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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stauchkräuseln eines Faserkabels gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei der Herstellung von Stapelfasern ist es bekannt, daß in dem Bearbeitungsprozeß das Faserkabel in einer Behandlungsstufe gekräuselt wird. Die Kräuselung wird mittels einer Vorrichtung erzeugt, die nach dem sogenannten Stauchkammerprinzip arbeitet. Hierzu ist ein Walzenspalt zwischen zwei drehend angetriebenen Kräuselwalzen gebildet. In Verlängerung des Walzenspaltes ist eine Stauchkammer gebildet, die unmittelbar den Kräuselwalzen nachgeordnet ist. Die Stauchkammer wird durch Kammerwände gebildet, wobei zwischen den Kräuselwalzen und einer oberen und einer unteren Kammerwand ein vorzugsweise einstellbarer Dichtspalt gebildet ist. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der
US 4730371 A bekannt.
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Zum Stauchkräuseln wird nun das Faserkabel zunächst durch den Walzenspalt zwischen den Kräuselwalzen geführt. Dabei entsteht auf der Auslaufseite der Kräuselwalzen durch wechselnde Knickung des Faserkabels eine Kräuselung. Das Ergebnis der Kräuselung in dem Faserkabel wird einerseits durch den Walzenspalt zwischen den Kräuselwalzen und andererseits durch den Durchmesser der Kräuselwalzen bestimmt. So ist es bekannt, daß bei Vorrichtungen mit großen Arbeitsbreiten die Belastung der Kräuselwalzen eine Formänderung bewirkt, die eine Unregelmäßigkeit der Spalte in ihren Spaltweiten zur Folge hat. So wurde festgestellt, daß sich in der Mitte der Kräuselwalzen eine andere Walzenbreite des Walzenspaltes einstellte als an den Enden der Kräuselwalzen. Die Unregelmäßigkeit des Walzenspaltes führt unmittelbar zu einem schlechteren Kräuselergebnis. Somit erfordern große Arbeitsbreiten entsprechend im Durchmesser große und massive Kräuselwalzen, die jedoch den Nachteil einer wenig intensiven Kräuselung aufweisen. Um bei intensiver Kräuselung eine durch Belastung der Kräuselwalzen hervorgerufene Veränderung der Spaltweite des Walzenspaltes zu vermeiden, werden die Stauchkammern entsprechend den zugehörenden Walzen in ihren Kammerbreite begrenzt. Andererseits werden entsprechend massive und im Durchmesser große Kräuselwalzen eingesetzt, um bei besonders breiten Stauchkammern keine unzulässigen Unregelmäßigkeiten in dem Walzenspalt und auch in dem zwischen den Kammerwänden und den Kräuselwalzen gebildeten Spalten zu erhalten. Beim Einsatz von Kräuselwalzen mit größeren Durchmessern wird jedoch eine schlechtere Kräuselung des Faserkabels erzielt.
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Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Stauchkräuseln eines Faserkabels der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß selbst bei großen Arbeitsbreiten der Kräuselwalzen eine gleichmäßig und intensive Kräuselung des Faserkabels möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß große Kammerbreiten in den Stauchkammern mit dünnen Kräuselwalzen kombiniert werden können, so daß eine intensive Kräuselung des Faserkabels herstellbar ist. Die aufgrund der Arbeitsbreite hervorgerufene Biegebelastung der Kräuselwalzen bleibt ohne Auswirkung auf die zwischen den Kräuselwalzen eingestellten Spalte. Hierzu ist erfindungsgemäß zumindest an einer der Kräuselwalzen ein Kompensationsmittel am Walzenkörper oder zwischen der Walzenachse und dem Walzenkörper vorgesehen, durch welches bei Biegebelastung der Kräuselwalzen eine im wesentlichen konstante Spalthöhe des Walzenspaltes über der Breite der Stauchkammer einhaltbar ist. Die Erfindung zeichnet sich somit insbesondere dadurch aus, daß einerseits herkömmliche Stauchkammern mit im Durchmesser dünneren Kräuselwalzen gepaart werden können oder herkömmliche Kräuselwalzen mit in der Kammerbreite vergrößerten Stauchkammern verwendet werden können. Damit läßt sich einerseits die Kräuselqualität im hohen Maße verbessern und andererseits die Produktivität steigern. Im Bereich von 200 mm bis 600 mm Arbeitsbreite lassen sich somit höchste Kräuselqualitäten erzeugen. Es besteht sogar die Möglichkeit, Arbeitsbreiten von 700 mm und darüber zu verwirklichen.
