DE2540148A1 - High speed coiling of synthetic fibre tow into can - using rotating pneumatic gun whose outlet is inclined to absorb energy (BR210976) - Google Patents
High speed coiling of synthetic fibre tow into can - using rotating pneumatic gun whose outlet is inclined to absorb energy (BR210976)Info
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Abstract
Description
Fördervorrichtung für Chemiefaserkabel Die Erfindung bezieht sich auf eine Fördervorrichtung für Chemiefaserkabel nach dem Gattungsbegriff des ersten Patentanspruchs und auf ein Arbeitsverfahren zum Ablegen von Faserkabeln in Spinnkannen nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs fünfzehn. Man-made fiber cable conveyor The invention relates to on a conveyor device for man-made fiber cables according to the generic term of the first Claim and a working method for depositing fiber cables in spinning cans according to the generic term of claim fifteen.
Vorrichtungen der genannten Art haben den Zweck, Multifilamentstränge aus synthetischen Materialien mit höherem Titer (Chemiefaserkabel) zu fördern und einer Spinnkanne, in der die FaserkabeL abgelegt werden1 zuzuführen.Devices of the type mentioned have the purpose of producing multifilament strands from synthetic materials with a higher titre (man-made fiber cables) and to a sliver can in which the tows are deposited1.
In den US - PSen 2 971 683 und 3706407 sind Vorrichtungen der in Rede stehenden Gattung gezeigt. Das rotierende Führungsrohr dieser Vorrichtungen ist einfach gekrümmt und in seinem Austrittsbereich - in Projektion auf seine Drehebene gesehen - radial gerichtet.In US Pat. Nos. 2,971,683 and 3,706,407 devices are discussed standing genus shown. The rotating guide tube of these devices is simply curved and in its exit area - in projection onto its plane of rotation seen - directed radially.
Der Nachteil dieser Ausführung besteht darin, daß die Geschwindigkeit des Faserkabels am Austritt des Führungsrohres - bezogen auf ein durch die Drehachse gelegtes raumfestes Koordinatensystem - gegenüber der Zuführgeschwindigkeit zum Führungsrohr noch erhöht wird, daß dem Faserkabel noch kinetische Energie zugeführt wird anstatt diese herabzusetzen. Dies leuchtet ein, wenn man sich vorstellt, daß zu der radial gerichteten Geschwindigkeit des Faserkabels die Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Führungsrohres an der Austrittsstelle vektoriell addiert werden muß, und die resultierende Geschwindigkeit bei dieser Anordnung immer größer ist als die Zuführgeschwindigkeit. Die Folge der Geschwindigkeitserhöhung ist, daß das Faserkabel nach dem Verlassen des rotierenden Führungsrohres so weit nach außen getragen wird, bis die am austretenden Faserkabel angreifenden Kräfte (Luftwiderstand zwischen dem Faserkabel und der ruhenden Umgebungsluft) und die durch die Drehbewegung der freien Faserkabeischraube bedingte Zugkraft ausreichen, um das Faserkabel am Austritt aus dem Führungsrohr entgegengesetzt zum Drehsinn des Führungsrohres bogenförmig umzulenken. Dies kann insbesondere bei großer Geschwindigkeit des Faserkabels dazu führen, daß die Schichtung des Garns in der Spinnkanne nicht befriedigend ist, denn einerseits kann das Faserkabel leicht über den Kannenrand hinaus geraten und andererseits führt die bei dieser Anordnung notwendige Drehbewegung der freien Faserkabelschraube im Bereich zwischen Führungsrohr und Spinnkanne dazu, daß diese erst auf den bereits abgelegten Windungen des Faserkabels ausläuft, was zu Verschlingungen führen kann, die die spätere Entnahme des Faserkabels stark beeinträchtigen. Die Drehbewegung der Faserkabelschraube um die Drehachse ist notwendig, um die für die Umlenkung am Austritt des radial gerichteten Rohres erforderliche Zugkraft durch Zentrifugalkräfte zu erzeugen.The disadvantage of this design is that the speed of the fiber cable at the exit of the guide tube - based on a through the axis of rotation placed spatially fixed coordinate system - compared to the feed speed to the Guide tube is increased so that kinetic energy is still supplied to the fiber cable instead of belittling it. This makes sense when one imagines that to the radially directed speed of the fiber cable is the circumferential speed of the rotating guide tube can be added vectorially at the exit point must, and the resulting speed at this arrangement is always greater than the feed speed. The consequence of the increase in speed is that the fiber cable so far after leaving the rotating guide tube is carried outwards until the forces acting on the exiting fiber cable (Air resistance between the fiber cable and the still ambient air) and the The tensile force caused by the rotation of the free fiber-optic screw is sufficient, around the fiber cable at the exit from the guide tube opposite to the direction of rotation of the guide tube to deflect in an arc. This can be especially true at high speeds of the fiber tow lead to the fact that the layering of the yarn in the spinning can is not is satisfactory because, on the one hand, the fiber cable can easily slip over the edge of the can get out and on the other hand results in the rotary movement required in this arrangement the free fiber cable screw in the area between the guide tube and the spinning can, that this only runs out on the already deposited turns of the fiber cable, what can lead to entanglements, which severely impair the subsequent removal of the fiber cable. The rotational movement of the fiber optic cable screw around the axis of rotation is necessary in order for the the deflection at the exit of the radially directed tube by the required tensile force Generate centrifugal forces.
Zur Erläuterung der bei einer Vorrichtung der genannten Gattung auftretenden Drehbevegung wird auf folgendes hingewiesen: Der vertikalen Fallbewegung eines betrachteten Fadenelementes ist eine Drehbewegung überlagert. Die resultierende Bahnkurve des Fadenelementes ist eine Schraubenlinie. Diese ist zu unterscheiden von der in einer nomentaufnahme für den Betrachter sichtbaren Faserkabelschrauhe, welche als Stromröhre aufgefaßt werden kann, die am Austritt des Führungsrohres angesetzt ist und mit diesem um die Drehachse der Vorrichtung rotiert, und durch die jedes Fadenelement hindurchfließt.To explain what occurs in a device of the type mentioned Rotational movement is pointed out to the following: The vertical falling movement of a viewed A rotary movement is superimposed on the thread element. The resulting trajectory of the The thread element is a helix. This is to be distinguished from that in a Snapshot for the viewer visible fiber cable screw, which as a power tube can be understood, which is attached to the outlet of the guide tube and with this rotates around the axis of rotation of the device, and through which each thread element flows through.
