DE1510310B1

DE1510310B1 - Drehteller zum Ablegen von Faserbaendern in Spinnkannen

Info

Publication number: DE1510310B1
Application number: DE1960L0036982
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. A63b 57-02 Antrag
Original assignee: Luwa Ltd
Current assignee: Luwa Ltd
Priority date: 1959-09-08
Filing date: 1960-09-07
Publication date: 1970-02-19
Also published as: GB903023A; FR1266953A; US3141201A; CH372962A

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehteller zum Ablegen von Faserbändern in Spinnkannen, insbesondere für hohe Liefergeschwindigkeiten der ankommenden Faserbänder.

Bei Spinnerei-Vorbereitungsmaschinen hat die Ausrüstung vor allem der Streckwerke mit Vorrichtungen zum kontinuierlichen pneumatischen Wegführen der aus dem Faserband austretenden kleinen und kleinsten Bestandteile (lose Fasern, Staub, Flug) die Voraussetzung für einen wirtschaftlichen Betrieb bei gegenüber früher erheblich gesteigerten Liefergeschwindigkeiten geschaffen. Diese höheren Geschwindigkeiten bedingen aber auch, daß in der Kanne eine wesentlich größere Faserbandlänge pro Zeiteinheit abgelegt werden muß, als es bisher der Fall gewesen ist. Dadurch ergibt sich gleichzeitig eine entsprechend größere Umfangsgeschwindigkeit des Drehtellers.

Eine Steigerung dieser Umfangsgeschwindigkeit durch Vergrößerung des Drehteller-Radius ist nur begrenzt möglich, da dann auch eine entsprechende Vergrößerung des Kannendurchmessers erforderlich ist. Infolgedessen muß die Drehteller-Drehzahl erhöht werden, um eine wesentliche Steigerung der Umfangsgeschwindigkeit herbeizuführen und damit eine größere auslaufende Faserbandlänge abzulegen.

Früher durchgeführte Versuche haben gszeigt, daß die beim Austritt aus dem Drehteller einer konventionellen Kannenpresse auf das abzulegende Faserband einwirkenden Kräfte bald zu einer Zerstörung desselben führen, wenn die Drehzahl gesteigert wird.

Eine weitere nachteilige Wirkung auf das Faserband ergibt sich aus der bei gesteigerten Drehzahlen auftretenden Ballonbildung an dem in die Kanne eintretenden Faserbandteil, der demzufolge an der Kannenwand zum Anstreifen kommt und dabei ausfasert. Es sind zwar auch schon Kannenpressen bekannt, bei denen statt eines vollkommen geraden, nach außen abwärts geneigten Kanals ein solcher verwendet wird, der in seinem Austrittsteil senkrecht abwärts verläuft. Auch hierbei liegt aber der Kanal in einer Axialebene des Drehtellers, so daß die Richtung des austretenden Faserbandes keine Komponente in Umfangsrichtung desselben hat. Auch solche Konstruktionen lassen nur eine relativ begrenzte Drehzahlsteigerung zu, ohne daß die vorgenannten Nachteile grundsätzlich vermieden werden.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Drehteller zu schaffen, mit der Faserbänder mit großer Geschwindigkeit betriebssicher abgelegt werden können. Zu diesem Zweck geht die Erfindung von einem nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag aus, mit dem eine Umlenkung des Faserbandes in eine Austrittsrichtung mit einer Komponente in Umfangsrichtung des Drehtellers erreicht werden soll, daß die Mittellinie des das Faserband führenden Kanals von seinem in der Mitte, d. h. in der Drehachse des Drehtellers liegenden höheren Eintritt bis zu seinem am Umfang des Drehtellers liegenden tieferen Austritt eine Schraubenlinie bildet. Diese Schraubenlinie soll zudem in Draufsicht einen Krümmungshalbmesser aufweisen, der halb so groß ist wie der Radius des Drehtellers, so daß zwischen Eintritt und Austritt des Kanals eine halbkreisförmige Umlenkung des Faserbandes erfolgt. Außerdem hat die Mittellinie des Kanals überall die gleiche Neigung, so daß der Eintritt und der Austritt des Faserbandes unter dem gleichen Winkel zur Drehachse des Drehtellers erfolgen.

Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß für die genannte Aufgabe eine Austrittsrichtung des Faserbandes aus dem Kanal des Drehtellers mit einer Komponente in Umfangsrichtung desselben allein noch nicht genügt. Um Verzugsfehler und sonstige bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten des Drehtellers mögliche Störungen zwischen dem Eintritt des Faserbandes in den Kanal und seinem Austritt aus demselben mit größtmöglicher Sicherheit zu vermeiden, müssen noch weitere, sich auf die Führung des Faserbandes im Bereich des Drehtellers auswirkende Merkmale hinzukommen.

Demgemäß besteht die Erfindung hinsichtlich des zum Drehteller gehörenden Kanals, der das Faserband von einem oben und in der Drehachse des Drehtellers mündenden Eintrittsteil über eine im Grundriß kreisbogenförmige Krümmung zu einem untenliegenden, tangential zum Drehteller und etwa an dessen Umfang mündenden Austrittsteil führt, darin, daß der * Kanal zwischen seinem mit Bezug auf den Drehteller axial mündenden Eintrittsteil und seiner kreisbogenförmigsn Krümmung ein ebenfalls im Grundriß gesehen, gerade und radial verlaufendes Zwischenstück aufweis.

Nach einem ergänzenden Merkmal der Erfindung weist der sich an die kreisbogenförmigs Krümmung anschließende AuslriUstdl des Kanals einen ebenso großen Krümmungshalbmesser wie der von der Mitte des umlaufenden Drehtellers bis zum Außenrand der Mündung des Austrittsteils reichende Radius auf. Der Austrittsteil des Kanals kann auch einen größeren Krümmungshalbmesser als der von der Mitte des umlaufenden Drehtellers bis zum Außenrand der Mündung des Austrittsteils reichende Radius aufweisen und dann den durch diesen Radius beschriebenen Kreis nach außen überschneiden.

Weitere zur Erfindung gehörende Einzelheiten beziehen sich auf Winkelangaben zu bestimmten Abschnitten des Kanals, die als besonders zweckmäßig erkannt sind, nämlich, daß der Winkel zwischen der radialen Richtung des Zwischenstücks des Kanals \

und der tangential zum Umlaufkreis seiner Austrittsmündung verlaufenden Stelle seines Austrittsteils in Draufsicht etwa 60° beträgt, daß der Winkel zwischen der radialen Richtung des Zwischenstücks des Kanals und der Austrittsrichtung des Faserbandes an seiner Austrittsmündung in Draufsicht mindestens 30° beträgt und daß der Winkel zwischen der Abwärtsrichtung des Austrittsteils des Kanals und der Horizontalebene bis zu 30° beträgt.

Mit einem im Sinne der Erfindung ausgebildeten Kanal werden als besonders vorteilhaft nicht nur ein vertikaler, also im freien Fall erfolgender Eintritt des Faserbandes in den Drehteller, sondern auch eine vergleichsweise geringere und mit größerem Krümmungshalbmesser erfolgende Umlenkung desselben im Bereich des Drehtellers erreicht.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise in verschiedenen Formen und Bildebenen dargestellt; zum Vergleich damit zeigen ebenfalls schematisch die

F i g. 1 bis 3 einen Drehteller mit dem zugehörigen Kanal in bekannter Ausführung zur Führung eines in eine Spinnkanne abzulegenden Faserbandes im vertikalen Längsschnitt in Seitenansicht mit um 90° ande-

rer Blickrichtung und in Draufsicht, jeweils mit den Vektoren für die Austrittsgeschwindigkeit des Faserbandes;

F i g. 4 bis 6 zeigen eine Ausführungsform gemäß der Erfindung in entsprechender Weise;

F i g. 7 zeigt eine Zusammenstellung der Geschwindigkeits- und Kraftvektoren mit Bezug auf die Stelle des Faserbandaustritts in Draufsicht,

F i g. 8 die Geschwindigkeitsvektoren gemäß F i g. 7 in Seitenansicht und

F i g. 9 eine abgeänderte Ausführungsform gemäß der Erfindung in Draufsicht und größerem Maßstab. Bei dem in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Teil einer konventionellen Kannenpresse ist der Drehteller mit 1 bezeichnet, während der in einer Axialebene desselben liegende, nach außen abwärts geneigte gerade Kanal zur Führung des durchlaufenden Faserbandes mit 2 bezeichnet ist. Der besseren Übersicht wegen sind die übrigen Teile der Kannenpresse und die Kanne selbst, in welche der Kanal mündet, nicht dargestellt. Der Pfeil 3 deutet die Umlaufrichtung des

^ Drehtellers an.