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Eine besonders robuste und im Aufbau einfache Weiterbildung der Erfindung läßt sich dadurch erreichen, daß das Kompensationsmittel durch eine biegeweiche Verbindung zwischen der Walzenachse und dem Walzenachsenkörper gebildet wird.
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Eine derartige biegeweiche Verbindung zwischen der Walzenachse und dem Walzenkörper kann beispielsweise durch einen im mittleren Bereich am Walzenkörper ausgebildeten schmalen Steg realisiert sein, der drehfest mit der Walzenachse verbunden ist. Der Steg weist dabei eine Breite auf, die wesentlich kleiner ist als die Breite des Walzenkörpers. Es ist jedoch besonders vorteilhaft, wenn die Walzenachse und der Walzenkörper aus einem Stück gefertigt sind.
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Um bei Biegebelastung der Kräuselwalzen eine möglichst angepaßte vorzugsweise geradlinige Biegelinie am Walzenmantel des Walzenkörpers zu erhalten, wird vorteilhaft der Walzenkörper mit stirnseitigen Eindrehungen versehen. Die Eindrehungen sind dabei bevorzugt mit einem sich zu den Stirnseiten des Walzenkörpers vergrößerten Querschnitt ausgebildet, so daß eine in der Belastung angepaßte Steifigkeit des Walzenkörpers vorliegt, die zu einer im wesentlichen an die gegenüberstehende Kräuselwalze angepaßten Biegelinie fuhrt. Die Querschnittverteilung kann stufenweise oder bei Hohlbohrungen auch konisch erfolgen.
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Das Kompensationsmittel läßt sich vorteilhaft auch durch einen oder mehrere Dehnkörper bilden, die innerhalb des Walzenkörpers angeordnet sind und welche bei Biegebelastung der Kräuselwalzen eine auf den Walzenmantel des Walzenkörpers einwirkende Kompensationsbelastung erzeugen.
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Hierbei wird der Dehnkörper bevorzugt aus zwei halbkreisförmigen Dehnkammern gebildet, welche sich in Längsrichtung der Kräuselwalze zwischen dem Walzenkörper und der Walzenachse erstreckt und welche mit einem inkompressiblen Medium gefüllt sind. Dabei ist der Walzenkörper drehbar an der feststehenden Walzenachse gelagert, so daß sich vorzugsweise eine Dehnkammer unterhalb der Walzenachse im Bereich des Walzenspaltes und oberhalb der Walzenachse ausgebildet.
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Zusätzlich kann zumindest eine der Dehnkammern an einer Druckquelle angeschlossen sein, um den Druck des Mediums innerhalb der Dehnkammer zu verändern. Damit ist eine Möglichkeit zur gezielten Gegensteuerung einer Belastung zur Kompensation gegeben.
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Um in Abhängigkeit von der jeweils zu kräuselnden Faserkabelstärke eine definierte Kompensation der bei der Kräuselung des Faserkabels auftretenden Biegebelastung einstellen zu können, wird das Kompensationsmittel bevorzugt durch steuerbare Kraftgeber gebildet, die an den Enden der Kräuselwalze eine Kompensationsbelastung an der Walzenachse einleiten. Damit können gezielte Kompensationsbelastungen erzeugt werden.
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Es ist jedoch auch möglich, das Kompensationsmittel durch einen Walzenmantel des Walzenkörpers zu bilden, welcher eine gekrümmte Umfangsfläche aufweist. Damit läßt sich ebenfalls vorteilhaft eine Anpassung der Biegelinien im Walzenspalt erreichen.
