
DE102013016426 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung dargestellt. Bei der hier dargestellten Herstellung vollverstreckter Fäden (FDY) kommen insgesamt acht Galetten zum Einsatz. Diese Galetten sind an einer Träger- bzw. Galettenwand befestigt. Dazu sind entsprechende Öffnungen in der Wand vorgesehen. Diese Trägerwand ist unlösbarer Teil eines Galettenmoduls, welches zudem eine Bedieneinrichtung, Fadenführer, eine Absaugung usw. beinhaltet. Üblicherweise dient ein Gussgehäuse oder eine Schweißkonstruktion zum Befestigen der Bauteile des Galettemoduls, wobei die Trägerwand Teil dieses Gussgehäuses oder der Schweißkonstruktion ist. Die Anzahl und Ausgestaltung der acht Galetten ist dabei unveränderbar. Es ist somit nicht möglich, verschiedene Galettenanordnungen zu verwenden, ohne das gesamte Galettenmodul auszutauschen. Es gibt damit einen festen Betriebsbereich, das heißt feste Grenzen der Fadeneigenschaften, welche mit dieser Galettenkonfiguration erreichbar sind. Die Variation von Betriebsparametern wie der Geschwindigkeit der Galetten oder deren Temperaturen ermöglicht diesen Betriebsbereich. Unter Umständen ist aber auf ein- und derselben Vorrichtung die Herstellung unterschiedlicher Fäden gewünscht, welche nicht in diesen einen festen Betriebsbereich hineinfallen.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, mittels welcher verschiedene Betriebsbereiche verstreckter synthetischer Fäden mit nur sehr kleinem Umrüstaufwand erreichbar sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem eine Galettenwand auswechselbar in einer vertikalen Öffnung eines Maschinengestells gehalten ist.
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So können mit sehr geringem Wechselaufwand unterschiedliche Galettenanordnungen verwendet werden. Die gilt sowohl für die Anzahl der Galetten, wie auch für deren Größe und ihrer Position zueinander. So kann besonders einfach der gewünschte Betriebsbereich eingestellt werden. Diese Einfachheit ergibt sich zum einen beim Montagevorgang der neuen Galettenkonfiguration, wie auch schon bei der Konstruktion der selbigen. Letzteres insbesondere deswegen, weil ein Maximum an identischen Teilen verwendet werden kann. Ein Hauptunterschied liegt lediglich in der Ausgestaltung von Galettenöffnungen in der Galettenwand, in welchen die Galetten montiert werden. Zur Erreichung des gewünschten Betriebsbereichs können bestehende Elemente aus einer Art Bauteilvorrat einfach wie benötigt zusammengestellt werden.
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Zur Wärmebehandlung der Fäden sind einige Galetten beheizt ausgeführt. Um den Wärmeverlust gering zu halten werden diese Galetten mit einer Einhausung versehen. Vorzugsweise ist diese Einhausung an der Galettenwand montiert. So ist die Einhausung flexibel an die jeweilige Galettenkonfiguration anpassbar. Ist eine Galette aus prozesstechnischen Gründen unbeheizt ausgeführt, so kann auf eine Einhausung um diese Galette verzichtet werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine weitere Galettenwand auswechselbar in einer weiteren vertikalen Öffnung des Maschinengestells gehalten. So wird die Flexibilität weiter erhöht, ohne dass Einbußen bezüglich der Stabilität hingenommen werden müssen. Diese Ausführungsform mit mehreren Galettenwänden ermöglicht die sinnvolle Zusammenstellung von Galetten in bestimmte Funktionsgruppen, wie zum Beispiel zum Relaxieren oder Abziehen der Fäden.
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In zwei weiteren Ausgestaltungen der Erfindungen weist das Maschinengestell eine Einlaufgalettenöffnung und eine Auslaufgalettenöffnung auf. So sind auch bei Änderung der Galettenkonfiguration durch den Austausch ein- oder mehrerer Galettenwände keine Anpassungen an vor- bzw. nachgeordneten Bauteilen nötig. Insbesondere bleiben der Abstand zur vorgeordneten Spinneinrichtung und der Einlauf der Fäden in die nachgeordnete Aufwickelmaschine gleich.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind ebenfalls die Galetten selbst auswechselbar an der Galettenwand montiert. Dies stellt den modularen Ansatz der Erfindung weiter in den Focus. So können zum Beispiel dieselben Galetten mittels verschiedener Galettenwände in unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet werden. So kann die gesamte Anzahl an benötigten Galetten zur Erreichung vieler unterschiedlicher Anordnungen verringert werden. Ebenfalls wird so die Wartung einzelner Galetten vereinfacht, wobei zusätzlich die Ausfallzeiten der gesamten Vorrichtung minimiert werden.
