-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Formgebung von Textilien
und insbesondere von Garnen.
-
Garne werden nach dem Spinnen, Zwirnen oder
Kablieren oft noch einem thermischen Fixierprozess unterzogen. Bei
dieser Fixierung wird dem Garn mit Hitze und Feuchtigkeit Formstabilität und Volumen
verliehen. Auf dem Markt sind derartige Verfahren bekannt. Üblicherweise
wird bei derartigen Verfahren dem Garn die Form, die ihm beim Spinnen und
Zwirnen bzw. Kablieren mechanisch aufgezwungen wurde, dauerhaft
einfixiert und stabilisiert. Daneben wird versucht, dem Garn auch
noch ein weiteres Erscheinungsbild zu geben, indem man es beispielsweise
einem Stauchprozess unterwirft. Dabei legt sich das Garn in Schlaufen
und Bögen,
die dann ebenfalls fixiert werden. Das Erscheinungsbild derartiger
Garne ist sehr begrenzt und stark dem Zufall unterworfen, wobei
Reibungswärme,
Material, Garnstärke
und Drehungswert des Garnes eine nicht unerhebliche Rolle spielen.
Im Stand der Technik ist es dazu in der Regel erforderlich, das
Garn bereits bei der Herstellung einer größeren Drehung zu unterwerfen.
Dies führt
jedoch zu einer längeren
Herstellungszeit und somit auch größeren Produktionskosten.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt
somit die Aufgabe zugrunde, weitgehend unabhängig vom Ausgangsmaterial und
der Spinn- bzw.
-
Zwirndrehung dem Garn eine im wesentlichen
vorgegebene Form zu geben.
-
Dies wird erfindungsgemäß durch
eine Vorrichtung zur Formgebung von Textilien, insbesondere von
fadenförmigen
Garnen, erreicht, welche eine Wickeleinrichtung aufweist, welche
ein Garn wenigstens teilweise innerhalb eines vorgegebenen Pfades führt und
das Garn auf eine Führungseinrichtung
mit vorgegebenem Querschnitt aufwickelt, wobei die Führungseinrichtung
im wesentlichen drehfest angeordnet ist und die Wickeleinrichtung
gegenüber
der Führungseinrichtung
drehbar angeordnet ist. Dabei wird das Garn unter Verwendung der
Wickeleinrichtung im wesentlichen kontinuierlich. auf die Führungseinrichtung
aufgewickelt und einer Fixiereinrichtung zugeführt.
-
Unter Formgebung wird im Rahmen der
vorliegenden Erfindung verstanden, dass das Garn neben einer Verdrehung
oder Verdrillung in vorbestimmte Formen angelegt wird, wobei die
Formen beliebige geometrische Formen, wie zum Beispiel Dreiecke,
Quadrate, Kreise, Ellipsen und dergleichen aufweisen können, bzw.
auch Mischformen der genannten geometrischen Formen. Auch die Größe der geometrischen
Formen, insbesondere deren Umfang, ist frei wählbar.
-
Unter "fadenförmig" wird dabei verstanden, dass das Garn
sich innerhalb eines vorgegebenen Abschnittes im wesentlichen nur
in eine Richtung erstreckt und die Ausdehnung in einer zu dieser
senkrechten Richtung beliebige geometrische Querschnitte aufweisen
kann.
-
Unter dem Begriff "vorgegebener Pfad" wird verstanden,
dass die Strecke, auf welcher das Garn geführt wird, wenigstens teilweise
vorbestimmt ist.
-
Dabei ist es beispielsweise möglich, das Garn
innerhalb eines Hohlraumes, wie beispielsweise einer Hülse, zu
führen.
Es ist jedoch auch möglich, das
Garn innerhalb einer Rille oder dergleichen zu führen. Dabei kann dieser Pfad
entweder sehr eng begrenzt sein, so dass das Garn im wesentlichen
keine Möglichkeit
hat, in einer im wesentlichen senkrecht zu dem Pfad liegenden Richtung
auszuweichen.
-
Der Pfad kann jedoch auch das Garn
nur relativ locker führen,
so dass das Garn einen gewissen Spielraum in einer zu dem Pfad senkrechten
Richtung zur Verfügung
hat.
-
Unter "im wesentlichen drehfest" wird dabei verstanden,
dass die Führungseinrichtung
sich zwar um einen bestimmten Winkelbereich drehen kann, jedoch
eine Volldrehung im wesentlichen verhindert wird.
-
Der Begriff "kontinuierlich" bedeutet dabei, dass das Garn nicht
abschnittsweise in bestimmten Teillängen aufgewickelt wird, sondern
dass es möglich
ist, in einem fortwährenden
Prozess das Garn auf die Führungseinrichtung
aufzuwickeln. So wird beispielsweise innerhalb dieses Prozesses
eine periodische Unterbrechung der Aufwicklung immer noch als kontinuierlich
im Rahmen der Erfindung verstanden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Vorrichtung ein Gehäuse
auf, wobei die Wickeleinrichtung gegenüber dem Gehäuse drehbar und die Führungseinrichtung
gegenüber
dem Gehäuse im
wesentlichen drehfest angeordnet ist. Die drehbare Anordnung kann
dabei beispielsweise durch die Verwendung von Lagern, wie sie im
Stand der Technik bekannt sind, bewerkstelligt werden.
