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Titel: Verfahren zur Auflockerung eines Stapelfasergebildes Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Auflockerung eines Stapelfasergebildes, zO B. eines Spinnbandes,
eines Vorgarnes und dgl.
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mittels einer rotierenden Auskämmwalze beim spindellosen Spinnen mittels
einer Unterdruckspinnkammer, wobei die Auskdmmwalze auf ihrer Arbeitsoberfläche
mit Auflockerungselementen in Form von Spitzen oder Zähnen, Nadeln, Stiften, Kämmen
und dgl. versehen ist.
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Es sind verschiedene Verfahren des spindellosen Feinspinnens von Stapelfasern
zu Garn bekannt. Praktisch können bei sämtlichen Verfahren und Vorrichtungen dieser
Art zwei Grundelemente unterschieden werden, namlich ein Drehorgan und eine Auflockerungseinrichtung.
Zwischen dem Drehorgan und der Auflockerungseinrichtung muß es zur Unterbrechung
des kontinuierlichen Faserflusses kommen, damit bei einem System mit getrennter
Drahtgebung und Aufwicklung dem Garn ein realer Droht erteilt werden kann. Bisher
bekannte Auflockerungseinrichtungen arbeiten grundsdtzlich nach zwei Merfahren
oder
ihren Varianten. Es ist dies einerseits ein schnelllaufendes Streckwerk und andererseits
ein sogenanntes Auskdmmwerk mit einer Auskämmwalze. Der Vorteil der Auskämmwalze
gegenüber dem Streckwerk besteht in der Erlangung eines höheren Auskämmungsgrodes.
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Gleichzeitig wird jedoch mit dieser Auflockerungseinrichtung eine
niedrigere Parallelisierung der Fasern erzielt. Ebenso befinden sich die dynamischen
Einflüsse auf die Fasern im System der Auskdmmwalze an der Faserfestigkeitsgrenzet
nachdem es bekannt ist, daß es zu einer bestimmten Verringerung der Stipelfaserldnge
kommt0 Ein sehr intensives Angreifen der Fasern ergibt sich vor allem aus dem großen
Unterschied zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Scheitel der Auskammglieder-Spitzen,
Zähnen, Nadeln, Stiften und dgl. auf dep sogenannten Schlagkreis und der Vorschubgeschwindigkeit
des Faserbandes in die Aufkämmzone. Daraus ergibt sich eine große änderung der Bewegungsgröße
bei den ausgekämmten Fasermengen, die sich in einem allzu großen, auf die Franse
einwirkenden Kraftimpuls äußert. Infolgedessen kommt es zum Reißen der Fasern, welches
eine der Ursachen der Verringerung der Garnfestigkeit, eines größeren Staubgehaltes
sowie der Verunreinigung verschiedener innerer Arbeitsflachen, wie z. B. des Ventilationssystemes
der Spinnkammer, der Sammeloberfldche und dgl. ist.
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Die Verringerung der effektiven Faserldnge wirkt besonders bei Garnen
höherer metrischer Garnnummern (Nm), bei denen der Festigkeitsunter schied im Vergleich
zu konventionellen Garnen markanter ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zusrundeO die angefuhrten Nachteile
zu beseitigen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Auflockerung eines Stapelfasergebildes,
z. B. eines Spinnbandes, eines Vorgarnes und dgl. mittels einer rotierenden Auskbmmwalze
beim spindellosen Spinnen mit einer Unterdruckspinnkammer, wobei die Auskdmmwulze
auf ihrer Arbeitsoberfläche mit Auflockerungselementen in Form von Spitzen oder
Zdhnen, Nadeln, Stiften, Kämmen und dgl. versehen ist, dadurch gelöst, daß der Unterschied
der Umfangsgeschwindigkeit vl der Auflockerungselemente auf einem Schlagkreis und
der Vorschubgeschwindigkeit v des vorgelegten Stapelfasergebildes sich im Bereich
von vl - v = (3 - 20) m/sec bewegt. Besonders vorteilhaft ist das Verfahren nach
der Erfindung, bei welchem das Verhältnis der Vorschubgeschwindigkeit v zur Umfangsgeschwindigkeit
v1 der Auflockerungselemente im Bereich von v = (0,8 - 40) 10 V1 * liegt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausfuhrungsbeispiel schematisch
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Figur 1 ein Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Spindellosen
Spinnen mit einer Auskammwolze und Bezeichnung der Geschwindigkeit, Figur 2 weiter
Kraftverhältnisse und kinematische Verhdltnisse in einer Auflockerungszone, wobei
die angeführten Symbole folgendes bedeuten:
v Vorschubgeschwindigkeit
des Spinnbandes 4 und auch der Fransen 9 vor der Auflockerung, v tun Umfangsgeschwindigkeit
des AuskämmwalzenUberzuges, P Größe des Kraftimpulses, os Bahnabschnitt, auf dem
es zur Geschwindigkeitsänderung kommt, A Anfoßstelle der Masse m in der Franse des
Uberzuges, B Stelle, an der die Masse m die Geschwindigkeit v1 erlangt.
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Die Vorrichtung nach Figur 1 besteht aus einem Auskömmwerk 1 und einem
Drehorgan der Spinnkammer 2. Das Auskämmwerk 1 enthält einen Eintrittsverdichter
3 fUr ein Faserband 4, welcher mit einem Anpreßtisch 5 verbunden istp Eine Feder
6 drückt den Anpreßtisch 5 in Richtung zu einer Speisewalze 7, deren Umfangsgeschwindigkeit
die Vorschubgeschwindigkeit v0 des Stapelfasergebildes, d. i. des Faserbandes 4
bestimmt. Hinter der Speisevorrichtung befindet sich eine sogenannte Auflockerungszone»,in
welche die auszwkdmmende Faserfranse 9 eingreift. Durch diese Auflockerungszone
8 läuft eine Auskdmmwolze 10 mit ihren Auflockerungselementen 11 - z. B. Zöhnen
-deren Spitzen durch einen Schlagkreis 12 begrenzt sind. Die Umfangsgeschwindigkeit
der Auskammwalze 10 auf dem Schlagkreis 12 ist mit v1 bezeichnet. Ein Raum 13 um
die Ausktlmmwalze 10 ist durch einen Kanal 14 an die Spinnkammer 2 angeschlossen,
aus welcher mittels Abzugswalzen 15 das Garn 16 durch einen Kanal 17 abgezogen wird.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist die folgende: Das Faserband 4
wird
durch den Eingangsverdichter 3 geformt und mittels der -Speisewalze 7 durch Mitwirkung
des Anpreßtisches 5 mit einer Geschwindigkeit v0 in die Auflockerungszone 8 geführt.
Infolge der Einwirkung der Auflockerungslemente 11 der Auskämmwalze 10, welche auf
deren Schlagkreis 12 eine Umfangsgeschwindigkeit v1 besitzen, wird die zugeführte
Franse 9 durch kraftschlüssige Schlagwirkungen der erwähnten Elemente 11 angegriffen,
wodurch es zu deren Auflockerung kommt. Die Fasern ändern in der Auflockerungszone
8 ihre Bewegungsgröße und werden mit Hilfe der Auskammwalze 10 in den Kanal 14 und
mittels der von der Spinnkammer 2 angesaugten Saugluft in den Innenraum der Spinnkammer
2 befördert, wo sie auf bekannte Art zu Garn 16 versponnen werden, welches dann
mittels Abzugswalzen 15 durch den Kanal 17 abgezogen wird.
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FUr die Größe des auf die Faser einwirkenden Kraftimpulses P ist die
Änderung der Bewegungsgröße entscheidend, durch welche die Faser oder eine Gruppe
von Fasern in der Auflockerungszone hindurchlaufen muß. Wenn die Masse der herausgerissenen
Gruppe von Fasern dem Werte m gleichkommt, ist ihre Bewegungsgröße H in einer Franse
durch 0 das Produkt von Masse und Vorschubgeschwindigkeit v0 der Franse gegeben
H =m. v o o Die Bewegungsgröße dieser Masse nach Herausreißen aus dem Uberzug, d.
i. aus dem System von Auflockerungselementen, beträgt H1. Sie ist wiederum durch
die Masse m und eine neue Geschwindigkeit v1 bestimmt, weil sie durch den erwähnten
Uberzug der Auskdmmwalze 10 mitgenommen wird. Es ist also
H1= m
# v1 Zur änderung der Bewegungsgröße kommt es nach-einem bestimmten kleinen Zeitabschnitt
dt. Aus den allgemeinen Gesetzen der Mechanik ist es bekannt, daß eine Änderung
der Bewegungsgröße der Größe des Kraftimpulses P gleichkommt. Es gilt daher #H =
H1 - Ho = P .
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m (v1 - v0) = P # #t woraus sich die Größe des Kraft impulses auf
die Fasern aus der Formel P = m . (v1 - v0) ergibt, Die Größe der Masse m ist eine
zufällige Größe und der Zeitabschnitt nt erreicht einen Wert in einer Größe von
Millisekunden bis Mikrosekunden und ist gleichfalls eine zufällige Größe. Objektiv
kann also lediglich der Geschwindigkeitsunterschied v1 - v durch eine zweckmäßige
Wahl der Geschwindigkeit beeinflußt werden.
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Bekannte Vorrichtungen zeigen, daß dieser Tatsache durch die Techniken
nicht genügend Aufmerksamkeit gewidmet wurde und deshälb diese Vorrichtungen die
eingangs erwöhnten Nutzfaserldnge betrtlchtlich verkurzen. Sie arbeiten im Bereich
großer Werte der Differenz v1 - v0.
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Versuchsweise wurde festgestellt, daß der Grad der Faserverkürzungen
bei
in Abhangigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit des Faserbandes gewählten Umdrehungen
der Auskammwalze 10, damit der Unterschied der Geschwindigkeit v1 - vO im Bereich
von 3 bis 20 m/sec liegt, überraschend sinkt.
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Wird weiter in Erwägung gezogen, daß eine Beschleunigung der Masse
m auf einem bestimmten Bahnabschnitt #s der Auflockerungselemente 11 verlauft, kann
dieser Bahnabschnitt durch die Formel 5 S V1 .
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ausgedrückt werden.
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Durch Umgestaltung der vorhergehenden Formel fUr die Größe des Kraftimpulses
P kann festgestellt werden, daß sie auch in der Form v0 P = m . v12 . ( 1 - ) s
v1 5 v1 ausgedrückt werden kann.
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Daraus geht es weiter hervor, daß die Größe des Kraftimpulses P um
so kleiner ist, je kleiner das Verhaltnis der Geschwindigkeiten ist, ist. Hier wurde
fur Stapelfaserbänder festgestellt, daß es im Fall der ErfUllung der Bedingung des
Geschwindigkeitsunterschie des sehr vorteilhaft ist, im Bereich des Verhältnisses
v o = (0,8 - 40 ) V1 zu arbeiten.
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Zweck dieser Maßnahme ist, wiederum das Anfallen und insbesondere
das Verkürzen der Fasern durch Reißen und Stöße der AuflockerungsT elemente herabzusetzen.
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Als Beispiel einer zweckmäßigen Wahl der Gewchwindigkeit v , v1 nach
der Erfindung kann die Herstellung von Garn Nm-60 mit einem Draht von 1.230 1/m
angefuhrt werden. FUr das Ausspinnen dieses Garnes bei einer Umdrehungszahl von
30.000 Umdrehungen pro Minute der Spinnkammer ist es notwendig, das Faserband von
Nm 0,3 mit einer Geschwindigkeit von 0,122 m/min zuzufUhren. Bei richtiger Wahl
des Unterschiedes der Geschwindigkeit v1 - v0 z. B. 15 m/sec ist es notwendig, bei
einer Geschwindigkeit v1 = 900,122 m/min und bei einem Durchmesser von 80 mm der
Auskdmmwalze eine Umdrehungs zahl von 3.570 Umdrehungen pro Minute zu verwenden.
Demgegenüber ist es bei unrichtiger Wahl des Unterschiedes der Geschwindigkeiten
v1 - v0, z. B. 25 m/sec und bei einer Geschwindigkeit v1 = 1500,122 m/min notwendig,
bei einer Auskdmmwalze desselben Durchmessers eine Umdrehungszahl von 5.980 Umdrehungen
pro Minute (u/min) zu verwenden.
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Mit derselben Umdrehungszahl der Auskämmmwalze und praktisch gleichen
Unterschied der Geschwindigkeiten v0 - v1 wurde bei einem Faser band von Nm 0,15
ein unvorteilhaftes Verhältnis der Geschwindigkeiten v0 = 0675 # 10-4 entstehen,
das bereits außerhalb V1 des erwähnten Intervalles liegt. Die Geschwindigkeit v0
beträgt in diesem Fall v0 = 0,061 m/min und das Verhältnis des Unterschiedes v1
- V0 = 900.061 m/min.