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Eine Galette besteht vorzugsweise aus einem Galettenmantel einem Galettenflansch und einem Antrieb. Auf dem Galettenmantel werden die Fäden geführt, mittels des Antrieb wird der Galettenmantel in Rotation versetzt, so dass die Fäden verstreckt oder relaxiert werden und der Flansch ermöglicht die lösbare Montage der Galette an der Galettenwand.
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Vorzugsweise liegen der Antrieb und der Galettenmantel auf unterschiedlichen Seiten des Galettenflansches. Dies wirkt sich positiv auf das Schwingungsverhalten bzw. die Stabilität der gesamten Vorrichtung aus. Des Weiteren wird der Antrieb so durch die Galettenwand vor Verunreinigungen aus dem Bereich des Galettenmantels geschützt. Zum Beispiel könnten die Fäden bei Betrieb der Anlage zur besseren Verarbeitung mit einem Präparationsfluid benetzt werden, welches einen ungeschützten Antrieb beeinträchtigen würde.
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Mittels der oben dargestellten Vorrichtungsmerkmale ist es möglich insbesondere vollverstreckte synthetische Fäden (FDY) in einem besonders großen Eigenschaftsbereich herzustellen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es stellen dar:
- 1 schematisch eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
- 2a-c schematisch eine erste Galettenwand in unterschiedlichen Varianten
- 3a-c schematisch eine zweite Galettenwand in unterschiedlichen Varianten
- 4a-d schematisch voll bestücktes Galettengestell in unterschiedlichen Varianten
- 5 schematisch beispielhaft eine Galette in einer Seitenansicht
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In allen Figuren werden dieselben Bezugszeichen verwendet, so dass gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen aufweisen. Etwaige Ausnahmen werden explizit in den nachfolgenden Ausführungen erwähnt. Der grundsätzliche Aufbau der Vorrichtung wird anhand von 1 in Kombination mit 4a beschrieben.
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Oberhalb einer Aufwickelmaschine 5 sind mehrere Galetten 19.1 - 19.8 angeordnet. Diese Galetten 19.1 - 19.8 sind an einem Galettengestell 3 befestigt, wobei das Galettengestell 3 sowie ein Wicklergestell 4 Teil eines Maschinengestells 2 sind. Zur besseren Darstellung des Galettengestells 3 ist es in 1 ohne montierte Galetten 19.1 - 19.8 gezeigt, welche dafür in 4a zu sehen sind. Das Galettengestell 3 weist weiterhin zwei vertikale Öffnungen 14.1 und 14.2 auf, um entsprechende Elemente lösbar am Galettengestell 3 befestigen zu können. Die Aufwickelmaschine 5 weist Kopffadenführer 6, eine Changiereinrichtung 7 und zwei an einem Revolver 10 befestigte Spulspindeln 8, welche mit einem Spindelantrieb 11 verbunden sind, auf. So werden in diesem Beispiel vier Wickelstellen 13 gebildet auf welchen jeweils eine Spule 9 aufwickelbar ist.
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Bei Betrieb der Vorrichtung wird aus mehreren Spinndüsen eine Vielzahl synthetischer Filamente extrudiert. Diese werden zu mehreren Fäden 1 gebündelt, wobei hier beispielhaft vier dargestellt sind. Der Übersichtlichkeit halber sind die Elemente dieser Schmelzspinnvorrichtung nicht dargestellt.
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Mittels der Galetten 19.1 - 19.8 werden die Fäden 1 als Fadenschar von den Spinndüsen abgezogen und verstreckt, um im Anschluss auf der Aufwickelmaschine 5 zu Spulen 9 aufgewickelt zu werden. Über die Galetten 19.1 - 19.8 werden die Fäden 1 als Fadenschar parallel nebeneinander geführt. Um diese zu einzelnen Spulen 9 aufzuwickeln, wird diese Fadenschar mittels der Kopffadenführer 6 der Aufwickelmaschine 5 zunächst separiert. Die Changiereinrichtung 7 dient dazu die Fäden 1 hin- und her zu führen, so dass die Spulen 9 mit der so induzierten Breite entstehen. Die Bezugszeichen sind hier beispielhaft für eine Wickelstelle 13 dargestellt, da die weiteren drei Wickelstellen identisch aufgebaut sind. Von den zwei Spulspindeln 8 ist immer eine in Betrieb wobei sie vom zugehörigen Spindelantrieb 11 in Rotation versetzt wird. Mittels des Revolvers 10 und einem zugehörigen Revolverantrieb 12 werden die Spulspindeln 8 von einer Betriebsstellung zu einer Wartestellung hin- und hergeführt, immer nachdem die Spulen 9 ihre gewünschte Größe erreicht haben.