-
Bevorzugt ist der Querschnitt der
Führungseinrichtung
aus einer Gruppe von Querschnitten ausgewählt, welche kreisförmige Querschnitte,
ellipsenförmige
Querschnitte, polygonartige Querschnitte oder Mischformen aus derartigen
Querschnitten enthält.
Eine derartige Mischform könnte
beispielsweise ein rechteckiger Querschnitt mit stark abgerundeten Kanten
sein.
-
Dabei ist der Querschnitt der Führungseinrichtung
bevorzugt derart gestaltet, dass eine an dem Querschnitt angelegte Tangente
keine weiteren Schnitt- oder Berührpunkte
mit der Querschnittsfläche
aufweist.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist die Führungseinrichtung
in ihrer Längsrichtung
unterschiedliche Querschnitte auf. Besonders bevorzugt weist die
Führungseinrichtung
dabei zwei unterschiedliche Querschnitte auf, wobei diese Querschnitte
in einem Übergangsbereich
ineinander übergehen
und wobei der Abschnitt mit dem größeren Querschnitt näher an der
Wickeleinrichtung angeordnet ist, als der Abschnitt mit dem kleineren Querschnitt.
-
Im Übergangsbereich können die
beiden Querschnitte kontinuierlich oder stufenförmig vorgesehen sein oder in
Form mehrerer Stufen ineinander übergehen.
-
Unter der Längsrichtung der Führungseinrichtung
wird dabei die Richtung der Führungseinrichtung
verstanden, in welcher sie sich im wesentlichen unabhängig von
ihrem Querschnitt erstreckt. Auch für den Fall, dass die Führungseinrichtung Krümmungen
aufweist, wird unter Längsrichtung
die Richtung verstanden, in welcher sich die Führungseinrichtung im ungekrümmten Bereich
erstreckt. Die Führungseinrichtung
kann daher schrittweise voneinander abweichende Längsrichtungen
aufweisen.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
beträgt
die Drehgeschwindigkeit der Wickeleinrichtung zwischen 1.000 und
30.000 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt zwischen 5.000 und 25.000 Umdrehungen
pro Minute und besonders bevorzugt zwischen 10.000 und 20.000 Umdrehungen
pro Minute.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist die Führungseinrichtung
wenigstens einen, insbesondere zwei oder mehrere gekrümmte Abschnitte
auf. Dabei wird die Führungseinrichtung um
einen Winkel von 0 bis 90 Grad, bevorzugt von 10 bis 70 Grad, gekrümmt.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist die Vorrichtung Halteeinrichtungen auf, welche bewirken, dass
sich die Führungseinrichtung im
wesentlichen nicht gegenüber
dem Gehäuse
drehen kann. Dabei sind die Halteeinrichtungen insbesondere so vorgesehen,
dass sie die Führungseinrichtung
nicht berühren.
-
Insbesondere handelt es sich bei
den Halteeinrichtungen um Magneten (permanente oder elektrische
Magneten), welche entsprechende Gegenpole mit Magneten auf der Führungseinrichtung
im wesentlichen in einer bestimmten Stellung halten. Unter "im wesentlichen nicht
drehen" wird dabei
verstanden, dass die Führungseinrichtung
in bestimmten Winkelbereichen schwanken kann, jedoch keine Volldrehung
durchführen
kann.
-
Es ist jedoch auch möglich, die
Halteeinrichtungen in Form von Rollen vorzusehen, welche an der
Führungseinrichtung
anliegen und unter welchen das Garn hindurchlaufen kann, was unten
unter Bezugnahme auf die Figuren genauer erläutert wird.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist eine Verschiebeeinrichtung vorgesehen, welche bewirkt, dass
das Garn auf der Führungseinrichtung
gegenüber
der Längsrichtung
der Führungseinrichtung
verschoben wird. Besonders bevorzugt wird dabei das Garn im wesentlich
einlagig auf die Führungseinrichtung
aufgewickelt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Garn vor
dem Eintritt in die Vorrichtung im wesentlichen simultan mit der
Wickeleinrichtung gedreht. Auf diese Weise wird ein weiteres Verdrillen
des Garns während
des Prozesses verhindert. Die Drehung des Garns kann jedoch auch
mit langsamerer Drehgeschwindigkeit, verglichen mit der Drehgeschwindigkeit
der Wickeleinrichtung, erfolgen, so dass gleichwohl eine vorgegebene
Verdrillung auftritt.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist eine Transporteinrichtung vorgesehen, welche das Garn entlang
der Längsrichtung
der Führungseinrichtung
transportiert. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Transportband
handeln, auf welchem Teilbereiche des aufgewickelten Garns aufliegen.
-
Bevorzugt ist die Führungseinrichtung
wenigstens teilweise als Hohlkörper
ausgeführt,
und das Garn wird innerhalb dieses Hohlkörpers geführt. Unter einem Hohlkörper wird
dabei ein Gebilde verstanden, welches in seinem Inneren wenigstens
einen Raumbereich aufweist, der kein festes Material aufweist.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird das Garn innerhalb der Fixiereinrichtung mit einem Medium,
insbesondere mit Dampf, insbesondere Wasserdampf mit einem vorgegebenen Druck
und einer vorgegebenen Temperatur beaufschlagt. Weitere Medien sind
Fluide wie Dampf und/oder Gas, wie beispielsweise Sauerstoff, Luft, Wasserdampf,
Argon, Helium und dergleichen sowie Mischungen aus diesen. Gasen.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umgibt die Wickeleinrichtung die Führungseinrichtung im wesentlichen
vollständig.
