DE1660580A1

DE1660580A1 - Garnspule

Info

Publication number: DE1660580A1
Application number: DE19661660580
Authority: DE
Inventors: Sowell Lyles Howard
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1965-12-15
Filing date: 1966-12-15
Publication date: 1971-05-13
Also published as: GB1127360A; FR1504386A; NL6617602A; BE691177A; US3284023A; LU52580A1; DE1956659U

Description

DR.-1NG. WALTER ABITZ DR. DIETER MORF

Patentanwälte

8 München 27, Pienienauerstraße 28 Telefon 483225 und 486415 Telegrammet Chemindus München

15. Dezember 15)66 DP-656

E.I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY

10th and Market Streets, Wilmington, Delaware 19898, V.St.A.

Garnspule

Die Erfindung bezieht sich auf Kerne oder Spulen, auf bzw. von welchen Garn, Fäden und dergleichen auf- bzw. abgewickelt werden können, und insbesondere auf eine verbesserte Ausbildung der-

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selben, wodurch ein bewegtes Garn von dem sich schnell drehenden Kern leicht und wirksam eingefangen und festgehalten werden kann, um die Anfangsphase des Aufwickelvorgangs einzuleiten.

Bei industriellen Anlagen wickeln die Garnhersteller gewöhnlich ihre Garne auf Spulen oder Kerne, so daß eine zum Versand geeignete Wicklung entsteht. Bei modernen, mit großen Geschwindigkeiten arbeitenden herstellungsverfahren werden wirksame Maßnahmen ergriffen, durch welche ein fortlaufend bewegtes Garn auf aufeinanderfolgende, schnell gedrehte Spulen oder Kerne gewickelt wird. Die übliche Ve^fahrensabfolge besteht darin, daß das von einer Quelle, wie einer Spinndüse, fortlaufend zugeführt© Garn durch die Aufnahmedüse einer Saugpistole (wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift 2 667 96¹J beschrieben 1st) eingeführt wird,und das ankommende Garn mit einem sich drehenden Kern oder einer Spule in Reibungseingriff gebracht wir I, so daß eins anfängliche Aufwicklung des Garn3 auf den Kern und zugleich >3ln Abreißen des Garns an einer Stelle zwischen dar Düse und dar Stelle des Reibungseingriffs bewirkt wird. Bei Ausbildung der Wicklung wird das bewegte Garn veranlaßt, durch die Düse der Saugpistole einzutraten, wodurch ein Abreißen des Garns bewirkt wird. Die bewickelte Spule wird rlurch eine leere Spule ersetzt und der Vorgang wird wiederholt. Die Stelle der Reibungsberührung am Kern liegt vorzugawaise nahe einem Ende desselben

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und in einigem Abstand von dem nahegelegenen Rand der normalen . Querbewegung des Garns während der Ausbildung der Wicklung. Daher enthält die Wicklung ein Übergangsstück, beispielsweise eine Anzahl von schraubenförmigen Windungen des anfänglichen Garnlaufes, welche nicht von dem anderen Garn in der Wicklung Überdeckt werden. Dies ermöglicht im wesentlichen die Ausbildung eines Endlosgarnes aus einer beliebigen Anzahl von Wicklungen, indem das Übergangsstück einer Wicklung an das Garnende am Umfang einer anderen Wicklung geknüpft wird.

Aus der vorangehenden Beschreibung dieses Verfahrens kann entnommen werden, daß eine richtige Ausbildung des Kerns für die Erzeugung eines wirksamen anfänglichen Eingriffs des Garns am Kern und in einem weiteren Sinne für die praktische Erfüllung der Ziele der Herstellung wesentlich 1st»

Es sind verschiedene Ausbildungen von Kernen oder Spulen untersucht worden, indem man beispielsweise eine am Umfang des Kerns verlaufende Einkerbung oder Nut, Klebstoffe auf der Oberfläche des Kerns und verschiedene, an der Kernoberfläche abnehmbar oder auswechselbar befestigte Einrichtungen vorgesehen hat. Diese Kerne haben Jedoch vollständig versagt_f wenn sie zum Einfangen und Aufwickeln von festen Garnen mit hohem Denier bei extrem hohen Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 3O¹Ie m/min, verwendet wurden. Dieses Versagen beruht auf der Tatsache, daß die Einkerbungen und Klebstoffe für die Garne mit hoher Festigkeit keine