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Im Folgenden wird auf die Anordnung und Funktion der einzelnen Galetten 19.1 - 19.8 eingegangen. Drei kleine Galetten 19.1, 19.7 und 19.8 bilden den Einlauf und den Auslauf in und aus der Galettenanordnung. Sie sind direkt am Galettengestell 3 montiert, so dass eine feste Position zu nachfolgenden Prozessaggregaten sichergestellt ist. Das Galettengestell 3 weist dazu eine Einlaufgalettenöffnung 15 für die Galette 19.1, eine Galettenöffnung 18.7 für die Galette 19.7 und eine Auslaufgalettenöffnung 16 für die Galette 19.8 auf, wobei jede Galette in der ihr zugeordneten Öffnung gehalten ist. Im Bereich der letzten beiden Galetten 19.7 und 19.8 im Fadenlauf sind eine Präparationseinrichtung und eine Verwirbelungseinrichtung angeordnet, welche hier der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt sind.
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Die Galetten 19.2 und 19.3 dienen in Kombination mit der Galette 19.1 dem Abziehen der Fäden 1 aus den Spinndüsen und wenn sie beheizt sind der Vorwärmung der Fäden 1. Des Weiteren üben diese Galetten 19.1, 19.2 und 19.3 eine Haltekraft auf die Fäden 1 für eine nachfolgende Verstreckung aus. Die 2a-c zeigen verschiedene Varianten der Galetten 19.2 und 19.3. Die Galetten 19.2 und 19.3 sind dabei an einer Galettenwand 17.1 befestigt. Dazu weist die Galettenwand 17.1 zwei Galettenöffnungen 18.2 und 18.3 auf. Die Galettenwand 17.1 wiederum ist, wie aus 4 ersichtlich, am Galettengestell 3 befestigt. Die Galettenwand 17.1 wird dabei in einer vertikalen Öffnung 14.1 des Maschinengestells 2 mit einer lösbaren Verbindung gehalten. 2a zeigt zwei beheizte Galetten 19.2 und 19.3, welche zur Minimierung der Wärmeverluste eine Einhausung 23.1 aufweisen. Diese Einhausung 23.1 ist an der Galettenwand 17.1 befestigt, und somit mit der Galettenwand 17.1 austauschbar.
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Jede einzelne Galette beinhaltet einen Galettenmantel 20, einen Galettenflansch 21 sowie einen Antrieb 22, wie 5 beispielhaft an Galette 19.2 zeigt. Mittels des Galettenflansches 21 wird die Galette 19.2 an der Galettenwand 17.1 befestigt. Die Galette 19.2 durchdringt dabei die Galettenwand 17.1, so dass sich Galettenmantel 20 und Antrieb 22 auf gegenüberliegenden Seiten der Galettenwand 17.1 befinden. Die Befestigung der weiteren Galetten 19.1 -19.8 erfolgt analog.
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2b zeigt eine Variante, wobei alle Bauteile im Vergleich zu 2a leicht verändert ausgeführt sind. Die Galetten 19.2 und 19.3 sind etwas kleiner und unbeheizt, was sich auf die Größe und Anordnung der Galettenöffnungen 18.2 und 18.3 in der Galettenwand 17.1 auswirkt. Auf eine Einhausung kann aufgrund der fehlenden Beheizung verzichtet werden.
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2c stellt eine letzte Variante der Galetten 19.2 und 19.3 dar. Hier werden die Fäden 1 im Gegensatz zu den Varianten aus 2a und 2b bereits zwischen den Galetten 19.2 und 19.3 verstreckt. Somit dient die Galette 19.3 schon der einer Verstreckung nachfolgenden Relaxierung der Fäden 1. Um die Verstreckung zu erzeugen wird die Galette 19.3 in der Variante von 2c bei Betrieb der Anlage schneller rotiert als die Galette 19.2. Insofern ist in dieser Variante eine Einhausung 23.1 der Galette 19.3 ausreichend, wohingegen die Galette 19.2 von außen zugänglich ist. Wenn eine Beheizung der Galette 19.2 vorgesehen ist, ist diese nur auf eine geringe Temperatur des zugehörigen Galettenmantels ausgelegt, was den Verzicht auf eine Einhausung begründet.