Dabei ist besonders bevorzugt zwischen der Wickeleinrichtung und
der Führungseinrichtung
ein gas- und/oder dampfförmiges
Medium vorgesehen.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Vorrichtung einen Regelkreis zur Steuerung der Position
einer Grenzschicht zweier flüssiger
Medien auf. Dieser Regelkreis dient dazu, beim Auftreten eines Übergangs
zwischen den Medien eine Vermischung derselben im wesentlichen zu
verhindern.
-
Dieser Regelkreis weist einen Strömungsweg
für ein
Leckagefluid, ein Ventil, welches den Volumenstrom wenigstens eines
Mediums beeinflusst und einen zumindest teilweise begrenzten flexiblen Raum
mit einem Steuerfluid auf, wobei das Steuerfluid in Reaktion auf
physikalische, insbesondere thermodynamische Bedingungen des Leckagefluids
expandiert oder kontraktiert, wobei wenigstens der eine flexible
Raum den Volumenstrom durch das Ventil steuert.
-
Unter einer Grenzschicht wird dabei
im Rahmen der Erfindung ein Übergangsbereich
zweier Medien verstanden. Dabei kann es sich um ein räumlich abgegrenztes
Volumen handeln, innerhalb dessen die zwei Medien aufeinander treffen
und sich zumindest teilweise durchmischen. Die Grenzschicht kann dabei
beliebige Dicken aufweisen, wird aber bevorzugt eng begrenzt sein.
-
Unter einem Strömungsweg wird ein Pfad verstanden,
auf welchem ein Fluid wenigstens teilweise zwangsweise geführt wird.
-
Unter einem Leckagefluid ist im Rahmen
der Erfindung ein Medium zu verstehen, welches bevorzugt in geringen
Mengen aus der obengenannten Grenzschicht abfließt.
-
Der Begriff "Steuerfluid" kennzeichnet im Rahmen dieser Erfindung
ein Medium, insbesondere eine Flüssigkeit,
welche ihre eigenen physikalischen Eigenschaften derart verändern kann,
dass durch diese Veränderung
Prozesse außerhalb
des Steuerfluids gesteuert werden können.
-
Unter dem Begriff "zumindest teilweise
flexibel begrenzt" wird
verstanden, dass der Raum einerseits vollständig von einem flexiblen Medium
umgeben sein könnte,
andererseits aber auch nur in einer bestimmten vorgegebenen Raumrichtung
bzw. in einem geringen Oberflächenbereich
flexibel gestaltet ist.
-
Bevorzugt weisen die Medien unterschiedliche
Temperatur auf, wobei besonders bevorzugt das erste Medium ein Gas,
insbesondere Luft mit einer Temperatur zwischen 5 Grad Celsius und
60 Grad Celsius, bevorzugt zwischen 10 Grad Celsius und 40 Grad
Celsius und besonders bevorzugt zwischen 10 Grad Celsius und 20
Grad Celsius ist. Das zweite Medium ist bevorzugt ein Gas, insbesondere
Dampf mit einer Temperatur zwischen 80 Grad Celsius und 180 Grad
Celsius, bevorzugt zwischen 90 Grad Celsius und 150 Grad Celsius
und besonders bevorzugt zwischen 100 Grad Celsius und 130 Grad Celsius.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
weist das Steuerfluid einen im Vergleich zu Wasser hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten
auf. Besonders bevorzugt enthält
das Steuerfluid wenigstens ein Fluid aus einer Gruppe von Fluiden,
welche Alkohole, wie zum Beispiel Ethanol, Methanol, Propanol und
dergleichen, Quecksilber, Aceton, Ammoniak, Benzol, Ameisensäure, Zyanwasserstoff,
Ethyläther,
Pentan, Silikonöle,
Tetrachlorkohlenstoff, Methylenplurit, Hexan, Chloroform, beliebige
Mischformen und dergleichen aufweist.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist eine mechanische Verbindung vorgesehen, welche wenigstens dazu
beiträgt,
eine Stellungsänderung
des Ventils in Abhängigkeit
der Volumenänderung
des Steuerfluids zu bewirken. Dabei ist bevorzugt als Rückstelleinrichtung
für das
Ventil eine Vorspanneinrichtung, insbesondere eine Feder, vorgesehen.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind zwischen dem flexiblen Raum des Steuerfluids und dem Ventil
wenigstens zwei Räume
angeordnet, wobei der eine Raum eines der Medien und der zweite
Raum das andere Medium aufweist. Dabei sind besonders bevorzugt
wenigstens die zwei Räume
durch eine erste, im wesentlichen elastische Trennschicht voneinander
gas- und/oder flüssigkeitsdicht
getrennt.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
bewirkt eine Druckdifferenz zwischen den beiden Räumen eine
Positionsänderung
des Ventils, insbesondere mittels der mechanischen Verbindung. Die
mechanische Verbindung kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet
sein.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist im Anschluss an das Ventil ein zweiter Strömungsweg angeordnet, welcher
wenigstens in einem Abschnitt an den ersten Raum angrenzt, wobei
zwischen dem zweiten. Strömungsweg
und dem ersten Raum eine flexible Schicht angeordnet ist.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind wenigstens die elastischen Schichten. in der Weise mit der
mechanischen Verbindung verbunden, dass eine Bewegung der Schicht
eine Bewegung der mechanischen Verbindung bewirkt.
