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Kräuselvorrichtung
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Bekannte Kr<Ruselvorrichtungen für multifile thermoplastische Fäden
weisen eine Staukammer auf, in die ein oder mehrere Fäden durch eine Fördereinrichtung
mit hoher Geschwindigkeit gefördert und zu einem Fadenstopfen geformt und dadurch
gekräuselt werden. Zur Bearbeitung kommen textile -und technische Fäden im Bereich
von 40 bis 3 000 den. Ein wesentliches Problem dieses Kräuselverfahrens liegt in
der thermischen Behandlung der Fäden, die einmal in einer lIitzebehandlung zur Fixierung
der Kräuselung und zum anderen in einer Kühlbehandlung besteht.
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Eine bekannte Kräuselvorrichtung (DT-AS 1 245 912) weist zur thermischen
Behandlung eine Behandlungskammer auf, welche der in der Staukammer gebildete Fadenstopfen
zu durchlaufen hat. Der Fadenstopfen steht dabei allseits in Kontakt mit der Wandung
der Behandlungskammer und wird von Behandlungsmedien (Heiß- oder Kaltluft) im wesentlichen
senkrecht zu seiner Vorschubrichtung durchströmt. Besonders ungünstig ist dabei,
daß die Fadenstücke, die auf der Außenfläche des Fadenstopfens liegen, Kontakt mit
der Wandung der Behandlungskammer haben. Das hat zur Folge,
daß
die thermische Behandlung über die Fadenlänge nicht homogen ist. Ferner führt die
Einengung des Fadenstopfens durch die Wandungen der Behandlungskammer zu erheblichen
Nachteilen. Denn durch die thermische Behandlung kann der Faden und der Fadenstopfen
entweder schrumpfen, so daß in diesem Falle das Behandlungsmedium den Fadenstopfen
umströmt statt durchströmt oder der Fadenstopfen kann quellen, was zu einer Vergrößerung
der Packungsdichte und einer schAdlichen Verminderung der Gasdurchlässigkeit des
Fadenstopfens führt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kräuselvorrichtung der beschriebenen
Art zu schaffen, bei der in einer Staukammer ein Fadenstopfen gebildet wird, dessen
Dichte und Verweilzeit in der Staukammer und den nachgeordneten Verweilzeitzonen
für die Wärmebehandlung regelbar ist und der in der Behandlungszone einer wirksamen
und homogenen thermischen Behandlung unterzogen werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe
ergibt sich aus Anspruch 1 mit vedsilhafter Ausbildung nach Anspruch 2 bis 4.
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Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die thermische Behandlung
des Fadenstopfens infolge der Packungsdichte des Fadenstopfens und des relativ großen
Querschnitts des Fadens topfens zwar lediglich geringe Behandlungsgeschwindigkeiten
erfordert, daß der Fadenstopfen aber in der thermischen Behandlungszone nicht mehr
der seitlichen Begrenzung durch die Behandlungskammer unterliegt und sich deshalb
frei ausdehnen kann. Das Verfahren beruht auf der wider Erwarten gefundenen Möglichkeit,
den Fadenstopfen auch ohne seitliche Begrenzung zu fördern. Die Erfindung bietet
ferner den Vorteils daß die thermische Behandlung einen wesentlich geringeren mechanischen
Aufwand erfordert als dies bei den
.bekannten Kräuselvorrichtungen
der Fall ist, bei denen die Herstellung der Behandlungskammer mit gasdurchlässigen
aber gleichwohl sehr glatten Wänden einen erheblichen fertigungstechnischen Aufwand
erfordert. Vorteilhaft ist fernerhin, daß der seitlich nicht begrenzte Stopfen unter
der Einwirkung des thermischen Behandlungsmediums frei schrumpfen oder quellen kann
und daß die Packungsdichte des Stopfens ausschließlich durch die dem Faden und dem
Fadenstopfen erteilten Geschwindigkeiten steuerbar ist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels beschrieben: Es zeigen: Fig. 1 die schematische Darstellung
eines kontinuierlichen Spinn-, Streck-Kräuselverfahrens mit der erfindungs gemäßen
Kräuselvorri chtung, Fig. 2 das. Ausführungsbeispiel der Kräuselvorrichtung im Detail,
Fi. 3 den Querschnitt eines Fadenbehandlungsrohres, Fig 4: ein weiteres AusfUbrungsbeispiel
fiir Förderräder in Fig. 1 werden aus dem Spinnschacht 1 die Kapillaren 2 ersponnen
und zu einen Faden 3 zusammengefaßt Der Faden wird durch die Galette 4 mit konstanter
Geschwindigkeit aus dem Spinnschacht 1 abgezogen, hinter der Galette 4 über die
Heizeinrichtung 5. gefUhrt und sodann von der Streckgalette 6 erfaßt.. Die Galetten
4 und 6 werden mit unterschiedlicher Geschwindigkeit betrieben, so daß
zwischen
ihnen eine Verstreckung des Fadens in bekannter Weise erfolgt.