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Prinzipiell sind aber speziell die Galetten 19.4 - 19.6 zur Relaxierung vorgesehen. In der oben beschriebenen Ausnahme von 2c steht somit eine zusätzliche Relaxiergalette, nämlich die Galette 19.3 zur Verfügung.
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Die verschiedenen Varianten der Galetten 19.4 - 19.6 zur Relaxierung sind in 3 in den Varianten a, b und c gezeigt. Die Galetten 19.4 - 19.6 sind an einer zweiten Galettenwand 17.2 gehalten. Dazu sind in der Galettenwand 17.2 zugehörige Galettenöffnungen 18.4 - 18.6 vorgesehen. Weiterhin sind die drei Galetten 19.4 - 19.6 von einer Einhausung 23.2 umgeben. Diese Einhausung 23.2 weist eine Tür 24 auf, welche auf der linken Seite angedeutet ist und welche sind in einem geöffneten Zustand befindet, so dass der Blick auf die Galetten 19.4 - 19.6 gewährleistet ist. Um eine Relaxierung der Fäden 1 bei Betrieb der Vorrichtung zu erreichen, sind die Galetten 19.4 - 19.6 beheizt ausgeführt. Variante a und b unterscheiden sich im Durchmesser der Galetten 19.4 - 19.6. In Variante b ist der Durchmesser der Galetten 19.4 - 19.6 etwas kleiner als in Variante a. So wird der Energieverbrauch der Anlage gesenkt. Der Betriebsbereich wird dabei etwas kleiner, da die Relaxierbehandlung weniger intensiv ausführbar ist.
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In 3c sind zwei zusätzliche unbeheizte Galetten 19.9 und 19.10 den Relaxiergaletten im Fadenlauf nachgeordnet. Mittels dieser zwei kalten Galetten 19.9 und 19.10 sind insbesondere glänzende Fäden 1 herstellbar. Bei solch glänzenden Fäden 1 können mittels der zwei zusätzlichen unbeheizten Galetten 19.9 und 19.10 besonders geringe Flusenraten erreicht werden.
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In den 4a-d sind verschiedene Möglichkeiten der Kombination der beiden Galettenwände 17.1 und 17.2 gezeigt. Die Galettenwand 17.1 ist dabei lösbar in der Öffnung 14.1 des Galettengestells 3 gehalten, die Galettenwand 17.2 lösbar in der weiteren Öffnung 14.2 des Galettengestells 3. 4a zeigt die Kombination aus 2a und 3a. Bei Betrieb der Vorrichtung läuft die Fadenschar über die erste Galette 19.1 in die Galettenanordnung ein. Mittels dieser ersten und den beiden nachfolgenden Galetten 19.2 und 19.3 werden die Fäden 1 abgezogen und aufgrund der Beheizung der Galetten 19.2 und 19.3 auf eine zur Verstreckung gewünschte Temperatur gebracht. Zwischen der Galette 19.3 und der Galette 19.4 werden die Fäden 1 verstreckt. Dazu wird die Galette 19.4 mit einer deutlich höheren Geschwindigkeit angetrieben als die Galette 19.3. Auf und zwischen den Galetten 19.4, 19.5 und 19.6 werden die Fäden 1 relaxiert, um wichtige Eigenschaften wie den Schrumpf der Fäden 1 einzustellen. Das Endprodukt, welches mittels der Aufwickelmaschine 5 zu Spulen 9 aufgewickelt wird, ist ein vollverstreckter Faden. Typische Rohstoffe welche in dem beschriebenen Verfahren zum Einsatz kommen sind Polyester wie z.B. Polyethylenterephthalate oder Polyamide. Aber auch der Einsatz von anderen synthetischen Polymeren als Rohstoff ist denkbar. Weiterhin ist es üblich den Polymeren Additive beizumischen, um dessen Eigenschaften bezüglich der Verarbeitbarkeit oder der Eigenschaften im Endprodukt zu verbessern. Typischerweise finden die hergestellten Fäden 1 Anwendung in textilen Produkten.
