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Vorrichtung zum Verspinnen von Stapelfasern
Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verspinnen von Stapelfasern, bei welcher die
Fasern eines kontinuierlich zugeführten Faserbandes mittels einer rotierenden Auflösungswalze
vereinzelt, einer rotierenden Spinnwalze zugeleitet und von dieser über eine ,Falschdraht-Vorrichtung
als gedrehtes Garn ab-@; zzoöen aerden.
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Bisher bekannte Spinnvorrichtungen dieser Art sind zum Teil aufwendig
im Aufbau und oft schlecht zu bedienen; Faserstaub setzt die Spinnwalzen zu, sodass
diese stillgesetzt und gereinigt werden !nässen. Vor allem reist das damit gesponnene
Garn eine zu geringe Reissfes@,igkeit infolge nicht genügender Barallelisierung
der Fasern beim Spinnprozess auf.
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Der längerE:n c;ekannt ist eine Spinnvorrichtung (Brit.Patent 4772b9),
wonach eine Spinnglocke mit einem nach innen gebördelten Rand in
einem
Gehäuse rotiert, aus welchem die Luft abgesaugt wird und wobei an dem grössten Durchmesser
der Spinnglocke, welcher mit Bohrungen für den Luftdurchtritt versehen ist, Fasern
zu einem Band gesammelt werden und als gedrehter Faden durch die Hohlachse der Spinnglocke
abgezogen werden. Dabei wird ein Faserband durch eine Öffnung in dem feststehenden
Deckel in die Spinnglocke geleitet und -durch Reibung des Faserbandes an der .Glockenwand
werden die Fasern voneinander gelöst. Durch den Luftstrom und die Fliehkraft sammeln
sich die Fasern als Giiitel im grössten Durchmesser der Spinnglocke: Nach der gleichen
Erfindung kann der Spinnlocke gegenüber und koaxial zu dieser eine Auflösungsglocke,
welche in die erste eingreift, angeordnet sein.. wobei diese Auflösungsglocke aussen
benadelt sein -kann zur besseren Auflösung des Faserbandes. Wenn die Auflösungsglocke
etwa mit der gleichen Drehzahl umläuft wie die Spinnglocke, äoll nach der das Garn
auch durch die Hohlachse dieser Auflösungsglocke abziehbar sein. Infolge der langen
Auflage des Garnes in der Spinnglocke oder der mit etwa gleicher Drehzahl umlaufenden
Auflösungsglocke kann die Drehung im Garn nur schlecht zum Fasergürtel vordringen.
Man kann also nur sehr hart gedrehte Garne spinnen. Die im Faserablagebereich vorhandenen
Luftdurchtrittslöcher sollen eine staubreinigende Wirkung ausüben, verstopfen aber
leicht, wenn sie klein sind und lassen Fasern hindurch, wenn sie so gross sind,
dass sie nicht verstopfen können. Ausserdem kann sich Staub zischen den Löchern
ansammeln; es wird also häufig erforderlich sein, die Spinnglocke anzuhalten
und zu reinigen.
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Etwa das Gleiche gilt für eine Spinnvorrichtung nach DAS
1161 186, bei welcher ein gebogenes Zuführrohr einen Luft Faserstrom durch
die Hohlachse einer rotierenden Spinnkammer z ußühr t . Als weitere Störquelle kommt
hier noch hinzu, dass durch das im Inneren der rotierenden Spinnkammer feststehende
gebogene Zufiihrrohr erhebliche Luftwirbel entstehen, welche Einzelfasern
wieder zu Flocken verbinden oder gar zu Kugeln zusammenwirbeln, wodurch das Gdrn
an Aussehen und Reissfestigkeit verliert.