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Für höchste Anforderungen in Kräuselqualität werden die Kräuselwalzen bevorzugt beide mit jeweils einem Kompensationsmittel ausgeführt. Dabei ist die Ausbildung der Walzenkörper und Walzenachsen sowie der Kompensationsmittel beider Kräuselwalzen vorzugsweise identisch ausgeführt. Es lassen sich somit vorteilhaft gerade Spalten zwischen den Kräuselwalzen und zwischen den Kräuselwalzen und der Stauchkammer erreichen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Ansprüche 11 und 12 definiert. So werden die Walzenkörper der Kräuselwalzen bevorzugt am Umfang im Bereich des Walzenspaltes mit einer verschleißfesten Schutzschicht ausgeführt. Damit lassen sich hohe Standzeiten beim Kräuseln von Faserkabeln erreichen. Die am Umfang des Walzenkörpers aufgebrachte Schutzschicht ist dabei der maximal möglichen Biegebelastung angepaßt. Zur thermischen Behandlung des Faserkabels ist es weiterhin möglich, daß die Walzenkörper beheizbar ausgebildet sind. Eine Beheizung läßt sich grundsätzlich dabei durch elektrische Mittel oder durch Wärmeträgerflüssigkeiten erreichen.
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Einige Ausführungsbeispiele werden im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
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Es stellen dar:
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1 schematisch einen Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 schematisch eine Ansicht mit Teilschnitt des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 1;
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3 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Kräuselwalze mit einem Kompensationsmittel;
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4 weitere Ausführungsbeispiele von Kräuselwalzen mit jeweils einem Kompensationsmittel
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Querschnitt schematisch dargestellt. 2 zeigt das Ausführungsbeispiel in einer Ansicht mit Teilschnitt. Die nachfolgende Beschreibung gilt, in soweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, für beide Figuren.
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Die Vorrichtung zum Stauchkräuseln eines Faserkabels besteht im wesentlichen aus zwei in einem Maschinengestell 1 drehbar gelagerten Kräuselwalzen 2 und 3 und der den Kräuselwalzen 2 und 3 nachgeordnete Stauchkammer 4. Zwischen der oberen Kräuselwalze 2 und der unteren Kräuselwalze 3 ist ein Walzenspalt 7 gebildet, um ein Faserkabel einziehen zu können und durch Knickung zu Kräuseln. Jede der Kräuselwalzen 2 und 3 wird jeweils durch einen zylindrischen Walzenkörper 5 und einer mit dem Walzenkörper 5 drehfest verbundene Walzenachse 6 gebildet. Es ist jedoch auch möglich, die Walzenachse 6 und den Walzenkörper 5 aus einem Stück ohne eine Trennfuge zu fertigen.
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Die Walzenachsen 6 der oberen Kräuselwalze 2 und der unteren Kräuselwalze 3 sind jeweils in dem Maschinengestell 1 drehbar gelagert und mit einer Antriebseinheit 13 zum Antreiben der Kräuselwalzen 2 und 3 gekoppelt.
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Die sich den Kräuselwalzen 2 und 3 anschließende Stauchkammer 4 wird durch eine obere Kammerwand 8 und eine untere Kammerwand 10 sowie den stirnseitig zu den Kräuselwalzen 2 und 3 angeordneten Seitenplatten 12.1 und 12.2 gebildet. Dabei ist zwischen der oberen Kammerwand 8 und dem Walzenkörper 5 der oberen Kräuselwalze 2 ein oberer Dichtspalt 9 gebildet. Dementsprechend ist ein unterer Dichtspalt 11 zwischen dem Walzenkörper 5 der unteren Kräuselwalze 3 und der unteren Kammerwand 10 gebildet. Die obere Kammerwand 8 und die unter Kammerwand 10 sind bevorzugt schwenkbar ausgebildet, um die Dichtspalte 9 und 11 einstellbar zu halten.