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4b ist sehr ähnlich im Gegensatz zur 4a, lediglich die Galettenwand 17.1 wurde durch die Galettenwand 17.2 aus 2b ersetzt. Und diese beiden Galettenwände 17.1 und 17.2 unterscheiden sich ja nur durch unterschiedlich große Galettenöffnungen 18.4 - 18.6. An der Galettenwand 17.2 sind folglich kleinere Galetten 19.4 - 19.6 montiert. Mit der Variante aus 4b lassen sich wie schon zu 2b erwähnt vollverstreckte Fäden 1 mit geringerem Energieaufwand herstellen. Dieser geringere Energieaufwand führt aber zu einem etwas kleineren Betriebsbereich, das heißt einige spezielle Fadeneigenschaften, welche mit der Variante aus 4a erreicht werden können sind mit der Variante aus 4b nicht mehr möglich.
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4c zeigt die Kombination der Elemente aus 2b und 3c. Die Galetten 19.2, 19.3 sowie die zusätzlichen Galetten 19.9 und 19.10 sind unbeheizt und im Vergleich zu den vorangehenden Beispielen kleiner ausgeführt. Die Verstreckung erfolgt auch in diesem Beispiel zwischen der Galette 19.3 und der Galette 19.4. Die Temperatur der Fäden 1 bei deren Verstreckung ist allerdings deutlich geringer als in den vorangehenden Beispielen, da die Galetten 19.2, 19.3 nicht beheizt sind. Eine solche „kalte Verstreckung“ führt zu einer stärkeren Verstreckung und entsprechenden Fadeneigenschaften. Weiterhin sind kleinere unbeheizte Galetten in der Herstellung günstiger als große beheizte. Die beiden Galetten 19.9 und 19.10 dienen dazu die Fäden 1 nach der Relaxierung schnell wieder abzukühlen. So wird sichergestellt, dass die Temperatur während einer nachfolgenden Präparation der Fäden 1 im Bereich der Galetten 19.7 und 19.8 deutlich unterhalb des Siedepunktes des Präparationsfluides erfolgt. Mittels der beiden unbeheizten Galetten 19.7 und 19.8 sind die Fäden 1 somit auf eine Temperatur unterhalb der Siedetemperatur des Präparationsfluides abkühlbar. So erfolgt die Präparation der Fäden 1 sehr schonend und Beschädigungen der Fäden 1 werden vermieden.
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In der letzten, in 4d skizzierten Variante sind die Varianten aus 2c und 3a miteinander kombiniert. Die Fäden 1 laufen zunächst über die Einlaufgalette Galette 19.1. Im Folgenden werden die Fäden 1 mittels der Galette 19.2, welche keine Einhausung aufweist auf eine Temperatur zur Verstreckung erwärmt. Zwischen der Galette 19.2 und der Galette 19.3 werden die Fäden 1 verstreckt. Die Galetten 19.2 und 19.3 sind an der ersten Galettenwand 17.1 gehalten. Auf und zwischen den Galetten 19.3 - 19.6 werden die Fäden 1 relaxiert. Im Gegensatz zu den vorangehenden Beispielen steht also eine Galette mehr, nämlich die Galette 19.3, zur Wärmebehandlung/Relaxierung der Fäden 1 nach der Verstreckung zur Verfügung. So lassen sich besonders schrumpfarme vollverstreckte synthetische Fäden 1 herstellen.
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Wie aus den 4a, b, c und d ersichtlich ist, kann die Galettenanordnung durch einen einfachen Austausch einer oder beider Galettenwände 17.1 und 17.2 geändert werden. Diese sind dazu mit einer nicht näher dargestellten lösbaren Verbindung am Galettengestell 3 in den Öffnungen 14.1 und 14.2 befestigt. Dazu könnte zum Beispiel eine übliche Schraubverbindung gewählt werden. So kann sehr schnell zwischen unterschiedlichen Galettenanordnungen gewechselt werden, wenn dies die Anforderungen an die Fäden 1 bzw. an wirtschaftliche Interessen wie Energieeinsparungen erfordern.
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Die in den 4a, b, c und d gezeigten Varianten sind lediglich beispielhaft gewählt. Im Sinne der Erfindung sind selbstverständlich weitere Kombinationen und auch Ausprägungen der Galetten selbst und ihrer Anordnung an den Galettenwänden möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013016426 A1 [0002]