Störungen durch Luftwirbel
treten auch auf, wenn man, wie es bei einer weiteren Erfindung (DAS 1179
842) vorgesehen ist, das FaserzufUhrrollt auf der Anaaugseite feststehend und auf
der Austrittsseite entgegen der Drehrichtung der Spinnkammer drehbar ausführt, wobei
es eventuell noch in mehrere Kanäle verzweigt wird und die Spinnkammer keine Kammer,
sondern nur ein seitlich offener schmaler Ring ist. Zuerst können Luftwirbel an
der Verzweigungsstelle des Zuführrohres schon Fasern verwirbeln. Der weitere Weg
des Luft-Faserstromes sieht dann folgendermassen aus: Im radialen Teildes Zuführrohres
oder der Kanäle nehmen die FGsern die Drehrichtung und Geschwindigkeit der Zuführvorrichtung
an. Durch den Luftstrom und die Fliehkraft erhalten sie ausserdem eine Bewegung
in radialer Ri cht ung, bis sie auf den in entgegengesetzter Richtung umlaufenden
schmalen Ring der Spinnkammer prallen, wobei die Luftteilchen in Wirbeln seitlich
abströmen. Durch Reibung auf dem schmalen Ring wird dann die Drehgeschwindigkeit
derFasern abgebremst, ihre Geschwindigkeit verringert sich, muss sogar kurzzeitig
gleich null werden, um dann von dem entgegengesetzt umlaufenden Ring auf dessen
Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt zu werden. Für viele Fasern kommt es aber nicht
so weit, denn sie werden im Moment der Abbremsung von den schnellen seitlich abströmenden
Luftwirbeln mitgerissen oder verwirbelt. Dieser erhebliche Nachteil bei der Faserübergabe
ist bedingt durch den entgegengesetzten Antrieb von FaserzufUhrvorrichtung und Spinnkammer.
Ausserdem ist der zusätzliche Antrieb des Faserzuftihrrohres aufwendig. Störungen
durch abgelagerten Faserstaub sind die gleichen wie bei der' zuerst beschriebenen
Spinnvorrichtung.
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Eine andere Erfindung (DAS 1178 336) bezweckt eine Verbesserung des
Garnabzuges aus der Spinnkammer mittels einer gegen die Rotationsachse hin
konkav gestalteten Falschdrahtvorrichtung durch Reibung des Pddena an dieser,
wobei es besonders vorteilhaft sein soll, dass der Falschdraht unmittelbar im Bereich
der Verdrallung des Faserbandes zum Garn eingebracht wird. Dieses soll eine Verspinnung
mit hohen Geschwindigkeiten ermöglichen.
Diese Falschdrahtvorrichtung
hat jedoch erhebliche Mängel. Es werden dort am Garnanfang mehr falsche Drehungen
als im fertigen Garn vorhanden sind, eingebracht. Die überschüssigen Drehungen werden
je nach den Reibungsverhältnissen auf dem Weg des Garnes zu -den Abzugswalzen'wieder
zurückgedreht. .Dieses Zurückdrehen ist nachteilig für die Reissfestigkeit des Garnes,
demnach dem Zurückdrehen ist die abgewickelte Länge der äusseren Fasern wesentlich
grösser als die der inneren Fasern. Bei Zugbelastung werden dadurch zuerst die inneren
Fasern belastet und reissen zuerst und dann erst reissen die äusseren Fasern, was
eine erhebliche Minderung der Reissfestigkeit verursacht. Das Einbringen des falschen
Drahtes direkt am Garnanfang mit konkaver Rotationsfläche bringt noch weitere Nachteile
mit sich. Yienn beispielsweise die Faserlänge nicht grösser als die Entfernung von
del: intensivsten Falschdrahteinbringung in der Spinnkammer bis zur Umlenkkante
an der Garnaustrittsöffnung ist, ist die Bruchgefahr sehr gross. Die echte Drehung
ist nur zwischen den Abzugswalzen und der Umlenkkante vorhanden. Dort wird sie durch
die aandreibung mehr oder weniger am weiteren Vordringen gehindert.
