DE1302439B - - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Her- Damit können auf den bekannten Vorrichtungen

stellen von Fasermatten durch Aufwickeln eines nur Fasermatten hergestellt werden, bei denen sich

Faserstrangs auf einer umlaufenden Wickeltrommel die Faserstränge der einzelnen Lagen nur unter einem

und Aufschneiden des gebildeten Spulenkörpers ent- ziemlich kleinen Winkel kreuzen. Die Fasermatten

lang einer Mantellinie, wobei der Faserstrang, vor- 5 haben daher in Längsrichtung der Wickeltrommel,

zugsweise Glasfasern, unmittelbar von einem Faden- d. h. in Querrrichtung der fertigen Fasermatte, keine

lieferer, vorzugsweise einem Glasschmelzofen, der große Festigkeit, so daß schon der Spulenkörper

Wickeltrommel zugeführt wird. beim Abnehmen von der Wickelwalze leicht zer-

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art, bei fallen kann. Um dies zu vermeiden, wird gewöhnlich der Glasfasern von den Spinndüsen eines Schmelz- io beim Wickeln ein Bindemittel mit aufgebracht, ofens unmittelbar zur umlaufenden Wickeltrommel Solche verklebten Fasermatten eignen sich aber beilaufen, wird entweder der Schmelzofen oder die spielsweise nicht als Filtermaterial.
Wickeltrommel in Längsrichtung ihrer Achse hin- Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Vor- und herbewegt, um den Spulenkörper aus mehreren richtung zu schaffen, mit der Fasermatten von sehr Lagen auf der Wickeltrommel bilden zu können. 15 gleichmäßiger Dicke und hoher Festigkeit im Ver-

Diese traversierende Bewegung führt zu einer un- h'altnis zum Gewicht in einfacher Weise herstellbar

gleichmäßigen Dicke des Spulenkörpers bzw. der sind.

Fasermatte. Beim Umkehren der Längsbewegung des Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der Schmelzofens bzw. der Wickeltrommel läuft diese eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die weiter um, so daß beim unvermeidlichen kurzen 20 Wickeltrommel eine zusätzliche Taumelbewegung Anhalten während des Umkehrens eine bestimmte ausführt, indem die Endpunkte ihrer Längsachse sich Länge an Faserstrang aufgewickelt wird. An den gegenläufig auf zwei Kreisen bewegen, und daß die Rändern des Spulenkörpers entsteht mithin eine Wickeltrommel bei jedem Taumelkreislauf eine Teildickere Faserschicht als im Hauptteil derselben. Umdrehung oder mehrere Umdrehungen plus einer

Hinzu kommt, daß bei umlautender Wickeltrommel 25 Teilumdrehung um ihre Längsachse macht,
und hin- und hergehenden Schmelzofen die beiden Bei der Lösung der gestellten Aufgabe wird also Antriebe getrennt sind, was an sich einfache Antriebs- ein Prinzip angewendet, das bei Knäuelwickelarten ermöglicht. Andererseits bereitet aber die Hin- maschinen seit langem bekannt ist. Damit werden und Herbewegung des Schmelzofens infolge der hohen Fasermatten erhalten, bei denen sich die Faser-Temperaturen konstruktive Schwierigkeiten. Wird 30 stränge unter einem verhältnismäßig großen Winkel dagegen die Wickeltrommel hin- und herbewegt, so kreuzen. Abgesehen von einer sehr gleichmäßigen muß diese Längsbewegung mit der Drehbewegung Dicke haben die auf der Vorrichtung gemäß der der Wickeltrommel kombiniert werden, was kon- Erfindung hergestellten Fasermatten eine hohe struktiv auch nicht einfach auszuführen ist. Festigkeit, die mit der eines Gewebes zu ver-

Bekannt ist es, diesen Doppelantrieb der Wickel- 35 gleichen ist.

trommel dadurch zu verwirklichen, daß die Wickel- Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu trommel auf einer feststehenden Gewindespindel ge- sehen, daß der Fadenlieferer, beispielsweise ein Glaslagert wird, deren Länge der Größe der Hin- und schmelzofen, nicht hin- und herbewegt zu werden Herbewegung entspricht. Neben der Wickeltrommel braucht, sondern stationär angeordnet sein kann,
ist ein entsprechend langes Zahnrad gelagert, das mit 40 Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung einem Zahnkranz an einer Stirnseite der Wickel- mit der Zeichnung erläutert. Es zeigt
trommel kämmt. Beim Drehen des langen Zahnrads Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung zur Verläuft die Wickeltrommel um und dreht sich damit anschaulichung des Wickelvorgangs gemäß der Erauf der Gewindespindel, so daß sie sich auch in findung,
Längsrichtung bewegt. 45 F i g. 2 eine Vorderansicht einer Vorrichtung ge-

Diese Vorrichtung ist in erster Linie dazu bestimmt, maß der Erfindung,

nur eine Lage des Faserstrangs aufzuwickeln. Soll F ig. 3 eine Seitenansicht zu F i g. 2,

eine zweite Lage aufgewickelt werden, muß die Dreh- Fig. 4 und 5, 6 und 7, 8 und 9, 10 und 11, 12

richtung des ganzen Antriebs umgekehrt werden, so und 13 schematisch in Vorder- und Seitenansicht

daß die zweite Lage umgekehrt aufgewickelt wird. 50 die einzelnen Stufen des Wickelvorgangs,

Dies führt erst recht zu einer unregelmäßigen Fig. 14 schematisch ein Wickelmuster entspre-

Materialstärke am Rand des Spulenkörpers. Ferner chend Fig. 4 bis 13, dargestellt an der von der

ist eine Änderung des Verhältnisses der Dreh- Wickeltrommel abgenommenen, aufgeschnittenen und

bewegung zur Längsbewegung der Wickeltrommel flach ausgebreiteten Fasermatte,

praktisch kaum möglich, da hierzu die Gewinde- 55 Fig. 15 ein besonderes Wickelmuster, das gemäß

spindel ausgewechselt werden müßte. der Erfindung herstellbar ist,

Bei allen bekannten Vorrichtungen ist im übrigen Fig. 16 bis 18 weitere Wickelmuster,
der Winkel, unter dem der Faserstrang auf die In F i g. 1 ist die Wickeltrommel 2 in drei aufein-Wickeltrommel aufläuft, gering, weil der Schmelz- anderfolgenden, um etwa 120° gegeneinander verofen verständlicherweise nicht schnell hin- oder her- 60 setzten Stellungen während eines vollen Taumelkreisbewegt werden kann. Auch der erwähnte Antrieb mit laufs um eine horizontale Achse 4 dargestellt, wobei der Lagerung auf der Wickeltrommel auf einer Ge- die Längsachse der Wickeltrommel 2 etwa unter windespindel läßt eine schnelle Hin- und Her- einem Winkel von 45° zur Achse 4 liegt. Die Drehbewegung der Wickeltrommel nicht zu, weil die richtung der Wickeltrommel 2, angegeben durch die Gewindespindel keine hohe Steigung haben kann, so 65 ausgezogenen Pfeile an den Stirnseiten der Wickeldaß jedenfalls viele Umdrehungen der Wickeltrommel trommel 2, ist ihrer Taumelbewegung, angegeben stattfinden, während sie eine einzige Längsbewegung durch den gestrichelten Pfeil an der Taumelkreisin einer Richtung ausführt. bahn 6, entgegengesetzt. Ein Faserstrang 8 wird von

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einem nur angedeuteten Glasschmelzofen 10 abge- Obwohl nicht unbedingt erforderlich, kann es erzogen und auf der sich drehenden und taumelnden wünscht sein, ein Bindemittel auf die der Wickel-Wickeltrommel 2 in aufeinanderfolgenden Windun- trommel 2 entsprechende Matte aufzubringen. Hierzu gen aufgewickelt, wodurch ein in Knäuelwicklung dienen eine oder mehrere Sprühdüsen 54.
gewickelter Spulenkörper entsteht, der entlang einer 5 Bei der Darstellung des Wickel Vorgangs in Fig. 4 Mantellinie aufgeschnitten und von der Wickel- bis 13 ist angenommen, daß die Wickeltrommel 2 trommel 2 abgenommen wird, so daß durch Aus- während eines Taumelkreislaufs zwei Umdrehungen breiten eine flache Fasermatte entsteht. Bemerkt sei ausführt.

noch, daß die Länge der Wickeltrommel 2 gegenüber Die Richtung der Taumelbewegung ist in den ihrem Durchmesser in Fig. 1 zur besseren Veran- io Seitenansichten (Fig. 5, 7, 9, 11 und 13) durch schaulichung übertrieben groß dargestellt ist. Pfeile angegeben. Auch die Drehrichtung der Die Wickeltrommel 2 ist in der in F i g. 2 darge- Wickeltrommel 2 beim Umlaufen ist in den Vorderstellten Vorrichtung zwischen zwei seitlichen Stützen ansichten (F i g. 6 und 10) durch Pfeile angegeben. 12 angeordnet, auf denen sich Lager 14 für koaxial F i g. 4 und 5 zeigen die Wickeltrommel 2 während angeordnete Wellen 16 befinden, die gemeinsam von 15 eines Zeitabschnitts, bei dem der Faserstrang 8 auf einem Elektromotor 18 mit Untersetzungsgetriebe den Mittelabschnitt der Wickeltrommel 2 aufangetrieben werden. Auf die linke Welle 16 wirkt der gewickelt wird. Gemäß F i g. 6 und 7 hat die Wickel-Elektromotor 18 über einen Riementrieb 20 ein, trommel 2 ein Viertel des Taumelkreislaufs durchwährend zum Riementrieb 22 der rechten Welle 16 laufen und eine halbe Drehung um ihre Längsachse vom Elektromotor 18 aus eine Längswelle 24 führt, 20 ausgeführt, so daß der Faserstrang 8 halb um die die in den Stützen 12 gelagert ist. Wickeltrommel 2 herum und entlang ihrer Längs-Die Wickeltrommel 2 ist unter einem Winkel von achse nach links verlaufend gewickelt ist. In F i g. 8 45° zu den fluchtenden Wellen 16 geneigt angeordnet. und 9 hat die Wickel trommel 2 den halben Taumel-Die beiden Wellen 16 stehen auf beiden Seiten der kreislauf und eine ganze Umdrehung ausgeführt. Der Wickeltrommel 2 mit einer Anzahl von Antriebs- 25 Faserstrang 8 hat also eine volle Windung um die Organen in Verbindung, die einander entsprechen Wickeltrommel 2 gebildet und ist zugleich zur und daher mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Trommelmitte zurückgewandert. Fig. 10 und 11 Auf den einander zugekehrten Enden der Wellen 16 zeigen die Wickeltrommel 2, nachdem sie drei Viertel sitzen mit Gegengewichten 28 versehene Tragarme des Taumelkreislaufs und eineinhalb Umdrehungen 26, die je einen Rahmen 30 tragen, der unter einem 30 ausgeführt hat, während Fig. 12 und 13 die Wickelder Winkellage der Wickeltrommel 2 entsprechenden trommel 2 dann in der gleichen Stellung wie F i g. 4 Winkel angesetzt ist. Die beiden Rahmen 30 ent- und 5 bei Beendigung eines Taumelkreislaufs zeigen, halten Lager 32 für die Wellenenden 34 der Wickel- Vom Faserstrang 8 sind also jetzt zwei vollständige trommel 2. Vom Elektromotor 18 aus wird der Windungen um die Wickeltrommel 2 gelegt, und Wickeltrommel 2 über die beschriebenen Antriebs- 35 gleichzeitig ist der Faserstrang 8 zweimal über die teile eine Taumelbewegung erteilt. Länge der Wickeltrommel 2 gelaufen.

Zum Drehen der Wickeltrommel 2 um ihre Längs- Wird der Faserstrang 8 unter Zwischenlage eines achse ist ein vom Taumelantrieb unabhängiger An- um die Wickeltrommel 2 gelegten Papiers auftrieb vorgesehen, so daß das Geschwindigkeitsver- gewickelt und das Papier mit aufgewickeltem Faserhältnis der beiden Antriebe geändert werden kann. 40 strang 8 zwischen den Punkten, wo die Linie 56 in Am freien Ende des linken Tragarms 26 ist ein Lager Fig. 12 und 13 den Faserstrang 8 schneidet, auf-36 vorgesehen, in dem eine Welle 38 gelagert ist, die geschnitten und das Papier mit dem Faserstrang 8 am äußeren Ende ein Kettenrad 40 und am inneren flachgelegt, so bildet der Faserstrang 8 das in F i g. 14 Ende ein Kegelritzel 42 trägt, das mit einem am dargestellte Muster, wobei die Schnittlinie 56 der Wellenende 34 der Wickeltrommel 2 befestigten 45 Ober- und Unterkante der Darstellung entspricht. Kegelrad kämmt. Ein weiterer Elektromotor 44 mit Der Faserstrang 8, der die beiden vollen Windungen Untersetzungs- und Wechselgetriebe an der linken um die Wickeltrommel 2 gebildet hat, wird beim Auf-Stütze 12 treibt über ein Kettenrad 46, eine Kette 48, schneiden in zwei Teilfaserstränge gemäß Fig. 14 ein auf der linken Welle 16 gelagertes Doppelketten- aufgetrennt, wobei die beiden Teilfaserstränge sich rad 50 und eine weitere Kette 52 das bereits erwähnte 50 unter 180° kreuzen und nach einer Linie verlaufen, Kettenrad 40 und damit die Wickeltrommel 2 an. die im Prinzip einer Sinuskurve angenähert ist, deren Der Glasschmelzofen 10 liegt gemäß F i g. 2 über Amplitude gleich dem Abstand zwischen den beiden der Mitte der Wickeltrommel 2, so daß der Faser- Teilfasersträngen an der Schnittlinie 56 ist.
strang 8 aus dem Glasschmelzofen 10 nach unten Wenn die Wickeltrommel 2 in der beschriebenen parallel zu und dicht an der senkrechten Ebene aus- 55 Weise weiter läuft, werden zusätzliche Windungen auf tritt, die senkrecht durch die Achse 4 gemäß F i g. 1 die erste Windung aufgewickelt, die genau auf die gelegt ist und den Mittelpunkt der Wickeltrommel2 erste Windung nach Fig. 14 aufgelegt werden. Da schneidet. dies nicht erwünscht ist, wird zwischen der Dreh-Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß der Glasschmelz- und der Taumelbewegung ein Verhältnis gewählt, das ofen 10 von der Seite her gesehen versetzt zur ver- 60 ein Verschieben des Musters bewirkt, beispielsweise tikalen Ebene durch die Achse 4 angeordnet ist, so ein Verhältnis 2,25: 1. Bei diesem Bewegungsdaß bei senkrechter Stellung der Tragarme 26 die verhältnis entsteht eine Fasermatte mit einem Mu-Austrittsdüsen des Glasschmelzofens 10 etwa in einer ster, das in Fig. 15 gegenüber Fig. 14 zur Versenkrechten Ebene tangential zum Mantel der deutlichung vergrößert dargestellt ist. Wenn die Wickeltrommel 2 liegen. Diese Stellung ist am zweck- 65 Fasermattenbreite in Abhängigkeit von der axialen mäßigsten, wenn der Faserstrang 8 unmittelbar, d. h. Länge der Wickeltrommel 2 erhöht wird, wird auch ohne zwischengeschaltete Führungsorgane, von Glas- eine Erhöhung des Bewegungsverhältnisses vorschmelzofen 10 auf die Wickeltrommel 2 aufläuft. genommen.

Das in F i g. 15 dargestellte Muster ist in vier Teile 90°, 180°, 270°, 360° unterteilt, die also je einer Viertelumdrehung der Wickeltrommel 2 entsprechen. Die aufeinanderfolgenden Windungen des Faserstranges 8 bzw. die Faserstrangabschnitte sind mit a bis i bezeichnet. Die erste Windung α beginnt unten links bei 0° und verläuft diagonal zur rechten oberen Ecke. Die anschließende Windung b beginnt im Bereich der rechten unteren Ecke und verläuft zunächst etwas nach rechts zur rechten Längsseite und dann nach oben zur linken oberen Ecke hin. Die Windung c schließt sich an und erreicht die linke Kante in Höhe von 90°. Hier hat die Wickeltrommel 2 zweieinviertel Umdrehungen ausgeführt und einen Taumelkreislauf durchlaufen. Die Windung c verläuft dann vom 90°-Punkt weiter diagonal nach rechts oben. Mit der letzten Windung i, die an der linken oberen Ecke endet, ist das Muster fertig. Bei dem Verhältnis 2,25 : 1 werden vier Taumelkreisläufe für das Muster benötigt, das neun über das Muster verteilte Faserstrangabschnitte enthält, die von einer beim Aufschneiden des Spulenkörpers entstehenden Seite zur anderen verlaufen. An den Längsseiten ergeben sich vier Scheitelpunkte, wo die gekrümmten Faserstrangabschnitte die Längsseite berühren. Würde der Wickelvorgang fortgesetzt, so würde eine weitere Lage auf die gemäß dem Muster vorhandene Lage aufgelegt werden.

Das in Fig. 15 dargestellte Muster zeigt deutlich, wie sich die Faserstrangabschnitte kreuzen. An den Schnittpunkten ist der jeweils obenliegende Faserstrangabschnitt übertrieben schlaufenartig dargestellt. Wird beispielsweise der Faserstrangabschnitt e von 0° aus betrachtet, so läuft er unter den Faserstrangabschnitten / und h durch und geht dann über die Faserstrangabschnitte α und c. Weiter läuft er unter den Faserstrangabschnitten g und i durch und geht dann wieder über die Faserstrangabschnitte b und d hinweg. Dieses abwechselnde Überschneiden bedeutet, daß die Lage im Prinzip einem Gewebe ähnelt. Die Festigkeit der Fasermatte wird also durch das Ineinandergreifen der Faserstrangabschnitte verstärkt, wie dies bei einem Gewebe der Fall ist. Die Faserstrangabschnitte gemäß Fig. 15 können mithin wie die Kett- und Schußfäden eines Gewebes angesehen werden. Das erwähnte Bewegungsverhältnis 2,25 : 1 führt zu Faserstranglagen, die nur eine geringe Anzahl von Faserstrangabschnitten enthalten, nämlich 9 Faserstrangabschnitte gemäß Fig. 15. Erwünscht ist jedoch, daß die Faserstrangabschnitte wesentlich dichter liegen, um eine geschlossene Mattenfläche zu erhalten. Dementsprechend werden in der Praxis die Bewegungsverhältnisse so gewählt, daß eine wesentlich größere Anzahl von Faserstrangabschnitten auf einem Muster wie gemäß Fig. 15 vorhanden ist.

Bemerkenswert ist, daß die Zahl der Faserstrangabschnitte eines Musters und die Zahl der Scheitelpunkte an den Längsseiten bestimmbar ist, wenn das Bewegungsverhältnis in einen gemeinen Bruch verwandelt wird, also z. B. ⁹A für das Bewegungsverhältnis 2,25 : 1. Der Zähler des Bruchs gibt dann die Zahl der für das vollständige Muster erforderlichen Umdrehungen der Wickeltrommel bzw. die Zahl der Faserstrangabschnitte des Musters und der Nenner die Zahl der Scheitelpunkte an den Längsseiten des Musters an. Dieser Zusammenhang ist auch dann gegeben, wenn die Drehzahl der Wickeltrommel 2 ein einfaches Mehrfaches der Taumelbewegung ist, also das Bewegungsverhältnis z. B. 2: 1 ist. Hier ergibt sich das Muster gemäß Fig. 14 mit zwei Faserstrangabschnitten und einem Scheitelpunkt an einer Längsseite. Fig. 16, 17 und 18 veranschaulichen Muster, die sich bei einem Bewegungsverhältnis von 1 :1 bzw. 3 : 1 und 4 : 1 ergeben.

Zur Erzeugung einer dichten Fasermatte kann beispielsweise ein Bewegungsverhältnis von IV360: 1 gewählt werden. Es ergeben sich dann 361 Faserstrangabschnitte und 360 Scheitelpunkte, d. h. die Scheitelpunkte liegen entsprechend dem Muster nach Fig. 15 1° voneinander entfernt. Die Scheitelpunkte sind dabei auf den beiden Längsseiten um V2⁰ versetzt.

Eine Änderung des Bewegungsverhältnisses ergibt auch eine Änderung des Winkels, unter dem sich die Faserstrangabschnitte kreuzen. Bei sonst gleichen Voraussetzungen wird mit einer Erhöhung des Bewegungsverhältnisses auch eine Vergrößerung des Winkels erreicht, der sich zu den Längsseiten der Matte hin öffnet.

Mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung können also Fasermatten hergestellt werden, bei die weitgehend gleichmäßiger Dicke eine große Festigkeit in Längs- und Querrichtung aufweisen. Wie die in F i g. 2 und 3 dargestellte Vorrichtung zeigt, sind die erforderlichen Antriebe verhältnismäßig einfach. Durch ein Untersetzungsgetriebe, das in den Drehantrieb der Wickeltrommel eingeschaltet ist, kann der Aufbau der Fasermatten den jeweils gewünschten Eigenschaften angepaßt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von Fasermatten durch Aufwickeln eines Faserstrangs auf einer umlaufenden Wickeltrommel und Aufschneiden des gebildeten Spulenkörpers entlang einer Mantellinie, wobei der Faserstrang, vorzugsweise Glasfasern, unmittelbar von einem Fadenlieferer, vorzugsweise einem Glasschmelzofen, der Wickeltrommel zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickeltrommel eine zusätzliche Taumelbewegung ausführt, indem die Endpunkte ihrer Längsachse sich gegenläufig auf zwei Kreisen bewegen, und die Wickeltrommel bei jedem Taumelkreislauf eine Teilumdrehung oder mehrere Umdrehungen plus einer Teilumdrehung um ihre Längsachse macht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Taumelbewegung und für die Drehbewegung der Wickeltrommel voneinander unabhängige Antriebe vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der beiden Antriebe ein Wechselgetriebe enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen