DE2840123C2

DE2840123C2 - Vorrichtung zum Ablegen von Endlosmaterial

Info

Publication number: DE2840123C2
Application number: DE2840123A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 8901 Wehringen Rueber
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1978-09-15
Filing date: 1978-09-15
Publication date: 1980-10-02
Also published as: EP0009162A1; ATE1376T1; DE2963421D1; BR7905884A; EP0009162B1; DE2840123B1; JPS5540199A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ablegen von Endlosmaterial, bestehend aus einem Paar von Walzen, an deren Oberfläche periodisch Zähne angeordnet sind, und die mit ihren peripheren Bereichen eine Eingriffszone mit zwei Begrenzungsebenen bilden.

Derartige Vorrichtungen, wie sie z. B. in der DE-OS 2 609 615 als Stand der Technik diskutiert werden, werden beispielsweise bei der Herstellung synthetischer Stapelfasern benutzt, wenn die von einer größeren Zahl von Schmelzspinndüsen abgezogenen Fadenscharen zu einem Spinnkabel zusammengefaßt und dann in großen Spinnkannen abgelegt werden. Dabei erfolgt die Geschwindigkeitsreduzierung des Spinnkabels durch eine sinusförmige Verformung des

s Spinnkabels mit Hilfe eines Profilwalzenpaares.

Die ProfilwaJzen der in der DE-OS 26096J5 beschriebenen Ablageorgane weisen dabei die für Zahnräder weit verbreitete Evolventenverzahnung auf, da diese unempfindlich gegen die für diesen Einsatzzweck notwendigen Veränderungen des Wellenabstandes der beiden ProfilwaJzen ist.

Aus der Zahnradkräuselung sind ferner dreieckige Zähne bekannt, wie sie z. B. in der DE-OS 1435541 dargestellt sind.

■ s Diese Ablage über Zahnradpaare findet nach allgemeine Ansicht ihre Grenze bei maximal 2000 m/min Liefergeschwindigkeit des Spinnkabels, da sich sonst das Spinnkabel oder zumindest einzelne Filamente des Spinnkabels um die Profilräder wickeln. Diese Erscheinung wird auf den das Profilrad begleitenden Luftstrom zurückgeführt.

Es hat sich aber gezeigt, daß diese Verfahren nicht für die hohen Spinnabzugsgeschwindigkeiten geeignet sind, wie sie im Laufe der technologischen Entwicklung üblich geworden sind. Der hohe Impuls des Spinnkabels muß beim Auftreffen auf die bereits abgelegte Masse augenblicklich vernichtet werden, dadurch öffnet sich das Spinnkabel, spleißt auf und führt zu Wirrlagen und Verschlingungen der Filamente.

Diese A rt der Ablage führt beim Wiederausziehen aus der Spinnkanne zu Auslaufschwierigkeiten und zu Filamentschäden und zu ungleichen Verstreckungen, die sich in abweichenden textiltechnologischen Daten, wie z. B. Anfärbeunterschieden zeigen. Im ungünstigsten Fall kann das Spinnkabel beim Aufprall in die Spinnkanne sogar so stark geschädigt werden, daß es nicht weiterverarbeitet werden kann.

Eine Ablagevorrichtung für Spinnkabel muß deshalb die Geschwindigkeit des angelieferten Spinnka-

M) bels vor der Ablage in die Spinnkanne reduzieren. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, die auch noch für größere Liefergeschwindigkeiten des Spinnkabels geeignet ist.

4> Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs die Zähne der einen Walze im ringförmigen Arbeitsbereich dieser Walze von außerhalb der der Eingviffzone abgewandten Seite der einen

in Begrenzungsebene gehalten sind, und daß die Zähne der anderen Walze in ihrem ringförmigen Arbeitsbereich von außerhalb der anderen Seite der anderen Begrenzungsebene gehalten sind.

Diese Vorrichtung bringt den Vorteil mit sich, daß Endlosgut störungsfrei auch mit Zuliefergeschwindigkeiten von weit oberhalb von 2000 m/min abgelegt werden kann, nachdem die Laufgeschwindigkeit des Endlosgutes mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung reduziert worden ist.

ho Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes werden in den Untefansprüehen beansprucht.

Anhand der Figuren soll die Erfindung erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer hi Ausführung der erfindungsgernäßen Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße

Vorrichtung senkrecht zu den Achsen der Walzen.

Fig. 3 zeigt das Verhältnis der Abgabegeschwin-

digkejt V₄ eines Spinnkabels in einer Spinnkanne zur Zuliefergeschwindigkeit V_E als Funktion des relativen Eingriffes (= Quotient aus Eingriff e und Durchmesser D) und der Zähnezahl n.

In Fig. 4 ist dargestellt, wie mit zunehmendein relativem Eingriff und mit zunehmender Zähnezahl η die Umschlingung des Endlosmaterials um die Zähne stark ansteigt.

In den Figuren bedeutet: 1 Spinnkabel, 2, 2e Walzen, 3, 3a Speichen, 4, Aa Zähne, 5 und 6 Räder des Spinnkabels 1, 7 Schleifen des Spinnkabels.

Üblicherweise sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die beiden Walzen gleich groß und von gleicher Konstruktion, sie können aber ebenfalls verschieden groß sein. Wichtig ist nur, daß beide in der Eingriffzone glatt ineinanderpassen, d. h., daß die Zähne gleichmäßig und ohne gegenseitige Berührung zwischen die Zähne der anderen Walze passen und Platz für das abzulegende Endlosmaterial lassen. Die Drehachsen der beiden Walzen liegen gewöhnlich parallel.

Die Eingriffzone eines Paares von mit Zahnen besetzten Walzen für das Endlosmaterial ist in Ebenen senkrecht zu den Achsen der Ablenkkörper durch die beiden Umkreise der Walzen begrenzt, in der Ebene parallel zu den Achsen der Walzen durch die Breite der Endlosgutes. Die Ränder des Endlosmaterials beschreiben dabei zwei zueinander parallele Begrenzungsebenen der Eingriffzone, die gewöhnlich senkrecht zu den Drehachsen der Walzen liegen.

Wie in Fig. 2 ersichtlich, ergibt sich somit für jede der beiden Walzen ein ringförmiger Arbeitsbereich, der begrenzt wird von:

1. dem Umkreis der mit Zähnen besetzten Walze und

2. von einem dazu konzentrischen Kreis, dessen Radius der Differenz von Umkreisradius und Eingriff entspricht.

Die Zahnbreite ist hier die Erstreckung des Zahnes in Umfangjrichtung der Walze, die Zahnteilung das entsprechende Bogenstück zwischen identischen Punkten zweier benachbarter Zähne, d. h. der Quotient aus Walzenumfang und Zähnezahl. Beide Größen sind durchmesserabhängig.

Der Eingriff ist die Längendifferenz zwischen dem Durchmesser der mit Zähnen besetzten Walzen und dem Abstand der beiden Walzenachsen voneinander im Falle zweier gleich großer Walzen.

Der relative Begriff ist der Quotient aus Eingriff e und Walzendurchmesse/ D.

Die Zähne stehen im wesentlichen parallel zu den Achsen de;zugehörigen Walzen; dabei soll aber »parallel« auch noch eine Neigung von bis zu etwa 15° zur Achse hin oder von der Achse weg mit einschließen.

Die Achsen der mit Zähnen besetzten Walzen müssen einen solchen Abstand voneinander haben, daß die Peripherien der Walzen noch eine Eingriffzone bilden. Dieser Abstand muß deshalb größer sein als der einfache Radius der Walzen. Wenn beide Walzen den gleichen Radius haben, bedeutet dies, daß die Zähne der anderen Walze nicht bis zur Drehachse der einen Walze herangeführt werden. Dieser Abstand muß aber kleiner sein als der doppelte Radius der Walzen, weil es andernfalls nicht mehr zur Ausbildung einer Eingriffzone kommt, da sich die Umkreise der Walzen nicht mehr überlappen wurden.

Fig. 1 und 2 zeigen, wie die Ziihnc 4, 4a, die über Speichen 3,3a an den Walzen 2, la befestigt sind und sich mit diesen drehen, das Spinnkabel 1 aus seiner ursprünglichen senkrechten Bahn in annähernd waagerecht verlaufende Schleifen 7 verlegen. Die Ränder 5 und 6 des Spinnkabels beschreiben dabei zwei zueinander parallele gedachte Begrenzungsebenen. Es ist deutlich sichtbar, daß die Speichen 3 der Zähne 4 der linken Walze 2 hinter der durch den Rand 5 festgelegten Begrenzungsebene angeordnet

in sind und daß nur die Zähne 4 in die Eingriffzorie ragen.

Entsprechend befinden sich die Speichen 3a der rechten Walze la vollständig vor der von Rand 6 aufgespannten Begrenzungsebene.

is In F i g. 2 ist deutlich zu sehen, wie das Spinnkabel 1 von den Zähnen 4, Aa hin und her geführt wird, und so in der Eingriffzone seine Vertikalgeschwindigkeit wesentlich verringert wird. Bei Punkt A läuft das Kabel in die Eingriffzone ein, bei B verläßt es sie wieder.

2Π Ferner zeigt Fig. 2 die beiden rir^örmigen Arbeitsbereiche, die je vorn Umkreis U und \ on einem dazu konzentrischen Kreis K gebildet werden, dessen Radius der Differenz aus Umkreisradius und Eingriff e entspricht.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß der Quotient aus Abgabegeschwindigkeit V_A und Zuliefergeschwindigkeit V_E mit zunehmendem relativem Eingriff stark absinkt, d. h. die Geschwindigkeitsreduzierung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung steig; stark an. Auch

jo eine zunehmende Zähnezahl η bewirkt eine starke Geschwindigkeitsreduzierung.

Die Walzen mit ihren Zähnen gestatten Eingriffe e von bis zur Größe des Umkreisradius. Eingriff und Zähnezahl können nicht beliebig hoch gewählt wer-

ij den, da-wie in F ig. 4 dargestellt-mit zunehmendem Eingriff und mit zunehmender Zähnezahl die Umschlingungen des Garnes um die Zähne stark ansteigt. Nach der Eytelweinschen Formel zur Seihcibung steigt aber die Reibungskraft auf das Spinnkabel exponentiell mit dem Umschlingungswinkel an, so daß di·- Gefahr einer Verstreckung besteht, wie sie für Garne, z. B. in der US-PS 3256134 für Paare von Stiftenscheiben beschrieben wird.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird deshalb die Summe der Umschlingungswinkel zwischen Spinnkabel und Zähnen unter 6 π bis 8 π für hochorientierte, d. h. schnellgesponnene Spinnkabel gewählt.

Der maximal mögliche Umschlingungswinkel steigt

jo mit zunehmender Vororientierung, d. h. mit zunehmender Spinnabzugsgeschwindigkeit.

Um die Reibung des Spinnkabels auf den Zähnen gering zu halten, werden Zähne mit Oberflächen mit geringen Reibungskoeffizienten gewählt, wie z. B.

mattierte Chrom· oder Sinterkeramikfläohen. Die Reibung kann auch durch die Wahl de/ Präparations mittel und des Wassergehalts des Spinnkabels gering gehalten werden. Extrem niedere Reibungswerte ergeben sich bei dijhbar gelagerten Zähnen mit kreis-

M) förmigem Querschnitt.

Dtr Durchmesser der mit Zähnen besetzten Walzen wird groß gewählt, um durch geringe Drehzahlen eine wenig aufwendige Vorrichtung benutzen zu können. Zur Ablösung des Spinnkabels von den Zähnen

hi tragen aber auch die Fliehkräfte bei. so daß bei höheren Eingriffen wieder geringere Durchmesser geeigneter sind.

Zähnezahl und Durchmesser der mit Zähnen be-

setzten Walzen sowie die spezielle Gestaltung der Zähne werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung dem jeweiligen Problem angepaßt, wobei die Art des Spinngutes, die aufgebrachte Präparation, die Einzel- und Gesamtster des Spinnkabels und natürlich die Spinnabzugsgeschwindigkeit berücksichtigt werden.

Das Beispiel zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in verschiedenen Wirkungsweisen.

Beispiel

Die mit Zähnen besetzten Walzen nach Fig. 1 bei 520 mm Durchmesser D, 30 Zähnen bewirken eine Geschwindigkeitsreduktion Δ des austretenden Spinnbandes bei einem Eingriff von
e — 60 mm von Δ = 589ί-c = Hfl mm von 4

c = 100 mm von A = 74%.

Hei einem Zahndurchmesser von 15 mm. matt vcr chromt. einer Spinnhandstärke von 90 000 dte.x um 2800 ni min Spinnabzug, el h. Zuliefergeschwindig keit V₁ und einem Feuchtigkeitsgehalt von 15-20' ergaben maximale Fadenspannungen/ bei
Eingriffe = 80 mm und Umschlingungswinkel vor 4 ,τ von / = 70 mp/dtex

Eingriffe = 100 mm und Umschlingungswinkel vor 4,8 π von/ = 103 mp/dtex

Eingriffe = 120 mm und Umschlingungswinkel vor 5,8 π von/= 115 mp/dtex.

Höhere Eingriffe ließen die Fadenspannung seh schnell über die zulässige Verstreckungsgrenze vot .V)O mp/dtex ansteigen.

Auch treten an den Zähnen unzulässig hohe Kräft< auf, so daß die Grenze der Geschwindigkeitsreduktioi bei ca. 80Cf erreicht wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ablegen von Endlosmateria!, bestehend aus einem Paar von Walzen, an deren Oberfläche periodisch Zähne angeordnet sind, und die mit ihren peripheren Bereichen eine Eingriffzone mit zwei Begrenzungsebenen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (4) der einen Walze (2) im ringförmigen Arbeitsbereich dieser Walze von außerhalb der der Eingriffzone abgewandten Seite der einen Begrenzungsebene gehalten sind, und daß die Zähne (4a) der anderen Walze (2a) in ihrem ringförmigen Arbeitsbereich von außerhalb der anderen Seite der anderen Begrenzungsebene gehalten sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (4 bzw. 4a) über Speichen (3 bzw. 3a) mit den Walzen (2 bzw. 2a) verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (4 bzw. 4a) parallel zu den Achsen der Walzen angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (4 bzw. 4a) kreisförmige Querschnitte aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (4 bzw. 4a) Vollkörper sind.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (4 bzw. 4a) Hohlkörper sind.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß c V Zähne (4 bzw. 4a) starr befestigt sind.

8. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (4 bzw. 4a) drehbar gelagert sind.

9. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Zähne (4 bzw. 4a) weniger als die Hälfte der Zahnteilung beträgt.

10. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Zähne (4 bzw. 4o) weniger als ein Viertel der Zahnteilung beträgt.

11. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriff größer ist als der Quotient aus Zahnteilung und Ludolphscher Zahl π.