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Auf der anderen Seite am Garnanfang werden infolge des grösseren Unterschiedes
vom Garn- zum Rollkreisdurchmesser der Falschdrahtvorriehtung erheblich mehr falsche
Drehungen eingebracht, welche hinter der Stelle der intensivsten Einbringung jedoch
wieder zurUckgedreht werden, sodass bis zur Umlenkkante kaum Drehungen im Garn vorhanden
sein können. Dies ist besonders dann der Fall, wenn Dickstellen im Faserband auftreten
oder Fasern in den Luftdurchtrittsbohrungen verhaken. Dann erhöht sich der AbzugswidersiGnd
des Garnanfanges und das Garn bildet eine Sehne auf der konkaven Rotationsfläche
der Falsehdrahtvorrichtung, welches zur Folge hat, dass in diesem Bereich die Falschdrahtwirkung
entfällt und das Garn reissen kann. Es ist also nicht sichergestellt, dass man mit
einer intensiven Falachdrahteinbringung am Garnanfang eine Erhöhung der Reissfestigkeit
des Garnes bis zur Stelle erreicht, an welcher
die echte Garndrehung
voll wirksam wird. Ausserdem kann bei hoher Differenzgeschwindigkeit zwischen Garn
und Falsehdrahtvorrichtung faserschädigende Reibungswärme entstehen.
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Eine andere Falschdi°ahtvorrichtung nach DAS 11 11 549, welche eine
feststehende oder umlaufende Abzugsdüse in der Form vorsieht, dass die ümlenkkante
selbst mit Rillen oder Rippen versehen, das Garn zum Rollen bringt, beschädigt die
Aussenfasern des Garnes zu leicht und ist deshalb unvorteilhaft. Die Spinnwalze
bei dieser Spinnvorrichtung hat bezüglich der Staubbeseitigung die gleichen Mängel
wie die zuerst beschriebene Spinnvorrichtung. Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe
zugrunde, diese Nachteile der bekannten Spinnvorrichtungen zu vermeiden. Sie besteht
darin, dass die mittels einer rotierenden Auflösungswalze aus dem-Faserverband gelösten
Einzelfasern infolge Pliehkraftwirkung durch eine die Auflösungswalze umgebende
kegelförmige Führungsglocke hindurch in die koaxial zur Auflösungswalze angeordnete
Spinnwalze hinein geschleudert werden. Die Führungsglocke ist dabei so abgeschlossen,
dass möglichst wenig Luft eindringen kann, damit der Fasertransport so wenig wie
eben möglich von Luftströmungen gestört wird. Die Auflösungswalze ist kegelförmig
gestaltet, wobei die Nadelspitzen erfindungsgemäss nahe an der Innenwand der Führungsglocke
enden. Sie kann aber auch aus einem zylindrischen und einem kegelförmigen Teil bestehen,
wobei der kegelförmige Teil zur Spinnwalze hin angeordnet ist und nur auf dem kegeligen
Teil die Nadelspitzen nahe an der Innenwand der Führungsglocke enden. So werden
alle Einzelfasern sicher erfasst und in die Spinnwalze hineingeschleudert. Die Spinnwalze
hat dabei grundsätzlich eine höhere Drehzahl als die Auflösungswalze, jedoch in
der gleichen Drehrichtung wie diese, sodass die seitlich schräg auf die Spinnwalze
duftreffenden Einzelfasern glatt und ohne Stoss durch die stetig grösser werdende
Reibung der Fasern auf der Spinnwalze auf diese übernommen werden. Dabei kann es
vorteilhaft sein, wenn die Nadeln auf der Auflösungswalze, welche rrtit einer im
Übergang zur Spinnwalze befindlichen Einzelfaser noch Berührung haben, nach vorne
geneigt sind, sodass sie die Fasern besser an die schneller umlaufende Spinnwalze
abgeben.
Die Spinnwalze selbst. ist dabei so gestaltet, dass
die Einzelfasern in einer Sammelrinne abgelegt werden, wo sie zu einem neuen Faser-
. band angesammelt werden. Die Sammelrinne wird erfindungsgemäss seitlich begrenzt.
Dieses kann durch-Vorsprünge oder Nadeln geschehen. Ein höher gezogener Rand odeildie
Seitenwand der Spinnwalze selbst können zur seitlichen Begrenzung der Sammelrinne
dienen.