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ausreichenden Reibungsflächen bieten, damit dieses anfänglich ergriffen und bei dieser hohen Geschwindigkeit abgerissen werden, und dadurch ist ein wirksames Aufwickeln unmöglich. Darüber hinaus sind abnehmbar auf der Kernoberfläche befestigte Einrichtungen nicht nur kostspielig, sondern auch verhältnismäßig großen Fliehkräften ausgesetzt, wenn der Kern mit hohen Dreh-

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zahlen gedreht wird, wodurch ein Wegfliegen der Einrichtungen vom Kern in einer sehr gefährlichen Art hervorgerufen wird. Beispielsweise beträgt die von einem Gegenstand mit einem Gewicht von 28,35 g auf der Oberfläche eines Kerns mit einem Radius von 2,54 cm, welcher sich mit 17000 U/min, dreht (eine Aufwickelgeschwindigkeit, welche gemäß der Erfindung tatsächlich erzielt wird), entwickelte Fliehkraft etwa 23l4 Newton«

Die Erfindung schafft einen Kern oder eine Spule mit verbesserter Ausbildung zum Aufwickeln von Garnen, Fäden und dergleichen. Weiter wird eine Garnspule oder ein Textilfadenkern geschaffen, welcher sowohl billig als auch zum Aufwickeln von äußerst festen Garnen mit hohem Denier bei extrem hohen Geschwindigkeiten besonders geeignet ist.

Die Garnspule gemäß der Erfindung weist in ihrer Außenfläche nahe einem Ende eine in Umf ausrichtung verlaufende, V-förmige Nut oder Einkerbung von im wesentlichen gleichförmiger Tiefe auf, welche sich rings um die Spule in einer Ebene senkrecht zur Drehachse der Spule erstreckt, wobei die Seiten der Ein-

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kerbung entweder konvex gekrümmt oder gerade ausgebildet sind und sich nach innen aufeinander su erstrecken und sich unter einem spitzen Winkel am unteren Ende der Einkerbung treffen oder etwa treffen. Entlang der LängserStreckung der Einkerbung ist eine Mehrzahl von Garnfallen zum Einfangen des Garns in der Einkerbung und zum Abreißen des Garnanfangs vorgesehen. Die Garnfallen sind Verformungen in mindestens einer Seite der Einkerbung, wobei jede Verformung im wesentlichen einen Vorsprung aufweist, welcher sich aus einer Seite der Einkerbung, in welcher er ausgebildet ist, heraus erstreckt und zwischen dem unteren Ende der Einkerbung und einer Stelle in annähernd 3/4 des kürsest&n Abstandes ifom unteren Ende zn einer geraden Linie angeordnet ist, welche die Kanten der Einkerbung an der öffnung oder am äußeren Hand derselben verbindet _s wobei ein Teil der Außenfläche des Vorsprungs die Einkerbungsseite, welche demselben gegenüberliegt, Im wesentlichen berührt.

Mit dem Ausdruck "Kern" ©d@r Spule wird ein" !Präger ©des* eine Unterstützungseinrichtung stur Ausbildung einer Garnwleklung bezeichnet, welcher einen langgestreckten dr©hbar@n Eörpar mit einer Drehachse und einer gekrümmten Außenfläche aufweist₉ wobei der Umfang des Kerns- ®d@r der. Spule, la s©nte©©&& si® Kern« achse gelegten Sohnittfliehen kreisförmig 1st«. Der fea ist

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 eine Schrägansicht eines. Kerns gemäß der Erfindung,

Figur 2 einen Teilschnitt durch den Kern längs der Linie 2-2 in Figur 1,

Figur 3 einen Teilschnitt durch den Kern längs der Linie 3-3 in Figur 1,

Figur 4 einen der Figur 2 entsprechenden Teilschnitt, welchem eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, und

Figur 5 einen der Figur 3 entsprechenden Teilschnitt, in welchem ein® andere Ausführungeform der Erfindung dargestellt ist.