Aus den DT - PS 1 115 622 und DT- AS 1 510 310 sind ferner Drehteller benannt, deren Führungsrohre für das abzulegende Faserkabel tangential u ihren Drehkreisen münden. Hier besteht eine sehr große Verstopfungsefahr, weil im Bereich der Austrittsöffnung eines tangential mündenden Führungsrohres die an einem Faserkabelelement angreifende resultierende Beschleunigung senkrecht zum Führungskanal gerichtet ist und damit in der Förderrichtung selbst ausschließlich hemmende Reibkräfte entstehen, die zur Verstopfung des Führungsrohres führen.Turntables from DT-PS 1 115 622 and DT-AS 1 510 310 are also provided named whose guide tubes for the fiber cable to be laid down tangentially u their circles of rotation flow out. There is a very high risk of clogging here, because in the area of the outlet opening one that opens tangentially Guide tube on a fiber cable element attacking resulting acceleration is directed perpendicular to the guide channel and thus only obstructive frictional forces arise in the conveying direction itself, which lead to blockage of the guide tube.
Ein derartiger Drehteller kann deshalb nur funktionieren, weil der Drehteller das Faserkabel auf die bereits in der Kanne abgelegten Lagen drückt (vgl. beispielsweise DT - PS 1 019 222) und dadurch eine Zugkraft auf das aus dem Führungsrohr des rotierenden Drehtellers austretende Faserkabel ausgeübt wird. Diese bekannten Vorrichtungen werden zur Ablage von Karden- oder Streckenbändern bei Fasergarnspinnereivorbereitungsmaschinen bei wesentlich niedrigeren Arbeitsgeschwindigkeiten verwandt.Such a turntable can only work because of the The turntable presses the fiber cable onto the layers that have already been placed in the jug (cf. e.g. DT - PS 1 019 222) and thereby a tensile force on the one from the guide tube the rotating turntable exiting fiber cable is exercised. These well-known Devices are used to deposit card or drawstring slivers in fiber yarn spinning preparation machines used at much lower working speeds.
Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung der den bekannten Vorrichtungen anhaftenden Nachteile und die Verbesserung des Ablegeverfahrens für Faserkabel, insbesondere bei hohen Faserkabelliefergeschwindigkeiten, derart, daß dem Kabel nahezu die vollständige kinetische Energie aus der hohen translatorischen Liefergeschwindigkeit entzogen wird und das Kabel unter Ausbildung einer stabilen schraubenförmigen Konfiguration zwischen dem rotierenden Ablageorgan und der Spinnkanne gefördert wird. Dabei muß erreicht werden, daß das Faserkabel im Führungskanal des Ablageorgans stets durch die einwirkenden Trägheitskräfte gefördert wird und daß solche Querkräfte vermieden werden, die im Zusammenwirken mit der Reibung des Faserkabels an der Wand des Führungskanals zum Verstopfen des Führungskanals führen.The object of the invention is to eliminate the known devices inherent disadvantages and the improvement of the laying process for fiber cables, especially at high fiber cable delivery speeds such that the cable almost the full kinetic energy from the high translational delivery speed is withdrawn and the cable forming a stable helical configuration is conveyed between the rotating storage element and the spinning can. It must be achieved that the fiber cable in the guide channel of the storage organ always through the acting inertial forces is promoted and that such transverse forces are avoided in cooperation with the friction of the fiber cable on the wall of the guide channel lead to clogging of the guide channel.
Die Lösung dieser Aufgabe für eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung ergibt sich aus dem Kennzeichen des ersten Patentanspruchs.The solution to this problem for a device in the preamble of claim 1 specified genus results from the characteristic of the first Claim.
Der Vorteil der aufgezeigten Lösung besteht gegenüber den an sich bekannten Drehtellern darin, daß das Kabel beim Austritt aus dem rotierenden Führungsrohr genügend hohen Hassenkräften in Richtung des Führungsrohres ausgesetzt ist, um eine Verstopfung des Führungsrohres zu verhindern. Ferner bildet das nach der Erfindung ausgebildete Führungsrohr eine stabile schraubenförmige Konfiguration des Faserkabels aus. Es gelingt mit dem Führungsrohr die kinetische Energie des mit hoher Geschwindigkeit von über 1 000 m/min - selbst sogar über 3 500 m/min - an das Führungsrohr herangeführten Kabels nahezu vollständig zu entziehen und das Kabel ohne Stauchung, Beschädigung oder Verschlingung in der Spinnkanne abzulegen. Dank der Vorrichtung gelingt es, das aus Spinnstreck - oder Streckspinnprozessen angelieferte Faserkabel in einwandfreier Schichtung in der rotatorisch una/oder translatorisch changierenden Kanne abzulegen und selbst bei hohen Geschwindigkeiten ohne Schwierigkeiten wieder daraus abzuziehen.The advantage of the solution shown is over the per se known turntables in that the cable exiting the rotating guide tube sufficiently high hatred forces in the direction of the guide tube is exposed to a Blockage of the guide tube impede. Furthermore, the formed according to the invention guide tube has a stable helical configuration of the fiber optic cable. The kinetic energy of the succeeds with the guide tube at high speeds of over 1,000 m / min - even over 3,500 m / min - to remove almost completely the cable brought up to the guide tube and that Place cables in the spinning can without being compressed, damaged or entangled. Thanks to the device, it is possible to do this from spin-draw or draw-spinning processes delivered fiber cables in perfect layering in the rotational una / or jug that changes translationally and even at high speeds to withdraw from it again without difficulty.
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung soll ferner gewährleistet werden, daß die auf das Faserkabel wirkenden Förderkräfte nach Richtung und Größe geeignet sind, auch die Reibung des Faserkabels an der Führungsrohrwand zu überwinden.In this embodiment of the invention, it should also be ensured that the conveying forces acting on the fiber cable are suitable in terms of direction and size are also to overcome the friction of the fiber cable on the guide tube wall.
Das geschieht nach der Erfindung dadurch, daß der Krümmungsradius des Führungsrohres im Austrittsbereich in Abstimmung auf den Austrittswinkel den im Kennzeichen der Anspruche 2 und 3 angegebenen mathematischen Beziehungen genügt, wobei insbesondere die Beziehung nach Anspruch 2 kritisch ist.This is done according to the invention in that the radius of curvature of the guide tube in the exit area in coordination with the exit angle The mathematical relationships specified in the characterizing part of claims 2 and 3 are sufficient, wherein in particular the relationship according to claim 2 is critical.
Die Au6gestaltung der Vorrichtung nach Anspruch 4 gewährleistet, daß die schraubenförmige Konfiguration des Faserkabels hinter dem Führungsrohr eine ausreichende Ganghöhe und Fallgeschwindigkeit hat. Die Austrittsgeschwindigkeit des Faserkabels erhalt eine in Richtung der Schwerkraft wirkende Komponente.The construction of the device according to claim 4 ensures that the helical configuration of the fiber cable behind the guide tube Has sufficient pitch and speed of fall. The exit speed of the fiber cable receives a component acting in the direction of gravity.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. ihre Weiterbildungen erhalten vorteilhafterweise Einrichtungen, die geeignet sind, den Luftwiderstand des schraubenförmig konfigurierten Faserkabels in der vertikalen Bewegung richtung zu kompensieren. Hierzu dienen die Vorschläge nach den Ansprüchen 5 und 6.The device according to the invention or its developments are obtained advantageously devices that are capable of reducing the air resistance of the helical configured fiber cable in the vertical movement direction to compensate. The proposals according to claims 5 and 6 are used for this purpose.
Im Patentanspruch 7 ist eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben, die für hohe Zuführgeschwindigkeiten des Faserkabels und damit für hohe Drehzahlen des Ablageorgans besonders gut geeignet ist, da hierbei eine aerodynamisch günstige Form des Rotors gewählt und der Rotor leichter hergestellt und ausgewuchtet werden kann.In claim 7 is a preferred embodiment of the invention Device specified for high feed speeds of the fiber cable and thus it is particularly well suited for high speeds of the filing member, since this is the case an aerodynamically favorable shape of the rotor was chosen and the rotor was made lighter and can be balanced.
Der Vorschlag nach Anspruch 8 hat darüberhinaus den besonderen Vorteil, daß die nach unten fallende schraubenförmige Konfiguration des Faserkabels keinen unkontrollierten Luftströmungen, die parallel zur Drehachse des Führungsrohres innerhalb der schraubenförmigen Konfiguration des Faserkabels entstehen, ausgesetzt ist. Die vorgeschlagene Ausbildung des Drehkörpers und die angegebene Zuordnung der ringförmigen Luftdüse bewirken, daß die schraubenförmige Konfiguration des Faserkabels in eine nach unten gerichtete Luftströmung gelegt wird.The proposal according to claim 8 also has the particular advantage that the downwardly sloping helical configuration of the fiber cable does not uncontrolled air currents that are parallel to the axis of rotation of the guide tube within the helical configuration of the fiber cable. the proposed design of the rotating body and the specified assignment of the annular Air nozzles cause the helical configuration of the fiber optic cable into a downward airflow is placed.
FUr einen solchen Rotor wird nach Patentanspruch 9 vorgeschlagen, oberhalb der Austrittsöffnung des Führungsrohres vorzugsweise mehrere nach innen gerichtete Kanäle vorzusehen, die in einem nach unten gerichteten und koaxial mit der Drehachse vorgesehenen Kanal münden, der an der Rotorunterseite austritt. Hierdurch wird ein Unterdruckgebiet unterhalb des Rotors, das zur Einschnürung der Ringspaltströmung der von der Luftdüse zugeführten, nach unten gerichteten Förderluft, führen kann, aufgefüllt und die Faserkabelschraube vorteilhaft stabilisiert.For such a rotor it is proposed according to patent claim 9, above the outlet opening of the guide tube, preferably several inwards provide directional channels that are in a downward direction and coaxial with the axis of rotation provided channel open, which exits on the underside of the rotor. Through this becomes a negative pressure area below the rotor, which constricts the annular gap flow the downward-directed conveying air supplied by the air nozzle, filled up and the fiber cable screw advantageously stabilized.
Die weiteren Ausbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind darauf gerichtet, die Betriebssicherheit der Vorrichtung in möglichst weiten Bereichen zu erhöhen, so daß es nicht unbedingt erforderlich ist, beim Betrieb der Vorrichtung eine allzu genaue Abstimmung der Drehzahl des Führungsrohres auf die Fadengeschwindigkeit vornehmen zu müssen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 9 bis 14 angegeben.The further developments and refinements of the invention Devices are aimed at the operational safety of the device as possible wide ranges so that it is not absolutely necessary when operating the device on an overly precise coordination of the speed of the guide tube having to adjust the thread speed. Advantageous refinements are in the dependent claims 9 to 14 specified.
Nach den vorausgehenden Ausführungen zu der vorliegenden erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt der Erfindung in Hinblick auf die angegebene Aufgabenstellung als allgemeiner Erfindungsgedanke ein Arbeitsverfahren nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 15 zugrunde.According to the preceding statements on the present invention The invention relates to the device with regard to the stated object as a general idea of the invention, a working method according to the characteristics of the Claim 15 is based.
Erfindungswesentlich ist dabei - und hierin wird insbesondere der Unterschied zum Stand der Technik deutlich - daß nach der Erfindung ein Ablageverfahren für Chemiefaserkabel verwirklicht wird, dem das Prinzip einer Reaktionsmaschine (Seegersches Wasserrad,Reaktionsturbine etc.) zugrunde gelegt ist und bei dem die große kinetische Energie der Translationsbewegung des Faserkabels, die diesem annähernd vollständig entzogen wird, in kinetische Energie einer Rotationshewegung umgeformt wird, die dazu beiträgt, das Führungsrohr bzw. den Rotor anzutreiben. Die Begrenzung der Feuchtigkeit des Faserkabels gemäß Patentanspruch 16 ist insofern wesentlich, als hiervon der Bei bungskoeffizient t zwischen dem Faserkabel und dem Führungsrohr bzw. dem Umlenkorgan betroffen ist und bei einem relativ trockenen ehemiefaserkabel mit einer Feuchtigkeit kleiner als 3 % praktisch keine Abhängigkeit des Reibungskoeffizienten / von der Kabelgeschwindigkeit festgestellt wurde, während diese Abhängigkeit bei Feuchtigkeitswerten über 12 Gew. nicht vernachlässigt werden darf.What is essential to the invention is - and in particular the The difference to the prior art is clear - that according to the invention, a filing method for man-made fiber cables is realized based on the principle of a reaction machine (Seeger water wheel, reaction turbine, etc.) is used and in which the large kinetic energy of the translational movement of the fiber cable approximating this is completely withdrawn, transformed into kinetic energy of a rotational movement which helps to drive the guide tube or the rotor. The limitation the moisture of the fiber cable according to claim 16 is essential, than this is the exercise coefficient t between the fiber cable and the guide tube or the deflecting organ is affected and with a relatively dry pulp fiber cable with a moisture content of less than 3%, there is practically no dependence on the coefficient of friction / was determined by the cable speed while this dependency was Moisture values above 12 wt. Must not be neglected.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen beschrieben.In the following the invention is based on an exemplary embodiment and the drawings.
Es zeigen: Fig. 1: Schemazeichnung der Vorrichtung mit Führungsrohr in der Aufsicht auf die Drehebene der Austrittsöffnung, Fig. 2: die Vorrichtung nach Fig. 1 in der Ansicht, Fig. 3: ein anderes Ausführungsbeispiel mit in einem Drehkörper eingebetteten Führungsrohr.They show: FIG. 1: Schematic drawing of the device with guide tube in the plan view of the plane of rotation of the outlet opening, FIG. 2: the device according to Fig. 1 in the view, Fig. 3: Another embodiment with in one Rotary body embedded guide tube.
Fig. 4: die im Austrittsbereich des Fuhrungsrohres auftretenden Beschleunigungsvektoren; Fig. 5: einen Drehkörper mit eingebettetem Führungsrohr und Luftführungskanälen; Fig. 6: die Aufsicht auf den Drehkörper nach Fig. 5. 4: the acceleration vectors occurring in the exit area of the guide tube; 5: a rotating body with an embedded guide tube and air guide channels; FIG. 6: the top view of the rotating body according to FIG. 5.
Die Projektionen des räumlich gekrümmten Führungsrohres nach den Figuren 1 und 2 zeigen, daß die Eingangsöffnung des Führungsrohres 1, in die das von den Förderwalzen 3 gelieferte Faserkabel 2 eintritt, auf der Drehachse 14 des Führungsrohres liegt. Das Führungsrohr 1 ist in den Lagern, beispielsweise Wälzlagern 8, drehbar gelagert und durch den schematisch dargestellten Antrieb 9 mit der Drehrichtung des Pfeils 16 angetrieben. Die Drehzahl (n) des Führungsrohres 1 ist so gewählt, daß seine auf den Durchmesser der schraubenförmigen Windungen 4 bezogene/geringfügig, d. h. 5 % bis max. 20 X. größer ist als die Liefergeschwindigkeit (Vf) des Faserkabels 2 vor dem Eintritt in das Führungsrohr.The projections of the spatially curved guide tube according to the figures 1 and 2 show that the inlet opening of the guide tube 1 into which the from the Conveyor rollers 3 supplied fiber cable 2 enters on the axis of rotation 14 of the guide tube lies. The guide tube 1 is rotatable in the bearings, for example roller bearings 8 stored and by the schematically illustrated drive 9 with the direction of rotation of arrow 16 driven. The speed (n) of the guide tube 1 is chosen so that that its related to the diameter of the helical turns 4 / slightly, d. H. 5% to a maximum of 20 times greater than the delivery speed (Vf) of the fiber cable 2 before entering the guide tube.
Das Führungsrohr 1 ist räumlich gekrümmt. Der Krümmungsradius ist über die Länge des Fadenführungsrohres nicht konstant. An der Austrittsöffnung 10 hat das Führungsrohr 1 einen Krümmungsradius (), dessen Projektion in die Horizontalebene der Fig. 1 die Größe tfh) und dessen Projektion in die Vertikalebene der Fig. 2 die Größe (?y) aufweist und der auf den Austrittswinkel (p ) des Führungsrohres abgestimmt ist. ist der räumliche Winkel, mit dem die Tangente an das Führungsrohr 1 bei der Austrittsöffnung 10 von der radialen, zur Drehachse 14 weisenden Richtung abweicht. Der über die Länge des räumlich gekrümmten Führungerohres sich ändernde Krümmungsradius 9 ist so gewählt, daß an jeder Stelle des Führungsrohres eine resultierende Trägheitskraft wirkt, deren in Förderrichtung liegende Komponente größer ist als die Reibkraft, damit eine Verstopfung des Fadenführungskanals verhindert wird.The guide tube 1 is spatially curved. The radius of curvature is Not constant over the length of the thread guide tube. At the outlet opening 10 the guide tube 1 has a radius of curvature (), its projection in the horizontal plane of FIG. 1, the variable tfh) and its projection into the vertical plane of FIG. 2 the size (? y) and the on the exit angle (p) of the guide tube is matched. is the spatial angle with which the tangent to the guide tube 1 at the outlet opening 10 from the radial direction pointing towards the axis of rotation 14 deviates. The one that changes over the length of the spatially curved guide tube Radius of curvature 9 is chosen so that at each point of the guide tube a resulting Inertial force acts whose component in the conveying direction is greater than the frictional force, so that clogging of the thread guide channel is prevented.
