DE2702272A1

DE2702272A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufspulen von textilgarn

Info

Publication number: DE2702272A1
Application number: DE19772702272
Authority: DE
Inventors: Bernard Isoard
Original assignee: Rhone Poulenc Textile SA
Current assignee: Rhone Poulenc Textile SA
Priority date: 1976-01-20
Filing date: 1977-01-20
Publication date: 1977-07-21
Also published as: DE2702272C2; GB1559136A; CH608466A5; IT1078354B; JPS6027618B2; US4203560A; FR2338883B1; FR2338883A1; JPS5288636A

Description

RHQNE-POULENC-TEXTILE, Paris/Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zum Aufspulen von Textilgarn

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufspulen von Textilgarnen. Sie betrifft im besonderen ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Aufspulen von kontinuierlich geliefertem Garn, wie z.B. beim Aufspulen nach dem Spinnen, und zwar bei Geschwindigkeiten, die hohe Werte erreichen können, wie 6 000 - 7000 m/min, und mehr.

Es gibt Aufspulvorrichtungen, die auf dem Prinzip des Axialantriebs basieren. Die Wicklung wird über die sie tragende Spindel einem Axialantrieb unterworfen. Dieser Antriebstyp ermöglicht die Übertragung von hohen Momenten. Für die Kontrolle der Umfangsgeschwindigkeit der Wicklung bei zunehmendem Umfang im Zuge des Aufspulens sind jedoch komplizierte Vorrichtungen notwendig.

Es gibt Aufspulvorrichtungen, die auf dem Prinzip des Umfangsantriebs basieren. Die Wicklung wird durch einen Tangentialreibungskontakt mit einer Antriebswalze einem Umfangsantrieb aus-

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gesetzt. Die sich mit konstanter Geschwindigkeit drehende Antriebswalze regelt in einfacher Weise die Umfangsgeschwindigkeit der Wicklung und liefert das zu ihrem Antrieb notwendige Moment. Bei hoher Geschwindigkeit und/oder wenn das zu übertragende Moment hoch ist, können jedoch nachteilige Gleiterscheinungen zwischen der Antriebswalze und der V/icklung auftreten. Diese Gleiterscheinungen kommen durch eine ungleichmäßige Abzugsgeschwindigkeit, SpannungsSchwankungen, sowie durch Erhitzen zum Ausdruck, das zu einer Schädigung der an der Oberfläche liegenden Filamente führt.

Es gibt auch Aufspulvorrichtungen, die auf dem Prinzip des doppelten Antriebs basieren. Dabei wird die Wicklung durch Tangentialreibungskontakt mit einer Antriebswalze einem Umfangsantrieb und durch die sie tragende Spindel einem Axialantrieb unterworfen. Die sich unter konstanter Geschwindigkeit drehende Antriebswalze regelt die Umfangsgeschwindigkeit der Wicklung und kann einen Teil des zum Antrieb nötigen Moments liefern. Der Axialantrieb liefert das Zusatzmoment. Man erhält auf diese Weise eine Aufspulvorrichtung mit Axialunterstützung.

Für den Axialantrieb wird ein Schlupfmotor, wie z.B. eine Gasturbine, verwendet. Der Doppelantrieb ist vorteilhaft, da er eine Verringerung des durch die Antriebswalze zu übertragenden Momentes im gewünschten Maße ermöglicht und daher die nachteiligen Gleiterscheinungen zwischen der Antriebswalze und der Wicklung vermeidet.

Das Verhältnis zwischen dem Wert des von der Antriebswalze gelieferten Momentes und dem Wert des durch den Axialantrieb gelieferten Momentes kann jeweils in weiten.Grenzen schwenken, wobei einer der beiden Werte im Vergleich zum anderen sehr gering sein kann. Dieses Verhältnis kann sich auch während des Aufspulens verändern; z.B. kann der Wert des durch den Axialantrieb gelieferten Momentes verringert werden.

So beschreibt die veröffentlichte japanische Patentanmeldung

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Nr. 49/8823 eine Spulmaschine mit doppeltem (Umfangs- und Axial-) Antrieb, wobei der Axialantrieb durch eine Luftturbine erfolgt und der Druck der Speiseluft der Turbine mit zunehmendem Umfang der Wicklung verringert wird. Der Zweck dieses Vorgehens ist, das von der Turbine gelieferte Moment der abnehmenden Winkelgeschwindigkeit der Wicklung anzupassen, damit die Turbine die Wicklung immer mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit, die leicht unter der Umfangsgeschwindigkeit der Antriebswalze liegt, antreibt. Zu diesem Zweck wird ein Druckregler verwendet. Nach dieser Patentschrift wird die abnehmende Unterstützung durch eine Turbine bis zur Fertigstellung der Wicklung beibehalten.