Figur 1 zeigt ©inen Kern I₉ welcher eine . Wut od«r Einkerbung nahe d@m Kernende 3 mit Sa^nfallen k aufweist. Figur 2 zeigt eine tyg>isefo© Mut ©öor Kerbe 2 mit einer öffnung 5 «nä ©lnern Boden octo tmteren'End® β». Figar 3 zeigt ©ine äarsifalle oder ®&n®n GsrBflßg©^" g©ipjß des⁹ Erfindung, walshei? ©in® uffn»ng &₈ elm OHtQS¹OS IM© β s sisseis ¥@r-g-primg f und ©ine irartieft© Ober»

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fläche 8 aufweist. Figur 4 zeigt eine einfache Garnfalle mit einer öffnung 5» einem unteren Ende 6 und einem Vorsprung Figur 5 zeigt eine Garnfalle mit einer Öffnung 5, einem unteren Ende 6, einem Vorsprung 7 und zwei vertieften Oberflächen 8 und 9. . .

Der Kern kann aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt werden, wobei Papier oder gepreßter Kunststoff bevorzugt werden.

Der Ausdruck "Einkerbung¹¹ bezieht sich auf eine V-förmige Kerbe oder Aussparung im Kern, deren Seiten entweder konvex gekrümmt oder gerade sind und sieh nach innen auf die Drehachse des Kerns zu erstrecken, wobei sie sich im wesentlichen am unteren Ende der Einkerbung treffen. Die Einkerbung umgibt den Kern vollständig In einer Ebene senkrecht zur Drehachse. Die Tiefe der Einkerbung, d.h. die Strecke, Über die die Einkerbung in den Kern eindringt, kann zwischen etwa 0,0762 cm und etwas weniger als der Dicke des Kerns liegen oder bei einer massiven zylindrischen Spule etwa 0,3175 cm kurzer sein als deren Radius. Vorzugswelse beträgt die Tiefe der Einkerbung etwa 0,1981 cm bei einem Kern mit einem Außendurchmesser von etwa 5,08 cm und einem Innendurchmesser von etwM,22 cm. Die öffnung der Einkerbung, d.h. die Länge einer geraden Linie, welche die beiden Schnittstellen Coder Berührungsstellen, wenn die Kanten der Einkerbung abgerundet sind) der Seiten der Einkerbung mit der an diese Seiten

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angrenzenden äußeren Kernoberfläche verbindet, kann irgend« eine Länge besitzen, welche gewöhnlich in der Technik zur Anpassung an den Durchmesser des zu verwendenden Garns angewendet wird. Wenn die Kanten der Einkerbung nicht abgerundet sind, beträgt die öffnung vorzugsweise etwa 0,0381 bis 0,25*1 cm zur Behandlung von Polyäthylenterephthalat-Garnen mit einem Denier von 150 und 3k Fäden. Weitere Öffnungen der Einkerbung werden verwendet, wenn die Kanten der Einkerbung abgerundet _ sind»

Die Form der Garnfalle, d.h. der Einrichtung, welche gemäß der Erfindung zum Einfangen des Garns bestimmt ist, ist sehr wichtig· Die Garnfalle weist im wesentlichen einen Vorsprung auf, welcher mindestens aus einer Seite der Einkerbung, in welcher er ausgebildet ist, vorspringt· Eine einfache Garnfalle, welche für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist in Figur 4 dargestellt· Der Vorsprung, welcher irgendeine Form besitzen kann, muß zwischen dem unteren Ende der Einkerbung W und einer Stelle angeordnet sein, weiche in etwa 3/4 des kürzesten Abstandes vom unteren Ende zu einer geraden Linie liegt, die die Kanten der Einkerbung an der öffnung derselben verbindet . Weiter muß der Vorsprung etwa die gegenüberliegende Einkerbungsseite berühren. Bei Verwendung des oben beschriebenen Garns 1st der Vorsprung vorzugsweise etwa in den unteren 3/5 der Einkerbungstiefe angeordnet und die Fläche des Vorsprunga

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berührt die gegenüberliegende Einkerbungsseite tatsächlich. Es wird bevorzugt, daß der Vorsprung In der Einkerbungsseite angeordnet ist» welche von dem der Einkerbung näher gelegenen Kernende weiter entfernt ist.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß die Breite des VorSprungs, gemessen entlang der Längserstreckung der Einkerbung_s weniger als das 0,25-fache des Umfange des Kerns oder der Spule betragen soll. Vorzugsweise beträgt die Breite des Vorsprungs etwa das O,017-fache des Kernumfangs.

Innerhalb der genannten Grenzen der geometrischen Form der Garnfalle kann der Fachmann leicht viele verschiedene Ausführungsformen finden. Es wird dabei hauptsächlich an solche Formänderungen gedacht, welche auf den zur Ausbildung des Vorsprungs verwendeten Verfahren beruhen. Beispielsweise erhält man bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform die Oberfläche 8, welche eine Vertiefung in d@r Außenfläche des Kerns und in der den Vorsprung enthaltenden Einkerbungsseite darstellt, durch ein bekanntes Verfahren, bei welchem die Kante der Einkerbung eingeprägt oder gepreßt; oder auf andere Welse nach unten gedrückt wird, um den Vorsprung auszubilden. Weiter zeigt Figur 5 ein Auftreten d@r Vertiefung in der Außenfläche des Kerns in beiden Einkerbungsseiten. A13e diese Formen fallen In den Rahmen der vorliegenden Erfindung. Es wird jedoch be-

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vorzugt, daß die vertiefte Oberfläche gänzlich in der den Vorsprung enthaltenden Einkerbungsseite angeordnet 1st.

Bei der Verwendung des Kerns zum Aufwickeln einer Spule wird das Garn zuerst durch die Düse einer Saugpistole geführt und in eine Lage gebracht, daß es von einer Querführung ergriffen werden kann. Sobald das Garn ergriffen 1st, wird es durch Bewegung der Saugpistole so angeordnet, daß es in Berührung mit dem leeren Kern unter einem Aufwickelwinkel von etwa 90° bis 180° kommt. Die Richtung der Garnbewegung ist der Drehrichtung des Kerns entgegengesetzt. Das Garn kommt schnell in Berührung mit der Einkerbung des Kerns. Wenn sich der Kern dreht, wird das Garn durch mindestens eine der Fallen ergriffen und nachfolgend abgerissen. Das Garn wird sodann durch die Querführung geführt, damit es schraubenförmig auf den Kern gewickelt wird* Die Querführung ist vorzugsweise so eingestellt, daß der der Einkerbung am nächsten liegende Rand der Wicklung einen merklichen Abstand, beispielsweise 0,635 cm, von der Einkerbung aufweist. Daher bildet die anfängliche Wicklung ein in Querrichtung verlaufendes Übergangsstück, wie oben beschrieben. Gewöhnlich wird nur ein Teil der Fäden des Garns in der ersten Falle, auf die das Garn trifft, eingefangen und der Rest der Fäden wird in der zweiten Falle eingefangen. Daher ist es gemäß der Erfindung wesentlich, daß der Kern mehr als eine Falle aufweist. Vorzugsweise weist der Kern sechs Garnfallen auf.

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Gemäß der Erfindung kann jede künstliche oder natürliche Faser verwendet werden« In gleich wirksamer Weise können Endlosfaden-Garn wie aus Stapelfaser gesponnenes Garn, verwendet werden*

Nachfolgend wird ein Beispiel für. eine Aueführungsform der Erfindung gegeben.

Beispiel

Ein spiralig aufgewundenes, zylindrisches Kraftpapier~ Texfeilrolir mit einer Länge von 27-,9^ cm und einem Innendurchmesser von"..$,118 cm sowis einem Außendureiimesssr von 5,911 cm wird mit einem Messer eingekerbt« Dia einzige Einkerbung liegt in einem ikbstanä von etwa 0,955 sm von einem Ende des Rohrs _e Die Einkerbung ist 0,1984 cm tief und weist abgerundete Kanten mit einem Radius von etwa 0,0792 cm auf. Dia öffnungsweite der Einkerbung beträgt etwa Q,1689 cm.

Sechs Qa^nfallen (zwei Reihen von jeweils drei Fallen, wobei die mittlere Falle ieder Reins einen Abstand von 0,8525 cm von den benachbarten Fallenaufweist und der Winkelabstand zwischen der mittleren Falle einer Reihe zur mittleren Falle der näofesten Reihe 180° beträgt,) werden im Kern ausgebildet, indem die am weitesten .vom nahegelegenen Ende des Kerns entfernte Einkerbungskante eingeschlagen wird. Das Schlageisen

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oder der Stempel weist eine ebene, kreisförmige Vorderflache mit einem Durohmesser von 0,3175 cm auf. Der die Fallen aufweisende Kern gleicht im wesentlichen dem in Figur 1 dargestellten. Die Tiefe jeder in der Kernoberfläche durch den Stempel hervorgerufenen Vertiefung beträgt etwa 0,119 cm und der Querschnitt der so hergestellten Fallen gleicht der Darstellung der Figur 3. Ein Teil der Außenfläche jedes Vorsprungs der Fallen berührt die gegenüberliegende Einkerbungsseite.