*) Umfangsgeschwindigkeit Die Ausbildung der räumlichen Krümmung hat sich jedoch als weitgehend unkritisch herausgestellt, sofern für den Krümmungsradius ,° des Führungsrohres 1 im Bereich der Austrittsöffnung 10 die mathematische Bedingung r <#< r 2 - sinfl + cosA 2 - sinA eingehalten wird; r ist in dieser Formel der Radius des Drehkreises 17 der Austrittsöffnung 10;µ ist der Reibungskoeffizient des gleitenden Faserkabels gegenüber dem Führungsrohr 1.*) Peripheral speed The training of the spatial However, curvature has been found to be largely uncritical, provided that the Radius of curvature, ° of the guide tube 1 in the area of the outlet opening 10 is the mathematical Condition r <# <r 2 - sinfl + cosA 2 - sinA is met; r is in this Formula of the radius of the turning circle 17 of the outlet opening 10; µ is the coefficient of friction of the sliding fiber cable opposite the guide tube 1.
Der Winkel ß ist nach dieser Erfindung kleiner als 90° und liegt bevorzugt zwischen 30C und 800. Hierdurch und durch die Abstimmung des Krümmungsradius P des Führungsrohres 1 im Bereich der Auslaßöffnung 10 wird erreicht, daß das Faserkabel 2 durch die wirkenden Trägheitskräfte positiv gefördert wird und beim Verlassen des Führungsrohre6 1 auch noch eine Geschwindigkeitskomponente relativ zuri Drehkreis 17 des Führungsrohres 1 hat.According to this invention, the angle β is less than 90 ° and is preferred between 30C and 800. This and the coordination of the radius of curvature P des Guide tube 1 in the area of the outlet opening 10 is achieved that the fiber cable 2 is positively promoted by the acting inertial forces and when leaving of the guide tube 6 1 also has a speed component relative to the turning circle 17 of the guide tube 1 has.
Die auf das Faserkabel nach Richtung und Größe wirkenden Zugkräfte reichen bei der angegebenen Bemessung von / und # aus, um die durch die Querkräfte hervorgerufene Reibung des Faserkabels an der Rohrwand des Führungsrohres 1 zu überwinden. Der günstigste Winkel ß muß innerhalb der angegebenen Grenzen durch Versuche optimiert und so ausgewählt werden, daß der Krümmungsradius im Hinblick auf die übrigen Betriebsbedingungen eine technisch realisierbare Größe hat.The direction and magnitude of the tensile forces acting on the fiber cable are sufficient for the specified dimensioning of / and # to compensate for the by the shear forces induced friction of the fiber cable on the tube wall of the guide tube 1 to overcome. The most favorable angle ß must be optimized through experiments within the specified limits and selected so that the radius of curvature in view of the other operating conditions has a technically feasible size.
Im folgenden werden die mathematischen Beziehungen zwischen dem Winkel ß und dem Krümmungsradius £ im Austrittspunkt 10 unter Berücksichtigung der Fadenreibung abgeleitet, wobei auf das Vektordiagramm der a ftretenden Beschleunigungen nach Fig. 4 verwiesen wird.The following are the mathematical relationships between the angle ß and the radius of curvature £ at the exit point 10, taking into account the thread friction derived, referring to the vector diagram of the accelerations occurring Fig. 4 is referenced.
1. Bedingung für ideale Fördervehältnisse im Austrittsbereich ist, daß für ein einzelnes Fadenelement die resultierende Beschelunigung babs (ideal) dieselbe Richtung hat wie die Tangente an das Führungsrohr 1 bei der Austrittsöffnung 10, also keine Beschleunigungskomponente und damit Kraftkomponente normal zum Führungsrohr vorliegt, 80 daß keine Reibkraft am Fadenelement angreift. Für diesen Idealfall gilt bei kleinen Winkeln α in guter Näherung: |bc| - |br| = sing ß ; |bz| worin: bc = 2 . # . vf (Coriolisbeschleunigung, liegt in der Zeichenebene), vf² br = = #².# (Relativbeschleunigung, # (liegt räumlich), bz = #² . r (Zentripetalbeschleunigung, liegt in der Zeichenebene).1. The condition for ideal delivery conditions in the exit area is, that for a single thread element the resulting acceleration babs (ideal) has the same direction as the tangent to the guide tube 1 at the outlet opening 10, so no acceleration component and therefore a force component normal to the guide tube is present, 80 that no frictional force acts on the thread element. For this ideal case the following applies to a good approximation for small angles α: | bc | - | br | = sing ß; | bz | where: bc = 2. #. vf (Coriolis acceleration, lies in the plane of the drawing), vf² br = = # ². # (relative acceleration, # (is spatial), bz = # ². r (centripetal acceleration, lies in the plane of the drawing).
Mit der speziellen Betriebsbedingung #. r = vf, kann geschrieben werden: 2 2 b = 2. Vf b = v c z r r worin # = Winkelgeschwindigkeit, r = Radius, auf dem das Führungsrohr 1 endet, Vf = Liefergeschwindigkeit des Faserkabels; eingesetzt: 2vf² - vf² sin ß = r # = 2 - r und 2 Vf r r 2 - sin ß 2. Bedingung für eine positive Förderung des Faserkabels im Austrittsbereich des Führungsrohres unter Überwindung der Wandreibung ( b abs. real) ist, daß # # > arc. tan µ tan # > µ; worin: µ ..... Reibungskoeffizient zwischen Faserkabel und Rohr; # ..... Reibwinkel, bei dem im Fadenführungsrohr Selbsthemmung eintritt; aus Fig. 4 folgt: - z' |bc| - |br| = |bz| . sin ß tan # tal 2# . vf - = #- . r (sinµ - ); # tan # mit der speziellen Betriebsbedingung Vf # . r = vf; # = kann geschrieben werden: r cosß vf² vf² vf² 2 - = (sinß- ) ; r # r tan # cos ß sin ß -tan # 1/# = 2/r - ; # = ; 2-sin ß + cos ß tan # bzw. mit tan # > µ . r # > 2 - sin ß + #### . With the special operating condition #. r = vf, can be written become: 2 2 b = 2. Vf b = v c z r r where # = angular velocity, r = radius, on which the guide tube 1 ends, Vf = delivery speed of the fiber cable; used: 2vf² - vf² sin ß = r # = 2 - r and 2 Vf r r 2 - sin ß 2nd condition for a positive Promotion of the fiber cable in the exit area of the guide tube while overcoming it the wall friction (b abs. real) is that # #> arc. tan µ tan #> µ; wherein: µ ..... coefficient of friction between fiber optic cable and pipe; # ..... angle of friction, at self-locking occurs in the thread guide tube; from Fig. 4 follows: - z '| bc | - | br | = | bz | . sin ß tan # tal 2 #. vf - = # -. r (sinµ -); # tan # with the special operating condition Vf #. r = vf; # = can be written: r cosß vf² vf² vf² 2 - = (sinß-); r # r tan # cos ß sin ß -tan # 1 / # = 2 / r -; # =; 2-sin ß + cos ß tan # or with tan #> µ. r #> 2 - sin ß + ####.
Bei dieser Auslegung des Krümmungsradius # des Führungsrohres 1 wird Selbsthemmung vermieden.With this design of the radius of curvature # of the guide tube 1 Self-locking avoided.
Für die Bestimmung von # gilt somit die Bedingung: r r 2 - sin ß 2 - sin ß + #### wobei die rechte Seite dieser mathematischen Beziehung zwingend erfüllt sein muß und eine kritische Grenze darstellt.For the determination of # the following condition applies: r r 2 - sin ß 2 - sin ß + #### where the right-hand side of this mathematical relationship is mandatory must be and represents a critical limit.
Praktisch beträgt g etwa 50 - 90 % von r, wobei die größeren Werte von 9 bei der Ablage eines feuchteren Faserkabels in Betracht kommen und für große Austrittswinkel ß gelten.In practice, g is about 50-90% of r, with the larger values of 9 when filing a damp fiber cable come into consideration and for large ones Exit angle ß apply.
Bei dieser Ausbildung der Vorrichtung gelingt es, dem Faserkabel 2 nach Verlassen der Austrittsöffnung 10 eine nach unten fortwandernde schraubenförmige Konfiguration 4 zu verleihen. Um dieser schraubenförmigen Konfiguration eine solche Ganghöhe (h) zu verleihen, daß sich die einzelnen Windungen gegenseitig nicht berühren und sich auch bei kleinen, unvermeidlichen Luftbewegungen nicht behindern, ist eine Hindestganghöhe festgelegt, welche sich nach den Betriebsbedingungen richtet und je nach Titer und Multifilamentzahl nicht unter 10 bis 20 mm liegen sollte. Der Winkelo unter dem die Austrittsöffnung 10 - wie aus Figur 2 ersichtlich - gegen die Drehebene der Austrittsöffnung nach unten geneigt ist, ergibt sich sodann aus der mathematischen Beziehung h tan OC = R Der Winkel OC liegt nach dieser Erfindung zwischen 50 und 30 und bleibt vorzugsweise kleiner als 1)0. Die Ganghöhe sollte auch deswegen nicht zu klein sein, damit die einzelnen schraubenförmigen Windungen, die das Faserkabel unter dem Führungsrohr bildet, keine zu geringe translatorische Gt'-schwindigkeitskomponente in Richtung auf die Kanne haben, was die Gesamtkonfiguration des Faserkabels gegen unerwünschte, ab er unvermeidliche Luftströmungen anfällig machen würde.With this embodiment of the device, the fiber cable 2 after leaving the outlet opening 10 a downwardly moving helical shape Configuration 4 to lend. To this helical configuration such a To give pitch (h) that the individual turns do not touch each other and not hindering each other even with small, unavoidable air movements, is one Minimum aisle height determined, which depends on the operating conditions and should not be less than 10 to 20 mm depending on the titer and number of multifilaments. Of the Winkelo under which the outlet opening 10 - as can be seen from Figure 2 - against the plane of rotation of the outlet opening is inclined downwards, then results from the mathematical relationship h tan OC = R The angle OC is according to this invention between 50 and 30 and preferably remains less than 1) 0. The pitch should be also for this reason not be too small, so that the individual helical turns, which forms the fiber cable under the guide tube, no too little translational Gt 'speed component towards the jug have what the overall configuration of the fiber cable is susceptible to undesired, from it inevitable air currents would do.
Der Radius (R) der schraubenförmigen Windungen, die das Faserkabel beim Austritt aus dem Führungsrohr bildet, ist abhängig einmal von den Winkeln (OC) und ( ) ) sowie von dem Radius (r) des Drehkreises 17 der Austrittsöffnung 10 des Führungsrohres 1.The radius (R) of the helical turns that make up the fiber optic cable forms when exiting the guide tube, depends once on the angles (OC) and ()) as well as from the radius (r) of the turning circle 17 of the outlet opening 10 of the Guide tube 1.
Es gehen darüberhinaus aber auch als Betriebsparameter die Faserkabelgeschwindigkeit (v) sowie die Drehzahl (n) mit ein. Um eine genaue Abstimmung dieser Betriebsparameter überflüssig zu machen, kann die Vorrichtung - wie später zu Figur 3 beschrieben - mit einem Käfig umgeben werden.In addition, the fiber cable speed is also an operating parameter (v) as well as the speed (n). To be precise Vote this To make operating parameters superfluous, the device can - as to figure later 3 described - be surrounded with a cage.
Im übrigen sei darauf hingewiesen, daß im Betrieb die Drehzahl (n) des Fadenführungsrohres 1 vorzugsweise so gewählt wird, daß seine auf den Durchmesser der gebildeten Fadenschraube 4 bezogene Umfangsgeschwindigkeit etwa 5 % bis 20 % größer als die Zufuhrgeschwindigkeit des Faserkabels (v) beim Eintritt in die Ablegevorrichtung ist. Dies hat zur Folge, daß auf das Faserkabel einstellbare Zentrifugalkräfte einwirken, die das Faserkabel unter Spannung setzen und der Fadenschraube 4 eine ausreichende räumliche Stabilität verleihen.It should also be noted that during operation the speed (n) of the thread guide tube 1 is preferably chosen so that its on the diameter the formed thread screw 4 related peripheral speed about 5% to 20% greater than the feed speed of the fiber tow (v) when entering the depositing device is. As a result, adjustable centrifugal forces act on the fiber cable, which put the fiber cable under tension and the thread screw 4 a sufficient give spatial stability.
Es sei ferner erwähnt, daß dem umlaufend angetriebenen Führungsrohr eine an sich bekannte Injektordüse vorgeschaltet sein kann, um beim Anfahren der Vorrichtung die Ubergabe des mit hoher Geschwindigkeit vF angelieferten Faserkabels an das Führungsrohr 1 zu ermöglichen. Dieser Injektor kann im Betrieb auch dazu verwandt werden, daß bei hohen vorhandenen Reibungskoeffizienten +, wie sie bei einem ausgesprochen feuchten Faserkabel mit einem hohen Avivagegehalt von beispielsweise 10 % beobachtet werden1 die Förderung des Faserkabels 2 im Führungsrohr durch die Luftströmung unterstützt wird.It should also be mentioned that the rotating guide tube a known injector nozzle can be connected upstream in order to start the Device for the transfer of the fiber cable delivered at high speed vF to enable the guide tube 1. This injector can also do this during operation be used that with high existing coefficients of friction +, as in an extremely moist fiber cable with a high content of finishing agent, for example 10% can be observed1 the conveyance of the fiber cable 2 in the guide tube through the Air flow is supported.
Es leuchtet ein, daß in ruhender Luft die zur Spinnkanne 7 herabfallenden Windungen 4 des Faserkabels einem Luftwiderstand ausgesetzt sind. Um diesen Luftwiderstand teilweise zu kompensieren und eine Verminderung der Ganghöhe h zwischen den Windungen unter ein zulässiges Maß zu verhindern, ist eine Ringspaltdüse 5 konzentrisch zum Drehkreis der Austrittsöffnung 10 und etwa in dessen Höhe vorgesehen. lurch diese Düse wird eine abwärtsgerichtete Luftströmung erzeugt, in der die schraubenförmigen Windungen 4 des Faserkabels liegen und nach unten gefördert werden.It is clear that the falling to the spinning can 7 in still air Windings 4 of the fiber cable are exposed to air resistance. About this air resistance to partially compensate and a reduction in the pitch h between the turns To prevent below a permissible level, an annular gap nozzle 5 is concentric to the Turning circle of the outlet opening 10 and provided approximately at its height. through this Nozzle creates a downward flow of air in which the helical Coils 4 of the fiber cable lie and are promoted downwards.
Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel beinhaltet ebenfalls die an Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Prinzipien der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Führungsrohr 1 ist in einem Drehkörper 18 angeordnet. Der Drehkörper 18 ist wiederum in Lagern 8 gelagert und wird in Richtung des Pfeils 16 angetrieben. Der Radius des Drehkörpers 18 nimmt - von oben nach unten gesehen - zunächst zu und sodann wieder ab. Im dargestellten Fall besteht der Drehkörper aus zwei geraden Kegelstümpfen, die mit ihren Grundkreisen gegeneinander gesetzt sind.The embodiment shown in Fig. 3 also includes the 1 and 2 illustrated principles of the device according to the invention. The guide tube 1 is arranged in a rotating body 18. The rotating body 18 is again stored in bearings 8 and is driven in the direction of arrow 16. Of the The radius of the rotating body 18 increases - seen from top to bottom - initially and then off again. In the case shown, the rotating body consists of two straight lines Truncated cones that are set against each other with their base circles.
Die Austrittsöffnung 10 befindet sich in dem Bereich des Drehkörpers mit nach unten hin abnehmendem Querschnitt. Die ringförmige Düse 5 liegt auf dem oberen Teil des Drehkörpers an, so daß der austretende Luftschleier 11 zunächst einen sich erweiternden Radius hat, sich dann jedoch mit abnehmendem Durchmesser des Drehkörpers einengt und dabei durch die Drehung des Rotors auch eine Bewegungskomponente in Umfangsrichtung erhält. Hierdurch wird der im Zusammenhang mit Fig. 1 und Fig. 2 beschriebene Fördereffekt der Luftströmung für die schraubenförmige Konfiguration des Faserkabels herbeigeführt.The outlet opening 10 is located in the area of the rotating body with a decreasing cross-section downwards. The annular nozzle 5 rests on the upper part of the rotating body, so that the exiting air curtain 11 first has a widening radius, but then with a decreasing diameter of the rotating body and thereby also a component of movement due to the rotation of the rotor in the circumferential direction. As a result, the in connection with Fig. 1 and Fig. 2 described promoting effect of the air flow for the helical configuration the fiber cable brought about.
Durch die Ausbildung des Rotors 18 im unteren Teil als Verdrängerkörper wird außerdem vermieden1 daß sich unter dem Rotor strömungstechnisch gesehen ein "Totwassergebiet" ausbildet. Ein weiterer Vorteil der konstruktiven Ausbildung des Rotors 18 mit dem eingebetteten Führungsrohr 1 liegt in den verbesserten aerodynamischen Eigenschaften der Vorrichtung, in der erhöhten Steifigkeit der Vorrichtung, der besseren Auswuchtbarkeit und dem einfacheren Unfallschutz.By designing the rotor 18 in the lower part as a displacement body is also avoided1 from a fluidic point of view under the rotor "Dead water area" trains. Another advantage of the design of the Rotor 18 with the embedded guide tube 1 lies in the improved aerodynamic Properties of the device, in the increased rigidity of the device, the better balancing and easier accident protection.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 besitzt einen Käfig 6. Der Käfig 6 kann als geschlossenes Rohr ausgebildet sein. In dem Ausführungsbeispiel besteht er jedoch aus einzelnen, parallel zur Drehachse 14 angeordneten Stäben 15.The embodiment according to FIG. 3 has a cage 6. The cage 6 can be designed as a closed tube. In the embodiment there is however, it consists of individual rods 15 arranged parallel to the axis of rotation 14.
Der Radius des Kreises, auf dem diese Stäbe 15 konzentrisch zum Drehkörper 18 liegen, kann verstellt werden.The radius of the circle on which these rods 15 are concentric to the rotating body 18 can be adjusted.
Weiterhin können die Stäbe geneigt werden, so daß der Käfig einen sich nach unten kegelstumpfförmig erweiternden Querschnitt besitzt. Der Käfig beginnt etwa in Höhe des Drehkreises der Austrittsöffnung 10 und kann sich bis an den oberen Rand der Spinnkanne 7 erstrecken.Furthermore, the bars can be inclined so that the cage a has a frustoconical widening cross-section downwards. The cage begins approximately at the level of the circle of rotation of the outlet opening 10 and can extend up to the upper Edge of the spinning can 7 extend.
Er erstreckt sich vorzugsweise über die zwei- bis zehnfache Ganghöhe (h) der schraubenförmigen Konfiguration 4 des Faserkabels 2 unter der Austrittsöffnung 10 und dient dazu, den Radius (R) dieser schraubenförmigen Konfiguration zu begrenzen.It preferably extends over two to ten times the pitch (h) the helical configuration 4 of the fiber cable 2 below the exit opening 10 and serves to limit the radius (R) of this helical configuration.
Sofern der Käfig 6,der im wesentlichen dem Zweck dient, beim Anfahren der Vorrichtung den Durchmesser der sich bildenden Faserkabelschraube zu begrenzen, als geschlossener zylindrischer oder kegelstumpfförmig sich erweiternder Hohlkörper ausgebildet wird, der die Strömung der abwärts gerichteten Luft begrenzt, ist es sehr vorteilhaft, diesen doppelwandig auszubilden und mit schalldämmenden Baustoffen zu isolieren. Die Innenwand des Hohlkörpers wird dabei in an sich bekannter Weise aus fein gelochten Blechen gebildet.If the cage 6, which essentially serves the purpose, when starting up of the device to limit the diameter of the fiber cable screw being formed, as a closed cylindrical or frustoconical expanding hollow body that limits the flow of downward air, it is very advantageous to make this double-walled and with sound-absorbing building materials to isolate. The inner wall of the hollow body is made in a manner known per se formed from finely perforated sheet metal.
Es sei erwähnt, daß die Kanne 7, in der die Windungen des Faserkabels abgelegt wenden, translatorisch (Pfeile 13) und/oder rotatorisch changiert wird. Hierdurch wird gewährleistet, daß das Faserkabel 2 über den horizontalen Querschnitt der Kanne in gleichmäßiger Verteilung abgelegt wird und auch ohne Schwierigkeiten wieder aus der Kanne abgezogen werden kann. Mit 12 ist die Menge des in der Kanne in Windungen 4 abgelegten Faserkabels 2 bezeichnet.It should be mentioned that the can 7, in which the turns of the fiber cable stored turn, translationally (arrows 13) and / or rotatory traversed. This ensures that the fiber cable 2 over the horizontal cross-section the jug is deposited evenly and without difficulty can be withdrawn from the jug again. At 12, the amount is in the jug denotes fiber cable 2 deposited in turns 4.
Fig. 4 zeigt die am Faserkabelelement angreifenden Beschleunigungen und ihre vektorielle Addition, wobei für kleine Neigungswinkeloc die Lösung aus der dargestellten Zeichene-bene als Näherungslösung gilt.4 shows the accelerations acting on the fiber cable element and their vectorial addition, where for small angles of inclination oc is the solution the level of characters shown is an approximate solution.
In den Fig. 5 und 6 ist ein ähnlicher Drehkörper 18 mit eingebettete Führungsrohr gezeigt wie in Fig. 3. Der Drehkörper in Fig. 5 ist zweiteilig und besteht aus dem Zuführungsabschnitt 19 für das Faserkabel und dem unter diesem angesetzten Verdrängerkörper 20. Um einem Unterdruckgebiet unterhalb des Rotors entgegenzuwirken, sind auf dem Kegelmantel des Zuführungsabachnittes drei nach innen gerichtete Kanäle 21, 22, 23 angeordnet, die in einen koaxial zur Drehachse 14 vorgesehenen und sich zum Austritt des VerdränEerkörpers erweiternden Kanal 24 münden. Durch diese Kanäle wird von einem nicht näher dargestellten Gebläse Luft durch den Rotor hindurchgeblasen. Die nicht näher bezeichneten Pfeile in Fig. 5 deuten die Strömungsrichtung der Luft an.5 and 6, a similar rotating body 18 is embedded with Guide tube shown as in Fig. 3. The rotating body in Fig. 5 is in two parts and consists of the feed section 19 for the fiber cable and the one below it Displacement body 20. To counteract a negative pressure area below the rotor, there are three inwardly directed channels on the conical surface of the feed section 21, 22, 23 arranged, which are provided in a coaxial with the axis of rotation 14 and themselves The channel 24, which widens towards the outlet of the displacement body, opens. Through these channels air is blown through the rotor by a fan not shown in detail. The arrows, which are not designated in more detail, in FIG. 5 indicate the direction of flow of the air at.
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