-
Unter einer mechanischen Verbindung
wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung verstanden,
welche insbesondere dazu geeignet ist, eine mechanische Bewegung
zu übertragen.
-
Die vorliegende Erfindung ist ferner
auf ein Verfahren zur Formgebung von Textilien gerichtet. Bei diesem
Verfahren wird in einem ersten Verfahrensschritt das Garn in einer
Aufwickeleinrichtung gemäß wenigstens
einem der vorangegangenen Ansprüche
eingeführt
und in einem zweiten Verfahrensschritt durch die Aufwickeleinrichtung
hindurchgeführt.
In einem folgenden Verfahrensschritt wird das Garn auf einer Führungseinrichtung
gemäß wenigstens
einem der vorangegangenen Ansprüche
angebracht und schließlich
auf die Führungseinwicklung durch
Drehung der Aufwickeleinrichtung um die Führungseinrichtung aufgewickelt.
-
Bevorzugt wird dabei während des
Aufwickelns des Garns auf die Führungseinrichtung
das Garn durch eine Verschiebeeinrichtung gemäß wenigstens einen der vorangegangenen
Ansprüche
entlang der Führungseinrichtung
verschoben.
-
Besonders bevorzugt wird das Garn
in eine Fixiereinrichtung nach wenigstens einem der vorangegangenen
Ansprüche
geschoben.
-
Weitere Vorteile und Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Figuren,
ohne jedoch die Erfindung zu beschränken.
-
Dabei zeigen:
-
1 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Formgebung von Textilien;
-
2 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Formgebung von Textilien in einer weiteren Ausführungsform; und
-
3 eine
Einrichtung zum Trennen zweier Medien für eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Formgebung von Textilien.
-
1 zeigt
eine Vorrichtung zur Formgebung von Textilien in einer ersten Ausführungsform. Das
Bezugszeichen 5 bezeichnet ein Gehäuse, das Bestandteil der Vorrichtung
ist, und in welchem eine Wickeleinrichtung 3 untergebracht
ist. Die Wickeleinrichtung 3 ist mittels Lagern 10 gegenüber dem
Gehäuse 5 drehbar
gelagert. Ein Antriebsmotor 7 dient dazu, die Wickeleinrichtung 3 gegenüber dem
Gehäuse 5 zu
drehen.
-
Innerhalb des Gehäuses ist ein Pfad 12 vorgesehen,
durch den ein Garn 4 geführt wird. Dabei ist die Laufrichtung
des Garns durch den Pfeil A angegeben. Das Bezugszeichen 8 kennzeichnet
eine Führungseinrichtung,
auf welcher das Garn aufgewickelt wird. Diese Führungseinrichtung 8 ist
mittels Lagern 18 gegenüber
der Wickeleinrichtung 3 gelagert.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Führungseinrichtung 8 zwei
gekrümmte
Abschnitte 8a und 8b auf.
-
Beim Betrieb wird das Garn aus einem
Vorratsbehältnis
in die Vorrichtung 1 eingeführt. Die Wickeleinrichtung 3 dreht
sich mit einer vorgegebenen Drehzahl und bewirkt dadurch, dass das
Garn 4 auf die Führungseinrichtung
aufgewickelt wird. Die Drehzahl liegt bevorzugt in einem Bereich
zwischen 10.000 und 20.000 Umdrehungen pro Minute.
-
Um zu bewirken, dass das Garn nicht
an einer bestimmten Stelle der Führungseinrichtung
aufgewickelt wird, sondern sich verschiebt, ist eine Schiebeeinrichtung 9 vorgesehen,
welche sich gemeinsam mit der Wickeleinrichtung 3 dreht
und daher das Garn ebenfalls in Richtung des Pfeiles A auf der Führungseinrichtung 8 verschiebt
und auf diese Weise bewerkstelligt, dass das Garn im wesentlichen einlagig
auf die Führungseinrichtung
aufgewickelt wird. Dabei ist zu beachten, dass das Garn nicht zu straff
auf die Führungseinrichtung 8 aufgewickelt wird.
Mit Hilfe dieser Verschiebeeinrichtung 9 läßt sich
das Garn über
Distanzen von bis zu 2 m transportieren.
-
Wie oben erwähnt, ist die Führungseinrichtung 8 mittels
Lagern 18 gegenüber
der Wickeleinrichtung 3 fixiert. Bedingt durch Reibungsvorgänge in den
Lagern besteht die Gefahr, dass sich die Führungseinrichtung mit der Wickeleinrichtung,
insbesondere aufgrund der hohen Drehzahl, mitdreht. Um dies zu verhindern,
weist die Vorrichtung eine Halteeinrichtung auf, welche insgesamt
mit 16 gekennzeichnet ist. In dieser Ausführungsform
weist die Halteeinrichtung einen oberen Magneten 16a und
einen unteren Magneten 16b auf, die jeweils mit ihren entgegengesetzten
Polen in Richtung der Führungseinrichtung 8 weisen.
