DE2656787C2

DE2656787C2 - Vorrichtung zum Offenend-Spinnen von Fasern zu einem Faserverbund

Info

Publication number: DE2656787C2
Application number: DE19762656787
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 5630 Remscheid Schippers
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 1976-12-15
Filing date: 1976-12-15
Publication date: 1986-01-23
Also published as: DE2656787A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Offenendspinnen von Fasern zu einem Faserverbund nach I dem Oberbegriff von Anspmch 1. I

Bei dieser durch die DE-OS 24 49 583 bekannten Spinnvorrichtung zum Spinnen textüer Fasem werden ~ die Fasern in dem Zwickel zwischen zwei gleichsinnig rotierenden achsparallellen Siebtrommeln zu einem Faserverbund zusammengedreht. Injeder der Siebtrommeln sind Luftabsaugeinrichtungo? angeordnet, deren Mündungen gegen den Zwickelbereich, in dem der Faden gebildet wird, ausgerichtet sind. Durch die entsprechenden Luftströme werden die Fasern an die Siebtrommelwände in diesem Zwickelbereich gedrückt.

Hierbei hat sich als nachteilig herausgestellt, daß der Faden unter Umständen mit zu hohen Fadenspannungen abgezogen werden muß, wodurch sich je nach Spinnbedingungen eine unerwünschte Streckung des Fadens oder aber auch Fadenbruch ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, solch eine Vorrichtung so auszubilden, daß geringe Fadenspannungen ermöglicht werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des ersten Anspruchs. Der Kreuzungswinkel zwischen den Bewegungsvektoren in dem engsten Spalt ist als der Winkel definiert, den der eine Bewegungsvektor überstreicht, wenn er in die Tangentialebene des anderen Bewegungsvektors projeziert und in dessen Richtung gedreht wird.

Zwar ist durch die GB-PS 9 36 628 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Fadens aus Stapelfasern bekannt, bei dem die Mündung des Stapelfaserzuführungskanals und des Luftabfuhrkanals geneigt zur Bewegungsrichtung eines einzigen bewegten Bandes oder einer gedrehten Scheibe angeordnet sind, so daß eine Bewegungskomponente in Förderrichtung des zu bildenden Fadens wirkt. Es hat sich hier als nachteilig herausgestellt, daß sowohl die Verzwirnung der Stapelfasern als auch die Förderung unzulänglich sind, und daß sich kein stabiler Betriebspunkt erreichen läßt, wenn bei stabilem Spinnprozeß auch eine ausreichende Förderung gewährleistet werden soll.

Das deutsche Patent 26 55 338 stellt eine Friktionsdrallspinnvorrichtung unter Schutz mit kegelig ausgebildeten Siebtrommeln. Hierdurch kann man eine Verminderung der Fadenspannung nicht erreichen. Nach der Erfindung sind die Rotationshyperboloide so einander zugeordnet, daß sie mit je einer ihrer geradlinigen Erzeugenden einen im wesentlichen rechteckigen Spalt bilden, in dessen Zwickel bereich die Fadenbildungslinie (Zwirnlinie) liegt. Es sei erwähnt, daß Rotationshyperboloide die Idealkörper für die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind, da sie einen geradlinig begrenzten engsten Spalt ausbilden. Den technischen Erfordernissen werden indes auch Rotationskörper gerecht, die einen zur Rotationsachse hin konkaven Kurvenabschnitt, der einer Hyperbel ausreichend angenähert ist, als Mantellinie benutzen.

Der zwischen den beiden die Zwimliiiie bestimmenden parallelen Erzeugenden bestehende Spalt ist durch Änderung des Achsenabstandes der Hyperboloide einstellbar. Dabei kann es auch vorteilhaft sein, den Spalt konisch einzustellen, mit abnehmender Spaltbreite zum Fadenausgang. Dies kann dadurch geschehen, daß

der Winkel, mit dem die Achsen - projeziert auf eine Ebene - segeneinander verschränkt sind, geringfügig verändert und/oder ein Hyperboloid parallel verschoben wird.