In vielen Fällen hat man jedoch festgestellt, daß die Gleiterscheinungen nur am Anfang des Wickelvorgangs auftreten, daß sie jedoch verschwinden, sobald die Wicklung eine gewisse Größe erreicht hat.

Der Kontakt zwischen Wicklung und Antriebswalze wird nämlich durch Anwendung von Druck entweder auf die Wicklung oder auf die Antriebswalze aufrechterhalten. Unter der Einwirkung dieses Druckes wird die Außenfläche der Wicklung, die im Vergleich zur Antriebswalze verhältnismäßig weich ist, durch Eindrücken deformiert und sie paßt sich der Form der Antriebswalze an. Der Kontakt zwischen Wicklung und Antriebswalze erfolgt nicht über eine Mantellinie, wie dies bei zwei formbeständigen Walzen der Fall wäre, sondern über eine Fläche. Zu Beginn des Aufspulvorganges und solange die Garnschicht erst eine geringe Stärke aufweist, verformt sich die auf einen harten Garnträger aufgespulte Wicklung nur geringfügig. Die Kontaktfläche ist daher unbedeutend, und die Übertragung eines hohen Momentes ist nicht ohne Gleiten möglich. Beim Größerwerden der Wicklung legt sich eine weiche und verformbare Garnschicht zwischen den harten Garnträger und die Antriebswalze. Die Deformation der Wicklung bei der Berührung mit der Antriebswalze wird stärker. Die sich vergrößernde Kontaktfläche wird schließlich groß genug, um ohne Gleiten das gesamte, zum Antrieb notwendige Moment zu übertragen. Die Axialunterstützung ist dann nicht mehr notwendig.

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Die Erfindung stellt ein neues Aufspulverfahren vor, das den oben beschriebenen Arbeitsbedingungen angepaßt ist.

Sie betrifft ein Verfahren zum Aufspulen von Textilgarn durch Umfangsantrieb und Axialantrieb mit abnehmendem Moment und sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsbildungsvorgang aus zwei Phasen besteht: einer ersten Phase mit doppeltem Antrieb (Umfangs- und Axialantrieb), die ihrerseits eine Periode einschließt, während der das durch den Axialantrieb gelieferte Moment nach und nach bis auf Null gesenkt wird, und einer zweiten Phase, während der die Drehung der V/icklung allein durch den Umfangsantrieb bewirkt wird.

Der Punkt, von dem an man in der ersten Phase das durch den Axialantrieb gelieferte Moment abnehmen läßt, und der Punkt, wo dieses Moment den Nullpunkt erreicht, werden vorteilhafterweise durch Versuche je nach dem hergestellten Wicklungstyp vorbestimmt.

Versuche haben nämlich gezeigt, daß eine plötzliche Unterbrechung des Axialantriebs während des Aufspulens Fehler auf den Wicklungsflanken hervorruft. Diese Fehler, die die Gleichmäßigkeit der Wicklung stören und daher für die Garnqualität nachteilig sind, sind die Folge der plötzlichen Spannungsänderung nach der plötzlichen Unterbrechung der Axialunterstützung.

Verlängert man jedoch die Axialunterstützung über die notwendige Zeit hinaus, so ist die dabei ausgegebene Energie ein reiner Verlust.

Das in der Erfindung bevorzugt verwendete Unterstützungsmittel ist eine vorzugsweise mit Druckluft betriebene Gasturbine. In diesem Falle wird die allmähliche Verringerung des Axialantriebsmomentes durch eine Reduzierung des Speisedruckes bewirkt, die in einfacher V/eise durch allmähliches Schließen der Speiseleitung erhalten wird.

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Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens. Es handelt sich um eine Vorrichtung zum Aufspulen von Textilgarn durch Aufwickeln auf einen Garnträger, der auf einem Spulenträger sitzt, mit Umfangsantrieb der Wicklung und Axialunterstützung durch eine Gasturbine, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen für die Speisung der Turbine mit Gas folgende Teile aufweisen. Ein Ventil mit direktem Durchlaß, das mit einem Verschluß mit fortschreitender Wirkung versehen ist, und Mittel zum Steuern des Verschlusses bei zunehmendem Umfang der Wicklung. Der Verschluß und die Mittel zu seiner Steuerung bei zunehmendem Umfang der Wicklung können in verschiedenen Formen hergestellt werden.

Der Verschluß kann z.B. ein Maschinenteil sein, das sich im Durchlaß des Ventils bewegt und diesen allmählich verschließt. Es kann auch eine weiche, verformbare, schlauchförmige Membrane sein, die den Durchlaß des Ventils begrenzt und allmählich zur Mitte hin zusammengedrückt wird. Für die Steuerung des Ventils können Vorrichtungen aller Art verwendet werden: elektrische, elektromagnetische, elektronische, pneumatische oder mechanische Vorrichtungen, die in Abhängigkeit vom Größerwerden der Wicklung funktionieren, und zwar entweder über ein beim Größerwerden in Bewegung gesetztes, mechanisches Organ (z.B. Spulenhalter) oder gemäß einem Programm, das dem bei der Wicklung anzuwendenden Unterstützungsprogramm entspricht.

Gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsfonn besteht das Ventil aus einem Ventilkörper, der einen zylinderförmigen Raum für den Durchfluß des Fluids aufweist, in den die Zuführungsund Abführungsleitungen münden, wobei der Verschluß durch einen Kolben gebildet wird, der sich im Durchflußraum in Abhängigkeit von der Bewegung zwischen Spulenhalter und Antriebswalze bewegt. Die Verschiebung des Kolbens wird durch eine mechanische Verbindung mit dem beweglichen Element, das $e nach dem Spulmaschinentyp der Spulenhalter oder die Antriebswalze ist, gewährleistet.

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Für den Fall zum Beispiel, daß der Spulenhalter von einem Schwenkarm getragen wird, können der Kolben und der Ventilkörper gelenkig angebracht werden: der eine am Schwenkarm, der andere an einem Festpunkt der Aufspulvorrichtung.

Gemäß einer anderen Ausführungsart wird der zylindrische Raum für den Durchfluß des Fluids durch eine verformbare, schlauchförmige Membrane begrenzt, die zur Mitte hin unter Einwirkung eines gasförmigen Steuerfluids (z.B. Druckluft) zusammengedrückt werden kann; dieses Fluid wird unter Druck in eine die Membrane umgebende Kammer eingeführt. Da die Deformation der Membrane proportional zum Druck ist, verändert man letzteren, indem man das Steuerfluid durch ein Durchflußreduzierventil mit veränderlicher Wirkung leitet, das gemäß einem vorher aufgestellten Unterstützungsprogramm vorgeregelt ist.

Die Erfindung soll jedoch an Hand der nachstehenden Beispiele näher erläutert werden.

Fig. 1 ist die schematische Vorderansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufspulvorrichtung mit Axialunterstützung durch eine Turbine.

Fig. 2 ist eine teilweise aufgeschnittene Draufsicht der Aufspulvorrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 3 stellt das Schema einer anderen Ausführungsform für die Speisevorrichtungen der Turbine einer erfindungsgemäßen Aufspulvorrichtung dar.

Die Aufspulvorrichtung nach Fig. 1 und 2 umfaßt eine Antriebswalze 1, die durch einen nicht wiedergegebenen Elektromotor mit konstanter Geschwindigkeit zum Drehen gebracht wird; einen Schwenkarm 2, der an einem Ende mit einem Spulenhalter 3 versehen ist, der eine Hülse 4 trägt, auf der sich das Garn aufwickeln soll, um eine Wicklung 5 zu bilden, die in Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist. Eine mit Druckluft gespeiste Turbine

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6 wird direkt auf die Achse des Spulenhalters 3 gesetzt, um diesen beim Drehen zu unterstützen. Die Speisung der Turbine mit Druckluft erfolgt durch eine Leitung 7. In die Leitung 7 ist ein Ventil mit Direktdurchfluß 8 eingeschaltet. Das Ventil 8 -besteht aus einem Ventilkörper 9, in dem ein zylinderförmiger Ηβμπι 10 für den Durchfluß des Fluids gebildet ist. In den Durchflußraum 10 münden die beiden Enden der Leitung 7 für die Luftzufuhr und den Austritt zur Turbine. Das Ventil 8 ist mit einem Verschluß versehen, der den Durchflußraum 10 für das Fluid allmählich verschließen kann. Der Verschluß besteht aus einem Kolben 12, der sich in Abhängigkeit von der Bewegung des Spulenhalters verschiebt. Das Ende des Schaftes des Kolbens 12 ist an einem Punkt 13 des Gestells 14 der Aufspulvorrichtung angelenkt, während der Ventilkörper an einer Verlängerung 15 des Schwenkarmes 2 beweglich angebracht ist. Dadurch entsteht ein Verschlußsystem, das an die Bewegungen des Schwenkarmes gebunden ist.

Betrieb

Während der Umfang der Wicklung zunimmt, bewirken die jeweiligen Bewegungen des Kolbens 12 und des Ventilkörpers 9 das allmähliche Verschließen des Durchflußraumes 10. Da die Luft im Sinne der Pfeile F strömt, wird durch Drosselung eine Verringerung des Druckes in der Leitung 7 nach dem Ventil 8 und eine allmähliche Verringerung des Axialunterstützungsmomentes bewirkt. Wenn der Durchflußraum 10 völlig verschlossen ist (gestrichelte Linien in Fig. 1), ist die Axialunterstützung gleich Null.

Der Beginn und das Ende des Ventilschließvorganges werden durch die Abmessungen des Verschlußsystems bestimmt, die entsprechend ausgearbeitet werden. Der Verlauf der Abnahmekurve (Reduziergeschwindigkeit) hängt sowohl von den Abmessungen des Verschlußsystems, wie auch von der Form des Kolbenkopfes ab. Bei gegebenen Abmessungen ist es möglich, die Reduziergeschwindigkeit der

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Axialunterstützung durch Veränderung der Form des Kolbenkopfes zu variieren. Letzterer kann alle möglichen Formen aufweisen. Er kann flach,· gewölbt, spitz, nach einem komplizierten Profil abgeschrägt sein, usw. Es ist vorteilhaft, wenn der Kolben ausgetauscht werden kann. Durch Einsatz von Kolben mit verschiedenen Kopfformen kann daher der Verlauf der Abnahmekurve leicht verändert und dem jeweiligen Wicklungstyp angepaßt werden.

Fig. 3 stellt eine andere Ausführungsform des Ventils 8 mit seinem Verschlußsystem dar. Wie im vorstehenden Beispiel wird das Ventil 8 auf die Leitung 7 für die Speisung der Turbine mit Fluid montiert. Der Durchflußraum 10 für das gasförmige Fluid wird durch eine weiche, schlauchförmige Membrane 16 begrenzt, die sich zur Mitte hin soweit zusammenziehen kann, daß der Durchflußraum 10 völlig versperrt ist. Die Membrane 16 wird von einer Kammer 17 umgeben, in die man Druckluft unter veränderlichem Druck einläßt. Die Luft wird durch eine Leitung 18 über ein Reduzierventil 19 eingespeist, das das Anwachsen der Luftmenge in der ersten Phase der Wicklungsbildung ermöglicht. Bei anwachsender Luftmenge erhöht sich auch der Druck in der Kammer 17» wodurch die Membrane 16 allmählich zusammengedrückt und der Luftstrom in der Leitung 7 entsprechend reduziert wird, und zwar bis zur völligen Absperrung des Raumes 10, die durch das Ende der Axialunterstützungsphase bestimmt wird. Das Reduzierventil handelsüblicher Art wird vorgeregelt, um ein Luftbeaufschlagungsprogramm für die Turbine zu liefern, das dem Axialunterstützungsprogramm entspricht.

Ausführungsbei spi el

Unter Verwendung der Auf spul vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 wird eine Wicklung von Polyestergarn 167 dtex f 30 auf einer Hülse mit einem Außendurchmesser von 70 mm und bei einer Aufspulgeschwindigkeit von 3 500 m/min, hergestellt. Die fertige Wicklung hat einen Durchmesser von 280 mm und ein Gewicht von 18 kg. Die Unterbrechung der Luftzufuhr beginnt, wenn der Durchmesser

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100 mm beträgt und die Wicklung etv/a 1 kg wiegt, und ist abgeschlossen, wenn der Durchmesser 150 mm erreicht und die Wicklung etwa 4,5 kg wiegt. Die Axialunterstützung dauert nur etwa 1/5 der zum Aufwickeln notwendigen Zeit. Der Druckluftverbrauch wird durch 5 geteilt.