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Die obere Kräuselwalze 2 weist ein Kompensationsmittel auf, das als eine biegeweiche Verbindung 15 zwischen dem Walzenkörper 5 und der Walzenachse 6 ausgebildet ist. In 2 ist ein Längsschnitt der oberen Kräuselwalze 2 dargestellt. Die biegeweiche Verbindung 15 zwischen dem Walzenkörper 5 und der Walzenachse 6 wird hierbei durch einen schmalen Steg 16 im mittleren Bereich der Kräuselwalze 2 gebildet. Der Steg 16 ist hierzu an dem Walzenkörper 5 ausgebildet und drehfest am Umfang der Walzenachse 6 befestigt. Der Steg 16 weist dabei eine Breite auf, die wesentlich kleiner ist als die gesamt Bereite der Kräuselwalze 2. In den Abschnitten zwischen dem Steg 16 und den Stirnseiten des Walzenkörpers 5 ist an dem Walzenkörper 5 eine Eindrehung 17 eingebracht, die in Richtung der Stirnseiten sich stufenweise vergrößert. Damit weist der Walzenkörper 5 einen Walzenmantel auf, der zum mittleren Bereich eine höhere Steifigkeit aufweist. Dadurch wird bei Belastung während des Kräuseln eine Faserkabels vorzugsweise in dem gesamten Walzenspalt 7 ein konstanter Spaltdruck erzeugt. Daraus folgt, daß der Walzenspalt 7 im wesentlichen über die gesamte Breite der Stauchkammer 5 eine gleichmäßige Spaltweite aufweist, was zu einer guten Kräuselungsqualität führt.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Kräuselwalze mit Kompensationsmittel besteht darin, daß die Dichtspalte 9 und 11 zwischen den Kräuselwalzen 2 und 3 und den Kammerwänden 8 und 10 der Stauchkammer 4 ebenfalls keine Unregelmäßigkeiten aufgrund von Biegebelastungen aufzeigen. Somit lassen sich minimale Dichtspalte zwischen der Stauchkammer 4 und den Kräuselwalzen 2 und 3 einstellen. Dieser Vorteil stellt sich insbesondere ein, wenn beide Kräuselwalzen jeweils mit einem Kompensationsmittel ausgebildet sind. Für den Fall, daß nur eine der Kräuselwalzen ein Kompensationsmittel enthält, besteht die Möglichkeit, daß der Walzenkörper 5 der Kräuselwalze mit Kompensationsmittel sieh bei Biegebelastung ständig der Formgebung der Kräuselwalze ohne Kompensationsmittel anpaßt. Auch hierbei wird vorteilhaft eine konstante Spalthöhe im Walzenspalt 7 erreicht.
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Die Kräuselwalzen 2 und 3 können bei einer weiteren Variante auch beheizbar ausgebildet sein. Hierzu ist in dem Walzenkörper 5 und der Walzenachse 6 ein Kanalsystem 18 ausgebildet, durch welches eine Wärmeträgerflüssigkeit zum Beheizen des Walzenkörpers 5 geführt wird. In 1 ist das Kanalsystem 18 in den Kräuselwalzen 2 und 3 gestrichelt dargestellt.
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Ebenso ist es möglich, daß die Walzenkörper 5 der Kräuselwalzen 2 und 3 am Umfang jeweils eine über die gesamte Breite der Stauchkammer 8 gleichmäßige Schutzschicht zur Erhöhung des Verschleißwiderstandes aufweisen.
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In 3 ist schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kräuselwalze mit einem Kompensationsmittel gezeigt. In 3 ist die obere Kräuselwalze 2 der Vorrichtung dargestellt. Die Kräuselwalze 2 besteht aus der Walzenachse 6, die an beiden Enden fest an dem Maschinengestell gehalten ist. An der Walzenachse 6 ist der Walzenkörper 5 drehbar angebracht. Der Walzenkörper 5 ist über einen Kragen 23 mit einer Antriebseinheit 13 gekoppelt. Innerhalb des Walzenkörpers 5 befindet sich das Kompensationsmittel, das hierbei als ein Dehnkörper 14 ausgeführt ist. Der Dehnkörper wird hierbei durch die beiden Dehnkammern 19.1 und 19.2 gebildet. Die Dehnkammern 19.1 und 19.2 enthalten jeweils ein inkompressibles Medium 22 vorzugsweise ein Öl. Dabei ist die Dehnkammer 19.1 oberhalb der Walzenachse 6 und die Dehnkammer 19.2 unterhalb der Walzenachse 6 im Bereich des Walzenspaltes 7 angeordnet. Die Dehnkammer 19.1 ist über eine Bohrung 24 innerhalb der Walzenachse 6 mit eine Druckquelle 25 verbunden.
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Im Betrieb, der in 3 gezeigten Kräuselwalze 2 führt eine Biegebelastung der Walzenachse 6 zu einer Druckerhöhung innerhalb der in den Dehnkammern 19.1 und 19.2 eingeschlossenen Medium. Dadurch wird eine über der gesamten Walzenbreite vergleichmäßigte Belastung des Walzenkörpers 5 erreicht, so daß die Biegelinie des Walzenkörpers 5 unabhängig von der Belastung eine angepaßte Form aufweisen kann. Zur Erhöhung der Biegekompensation läßt sich in der obere Dehnkammer 19.1 der Druck des Mediums über die angeschlossene Druckquelle noch weiter erhöhen.