Die Rotationshyperboloide können unterschiedlich aufgebaut, d. h. die Lage dergeradlinigen Erzeugenden zu den Rotationsachsen muß nicht für beide Hyperboloide identisch sein. Ebensowenig ist es notwendig, daß die Hyperboloide denselben kleinsten und größten Durchmesser haben.

Diese Hyperboloide können je nach betrieblichen Gegebenheiten vorteilhafterweise auch als Hyperboloidstümpfe, d.h. als Mäntel von in Achsrichtung asymmetrischen Hyperboloiden ausgebildet werden. Diese Rotationshyperboloidstümpfe haben sodann keine senkrecht zu ihrer Achse gelegene Symmetrieebene. Dabei ist es möglich, eine derartige Vorrichtung so zu betreiben, daß der zu bildende Faden von den dicken Enden der Hyperboloidstümpfe zu den dünnen Enden läuft Ein derartiger Betrieb ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Streckung des zu bildenden Fadens durch Ausübung einer Zugkraft vermieden werden soll. Das umgekehrte Verfahren, bei dem der Faden im Entstehungszustand von dem dünnen Ende der Hyperboloidstümpfe zu den dicken Enden läuft, ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Faden mit möglichst geringer Fadenspannung die Spinneinrichtung verlassen und aufgewickelt werden soll.

Die Luftströmungen werden vorzugsweise durch Absaugeinrichtungen erzeugt, die in den Rotationshyperboloiden oder sonstigen Drehkörpern, in jedem Fall auf der von der Fadenbildungsseite abgewandten Seite der Oberflächen angeordnet sind. Um eine ausreichend starke Strömung bei geringem Luftverbrauch zu erhalten, sind die den luftdurchlässigen Oberflächen bzw. Mantel benachbarten Mündungen der Absaugeinrichtungen möglichst klein dimensioniert.

Funktionswesentlich ist, daß zumindest einer der Oberflächen eine Äbsaugeinrichtung zur Ersugung einer Luftströmung, die auf die Oberfläche geachtet ist, zugeordnet ist. Die Mündungsfläche dieser Absaugeinrichtung ist - in Bewegungsrichtung dieser Oberfläche gesehen - vor dem engsten Spalt, angeordnet und zwar so, daß die dem engsten Spalt zugewandte Begrenzungslinie der Mündungsfläche zwischen Fadenbildungslinie und engstem Spalt und parallel zu diesem liegt. Durch diese Anordnung der Mündungsfläche der Absaugeinrichtung wird gewährleistet, daß sich kurz vor oder allenfalls in dem engsten Spalt eine stabile Fadenbildungslinie (Zwirnlinie) einstellt.

Sofern auch der zweiten Oberfläche eine Luftströmung, d.h. Absaugeinrichtung zugeordnet wird, wird die Mündungsfläche - in Bewegungsrichtung dieer Oberfläche gesehen - vorzugsweise so angeordnet, daß sie die Mündungsfläche der anderen Oberfläche geringfügig bis zu lOmal Fadendurchmesser überlappt. Der Fadendurchmesser ist hierbei definiert als

_,, 1,12838

d (mm) =

Vy x Nm

mit y als dem spezifischen Gewicht des Fadens in —=-«· und Nm als die Garnnummer in —.

' cm* g

Der Bereich der Überlappung liegt vorzugsweise vor dem engsten Spalt, wiederum in Bewegungsrichtung der Oberfläche gesehen, welche auf der Faserzufuhrseite des Hyperboloidenpaares in den engsten Spalt fordert.

Diese Art der Überlappung trägt insbesondere zur Stabilisierung der Fadenbildungslinie bei.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung und der dargestellten Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schemabild der Spinnvorrichtung in der Seitenansicht;

Fig. 2 ein Schemabild der Spinnvorrichtung in der Draufsicht;

Fig. 3 ein Schemabild einer Spannvorrichtung, die aus Rotationshyperboloiden mit luftdurchlässigen Mänteln gebildet ist.

In Fig. 1 sind schematisch die Siebbänder 1 und 2 dargestellt, die sich gegensinnig mit den Bewegungsrichtungen 11 und 12 bewegen. Mittels der Absaugeinrichtung 14 wird eine Luftströmung gegen das Siebband 2 gerichtet. Die - in Bewegungsrichtung des Siebbandes 2 gesehen - hintere Begrenzungskante 15 der Mündung der Absaugeinrichtung 14 bestimmt die Zwirnlinie bzw. Fadenbildungslinie 3 für den Faserverbund 8.

Der Faserverbund 8 wird aus Einzelfasern 5 gebildet, we.'-'hs einem oder beiden Siebbändern 1, 2 zugeführt werden. Sobald die Einzelfasern 5 in den Bereich der durch die Absaugeinrichtung 14 erzeugten Luftströmung gelangen, werden sie gegen das Siebband 2 gedrückt und at. der hinteren Begrenzungikante 15 der Mündung der Absaugeinrichtung 14 aufgehalten und zu einem Faserverbund 8 gedreht. Siebband 1 und Siebband 2 bilden im Bereich der Fadenbildungslinie 3 einen engen Spalt, dessen Breite dem Durchmesser des in der Entstehung begriffenen Faserverbundes 8 angepaßt ist. Zur Unterstützung des Spinnvorgangs und insbesondere zur Stabilisierung der Fadenbildung auf der Zwirnlinie 3 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine zweite Absaugeeinrichtung 13 vorgesehen, die eine auf das Siebband 1 gerichtete Luftströmung erzeugt. Für die Anordnung der Mündungsfläche ist im Stand der Technik vorgeschlagen worden, ddJ sich die Mündungsflächen der Absaugeinrichtungen 13 und 14 vollständig überdecken. Hier dargestellt und zur Stabilisierung der Zwirnlinie 3 bevorzugt ist jedoch, daß die - in Bewegungsrichtung der jeweiligen Siebbänder 1, 2 gesehen - jeweils hinteren Begrenzungskanten 15 bzw. 16 der Mündungen aufeinander liegen oder sich geringpjgig überlappen. Die max. Uberlappungsbreite beträgt lOmai Fadendurchmesser. Der Fadendurchmesser ist hierbei auf den fertig verzwirnten laden bezogen und wird nach der bereits zuvor (Seite 5) zitierten Formel berechnet.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kreuzen sich die Siebbänder 1, 2 - in der Draufsicht gesehen -, so daß die Siebbänder 1,2 auch eine Vorschubkomponente in Fadenabzugsrichtung 4 haben. In der Draufsicht gesehen.

bilden die Siebbänder 1, 2 einen Kreuzungswinkel 2 a. Die Mündung der Absaugeinrichtung 13 ist mit ihrer hinteren Begrenzungskante 15 auf der Winkelhalbierenden des Winkels 2 a angeordnet, bzw. mit geringfügigem Versatz parallel zu dieser. Der Versatz gegenüber der Winkelhalbierenden kann ebenfalls bis zu 10 d betragen, wobei d der Fadendurchmesser ist.

Fig. 3 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher die Oberflächen als Mantel von Rotationshyperboloiden Γ, 2' ausgebildet sind. Die Rotationshyperboloide Γ, 2' sind so angeordnet, daß jedes von ihnen eine erzeugende Gerade hat, welche parallel zu der Fadenbildungslinie 3 liegt. Das bedeutet, daß bei Projektion der beiden Achsen auf eine Ebene der Winkel zwischen ihnen doppelt so groß ist, wie der Winkel ß, der unter dem jede erzeugende Gerade ihre jeweilige Hyperboloidachse schnei det. Die Bewegungsvektoren der Oberflächengeschwindigkeiten der Hyperboloidmäntel in dem zwischen den parallelen erzeugenden Geraden gebildeten engsten Spalt schneiden sich unter dem Winkel 2 a, der bereits zuvor definiert wurde.