Im Vergleich zu einem Verfahren, bei dem die Axialunterstützung die ganze Zeit während der Wicklungsbildung durchgeführt wird (Normalverbrauch: 25 Nnr/h bei 3.600 m/min.) wird eine Luftmenge von 20 Nm-Vh pro Spindel eingespart.

Die Ausführungs- und Betriebsbeispiele zeigen deutlich die Vorteile der Erfindung, d.h.: Aufspulen unter einwandfreien Bedingungen, ohne daß die Gefahr besteht, schlechte Qualität oder Garnbeschädigung hervorzurufen; Energieeinsparung; keine Verschwendung mehr; hohe Anpassungsfähigkeit an die verschiedenen Wicklungstypen.

Hinsichtlich der Vorrichtung ist die Erfindung natürlich nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern umfaßt alle möglichen Varianten. Diese betreffen sowohl die Art der Herstellung des Verschlusses, wie auch dessen Steuerung. Die Steuerung kann daher anders als mechanisch oder pneumatisch sein (z.B. elektrisch, elektromagnetisch, elektronisch usw.). Auch bei mechanischem Betrieb sind verschiedene Formen möglich, die je nach den Abmessungen der Aufspulvorrichtung variieren können.

Die Erfindung ist für das Aufspulen von Garnen aller Herstellungsformen (Filamentgarne, Fasergarne), aller Arten ( Natur-, Chemie-, Mineralfasern) und aller Titer anwendbar.

Sie eignet sich besonders für das Aufspulen von Chemie-Filamentgarnen, die kontinuierlich und bei hoher Geschwindigkeit, d.h. bei 6 000 - 7 000 m/min, und mehr, ersponnen werden.

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Claims

270727? Patentansprüche

1. Verfahren zum Aufspulen von Textilgarn, bei dem das Drehen der Wicklung durch Umfangsantrieb und durch Axialantrieb mit abnehmendem Moment bewirkt wird, dadurch gekenn zeichnet, daß der Wicklungsbildungsvorgang aus zwei Phasen besteht; einer ersten Phase mit doppeltem Antrieb (Umfangs- und Axialantrieb), die ihrerseits eine Periode einschließt, während der das durch den Axialantrieb gelieferte Moment nach und nach bis auf Null gesenkt wird, und einer zweiten Phase, während der die Drehung der Wicklung allein durch den Umfangsantrieb bewirkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialantrieb durch eine Turbine mit gasförmigem Fluid erfolgt, dessen Zuführungsleitung allmählich während der ersten Phase des Aufspulverganges versperrt wird.

3. Aufspulvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 und|2, die wenigstens einen auf einen Spulenhalter aufgesetzten Garnträger, eine Antriebswalze für den Umfangsantrieb der Wicklung und eine Gasturbine für den Axialantrieb des Garnträgers umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung für die Spei sung der Turbine mit gasförmigem Fluid ein Ventil mit direktem Durchlaß, das mit einem Verschluß mit fortschreitender Wirkung versehen ist, sowie eine Einrichtung zum Steuern des Verschlusses bei zunehmendem Umfang der Wicklung aufweist.

4. Aufspulvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß ein bewegliches Organ ist und daß seine Steuereinrichtung eine mechanische

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ORIGINAL INSPECTED ,

Verbindung zwischen dem Verschluß und dem vom Spulenhalter oder von der Antriebswalze gebildeten, beweglichen Element enthalten.

5. Aufspulvorrichtung nach Anspruch 4, bei dem der Spulenhalter von einem Schwenkarm getragen wird, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilkörper und der Verschluß beweglich befestigt sind, und zwar unterschiedslos der eine am Schwenkarm, der andere an einem festen Punkt der Aufspul vorri chtung.

6. Aufspulvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß aus einem austauschbaren Kolben besteht, dessen Kopf verschiedene, dem Verlauf der Abnahmekurve des Momentes entsprechende Formen aufweisen kann.

7. Aufspulvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Verschluß eine weiche, schlauchförmige, zusammenziehbare Membrane ist, die den Durchlaß des Ventils begrenzt, und daß die Vorrichtungen zum Steuern des Verschlusses eine Zuführung von gasförmigem Fluid unter veränderlichem Druck in eine die weiche Membrane umgebende Kammer enthalten.

8. Aufspulvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Speisung mit gasförmigem Fluid durch ein Reduzierventil erfolgt, das gemäß einem der Abnahmekurve des Axialmomentes entsprechenden Luftbeaufschlagungsprogramm für die Turbine vorgeregelt ist.

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