Die Führungseinrichtung
selbst ist so gestaltet, dass sie selbst einen Magneten in Richtung
C aufweist, der mit seinen jeweils entgegengesetzten Polen in Richtung
der jeweiligen Pole 16a und 16b zeigt. Auf diese
Weise wird die Führungseinrichtung
berührungslos
im wesentlichen rotationsfest gegenüber dem Gehäuse 5 gehalten. Es
sind jedoch auch andere Halteeinrichtungen denkbar.
-
So könnten anstelle der Magneten 16a und 16b Rollen
vorgesehen sein, wobei eine Tangente an diesen Rollen im wesentlichen
in Richtung des Pfeils A verlaufen würde. Dadurch würde gewährleistet, dass
einerseits zwar das Garn unter den Rollen hindurchlaufen könnte, andererseits
jedoch eine Drehbewegung der Führungseinrichtung
im wesentlichen ausgeschlossen wäre.
-
In dieser Ausführungsform weist die Führungseinrichtung
einen Bereich größeren Querschnitts 8c und
einen Bereich kleineren Querschnitts 8d auf. Zwischen diesen
beiden Bereichen ist ein Übergangsbereich 8e vorgesehen,
in welchem der Querschnitt im wesentlichen kontinuierlich abnimmt. Auf
diese Weise wird gewährleistet,
dass in dem Bereich 8c der Führungseinrichtung das Garn
relativ locker angeordnet ist und auf diese Weise mittels der Transporteinrichtung 21 wiederum
entlang des Pfeils B in eine Fixiereinrichtung, welche in ihrer
Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 25 gekennzeichnet ist, geschoben
werden kann. Bei der Transporteinrichtung handelt es sich hier um
ein Transportband, welches durch Rollen 23, wobei hier
nur eine Rolle gezeigt ist, angetrieben wird. Innerhalb der Fixiereinrichtung 25 findet
die Stabilisierung der Form des Garns statt, wobei das Garn mit
einem Medium, insbesondere Dampf und insbesondere Wasserdampf, beaufschlagt
wird. Dabei könnte
einerseits in einem offenen System überhitzter Dampf, aber auch
in einem geschlossenen System Sattdampf, eingesetzt werden.
-
Dieser Vorgang wird unter Bezugnahme
auf 1a genauer erläutert. Das
Bezugszeichen 8 bezieht sich hier auf die Führungseinrichtung,
die hier im Querschnitt gezeigt ist. In dem Bereich vor der Fixiereinrichtung
liegt das Garn 4 relativ locker um die Führungseinrichtung,
die hier einen dreieckigen Querschnitt aufweist. Im Rahmen des Fixierungsprozesses
legt sich das Garn relativ eng um die Führungseinrichtung und wird
in dieser Weise fixiert.
-
Daneben sind exemplarisch einige
mögliche Querschnitte
für die
Führungseinrichtung
gezeigt. Diese können
kreisförmig,
rechteckig, dreieckig und ellipsenförmig beschaffen sein. Dabei
sind die unterschiedlichsten Dimensionen, beispielsweise der Längs- und
der Querseite von rechteckigen Querschnitten, möglich.
-
In 2 ist
eine Vorrichtung zur Formgebung von Textilien in einer zweiten Ausführungsform dargestellt.
Dabei wurden im Vergleich zu der in 1 gezeigten
Ausführungsform
vergleichbare Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, jedoch um 100 erhöht, versehen.
Das Bezugszeichen 105 bezieht sich demgemäß auf ein
Gehäuse,
in welchem über Lager 110 eine
Wickeleinrichtung 108 dehnbar gelagert ist. Innerhalb der
Wickeleinrichtung befindet sich eine Führungseinrichtung 108.
-
Die Führungseinrichtung 108 ist
ihrerseits mittels Lagern 118 gegenüber der Wickeleinrichtung 103 gelagert.
Eine Antriebseinrichtung 107 bewirkt eine Drehung der Wickeleinrichtung 103 gegenüber der
Führungseinrichtung 108 und
dem Gehäuse 105.
-
Das Garn wird zunächst entlang des Pfeils A durch
eine Öffnung 125 in
die Wickeleinrichtung 103 eingeführt und verläuft innerhalb
des Pfades 112 bis zu dem Übergangsbereich 127.
-
Durch die Drehbewegung der Wickeleinrichtung 103 wird
das Garn durch den Pfad 112 und aus dem Übergangsbereich 127 herausgezogen
und auf die Führungseinrichtung 108 aufgewickelt.
-
Ähnlich
wie im Fall der ersten Ausführungsform,
weist die Führungseinrichtung 108 einen
Bereich mit größerem Querschnitt 108c und
einen Bereich mit kleinerem Querschnitt 108b auf, welche durch
einen Übergangsbereich
miteinander verbunden sind. In diesem Übergangsbereich nimmt der Querschnitt
der Führungseinrichtung
kontinuierlich ab. Über
eine Durchgangsöffnung 123,
mit welcher die Führungseinrichtung 108 versehen
ist, wird das Garn wieder durch die Führungseinrichtung 108 aus der
Gesamtvorrichtung abgezogen. Dabei bewirkt eine Schiebeeinrichtung 109,
welche mit der Wickeleinrichtung formschlüssig verbunden ist, dass das Garn
in der Abbildung von links nach rechts verschoben wird.
-
Der eigentliche Fixierprozess findet
im wesentlichen in dem Bereich der Führungseinrichtung mit verkleinertem
Durchmesser statt.