ψ Beim Umlauf des Drehtellers tritt das nicht dargestellte Faserband mit einer Relativgeschwindigkeit ν am unteren Ende des Kanals aus, wobei dort die Umfang?gsschwindigkeit u des Drehtellers wirksam wird. Infolgedessen erhält das Faserband, wie aus den Diagrammen gemäß den F i g. 2 und 3 hervorgeht, eine resultierende Absolutgeschwindigkeit w. Entsprechend der Radialkomponente von ν und der u entsprechenden Zentrifugalkraft wirkt auf das austretende Faserband eine zusammengesetzte Kraft ein, das dasselbe nach außen schleudert und dabei auf Zug beansprucht, so daß das Faserband bei größer werdendem w bricht. Außerdem wird das Faserband, wie oben bereits erwähnt, vor dem Ablegen an der Kannenwand entlanggeschleppt und dadurch ausgefasert.

Die in den Fig. 4 bis 6 dargestellte neue Ausführung eines derartigen Kanals beruht auf der Überlegung, daß die nachteilige Einwirkung der durch die Radialkomponente der Austrittsgeschwindigkeit und die Zentrifugalkraft aus der Umlaufbewegung des Drehtellers verursachte Beanspruchung des Faser-

ψ bandes weitgehend verringert oder sogar ganz vermieden werden kann, wenn sich die Umfangsgeschwindigkeit des DrehteHers und die Austrittsgeschwir.digkeit des Faserbandes mindestens teilweise kompensieren. Die Beanspruchung des Faserbandes im Bereich des Drehtellers hängt aber auch von der Gestaltung des Kanaleintritts ab; sie ist dort am geringsten, wenn das Faserband im freien Fall, also in vertikaler Richtung in den Kanal des Drehtellers eintreten kann und erst innerhalb desselben umgelenkt wird.

Demgemäß ist der im ganzen mit 4 bezeichnete Kanal dreidimensional gekrümmt mit einem zum Drehteller 1 koaxial mündenden Eintrittsteil 5, einem schräg abwärts und entgegen der Umlaufrichtung 3 des DrehteHers 1 geneigten Austrittsteil 6 sowie einem ebenfalls schräg abwärts geneigten, in Draufsicht etwa radial verlaufenden Zwischenstück 7.

In der Projektion auf die Drehtellerebene ist der Kanal 4, wie aus F i g. 6 ersichtlich, um einen Winkel β abgebogen, wobei dieser Winkel zwischen der Radialrichtung des Zwischenstücks 7 und der Faserbandrichtung am Ende des in der Nähe des Drehtellerrandes mündenden Austrittsteil 6 im dargestellten Beispiel etwa 45° beträgt. Dieser Winkel sollte nicht kleiner als 30° sein, damit die Umlenkung des Faserbandes nicht zu scharf ist.

Beim Austritt aus dem Kanal 4 hat das Faserband eine Relativgeschwindigkeit v, die ebenso groß ist wie bei der Ausführung gemäß den F i g. 1 bis 3, jedoch zum Unterschied davon nicht nur abwärts, sondern zugleich entgegen der Umlaufrichtung 3 des Drehtellers geneigt ist. Dabei ist die Umfangsgeschwindigkeit u gleich groß wie die entgegengesetzt gerichtete horizontale Komponente V der Relativgeschwindigkeit ν des Faserbandes. Infolgedessen hat dieses eine vertikal abwärts gerichtete resultierende Austrittsgeschwindigkeit w, so daß es ohne irgendeine Behinderung durch den umlaufenden Drehteller in der gewünschten Form abgelegt werden kann.