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Bei Verwendung von sehr breiten Kräuselwalzen im Bereich über 700 mm werden bevorzugt mehrere über der Breite der Kräuselwalze verteilt angeordnet Dehnkammern ausgebildet. Damit lassen sich ungleichmäßige Belastungen besonders vorteilhaft derart kompensieren, daß sich über der gesamten Breite der Kräuselwalzen gleichmäßige Spalten einstellen.
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In 4 sind weitere Ausführungsbeispiele von Kräuselwalzen mit jeweils einem Kompensationsmittel gezeigt. Die Kräuselwalzen sind in der 4.1 und 4.2 beispielhaft als die obere Kräuselwalze 2 der in 1 gezeigten Vorrichtung dargestellt. Insoweit können die dargestellten Kräuselwalzen in der zuvor beschriebenen Vorrichtung nach 1 und 2 eingesetzt werden.
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In 4.1 ist die Kräuselwalze 2 durch die drehbar gelagerte Walzenachse 6 und dem drehfest mit der Walzenachse 6 verbundenen Walzenkörper 5 gebildet. Der Walzenkörper 5 trägt hierbei das Kompensationsmittel in Form eines Walzenmantels 20. Der Walzenmantel 20 besitzt eine gekrümmte Umfangfläche, die einer bestimmten Biegebelastung der Kräuselwalze entspricht. Eine derartige Anpassung der Biegelinien zwischen den Kräuselwalzen ist somit in den Fällen geeignet, bei welchem eine gleichbleibende kontinuierliche Belastung während des Kräuselns des Faserkabels auftritt. Hierzu ist es erforderlich, daß die Formgebung des Walzenmantels 20 berechnet oder empirisch ermittelt und dementsprechend ausgebildet werden kann.
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In 4.2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kräuselwalze dargestellt, bei welcher das Kompensationsmittel durch zwei an den Enden der Walzenachse 6 angreifende Kraftgeber 21.1 und 21.2 gebildet ist. Hierbei wird an der Walzenachse 6 durch die Kraftgeber 21.1 und 21.2 eine der beim Kräuseln des Faserkabels auftretenden Belastung entgegenwirkende Kompensationsbelastung erzeugt. Somit läßt sich eine aktive Kompensation der Biegebelastung einstellen. Die Kräuselwalze ist ansonsten identisch zu der in 4.1 gezeigten und beschriebenen Kräuselwalze.
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Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen des Kompensationsmittels sind beispielhaft. Die Erfindung umfaßt auch derartige Mittel, die auf eine besondere Anordnung der Kräuselwalzen zueinander basieren. So könnte vorteilhaft eine Durchbiegekompensation der Kräuselwalzen dadurch erreicht werden, in dem die Walzenachsen leicht kreuzend zueinander an dem Maschinengestell gehalten sind.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, daß Faserkabel mit im Durchmesser für die Kräuselung optimierten Kräuselwalzen bearbeitet werden können. Das Kriterium der Biegesteifheit ist nicht mehr maßgeblich um bestimmte Arbeitsbreiten beim Stauchkräusel zu erreichen. Durch die Erfindung lassen sich die durch Biegung der Kräuselwalzen verursachten unregelmäßigen Spaltweiten der Spalte insbesondere des Walzenspaltes vermeiden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Maschinengestell
- 2
- Obere Kräuselwalze
- 3
- Untere Kräuselwalze
- 4
- Stauchkammer
- 5
- Walzenkörper
- 6
- Walzenachse
- 7
- Walzenspalt
- 8
- Obere Kammerwand
- 9
- Oberer Dichtspalt
- 10
- Untere Kammerwand
- 11
- Unterer Dichtspalt
- 12.1, 12.2
- Seitenplatten
- 13
- Antriebseinheit
- 14
- Dehnkörper
- 15
- Verbindung
- 16
- Steg
- 17
- Eindrehung
- 18
- Kanalsystem
- 19.1, 19.2
- Dehnkammer
- 20
- Walzenmantel
- 21.1, 21.2
- Kraftgeber
- 22
- Medium
- 23
- Kragen
- 24
- Bohrung
- 25
- Druckquelle