-
Da bei dieser Ausführungsform
das fixierte Garn durch die Durchgangsöffnung 123 der Führungseinrichtung
abgezogen wird, kann die Führungseinrichtung
selbst ohne die Zuhilfenahme berührungsloser
Komponenten, wie Magneten, gegenüber
der Wickeleinrichtung 103 fixiert werden. Auf diese Weise
entfallen auch weitere Fixiereinrichtungen, wie sie auf dem Markt
bekannt sind. Nachdem das Garn fixiert wurde, wird es exakt über die Öffnung in
die Wickeleinrichtung 103 abgezogen und kann anschließend dem
Spulprozess zugeführt
werden. Dabei kann noch ein (nicht gezeigter) Kühlprozess zwischengeschaltet
werden, damit die einfixierte Form nicht wieder verloren geht.
-
Bevorzugt kann bei dieser Ausführungsform der
Fadeneintritt 127 und der Fadenaustritt 129 zur Atmosphäre hin abgedichtet
werden. Bevorzugt wird auch die Lagerung 118 der Führungseinrichtung 108 zur
Atmosphäre
hin abgedichtet.
-
Dabei tritt das Problem auf, dass
zwangsläufig
ein Grenzbereich zwischen einem Medium unter atmosphärischem
Druck und einem Dampfgemisch zur Fixierung des Garns auftritt. Zumindest
bei längerem
Betriebszeiten würde
es zu einer Durchmischung der Medien kommen. Auch wenn sich die
Medien nicht durchmischen würden,
würde der
Grenzbereich zwischen den Medien dennoch zu wandern beginnen. Ursachen
für ein
Wandern der Grenzschicht oder des Grenzbereichs können beispielsweise
schleichende Verluste des einen oder anderen Medium sein oder die
Förderung
von zu behandelndem Gut – im
Falle der Erfindung das Garn – durch die
Medien sein (beispielsweise durch Kondensationsverluste). Ein derartiges
Durchmischen der Medien durch das Wandern der Grenzschicht muss
aber in jedem Fall unterbunden werden, da nur auf diese Weise gewährleistet
werden kann, dass zu jeder Zeit genau festgelegte Behandlungsparameter
vorliegen. Um diesen Effekt eliminieren zu können, wird an der Stelle, an
der man die Grenzschicht beider Medien wünscht, eine bestimmte künstliche
Leckage, insbesondere in Form einer Düse, angeordnet, an der sich beide
Medien mischen und in kleinster Menge entweichen können. Dieser
durch diese Leckage fließende
Fluidstrom verhindert im wesentlichen das Durchmischen der Medien,
wenn sichergestellt ist, dass die Grenzschicht nicht zu wandern
beginnt. Durch das lokal begrenzte Mischen beider Medien ergibt
sich darüber
hinaus in dem Leckagestrom auch eine Mischtemperatur beider Medien.
-
Die Mischtemperatur selbst ist ein
Anhaltspunkt dafür,
in welchem Verhältnis
die Volumina der beiden Medien stehen, wenn sie durch die Leckage treten.
Darüber
hinaus ist die Mischtemperatur ein Gradmesser dafür, inwieweit
sich die Grenzschicht in Richtung des einen oder des anderen Medium
bewegt haben muss. Die Temperatur bzw. die Veränderung dieser Mischtemperatur
wird dann verwendet, um die Position der Grenzschicht zu regeln.
-
Eine Einrichtung, welche die Trennung
dieser beiden Medien gewährleistet,
ist in 3 dargestellt.
-
In 3 bezieht
sich das Bezugszeichen 30 allgemein auf einen Abschnitt
beispielsweise innerhalb eines Rohres, in welchem die Medien (25 und 21)
in einem Übergangsbereich 33 aufeinander
treffen. Dieser Abschnitt kann innerhalb der Führungseinrichtung, innerhalb
der Aufwickeleinrichtung oder auch in einem Übergangsbereich zwischen Führungs-
und Aufwickeleinrichtung liegen. Bezugszeichen 32 kennzeichnet
eine Öffnung,
die vorzugsweise im Bereich dieses Überganges zwischen den beiden
Medien vorgesehen ist. Durch die Öffnung kann ein sogenannter
Leckagestrom aus dem Bereich 33 austreten. Durch das Anbringen
einer derartigen Öffnung
wird bewirkt, dass ein derartiger Übergangsbereich stabil, das
heißt
stabil in seiner Lage, gehalten werden kann. Wird allerdings der
derartige Übergangsbereich
gestört,
beispielsweise, falls ein Garn 4 entlang der Richtung C
durch die Vorrichtung 30 gezogen wird, können Unregelmäßigkeiten
in diesem Übergangsbereich
auftreten.
-
Die Vorrichtung 40 dient
dazu, Störungen, welche
durch ein Wandern der Grenzschicht hervorgerufen werden, entgegenzuwirken.
Zu diesem Zweck wird das aus der Öffnung 32 austretende
Mediengemisch durch einen Zugang 34 der Vorrichtung 40 zugeführt. Der
Vorrichtung liegt, wie gesagt, das Prinzip zugrunde, dass die beiden
Medien in der Vorrichtung 30 sich insbesondere auch hinsichtlich
ihrer Temperatur unterscheiden, da es sich bei dem einen Medium
vorzugsweise um Dampf hoher Temperatur, beispielsweise im Bereich
von 120 Grad Celsius, und bei dem anderen Medium um Druckluft einer
Temperatur im Bereich von 10 bis 20 Grad Celsius handelt.