Die Hyperboloiden Γ, T sind weiterhin so angeordnet, daß der engste Spalt, den die benachbarten erzeugenden Geraden bilden, im wesentlichen rechteckig ist. Da der Hyperboloidkörper Γ mit seiner Lagerung 21 auf Support 22 verschiebbar und um eine Achse 24 schwenkbar ist, ist es möglich, die Spaltbreite einzustellen und/oder den Hyperboloidkörper 1 derart zu neigen, daß der engste Spalt zum Fadenausgang hin enger wird. Hierdurch wird erreicht, daß die Friktionskräfte, welche die Siebtrommeln Γ, 2' auf den sich zu einem Faden vcruicnicnucn Füsefvefbünd S ausüben, mit dessen Verdichtung zunehmen. Dabei kann einerseits vermieden werden, daß der Faserverbund 8 zu hohen Torsionsmomenten bzw. Zugkräften ausgesetzt wird, die den Faserverbund 8 zum Zerreißen bringen. Zum anderen wird durch die zum Fadenausgang hin enger werdende Spaltzustellung gewährleistet, daß auf den die Spinneinrichtung verlassenden Faden so hohe Torsionsmomente ausgeübt werden können, daß eine ausreichende Zwirnung erfolgt.

Die Rotationshyperboloid-Siebtrommeln Γ und ΐ werden durch die Antriebsmotoren 18, 19 mit der Bewegungsrichtung 11, 12 angetrieben. In ihrem Inneren befinden sich die Saugeinrichtungen 13', 14', deren Mündungen sich über einen Teil des Innenumfangs der Hyperboloid-Siebtrommeln Γ, 2' erstrecken und kurz vor, auf oder kurz hinter der Fadenbildungslinie 3 enden. Bevorzugt ist wiederum eine geringfügige Überlappung, wobei der Überlappungsbereich auf der Faserzufui.iäeite (vgl. Fasern 20) vor dem engsten Spalt liegt. Die Faserzufuhreinrichtung ist in Fig. 3 nicht dargestellt. Im Ausfiihrungsbeispiel erfolgt sie auf Siebtrommel 2'. Der fertige Faden wird durch Aufwickeleinrichtung 23, eventuell unter Zwischenschaltung eines

Lieferwerks mit der Abzugsgeschwindigkeit V_a abgezogen.

In Betrieb wird die Oberflächengeschwindigkeit der Hyperboloide Υ,ΐ auf die einzustellende Zwirnung einerseits und auf die einzustellende Fadenabzugsgeschwindigkeit V₀ andererseits sorgfältig abgestimmt, wobei ein Kompromiß auch mit der zulässigen Fadenzugkrafl herbeigeführt werden muß. Die Abzugsgeschwindigkeit V_a ist insbesondere dadurch begrenzt, daß der Faden einerseits nicht zu hohen Fadenzugkräften aus- gesetzt werden noch andererseits zu locker abgezogen werden darf. Durch die Vorrichtung nach der Erfindung gelingt es, bei wesentlich höheren Ah7ugsgeschwindigkeiten V. zu spinnen, als dies mit zylindrischen Siebwalzen möglich ist.

Versuche mit einer erfindungsgemäßem Spinnvorrichtung, bei der zwei Absaugeinrichtungen 13, 14 mit geringer Überlappung verwandt wurden, ergaben folgendes:

Zwei Hyperboloide

größter Durchmesser 85 mm

Spaiibreiie 0,3 mm Überlappung der Absaugeinrichtungen 0,9 mm

Kreuzungswinkel der Bewegungsvektoren 2a (= \&W-2ß) = 140° Faden: Baumwolle, Nennstapel 28 mm

y = 1.54 -^₁ cm

Nm =24 — g

Sollwert für

α metrisch = metrischer Drehungskoeffizient = 120 (a_m ist ein im wesentlichen anwendungsspezifischer Koeffizient, durch den Zwirnung des Fadens nach der Formel T = a_m VNm berechnet wird) Abzugsgeschwindigkeit V_a = 300 m/min.

Variiert wurde die Drehzahl der Hyperboloide und zwar so, daß beide Hyperboloide im Punkt des Fadenausgangs jeweils dieselbe Umfangsgeschwindigkeit hatten. Gemessen wurde: die Fadenzugkraft, mit der der Faden aus der Spinnvorrichtung abzuziehen war, wie für den fertigen Faden: die tatsächlich erzielten Drehungen T/m, und die Festigkeit (Reißkilometer = Rkm). u wurde berechnet in den nach den folgenden Formeln ermittelten Optimalbereichen

4,25 - 10"³ ■ <u< 0,95 ■ -^- Vy * sin α cos a

als weiterem Bereich und

4,25 · ΙΟ"» · + V. ■ «· a < « < 0,85

Vy cos a

als engerem Bereich.

2s ergab sich mithin, daß in folgenden Bereichen günstige Werte für die Oberflächengeschwindigkeit u
zu erzielen waren:

weiter Bereich 132 m/mm < u < 833 m/min io

enger Bereich 220 m/mm < u < 746 m/min.

Die folgende Tabelle zeigt die Versuchsergebnisse:

(/m/min 100 200 400 600 800 900 ¹⁵

P (n)

Γ (l/m)

Festigkeit (Rkm) ¹^ ° "> ¹¹° ¹^ "^ ⁰^ ²⁰

α metrisch
Istwert

Aus den Versuchsergebnissen ist abzulesen, daß zu hohe Umfangsgeschwindigkeiten einerseits zu hohe 25 Drehung, andererseits eine Abnahme der Festigkeit bewirken. Beides ist für die Weiterverarbeitung nachteilig.
Im unteren Grenzbereich werden lediglich so niedrige Drehungen bewirkt, daß eine ausreichende Festigkeit
nicht zu erhalten ist.

Die Hyperboloidmäntel können z.B. in den Normalebenen entlang den Linien 6, 7 abgeschnitten und
'■;mgemäß asymmetrisch ausgebildet sein. Eine derartige Ausbildung war günstig, wenn auf die entstehen- 30 den Fäden keine Zugkräfte ausgeübt werden sollen.

55	32	28	22	IO	15,7
375	505	630	ö80	730	795
5,7	9,2	11,8	11,2	10,2	8,4
76,5	103	128,6	138	149	162

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum OE-Spinnen von Fasern zu einem Faserverbund nach dem Friktionsdrallspinnverfahren, bei welcher die Fasern zwischen zwei benachbarten und im Spaltbereich gegensinnig bewegten

5 Oberflächen zusammengedreht werden, von denen zumindest eine Oberfläche von einer Luftströmung in einem definierten Flächenbereich durchströmt wird, wobei die Fadenbildungslinie durch eine Begrenzungslinie dieses Flächenbereichs bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegten Oberflächen in dem zwischen ihnen gebildeten engsten Spalt Bewegungsvektoren haben, die sich mit einer Vorschubkomponente in Fadenrichtung kreuzen und als Mantel von Rotationshyperboloiden (I', T) ausgebildet sind, deren Achsen derart gegeneinander um den Winkel (2j8) verschränkt angeordnet sind, daß der engste Spalt durch jeweils eine Erzeugende der Rotationshyperboloide (I', T) begrenzt wird und daß der Mantel des luftdurchströmten Rotationshyperboloids (l'bzw. 2') von der Strömung (Absaugeinrichtungen 13' bzw. 14') in einem Flächenbereich durchdrungen wird, dessen Begrenzungslinie (15 bzw. 16) parallel zu den den engsten Spalt bildenden Erzeugenden und zwischen der Fadenbildungslinie

(3) und dem engsten Spalt liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsabstand und/oder die Lage der Achsen der Rotationshyperboloide einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Rotation£hyperboloide derart gegeneinander verschränkt angeordnet sind, daß sich der engste Spalt zum

Fadenausgang hin verengt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegten Oberflächen als Mantel von in Achsrichtung asymmetrischer Rotationshyperboloidabschnitten ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Hyperboloide eine Absaugeinrichtung (13,14) angeordnet ist, deren Mündung sich über einen Teil des Innen-

umfangs und in Richtung der Fadenbildungslinie erstreckt, wobei sich die Mündung in einem Überlappungsbereich mit einer Breite von (0 bis 10) χ Fadendurchmessei überlappen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlappungsbereich - in Richtung der Faserzufuhr gesehen - vor dem engsten Spalt, vorzugsweise (0-10) x Fadendurchmesser vor dem engsten Spalt angeordnet ist.