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Die Sammelrinne ist erfindungsgemäss weiterhin so bemessen, dass -sie
-4ur, etwas mehr Einzelfasern aufnehmen kann als für die Herstellung des gröbsten
vorgesehenen Garnes erforderlich sind. Dieses hat den Vorteil, dass bei einem Garnbruch,
wenn bis zum Stillstand der ZufUhreinrichtung noch eine grössere Fasermenge in die
Spinnwalze hineingelangt, diese Fasern über die Vorsprünge oder den höher gezogenen.Rand
hinweg abgeschleudert werden und nicht in der Sammelrinne verbleiben. Zum Anspinnen
muss nur ein neuer Anspinnfaden eingeführt werden und der Spinnprozess kann ohne
Stillsetzen der Spinnwalze fortgesetzt werden.
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Durch die erfindungsgemässe Gestaltung der Spirinwalze ist es ferner
sichergestellt, dass Staub und Kurzfasern nicht in der Sammelrinne verbleiben können.
Sie werden durch die Drehung des Garnanfangs in der Sammelrinne zwischen den seitlichen
Vorsprüngen hindurch weggeschoben und abgeschleudert. Dabei reicht der minimale,
durch die Fadenaustrittsqffnung eintretende Luftstrom aus, um Staub und Kurzfasern
aua dem Spinnwalzengehäuse - zu transportieren. Gegenüber den bekannten Spinnvorrichtungen
ist durch den Fortfall des die zu verspinnenden Fasern transportierenden Luftstromes
eine wesentliche Einsparung an Antriebsleistung zu verseichnen und Störungen der
Faserordnung durch Luftwirbel werden erheblich gemindert. Ein Sti118etzen der Spinnvorrichtung
oder die Abnahme von irgendwelchen Teilen zur Reinigung der Spinnwalze oder zur
Fadenbruchbeseitigung ist ebenfalls nicht erforderlich.
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Ein weiterer Vorteil dex erfindungsgemässen Vorrichtung ist
sodann die Führung des Garnes von der Spinnwalze durch die Auflösungbwalze hindurch,
welche erfindungsgemäss als Falschdrahtvorrichtung ausgebildet ist, au den
Abzugswalzen, welche mög73ohet nahe an der Austrittaöffnung angeordnet sind. Dabei
ist die Innenwand der Auflösungswatlze erfindungsgemäaa apitzkegelig gestaltet,
so dass das Garn auf
dem Weg zu den Abzugswalzen nur wenig umgelenkt
wird, was zur Folge hat, dass die Drehung besser im Garn vordringen kann.
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Da die Drehzahl der Auflösungswalze immer nur einen Teil der
Drehzahl der Spinnwalze beträgt, besteht eine genügend grosse Differenzgeschwindigkeit
zwischen dem Garn und der Innenwand der Auflösungswalze, welche erfindungsgemäss.für
eine optimale Falschdrahtwirkung ausreicht.
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Als optimale Falschdrahtwirkung soll eine Drehungsverteilung im Garn
etwa proportional zum Anstieg der Fadenspannung in der Spinn-Vorrichtung vom Entstehungsende
bis zu dem Punkt, wo das Garn die Spinnvorrichtung verlässt, angesehen werden. Das
heisst, am Anfang erhält das Garn soviel Drehung, dass alle Fasern sicher zusammengedreht
werden. Unter Anspannung der Fasern durch Fliehkraft und Reibungswiderstand erhält
das Garn dann auf dem Innenmantel der Auflösungswalze die volle Drehung. Das hat
den Vorteil, dass eine bessere Parallelität der Fasern im fertigen Garn und somit
eine bessere Reissfestigkeit desselben gewährleistet ist. Darüber hinaus wird schädliche
Reibungswärme durch hohe Differenzgeschwindigkeit zwischen Faden und Innenwand vermieden.
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Es ist ausserdem Ton Nutzen, die Abzugswalzen möglichst nahe
an der Spinnvorrichtung anzuordnen, um ein kurzes, zugbelastetes Garnende zu erreichen.
Da ein Garnbruch eine gewisse Zeit benötigt, ist es
vorteilhaft, die
belastete Strecke kurz und die Spinn-sowie Abzugsgeschwindigkeit hoch zu wählen.