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Hinter der Galette 6 wird der Faden mit der Geschwindigkeit vl in
die Blasdßse 9 gefördert. In der Blasdüse 9 wird der Faden mit einem vorzugsweise
heißen Gas oder Dampf beaufschlagt und in der Staukammer 10 zu einem Fadenstopfen
12 geformt, der die Staukammer mit konstanter Geschwindigkeit v2 verläßt. Die Förderung
des Fadenstopfens v2 geschieht durch die Förderwalzen 11. Die Förderwalzen haben
auf ihrem mittleren Durchmesser die Umfangsgeschwindigkeit v2.
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Hinter den Förderwalzen 11 wird der Fadenstopfen 12 auf eine gerade
Führungsbahn gefördert, die längs einer Mantellinie des Rohres 13 verläuft. Die
Führungsbahn ist gasdurchlässig und das Rohr 13 ist an einer Absaugung 22 angeschlossen.
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Dadurch wird der Fadenstopfen auf der Führungsbahn durch den angesaugten
Luft- und Gasstrom der durch die Wandung der Führungsbahn hindurchtritt, festgehalten
und gekühlt.
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Anschließend wird der Faden durch die Abzugswalzen 14 mit der Geschwindigkeit
v3 abgezogen und zwar derart, daß der Fadenstopfen wider aufgelöst wird. Der Faden
wird sodann auf der durch die Treibwalze 19 angetriebenen Spule 18 mittels Changiereinrichtung
17 aufgespult.
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Die Einzelheften der Kräuselvorrichtung ergeben sich aus Fig. Z und
Fig. 3.
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Die Blasdüse wird über die Zufuhrleitung 21 z.B. mit heißer Luft oder
einem sonstigen heißen Gas oder mit heißem Dampf beschickt. Die Aufheizung geschieht
durch Heizeinrichtung 23.
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Die Zuleitung 21 mündet in den Ringkanal 25. Dieser wiederum ist über
den durch WegelmEntel begrenzten Kanal 26 mit dem Fadenleitkanal 27 verbunden.
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An die Blasdüse 9 ist- konzentrisch zum Fadenleitkanal 27 -die Staukammer
10 angeschlossen. Die Staukammer besitzt Durchbrechungen 28 auf ihren Mantellinien,
durch welche die Luft oder das Gas oder der Dampf entweichen kann, die durch die
Blasdüse 9 in die Staukammergeleitet wird.
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Durch das in die Staukammer geförderte Medium wird in der Staukammer
ein Fadenstopfen gebildet, der denselben Querschnitt wie die Staukammer hat. Dabei
wird der erhitzte Faden gekräuselt.
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Hinter der Staukammer sind die Förderräder 11 angeordnet.
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Diese Förderräder werden mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit, d.h.
mittlerer Umfangsgeschwindigkeit v2 angetrieben.
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Die Förderräder 11 bilden zwischen sich einen Spalt, welcher dem Querschnitt
des Fadenstopfens, der an dieser Stelle die Staukammer verlassen hat, angepaßt ist.
Hierzu sind die Förderräder 11 auf ihrem Umfang mit einer Nut von annähernd halbkreisförmigem
Querschnitt versehen. Sie können auch -wie Fig. 4 in einer Detailzeichnungen zeigt
- aufihrem zylindrischen Umfang mit formschlüssig auf den Garnstopfen einwirkenden
Vorsprüngen, wie z.B. Nadeln oder Rippen 29, versehen werden.
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Durch die Förderräder 11 wird der Fadenstopfen 12 auf eine geradlinige
Führungsbahn gefördert.
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Die Führungsbahn wird - wie im Querschnitt in Fig. 3 dargestellt -
durch eine. Nut 24 des Behandlungsrohres 13 gebildet. Der Nutengrund weist die Durchbrechung
28 zum Inneren des Behandlungsrohres 13 auf. Die Durchbrechung 28 erstreckt sich
vom Punkt 30, welcher kurz hinter den Förderrädern 11 und am Eingang des Behandlungsrohres
13 liegt, bis zu dem Punkt --31, welcher kurz vor dem Auslaufende des
Behandlungsrohres
13 bzw. der Nut 24 liegt.
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Das Behandlungsrohr 13 ist bis auf die Durchbrechung 28 allseits hermetisch
geschlossen und über Stutzen 22 an eine hier nicht dargestellte Absaugeinrichtung
angeschlossen.
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Dadurch bildet sich im Bereich der Nut 24 über dem Fadenstopfen 12
eine Gas- oder Luftströmung 32 im wesentlichen senkrecht zur Laufrichtung des Fadenstopfens
12 aus.
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Diese Gasströmung 32 erfüllt eine doppelte Funktion: Einmal setzt
der Fadenstopfen 12 dieser Gasströmung einen Drosselwiderstand entgegen. Dadurch
bewirkt die Luftströmung, daß der Fadenstopfen auch an dem senkrecht gestellten
Rohr 13 haften bleibt. Zum anderen durchdringt die Gasströmung den Fadenstopfen
und sorgt dadurch für eine thermische Behandlung, insbesondere Abkühlung.
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Es ist offensichtlich, daß die Führungsbahn nicht notwendig auf der
Oberfläche eines an eine Absaugeinrichtung angeschlossenen Rohres liegen muß. Es
liegt vielmehr auch im Rahmen der Erfindung, wenn die Führungsbahn auf einer anderen
Oberfläche - gerade oder gekrümmt - angeordnet und von einer Gasströmung durchdrungen
wird, die durch auf der Lauffläche des Fadenstopfens herrschenden statischen Druck
oder Staudruck erzeugt wird. Erfindungswesentlich ist auch nicht, daß Raumluft angesaugt
wird und daher eine Abkühlung des Fadenstopfens erfolgt. Es liegt auch im Rahmen
der Erfindung, das Behandlungsrohr 13 bzw. die sonstige gasdurchlässige Führungsbahn
auf der Seite der Führungsbahn (Laufseite) mit einem im wesentlichen geschlossenen
Behälter zu umgeben, der ein anderes Medium als Raumluft so z.B. mit-Wassernebel
angereicherte Luft, Heiß- oder Sattdampf, ein heißes Gas o.a. enthält, undwelches
infolge Drucks auf der Laufseite des Fadenstopfens oder Unterdrucks auf der der
Laufseite gegenüberliegenden Seite d2r Fffhoungsbahn den Fadenstopfen
durchdringt.
Ebenso ist es mbglich, die Führungsbahn in Längen mit unterschiedlicher thermischer
Behandlung zu unterteilen.
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Nach der auf dem Behandlungsrohr 13 erfolgenden thermischen Behandlung
wird der Faden durch die Abzugs einrichtung 14 (z.B. zwei Klemmwalzen) mit konstanter
Geschwindigkeit v3 abgezogen.
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Von besonderer Bedeutung für das entstehende Produkt ist die Einstellung
der unterschiedlichen Geschwindigkeiten vl bis v3 des Fadens bzw. Fadenstopfens.
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Aus diesem Grunde ist der Hauptantrieb 7 mit den fördernden Elementen
der Kräuselvorrichtung (Galetten 4, 6; Förderwalzen 11; Abzugseinrichtung 14; Kontaktwalze
19) durch die Getriebe 8, 15, 16 und 20 verbunden.
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Die Einstellung des Getriebes 8 richtet sich nach dem Verstreckverhältnis.
Das Getriebe 15, durch welches die Umfangsgeschwindigkeit v2 der Förderwalzen 11
eingestellt wird, ist erfahrungsgemäß so zu betätigen , daß v2 / vl = 1,42 . 10-4
. den ist.
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P . D2 Hierbei bedeutet vl die Umfangsgeschwindigkeit der Galette
6, d.h. mit anderen Worten die Geschwindigkeit vl mit der der Faden der Blasdüse
9 zugeführt wird. den ist in bekannter Weise der Fadentiter, gemessen in g / 9 000
m.
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Das spezifische Gewicht t wird in Kg / dm3 gemessen.
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Der Durchmesser D der Staukammer ist in mm gemessen.
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Die Packungsdichte P ist ein dimensionsloser Faktor und dient
als
Maß für die Dichte des in der Staukammer gebildeten Fadenstopfens . Die Packungsdichte
des Fadenstopfens in der Staukammer ist insbesondere von Strömungsgeschwindigkeit
und Temperatur des Behandlungsmediums, also insbesondere der erhitzten Luft abhängig.
Die Packungsdichte und die zu erzielenden Kräuseleigenschaften stehen dabei in einem
bestimmten Verhältnis, wobei die grundsätzliche Tendenz besteht, daß eine größere
Packungsdichte auch eine intensivere Kräuselung ergibt. Die größere Packungsdichte
bewirkt aber andererseits auch einen höheren Drosselwiderstand gegenüber den zur
thermischen Behandlung den Fadenstopfen durchströmenden Gasen. Es entsteht also
mit zunehmender Packungsdichte die Gefahr, daß die thermische Behandlung über den
Querschnitt des Fadenstopfens inhomogen ist.
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Eine höhere Packungsdichte des Stopfens ergibt durch den höheren Drosselwiderstand
eine höhere Anpressung und Reibung des Stopfens auf der Führungsbahn, was wiederum
zu größerem Rückstau und weiterer Erhöhung der Packungsdichte führt bis der Prozeß
unstabi-l werden kann.
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Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es erforderlich, die Umfangs geschwindigkeit
v2 der Förderwalzen 11 sorgfältig einzustellen. Denn hierdurch kann die Packungsdichte
wirksam beeinflußt werden, wie sich aus der oben angeführten Formel ergibt, und
zwar ohne gleichzeitige oder gleich intensive Beeinflussung des Kräuselresultats.
Bei geringerer Umfangsgeschwindigkeit v2 wird sich eine höhere Packungsdichte und
bei größerer Umfangsgeschwindigkeit v2 eine geringere Packungsdichte ergeben. Zur
Einstellung der Kräuselvorrichtung ist es erforderlich, die textiltechnisch und
verfahrenstechnisch optimale Packungsdichte durch Versuche zu ermitteln und sodann
diese Packungsdichte durch Einstellung der Umfangsgeschwindigkeit v2 nach der genannten
Formel
in der industriellen Produktion herbeizuführen.
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Die Fadengeschwindigkeit v3, welche durch das Abzugswerk 14 hervorgerufen
wird, liegt wesentlich über der Förder- -geschwindigkeit des Fadenstopfens bzw.
Umfangsgeschwindigkeit v2 der Förderwalzen.
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v3 ist annähernd gleich vl und lediglich um so viel kleiner wie durch
die erzielte Kräuseldehnung bzw. die sonstigen Kräuseleigenschaften gefordert ist.
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v3 ist jedenfalls so hoch gewählt, daß der Fedenstopfen am Auslaßende
des Behandlungsrohres bzw. der Nut 24 aufgelöst wird. Andererseits ist die Fadengeschwindigkeit
v3 so einzustellen, daß der Auflösungspunkt des Fadenstopfens nicht auf der Durchbrechung
28 zwischen den Punkten 30 und 31 liegt und nicht wandert.
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird es möglich, die Packungsdichte
auch unabhängig von den Einflußgrößen in der Staukammer (wie z.B. Gastemperatur
und Geschwindigkeit des Fadens) , welche die Verformung des Fadens inder Staukammer
und damit das Kräuselresultat nachhaltig beeinflussen und daher nur in Grenzen veränderbar
sind und unabhängig von der zwischen Führungsbahn und Stopfen au-ftreten den Reibung
durch eine einfache mechanische Einstellung des Getriebes 15 zu steuern.-Der Vorteil
der Kräus elvorri.chtung ist - wie sich aus der vors-tehenden- Beschreibung ergibt
- vor allem auch darin.
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zu erblicken, daß die spannungsfreie thermische -Behandlung des Garnes
ohne die Gefahr von Laufschwierigketenwiesonst bei der Fadenbehandlunt-ohne Spannung,
insbesondere bei hohen; Produktionsgeschwindigkeiten, ermöglicht wird wobei --gleichzeitig-
durch die vielseitigen Möglichkeiten der -Gechwindi gkeitss te-flerung und der -
thermischen
Behandlungsmögli chkeiten eine feinfühlige Abstimmung
des Behandlungsprozesses auf die textil- und verfahrenstechnischen Erfordernisse
des Kräuselprozesses ermöglicht wird.