Zwanzig Kerne werden in der angegebenen Welse ausgebildet und auf ihren Einfangwirkungsgrad untersucht. (Der Einfangwirkungsgrad 1st^definiert als Prosentsatz der erfolgreichen Einfangversuche gegen die Gesamtanzahl der Versuche» wobei nicht erfolgreiche Versuche solche sind, bei welchen das Garn ohne Ausbildung einer Anfangswicklung reißt, oder Versuche, bei welchen die Ausbildung einer Wicklung überhaupt nicht hervorgerufen werden kann). Die Rohre werden so angebracht, daß sie durch Antriebsrollen an der Oberfläche angetrieben werden* Das bei diesem Beispiel verwendete Garn 1st ein 34~fädige3 Polyäthylenterephthalatgarn mit einem Denier von 150, welches eineFestigkeit von 4,5 g/Denier besitzt. Die Umfangsgeschwindigkeit der Rohre beträgt etwa 2743 m/min. Das Garn wird in eine Saugpistole genommen und in der oben beschriebenen Weise mit einem Aufwickelwinkel von etwa 135° in Berührung mit dem Kern gebracht. Der Einfangwirkungsgrad

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ist größer als 99%.

Zürn Vergleich wird eine Reihe von in der oben beschriebenen Weise mit der Ausnahme, daß keine Garnfallen vorhanden sind, hergestellten Rohren auf den Einfangwirkungsgrad untersucht. Es wird das gleiche Garn verwendet und alle folgenden Vorgänge gleich ausgeführt. Der Einfangwirkungsgrad beträgt etwa 5Jf ♦

Daraus ist beim Aufwickeln von Garnen, Fäden und dergleichen mit hohem Denier und großer Festigkeit der enorme praktische und wirtschaftliche Vorteil eines Schnellbetriebes durch die Verwendung von Kernen, oder Spulen gemäß der Erfindung ersichtlich.

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Claims

Tb~¥0580 DP-656 15. Dezember 1966

ft

Ansprüche

1« Garnspule oder Kern zum Aufwickeln von Garnwicklungen mit hoher Geschwindigkeit, welche einen zylindrische!? Körper zur Unterstützung des Garns und eine in Urafangsrichtung verlaufende Einkerbung nahe einem Ende des Körpers sum Ergreif en des Garns am Beginn des Aufwlckelns einer Wicklung aufweist, wobei die Einkerbung allgemein V-förmig ausgebildet ist und eine im wesentlichen gleichförmige Tiefe gegenüber der Außenfläche des Körpers aufweist und in einer Ebene senkrecht zur Zylinderachse des Körpers verläuft, und wobei die gegenüberliegenden Selten der Einkerbung ssiisasmenlaufen und sich am unteren Ende der Einkerbung unter einem spitzen Winkel treffen, gekennzeichnet durch eine Hehrsahl von Garnfallen längs der Einkerbung zum Einfangen des earns, in der Einkerbung und zum Abreißen des vorderen Endes des Garns, um eine Wicklung zu beginnen, wobei jede der Fallen einen Vorsprung auf einer Seite der Einkerbung aufweist, welcher im wesentlichen die gegenüberliegende Seite der Einkerbung berührt, in den unteren 3/4 der Tiefe der Einkerbung angeordnet 1st und eine längs der Einkerbung gemessene Breite von weniger als dem 0,25-fachen des Umfangs des Körpers aufweist.

2« Garnspule nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß öle

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Garnfalle einen oberhalb des Vorsprungs gelegenen Teil aufweist, welcher eine kreisförmige Vertiefung in der Oberfläche des zylindrischen Körpers darstellt und eine Breite von etwa dem 0,017-faohen des Umfangs des Körpers aufweist·

3· Garnspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung in den unteren 3/5 der Tiefe der Einkerbung auf der Seite angeordnet ist« welche vom nahegelegenen Ende des Körpers weiter entfernt ist, und daß der Vorsprung die gegenüberliegende Seite der Einkerbung berührt*

4. Garnspule nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkerbung an der Oberfläche des Körpers etwa 0,0381 bis 0,25¹J cm breit 1st und eine Tiefe von etwa 0,198 cm aufweist.

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