So kann man sehr weich gedrehte Garne spinnen.
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Weiterhin ist mit der erfindungsgemässen Spinnvorrichtung das Umspinnen
von Kernfäden möglich, wobei die Kernfäden elastisch oder auch nicht
elastisch sein können. Dabei wird der Kernfaden durch die Hohlachse
der Spinnwalze über einen drehbaren Fadenführer oder ö.ber die kegelige Innenfläche
der Spinnwalze zur Fasersammelrinne geführt, dort mit Fasern umsponnen und
über die Palschdrahtvorriohtung Ton den Abzugswalzen abgezogen.
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Es ist sodann noch möglich, durch die Hohlachse Streunöppen,
Faser-büschel oder ähnliches, wes in das Garn eingesponnen werden
soll, zusufUhren, um besondere Effekte im Garn zu erzielen.
Die
Vorrichtung gemäss der &findung ist in der Zeichnung anhand einiger AusfUhruhgsbeispiele
veranschaulicht.
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Es zeigt: Fig.l die Anordnung der Vorrichtung in schematischer Darstellung
im Schnitt; Fig.2 eine benadelte Auflösungswalze mit zylindrischem und kegeligem
Teilt Fig.3 und 4)
verschiedene Ausfuhr ungsbeispiele der Spinnwalze; Fig.5
einen Tellschnitt durch eine Sammelrinne für die Einzelfasern, welcher die Staubräumung
in de.: Sammelrinne veranschaulich t; Fig.6 eine Teilansicht der Spinnwalze nach
Fig.l von der offenen Seite her gesehen; Fig.7 in schematischer Forti dLE Umspinnen
eii1e@. Kernf;-.dens mil.tcls eine:. c'i#EYba;. -r_. Fadea@fü@liers; FiL#.8 das
Umspir_rer_ ir vc@eir:f@,r1@tE;a.I3ei der Anordnung der Spinnvorrichtung zur Herstellung
von Fasergarn gemäss Fig. 1 führt eine Zuführvralze 1 kontinuierlich ein Faserband
2 zu, aus welchem mittels einer rotierenden Auflösungswalze 3 die Einzelfasern 2a
gelöst werden. Dabei ist die Auflösungswalze 3 aussen mit Nadeln 3a versehen. Die
Spitzen der Nadeln 3a enden nahe an der Innenwand 4a der sie umgebenden Führungsglocke
4. Die Führungsglocke 4 weist eine Öffnung 4b für das Zuführen des Faserbandes 2
auf. Die Einzelfasern 2a werden durch die Nadeln 3a beschleunigt und gelangen, durch
den Innenmantel 4a der Fizhrungsglocke 4 geführt, in die Spinnwalze 5, wo
sie in der Sammelrinne 6 zu einem angesammelten Faserband ? vevdiehtet werden, welches
von dort schliesslich als gedrehtes Garn 8 über den Innenmantel 3b der Auflösungswalze
3 mittels der Abzugswalze 9 und 9a abgezogen wird. Dabei ist die Sammelrinne
6 der Spinnwalze 5 einerseits von der Band 5a und andererseits von den Vorsprüngen
5b begrenzt und so bemessen, dass sie nur etwas mehr Einzelfasern 2a aufnehmen kann
als für die Herstellung des gröb:iten vorgesehenen Garnes 8 erforderlich sind. Darüber
hinaus zum Beispiel bei einem Fadenbruoh zugeführ te Einzelfasern 2b werden über
die
Vorsprünge 5b hinweg in das Spinnwalzengehäuse 10 abgeschleudert und von dort durch
die Öf'f'nung 10a abgeführt. Staub und Kurzfasern, welche ausgeschieden werden sollen,
gelangen zwischen den Vorsprüngen 5b der Spinnwalze 5 hindurch und werden so aus
dem angesammelten Faserband 7 entfernt.