Der in F i g. 6 dargestellte Austrittsteil 6 des Kanals 4 berücksichtigt nicht nur die Forderung nach tangentialem Austritt des Faserbandes, sondern seine Krümmung folgt auch einer Gesetzmäßigkeit, die ein absolutes Gleichgewicht der Kräfte an dem Faserband bei dessen Austritt aus dem Kanal gewährleisten soll. Zur Herstellung des Gleichgewichts am Faserband, d. h. für das Ablegen desselben auf einem Kreiszylinder, muß nämlich nicht nur die radiale Geschwindigkeit, sondern auch die radiale Bescheunigung desselben am Austritt gleich Null sein.

Wie aus F i g. 7 hervorgeht, wirken auf das Faserband im Austrittsbereich einerseits die Zentrifugalkräfte Z_r und Z_R sowie die diesen entgegengerichtete Corioliskraft C. Unter Z_r soll dabei die aus der Umlaufbewegung der Austrittsteile auf der Kreisbahn mit dem Radius r entstehende Zentrifugalkraft verstanden sein, während Z_R die Zentrifugalkraft bezeichnet, die sich aus der Bewegung des Faserbandes entlang einer Bahn mit dem Krümmungsradius R ergibt.

Wenn vorausgesetzt wird, daß die maßgebenden Kräfte K, die im Zeitpunkt des Austritts des Faserbandes aus dem Kanal 4 auf dieses einwirken, im Gleichgewicht sein sollen, so kann angeschrieben werden:

d²r

oder
dm-

= dm — -f- dm dm 2 — ν cos .

d/² r R r

Damit andererseits aus dem Kanal genausoviel Faserband ausgegeben wird, wie auf dem von der Austrittsmündung des Kanals beschriebenen Kreiszylinder mit dem Radius r effektiv abgelegt werden kann, soll die relative Bandgeschwindigkeit ν vorzugsweise gleich der Umfangsgeschwindigkeit u der Austrittsmündung des Kanals sein.

Unter Berücksichtigung dieses Verhältnisses ν = u läßt sich aus der obenstehenden Gleichgewichtsbedingung der Krümmungsradius R des Kanals 4 im Bereich seines Austrittsteils errechnen, und zwar ergibt sich bei einer um den Winkel α gegenüber der Horizontalen abwärts geneigten Austrittsrichtung des Faserbandes (F i g. 8)

R =

2 cos oc — 1

Aus der obigen Beziehung ergibt sich, daß, wenn das Faserband in der Ebene des Drehtellers, d. h. in

horizontaler Richtung aus dem Kanal austritt, der Krümmungsradius R = r ist, weil dann α = 0 und daher cos a = 1 ist.

Um einen Verzug des Faserbandes am Austritt ganz zu vermeiden, muß der Austrittsteil des Kanals jedoch etwas nach abwärts geneigt sein, wobei α zweckmäßig bis zu 30° beträgt. Der so berechnete Krümmungsradius R des Austrittsteils des Kanals ist also in Wirklichkeit etwas größer als r. Berücksichtigt man dererseits, daß der Kanal möglichst auf dem Radius r, d. h. am Umfang des Drehtellers ausmünden soll, und zwar so, daß in Axialprojektion betrachtet, die Tangente an den Kreis mit Radius r an der Mündungsstelle gleichzeitig eine Tangente an die Krümmung mit Radius R bildet, so ergibt sich, daß »5 der Austrittsteil den Kreisbogen mit Radius r teilweise etwas überschneidet und sich gegen seine Mündung hin diesem Kreisbogen mit seiner konvexen Außenkontur von außer her nähert.

In F i g. 9 ist ein solcher Kanal 4 in vergrößertem »o Maßstab in Draufsicht dargestellt. Ebenso ist der Radius R, der die Krümmung des konvexen Außenrandes 6 a des Austrittsteils 6 bestimmt, im Verhältnis zum Radius r übertrieben groß dargestellt. Der Austrittsteil 6 erstreckt sich über einen Winkel γ, der *5 in der Praxis z. B. 15° betragen kann, zwischen der tangential zum Rand des Drehtellers 1 mit dem Radius r verlaufenden Stelle und seiner Mündung. Der Winkel Θ kann beispielsweise 120° betragen, um den der Kanal 4 zwischen seinem radialen Zwischenstück 7 und der tangentialen Richtung seines Austrittsteils 6 in Draufsicht abgebogen ist. Diese Krümmung ist mit 8 bezeichnet. Das Zwischenstück 7, in das der ebenfalls mit einer Krümmung versehene Eintrittsteil 5 einmündet, kann in Umlaufrichtung auch leicht nach rückwärts gebogen sein.