-
Wie erwähnt, wird die Position der
Grenzschicht bzw. eine Veränderung
der Position der Grenzschicht beider Medien durch eine Abweichung der
Mischtemperatur beider Medien am Leckagebereich 32 festgestellt.
Die Mischtemperatur sollte bevorzugt einen genau festgelegten Wert
haben. Wird der Dampfanteil im Leckagestrom zu groß, bedeutet dies,
dass sich die Grenzschicht in Richtung des Luftraumes 35 verschoben
haben muss, wodurch sich auch die Temperatur der gemischten Medien
im Leckagestrom erhöht.
Als Ursache kommt beispielsweise eine Verringerung des Luftdrucks
im Raum 31 bzw. eine Erhöhung des Dampfdrucks im Raum 35 in Betracht.
Umgekehrt bedeutet ein Absinken der Temperatur im Bereich der Leckage 32 eine
Verschiebung der Grenzschicht in Richtung des Raums 31. Als
Ursache hierfür
kommt beispielsweise ein Absinken des Dampfdrucks bzw. ein Steigen
des Luftdrucks in Betracht. Bei dieser Abweichung der Mischtemperatur
lässt sich
nun ebenfalls über
den Luftdruck die Position der Grenzschicht steuern.
-
Das Mediengemisch gelangt über den
Bereich 34 in einen unteren Raumbereich 42 der
Einrichtung 40. Dieser Raumbereich 42 ist einerseits durch
das Gehäuse
der Vorrichtung 40 begrenzt und andererseits durch eine
Wand 48. In diesem Bereich kommt das Mediengemisch in Berührungskontakt
mit einem weiteren Raumbereich 47. Genauer gesagt, kommt
das Mediengemisch in Berührung
mit der Wand 48, die ihrerseits den Raumbereich 47 in
einer Richtung begrenzt. Der Raumbereich 47 wird neben der
Wand 48 auch durch das Gehäuse sowie eine vorzugsweise
wenigstens teilweise elastische Membran 57 begrenzt. Die
Wand 48 ist vorzugsweise nicht elastisch und weist einen
hohen Wärmeübertragungskoeffizienten
auf, um Temperaturänderungen möglichst
schnell auf dem Raumbereich 47 zu übertragen. In diesem Raumbereich 47 ist
vorzugsweise eine Flüssigkeit
mit einem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten,
beispielsweise Alkohol, in einer vorzugsweise geringen Menge vorgesehen.
-
Diese Flüssigkeit wird im folgenden
auch als Steuerfluid bezeichnet. Dieses Steuerfluid kann sich je
nach dem Vorzeichen der Temperaturänderung des Mediumgemisches
ausdehnen oder zusammenziehen. Da es sich lediglich um eine geringe
Menge an Steuerfluid handelt, findet eine schnelle Reaktion auf
Temperaturänderungen
des eintretenden Mediengemisches statt.
-
Falls sich in dem Bereich 30 die
Mischzone in Richtung des Mediums 31 verschiebt, wird die Temperatur
des aus der Öffnung
austretenden Gemisches ansteigen und damit das Gemisch höherer Temperatur
in einen Raum 42 eintreten. Dies bewirkt, dass sich das
Steuerfluid in dem Raum 47 ausdehnt. Falls sich in dem
Bereich 30 die Zone 33 in Richtung der Zone 31,
das heißt
des Mediums 31 verschiebt, wird die Temperatur des aus
der Öffnung 32 austretenden
Gemisches absinken und damit ein Gemisch niedrigerer Temperatur
in den Raum 42 eintreten. Dies bewirkt eine Abkühlung der
Wand 48 und damit auch des Raums 47. Dadurch zieht
sich die Flüssigkeit
im Raum 47 zusammen.
-
Eine Ausdehnung des Steuerfuids bewirkt, dass
sich die elastische Schicht 57 in 3 nach rechts bewegt, da das Steuerfluid
sich nur in Richtung der elastischen Schicht ausdehnen kann, da
es in den anderen Richtungen durch im wesentlichen starre Elemente
begrenzt wird. Durch die Bewegung der elastischen Schicht 57 wird
eine mechanische Verbindung, hier ein Stößel 41, in der Zeichnung nach
rechts verschoben. Dies bewirkt, dass durch den insgesamt mit 49 gekennzeichneten
Bereich eine größere Menge
an Druckluft in den Kammerbereich 46 eintreten kann. Die
Druckluft wird dem Bereich 49 über einen Vorratsbehälter 75 und
ein Ventil 67 zugeführt.
Von dort gelangt das Medium, das heißst die Druckluft, über eine
Leitung 61 und eine Öffnung 36 in
den Bereich 35 der Vorrichtung 30, wodurch der Übergangsbereich 33 in
Richtung des Bereiches 31 verschoben wird, da der Druck
im Bereich 35 ansteigt. Die Bezugszeichen 73 und 75 beziehen sich
auf Vorratsbehälter
für die
beiden Medien und das heißt
einen Vorratsbehälter
für das
dampfförmige Medium
und einen Vorratsbehälter
für die
Druckluft. Mit Hilfe des Dampfbehälters 73 und der Zuleitung 63 wird
vorzugsweise auch mit Hilfe eines Ventils 65 durch die Öffnung 38 Dampf
in den Raum 31 der Vorrichtung 30 geführt.
-
Aus dem Raum 46 gelangt
die Druckluft nicht nur in den Raum 35, sondern auch durch
eine Verbindungsstelle in den Raum 51. Auf diese Weise
wird ein Druckgleichgewicht zwischen den Räumen 46 und 51 hergestellt.
Zwischen der Raumbereichen 46 und 51 ist ebenfalls
eine elastische Schicht 56 angeordnet.
-
Dabei wird in dieser Ausführungsform
der Dampfdruck bzw. die Menge an zugeführtem Dampf im wesentlichen
konstant gehalten. Eine Regelung findet daher in dieser Ausführungsform über eine
Regelung der Druckluft statt. Es ist jedoch auch möglich, umgekehrt
die Druckluft konstant zu halten und eine Regelung über den
Dampfdruck durchzuführen. Auch
wäre es
denkbar, eine Regelung durch eine Veränderung beider Medien gegenüber der
Vorrichtung 30 durchzuführen.
-
Falls umgekehrt sich der Übergangsbereich 33 in
Richtung des Bereichs 31 verschiebt, wird das in den Bereich 34 gelangende
Medium, genauer das Mediengemisch, eine geringere Temperatur aufweisen
und sich daher das flüssige
Medium 47 zusammenziehen. Auf diese Weise wird bewirkt,
dass sich der Stößel 41 unter
der Wirkung einer Feder 43 absenkt und damit die Druckluftzufuhr
im Bereich 49 vermindert wird. Die Federkraft kann dabei
bevorzugt variabel sein, so dass auch eine externe Regulierung des
Systems möglich
ist.
-
Dies führt dazu, dass dem Bereich 35 weniger
Druckluft zugeführt
wird, und sich der Grenzbereich 33 wieder in Richtung des
Bereiches 35 verschiebt.
-
In dem Raumbereich 55 der
Vorrichtung 40 wird Dampf eingeführt und den Raum 51 Druckluft. Diese
beiden Raumbereiche sind durch eine Membran 53 voneinander
getrennt, wobei die Membran wiederum mit der mechanischen Verbindung,
das heißt
dem Stößel 41,
verbunden ist. Diese beiden Kammern dienen dazu, eventuell auftretende
Druckungleichmäßigkeiten
auszugleichen. Falls in dem Raum 51 der Dampfdruck ansteigt,
wird sich die Membran 53 in der Zeichnung nach rechts bewegen, wodurch
sich auch der Stößel 41 nach
rechts bewegt und dadurch sich die Menge an Druckluft, die über die
Zuleitung 61 der Öffnung 36 zugeführt wird,
erhöht.
Auf diese Weise wird wieder ein Gleichgewicht zwischen den beiden
Medien in der Einrichtung hergestellt.
-
Mit anderen Worten arbeitet. die
Erfindung, um die Drücke
gleich zu halten, nach dem Prinzip eines Druckminderers, jedoch
mit dem Unterschied dass der Druck des einen Mediums durch den Druck des
anderen Mediums vorgegeben wird. So wird beispielsweise der Luftdruck
in unserem Beispiel durch den Dampfdruck bestimmt. Der Regelkreis
weist, wie oben ausgeführt,
einen mit Druckluft gefüllten 51 und den
mit Dampf gefüllten
Raum 52 auf. Diese Räume sind,
wie erwähnt,
durch die Membran bzw. Trennschicht 53 voneinander getrennt.
Die Membran ist mit der mechanischen Verbindung, in diesem Fall
einem Stößel 41,
verbunden. Eine Erhöhung
des Dampfdruckes (bzw. der Dampftemperatur) bewirkt, dass sich die
Membran 53 auslenkt und der Stößel 41 sich nach rechts
bewegt. Durch das Heben des Stößels kann
Druckluft in das System, das heißt den Raum 46, einströmen. Sobald
die Druckluft wieder dem Dampfdruck entspricht, senkt sich die Membran 53 wieder,
das heißt
bewegt sich in 3 nach
links und der Stößel 41 schließt den Lufteinlass.
Der Stößel 41 kann
sowohl einteilig ausgebildet sein als auch in mehrere Segmente aufgeteilt
sein, wobei bevorzugt der Stößel durch
die Raumabgrenzungen, wie beispielsweise die Membran 53 oder
die Membran 58, begrenzt wird. Die Befestigung des Stößels findet
in einer mehrteiligen Ausführung
bevorzugt nur an einer Stirnseite statt.
-
Falls umgekehrt der Dampfdruck in
dem Raumbereich 55 absinkt, wird sich die Membran 53 nach
links bewegen und mit ihr die mechanische Verbindung, das heißt der Stößel 41.
Auf diese Weise wird der Druckluftauslaß aus dem Raum 46 vermindert,
und damit auch die Druckluftzufuhr in dem Raumbereich 51,
wodurch wieder ein Gleichgewicht zwischen den beiden Kammer 51 und 55 hergestellt wird.
-
Über
eine Öffnung 44 wird
das Medium, des über
die Öffnung 32 aus
der Vorrichtung 30 abgeleiteten Fluids aus der Vorrichtung 44 abgeleitet.