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Um die Drehung im Garn 8 möglichst ohne Hemmung von den Abzugswalzen
9 und 9a bis zu dem an5esammelten Faserband 7 durchdringen zu lassen, ist die Innenwand
3b der Auflösungswaize spitzkegelig ausgeführt, sodass das Garn 8 nur vaenig umgelenkt
wird. Unterstützt wird das Durchdringen der Drehung im Gurn 8 noch dadurch, dass
die Drehzahl der Auflösungswalze 3 immer nur einen Teil der Drehzahl der Spinnwalze
5 beträgt, wobei die Spinnwalze 5 und Auflösangswalze 3 sich im Sinne von Pfeil
A drehen. Dadurch besteht eine genügend grosse Differ.enzgeuchwindigkeit zwischen
dem Gern 8 und der Innenwand 3b der Auflösungswalze 3, welche eine Roll Falschdrahtwirkung
auf das Garn 8 ausübt, und zwar derart, dass das Durchdringen der Drehung im turn
8 verstärkt wird.
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In Fig.2 besteht die benadelte Auflösungswalze aus einem zylindrisohen
Teil 3o und einem kegeligen Teil 3d, wobei nur die Nadeln 3s des kegel igen
Teiles 3d nahe an der Innenwand 4a der Führ ungsgloeke 4 enden: In Pig.3 weist die
Spinnwalze 5 auf der offenen Seite Nadeln 11 auf, welche die Sammelrinne 6 begrenzen.
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Dagegen hat-in fig.4 die Sammelrinne 6 beidseitig je einen glatten,
hochgezo;ensn Rand 6a. Bei Fadenbruch können Einzelfasern durch zusätzliche Öffnungen
12 in der Spinnwalze 5 abgeschleudert werden. F'ig.5 ist eine weitere Ausführungsform
der Spinnwalze 5, bei welcher die Abgrenzung der Semmelrinne 6 zu den zusätzlichen
Öffnungen 12 hin durch Vorsprünge 5b geschieht, während auf der offenen Seite ein
glatter, hochgezogener Rand 6a vorhanden ist,, w eleher eine schonende Übernahme
von Einzelfasern 2a gewährleiste.(.
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Durch die Drehung des angesammelten Faserbandes 7 an der Übergangsstelle
7a zum Garn 8 in Richtung leeil H erfolgt eine Reinigung der
Sammelrinne,
wobei Staub und Kurfasern durch die Zücken 5o zwischen den Vorsprüngen 5b hindurch
weggeschoben und durch die zusätzlichen Öffnungen 12 weggeschleudert werden.
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Der besseren Kenntlichkeit wegen zeigt Fig.6 einen Teil der Spinnwalze
5 in Fig.l von der offenen Seite her gesehen, wo die VorsprUnge 5b und die Zücken
5o deutlich zu erkennen sind. Die Spinnwalze 5 dreht sich im Sinne von Pfeil C,
sodass sich die Übe.t-gangsstelle 7a des angesammelten Faserbandes 7 in der Drehrichtung
der Spinnwalze 5 vor .dem Gern 8 befindet.
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In Fig.7 wird ein Kernfaden 13 durch die Hohlachse 14 hindurch und
über einen drehbaren Fadenführer 15 zur Sammelrinne 6 der Spinnwalze 5 geleitet.-
(Die Auflösung des Faserbandes und der Tranßport der Einzelfasern sind dabei nicht
därgestellt, da dieses bereits in Fig.1 gezeigt -wurde), Hier umspinnt das angesammelte
Fase2band 7 den Kernfaden 13, und der umsponnene Kernfaden 16 wird über die Innenwand
3b der Auflösungswalze 3 abgezogen.
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Fig.8 zeigt eine einfachere. Ausführungsform des Umspinnens. Der Kernfaden
13 wird durch die Hohlachse 14 in die kegelig gestaltete Spinnwalze 17 geführt.
Durch Fliehkraft liegt der Kernfaden 13 dort an der Innenwand 17a an bis zur Sammelrinne
6, wo, wie bereits- bei Fig. 7 beschrieben, das angesammelte Faserband ? den Kernfaden
umspinnt und der umsponnene Kernfaden 16 über die Innenwand 3b der Auflösungswalze
3 abgezogen wird.