Der Krümmungsverlauf des Kanals 4 soll ein möglichst stetiger sein. Die Umlenkungen vom Eintrittsteil 5 in das Zwischenstück 7 und von diesem in den Austrittsteil 6 sollen mit einem möglichst großen Radius erfolgen, wobei aber dem Zwischenstück, wie aus F i g. 9 bzw. 8 hervorgeht, noch eine annähernd radiale und nach außen abwärts geneigte Erstreckung verbleiben soll, welche das Faserband beim Durchlauf vom Eintrittsteil bis zum Austrittsteil fördert.

Statt eines geschlossenen Kanals mit kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt kann unter Umständen auch ein entsprechend verwundener offener Kanal verwendet werden, mit z. B. U-förmigem Querschnitt.

Wenn es auch bei vergleichsweise geringeren Liefergeschwindigkeiten des Faserbandes nicht unbedingt notwendig wäre, ein vollkommenes Gleichgewicht der Kräfte herzustellen, so ist dies doch deswegen vorteilhaft, weil dann das Faserband unabhängig von der jeweiligen Liefergeschwindigkeit ν bzw. Umfangsgeschwindigkeit u ohne Beanspruchung und Verzug abgelegt werden kann.

Infolge des Gleichgewichts der Kräfte an dem Faserband ist es möglich, dasselbe über die ganze Höhe in genau gleichbleibender Formation abzulegen, ohne daß hierfür die Wände der Kanne zu Hilfe genommen werden müssen.

Bei den vorstehenden Betrachtungen ist der Einfluß der Bewegung der Kanne nicht berücksichtigt worden, da deren Geschwindigkeit meist relativ gering ist.

In der Praxis haben sich hornförmige Kanäle bewährt, die neben ihrer Krümmung auch eine Verjüngung vom Eintrittsteil gegen den Austrittsteil hin aufweisen.

Claims

Patentansprüche:

1. Drehteller zum Ablegen von Faserbändern in Spinnkannen mit einem Kanal, der das Faserband von einem oben und in der Drehachse des Drehtellers mündenden Eintrittsteil über eine im Grundriß kreisbogenförmige Krümmung zu einem untenliegenden, tangential zum Drehteller und etwa an dessen Umfang mündenden Austrittsteil führt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (4) zwischen seinem mit Bezug auf den Drehteller (1) axial mündenden Eintrittsteil (5) g und seiner kreisbogenförmigen Krümmung (8) ^ ein, ebenfalls im Grundriß gesehen, gerade und radial verlaufendes Zwischenstück (7) aufweist.

2. Drehteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich an die kreisbogenförmige Krümmung (8) anschließende Austrittsteil (6) des Kanals (4) einen ebenso großen Krümmungshalbmesser (R) wie der von der Mitte des umlaufenden Drehteller (1) bis zum Außenrand der Mündung des Austrittsteils (6) reichende Radius (r) aufweist.

3. Drehteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sich an die kreisbogenförmige Krümmung (8) anschließende Austrittsteil (6) des Kanals (4) einen größeren Krümmungshalbmesser (R) als der von der Mitte des umlaufenden Drehtellers (1) bis zum Außenrand (6 a) der Mündung des Austrittsteils (6) reichende Radius (r) aufweist und daß er den durch diesen Radius beschriebenen Kreis nach außen überschneidet.

4. Drehteller nach Anspruch 1 und 3, da- I durch gekennzeichnet, daß der Winkel (180°-β) zwischen der radialen Richtung des Zwischenstücks (7) des Kanals (4) und der tangential zum Umlaufkreis seiner Austrittsmündung verlaufenden Stelle seines Austrittsteils (6) in Draufsicht etwa 60° beträgt.

5. Drehteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (ß) zwischen der radialen Richtung des Zwischenstücks (7) des Kanals (4) und der Austrittsrichtung des Faserbandes an seiner Austrittsmündung in Draufsicht mindestens 30° beträgt.

6. Drehteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) zwischen der Abwärtsrichtung des Austrittsteils (6) des Kanals (4) und der Horizontalebene bis zu 30° beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen