DE3341474C2 - - Google Patents

Description

Eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs ist durch DE 26 49 883 A1 bekannt. Diese Vor­ richtung besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Düsen, die auf ein laufendes Spinnfaserbündel eine Drallwirkung aus­ üben. Die beste Festigkeit des in dieser Vorrichtung er­ zeugten, mit Spinnfaserenden umwickelten Spinnfaserbündels wird erhalten, wenn die Drallwirkung der ersten Düse und der zweiten Düse einander entgegengesetzt sind.

Die erste Düse bewirkt dabei insbesondere eine Ballonbildung des Fadens bzw. Faserbündels in dem Bereich, in welchen der durch die zweite Dralldüse erzeugte Falschdrall zurückläuft.

Die Falschdrahtvorrichtung kann gemäß der DE 26 49 883 A1 auch mechanischer Art sein. Derartige Vorrichtungen sind z. B. aus der DE 31 23 671 A1 bzw. DE 29 28 522 A1 bekannt.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß das Verfahren der Herstellung eines durch Faserenden umwickelten Spinn­ fasergarns um so sicherer und mit um so höheren Geschwin­ digkeiten durchgeführt werden kann, je sicherer gewährleistet ist, daß in der Falschzwirnzone Einzelfasern und insbesondere Faserenden dazu veranlaßt werden können, den durch die Falschzwirnung hervorgerufenen Faserverbund zu verlassen.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, auf das Faser­ bündel in der Falschzwirnzone höhere dynamische Kräfte auszuüben, als durch pneumatische Einrichtungen hervorge­ rufen werden können.

Es wird daher vorgeschlagen, den Faden durch eine mechanische, umlaufende oder linear bewegliche Zwangsführung in eine ballonbildende Bewegung zu versetzen. Unter Zwangsführung werden dabei alle Fadenführungselemente verstanden, die den Faden quer zu seiner Laufrichtung mit oszillierenden, umlaufenden oder linearen Bewegungen beaufschlagen. Es sei darauf hingewiesen, daß auch eine lineare Bewegung der Zwangsführung den Faden zwar nicht in eine gleichförmige, gleichwohl jedoch in eine ballonbildende Bewegung versetzt, da hierzu die Störfaktoren, die im Fadenlauf stets vorhanden sind, wie z. B. Ungleichmäßig­ keiten des Faserbündels, ausreichen.

Als Zwangsführung kommt im einfachsten Falle eine rotierende Scheibe mit unrundem Umfang in Betracht, die den Faden an ihrem Umfang berührt. Es kann sich dabei z. B. um eine kreisförmge Scheibe handeln, die exzentrisch aufgehängt ist. Da sehr hohe Ballonfrequenzen erforderlich sind, wird bevorzugt vorgesehen, daß die Scheibe auf ihrem Umfang mehrere Unrundheiten aufweist, so daß ein Übersetzungs­ verhältnis zwischen der Drehzahl der Scheibe und der Ballonfrequenz (Drehzahl des Ballons) vorliegt, welches niedrige Scheibendrehzahlen bei hoher Ballon­ frequenz erlaubt.

Eine andere Zwangsführung, die zur Ballonbildung des Fadens geeignet ist, besteht aus einer Scheibe, die um eine zum Faden vorzugsweise parallele Achse rotiert und die zu ihrer Achse geneigt ist, so daß der Abstand zwischen Achse und Faden nach einem elliptischen Bewegungsgesetz durch die Rotation der Scheibe gesteuert wird.

Bei einer einseitigen Zwangsführung des Fadens hängt die Ballongeschwindigkeit nicht nur von der Anregungsfre­ quenz, die durch die Drehzahl der Scheibe gegeben ist, sondern auch von der Fadenspannung ab. Um diese Abhängig­ keit zu vermeiden, werden zwei oder vorzugsweise drei Scheiben verwandt, die auf parallelen Achsen aufgespannt sind und sich überlappen und deren Umfang bei vorgegebener Drehrichtung so gestaltet ist, daß - projiziert auf eine zu den Scheiben parallele Ebene - ihre Umfangslinien für jede Drehstellung eine enge Fadenführung bilden, welche bei fortschreitender Drehung der Scheiben nach einem vorgegebenen Bewegungsgesetz, z. B. geradlinig oder kreisförmig, auf einem Polygon mit abgerundeten Ecken umläuft. Der Faden wird im wesentlichen senkrecht zu den Scheiben durch diesen Überschneidungsbereich, der einen Fadenführungs­ durchlaß bildet, geführt. Die Scheiben werden mit konstantem Übersetzungsverhältnis, vorzugsweise mit gleicher Drehzahl und gleichsinnig angetrieben. Es ist bevorzugt, auf dem Umfang mehrere Unrundheiten vorzusehen, wodurch bewirkt wird, daß bei einer Drehung der Scheiben mehrere Ballon­ zyklen durchlaufen werden. Es ist ferner möglich, durch die Gestaltung der Scheiben besondere Ballonbewegungsgesetze auszuwählen, welche hohe dynamische Kräfte zur Folge haben. Dies ist z. B. bei solchen Bewegungsgesetzen der Fall, die unstetige Bewegungsgesetze oder Bewegungsgesetze mit zeitweise starken Beschleunigungen und Verzögerungen aufweisen.

Der Vorteil dieser Einrichtung zur Ballonausbildung besteht darin, daß die Drehrichtung des Ballons durch Phasenverschiebung der Scheiben vorgegeben werden kann. Es ist dadurch möglich, die Drallwirkungen auf den Faden, die einerseits durch Reibung des Fadens an den Umfangsflächen und andererseits durch den Fadenballon hervorgerufen werden, entweder gleichsinnig oder gegensinnig zu machen, so daß eine verstärkte Drallung oder eine nur schwache Drallung erfolgt und die durch den nachfolgenden Falschdrall­ geber hervorgerufene Drallung verstärkt oder vermindert wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 das erfindungsgemäße Spinnprinzip (perspektivisch);

Fig. 2 dasselbe Spinnprinzip in Ansicht mit Drallstopp­ einrichtung;

Fig. 3, 4 Einrichtung zur Ballonbildung für rechtsdrehenden und linksdrehenden Ballon;

Fig. 3a, 4a die geometrische Konstruktion des Umfangs der ballonbildenden Scheiben.

In Fig. 1 wird der Faden 1 als Lunte einem Streckwerk zugeführt, von dem nur die Vorderwalzen 3 gezeigt sind. Dem verzogenen Faserbündel wird durch den nach dem Klemm­ prinzip arbeitenden Friktionsfalschdraller 4 ein Falsch­ drall - im dargestellten Beispiel ein S-Drall - erteilt, und zwar in dem zwischen dem Falschdraller und den Vorderwalzen 3 gelegenen Bereich der Fadensäule. Wie sich aus dem Prinzip des Falschdrallens ergibt, verläßt das Faserbündel den Falschdraller im wesentlichen ungezwirnt.

Zwischen den Vorderwalzen 3 und dem Friktionsfalschdraller 4 ist die Einrichtung 2 zur Ballonbildung angeordnet, die den Faden unter Bildung eines Fadenballons in Bewegung versetzt. Wie sich aus den Fig. 3 und 4 ergibt, besteht die Einrichtung 2 aus den drei Scheiben 5, 6, 7, von denen Scheibe 7 in Fig. 1 der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt ist. Die Scheiben 5, 6, 7 rotieren um die Achsen 8, 9, 10 im gleichen Drehsinn. Dargestellt ist in Fig. 3 und 4 ein Drehsinn im Rechtssinne. Die nachfolgenden Erklärungen sind jedoch analog anwendbar, wenn die Scheiben im Linkssinne angetrieben werden. Die Scheiben 5, 6, 7 überlappen sich derart, daß in der Projektion auf eine zu den Scheiben parallele Ebene zwischen ihnen ein mehr oder weniger enger Spalt entsteht, durch den der Faden 1 geführt wird. Die Scheiben sind nun an ihrem Umfang unrund ausgebildet, so daß sie dem Faden quer zu seiner Laufrichtung abwechselnd einen Bewegungsimpuls erteilen. Durch entsprechende Ausbildung des Umfangs der Scheiben kann man erreichen, daß eine bestimmte Bewegungs­ bahn für den Faden vorgegeben wird. Dargestellt ist in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 3 und 4, daß der Faden von den Scheiben quer zu seiner Laufrichtung auf einer Kreis­ bahn geführt wird. Es sei besonders hervorgehoben, daß es erfindungsgemäß bereits genügt, wenn die Scheiben abwechselnd einen Impuls erteilen, ohne daß die beiden anderen gleich­ zeitig die Zwangsführung des Fadens darstellen. Schon der von den Scheiben abwechselnd und aus verschiedenen, umlau­ fenden Richtungen erteilte Bewegungsimpuls bewirkt eine schnelle Vibration des Fadens, welche zu einer Ballonbildung führt. Bevorzugt ist der Umfang der Scheiben jedoch so ausgebildet und sind die Scheiben relativ zueinander so phasenverschoben, daß die Scheiben miteinander eine relativ enge Zwangsführung des Fadens bilden.

Im folgenden wird die Konstruktion des Scheibenumfangs der Scheiben nach Fig. 3, Fig. 3a beschrieben.

Dabei wird vorgegeben, daß der Faden 1 sich auf der Ballon­ kreisbahn im Rechtssinne drehen soll. Die Konstruktion ist in Fig. 3a im einzelnen beschrieben. Wenn der Punkt A als der momentane Aufenthalt des Fadens auf der Ballonkreis­ bahn 17 durch entsprechende Dimensionierung der Radien der Scheiben 5, 6, 7 vorgesehen ist, so findet man die Punkte B 5, B 6, B 7 des Umfangs der Scheiben 5, 6, 7, durch welche der Ballonpunkt B festgelegt wird, wie folgt:

Die Entfernung des Ballonpunktes B vom Ballonpunkt A betrage 60° in der vorgegebenen Drehrichtung des Ballons, hier also im Rechtssinne. Wegen des vorgegebenen Übersetzungsverhält­ nisses zwischen Ballon und Scheiben von 6 : 1 führen die Scheiben während einer Ballondrehung von 60° eine Drehung von 10° aus. Es wird daher der Umfangspunkt B 5 der Scheibe 5 dadurch festgelegt, daß man um den Mittelpunkt 8 der Scheibe 5 einen Kreisbogen von 10°, beginnend mit dem Punkt B gegen die vorgegebene Drehrichtung der Scheibe 5 schlägt. Der entsprechende Umfangspunkt B 6 der Scheibe 6 wird dadurch gefunden, daß um den Mittelpunkt 9 der Scheibe 6, ausgehend vom Punkt B, ein Kreisbogen von 10° gegen die vorgegebene Drehrichtung der Scheibe 6 geschlagen wird. An dessen Endpunkt liegt der Umfangspunkt B 6 der Scheibe 6. Ebenso wird ein Kreisbogen von 10° vom Punkt B aus mit dem Mittelpunkt 10 der Scheibe 7 geschlagen, um den Umfangs­ punkt B 7 der Scheibe 7 zu finden. Es sei besonders bemerkt, daß die jeweiligen Kreisbögen von 10° jeweils gegen die Drehrichtung der Scheiben vom Punkt B aus abgetragen werden müssen.

Indem man nun einen weiteren Punkt C vorgibt, der auf der Ballonbahn 17 in der vorgegebenen Drehrichtung des Ballons wiederum um 60° entfernt ist, können die weiteren Umfangs­ punkte der Scheiben 5, 6, 7 bestimmt werden. Um eine möglichst genaue Festlegung der Ballonbahn 17 zu erzielen, können bei der Konstruktion auch kleinere Winkel der Ballon­ drehung vorgegeben werden, wobei dann die entsprechenden Winkel der Scheibendrehung im Übersetzungsverhältnis zu verkleindern sind. Es sei bemerkt, daß das Übersetzungsver­ hältnis in weiten Bereichen vorgegeben werden kann. Ebenso läßt sich die Ballongröße in weiten Bereichen vorgeben.

Es sei nun bemerkt, daß die nach der Konstruktion der Fig. 3a konstruierten Scheiben nach Fig. 3 auch einen links­ drehenden Ballon erzielen können, ohne daß die Drehrichtung der Scheiben geändert wird. Es muß hierzu lediglich eine Phasenverschiebung der Scheiben stattfinden, die sich dann ergibt, wenn man die Konstruktion nach Fig. 3a für einen linksdrehenden Ballon durchführt. Es ergibt sich aus der Konstruktion ferner, daß sämtliche Scheiben kon­ gruent sind. Die Drehrichtung des Ballons kommt durch die Phasenverschiebung der Scheiben zustande.

Die Scheiben nach Fig. 4 sind nach einer Kon­ struktion nach Fig. 4a zustandegekommen. Anhand der Fig. 4 ist eine Konstruktion und Phasenverschiebung der Scheiben gezeigt, durch welche bei rechtsdrehenden Scheiben ein linksdrehender Ballon erzeugt wird. Die Konstruktion nach Fig. 4a wird insbesondere dann und deswegen angewandt, wenn die Ballonbahn 17 klein ist im Verhältnis zum Radius, was in der Praxis durchaus der Fall ist. Ein typischer Durchmesser der Scheiben beträgt z. B. 50 mm, während der Ballondurchmesser 2 mm beträgt.

Durch den Ballonpunkt A sind die Scheibenpunkte A 5, A 6, A 7 festgelegt. Durch Linksdrehung um 60° im Sinne der Ballon­ drehung wird der Ballonpunkt B festgelegt. Die Umfangspunkte B 5, B 6, B 7 werden sodann (wegen des vernachlässigbar geringen Abstandes zwischen den Punkten A und B) dadurch gefunden, daß vom Punkt A aus gegen die Drehrichtung der jeweiligen Scheibe 5, 6, 7 ein Kreisbogen von 10° um den jeweiligen Scheibenmittelpunkt 8, 9, 10 geschlagen wird. An dessen Endpunkt liegen die Umfangspunkte B 5, B 6, B 7. Die weiteren Umfangspunkte C werden dadurch gefunden, daß vom Punkt B aus entsprechende Kreisbögen um die Mittelpunkte 8, 9, 10 der Scheiben 5, 6, 7 geschlagen werden.

Es sei erwähnt, daß jede beliebige Ballonbahn 17, also z. B. auch polygonale Bahnen herstellbar sind, was wegen der dann auftretenden zusätzlichen dynamischen Kräfte von Vorteil ist.

Nach dieser Erfindung sind drei falschdrallgebende Elemente vorhanden. Der hauptsächliche Falschdrall wird durch den Friktionsfalschdrallgeber 4 erzeugt. Ein weiterer Falsch­ drall wird dadurch erzeugt, daß der Faden in eine ballon­ bildende Bewegung versetzt wird. Schließlich wird eine Falschdrallwirkung dadurch erzeugt, daß der Faden in Umfangs­ kontakt an den rotierenden Scheiben 5, 6, 7 anliegt. Sämtliche Drallrichtungen können gleichgerichtet sein. Bevorzugt ist jedoch, daß die Drallwirkungen durch den Ballon gerichtet, aber gegen die Drallrichtung des Friktionsfalsch­ drallers 4 gerichtet sind. Dadurch wird bewirkt, daß der Zwirn im Bereich des Ballons zumindest teilweise aufgelöst wird. Die im Ballon erzielten dynamischen Kräfte, insbeson­ dere Zentrifugalkräfte sind dadurch um so eher in der Lage, Teilbereiche einzelner Spinnfasern zum Verlassen des Fadens zu veranlassen. Diese aus dem Fadenverbund teilweise heraus­ stehenden Einzelfasern 16 werden sodann hinter dem Friktions­ falschdraller 4 veranlaßt, sich um das nunmehr wieder parallele Fadenbündel als Umwindefasern zu wickeln, da sie den vor dem Friktionsfalschdraller bestehenden Zwirn nicht oder nur teilweise erhalten haben.

In Fig. 2 ist eine Fig. 1 entsprechende Vorrichtung ge­ zeigt. Die Besonderheit besteht in der Drallstoppeinrich­ tung 18, die aus zwei Walzen besteht, welche durch eine Feder 19 gegeneinander gedrückt werden und dadurch die Fortpflanzung des Zwirns bis zu der Einrichtung 2 verhindern oder zumindest behindern. Auch hierdurch soll die Wirkung des Ballons, d. h. das Abspreizen von Teil­ bereichen einzelner Spinnfasern aus dem verzogenen Faden gefördert werden.

Der Friktionsfalschdraller nach dieser Erfindung besteht aus den beiden Scheiben 12 und 13, die gegensinnig rotieren und deren Stirnflächen sich gegenüberstehen und den Faden bereichsweise einklemmen. Die Scheibe 13 ist flexibel und wird durch die federnde Andrückeinrichtung 14 gegen den Faden gedrückt.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Umspinnen eines Spinnfaserstrangs mit Spinnfasern, bestehend aus einer Einrichtung zur Ballonbildung und einem nachgeordneten zum Erteilen von Falschdrall, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (2) zur Ballonbildung eine quer zum Faden­ lauf umlaufende oder linear bewegliche Zwangsführung für den Faden (1) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (2) zur Ballonbildung aus zumindest einer rotierenden Scheibe (5, 6, 7) mit unrundem Umfang besteht, die den Faden (1) an ihrem Umfang berührt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (5, 6, 7) an ihrem Umfang derart gestaltet ist, daß der Faden (1) bei einer Umdrehung der Scheibe (5, 6, 7) den Ballonzyklus mehrfach durchläuft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (5, 6, 7) zu ihrer Rotationsachse geneigt, jedoch zentrisch gelagert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (2) zur Ballonbildung aus zwei sich überlappenden Scheiben (5, 6) besteht, deren Achsen (8, 9) im wesentlichen parallel zum Lauf des Fadens (1) ausgerichtet sind und die mit ihrem unrunden Umfang - in der Projektion auf eine zu den Scheiben (5, 6) parallele Ebene - einen Zwickel bilden, in welchem der Faden (1) zwangsgeführt wird, und die vorzugsweise gleichsinnig rotieren.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine dritte Scheibe (7), deren Achse (10) parallel zu den Achsen (8, 9) der beiden anderen Scheiben (5, 6) ausgerichtet ist, wobei die Achsen (8, 9, 10) im wesentlichen in den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks liegen und wobei die dritte Scheibe (7) die beiden anderen Scheiben (5, 6) derart mit ihrem unrunden Umfang überlappt, daß der Umfang mit dem Zwickel der beiden anderen Scheiben (5, 6) eine Zwangsführung für den Faden (1) bildet, und wobei die Scheiben (5, 6, 7) vorzugsweise gleichsinnig rotieren.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Scheiben (5, 6, 7) derart gestaltet ist, daß der Faden (1) in seiner Normal­ ebene auf einem Kreis (17) geführt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Scheiben (5, 6, ) derart gestaltet ist, daß der Faden (1) in seiner Normalebene auf einer in sich geschlossenen, jedoch unrunden Bahn geführt wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Scheiben (5, 6, 7) derart gestaltet ist, daß der Faden (1) in seiner Normalebene auf einer in sich nicht geschlossenen, geraden oder gekrümmten Bahn geführt wird.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (5, 6, 7) kongruent sind und mit Phasen­ verschiebung gleichsinnig und mit gleicher Drehzahl angetrieben sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (5, 6, 7) derart phasenverschoben angetrieben sind, daß sich der Ballon entgegen der Drehrichtung der Scheiben (5, 6, 7) dreht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (5, 6, 7) derart phasenverschoben angetrieben sind, daß sich der Ballon mit der Drehrichtung der Scheiben (5, 6, 7) dreht.

13. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehsinn der Scheiben (5, 6, 7) auf den Drehsinn des Drallgebers (4) zum Erteilen von Falschdrall einstellbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehsinn der Scheiben (5, 6, 7) und ihre Pha­ senverschiebung sowie der Drehsinn des Drall­ gebers (4) derart abgestimmt sind,
daß sowohl der durch den Ballon als auch der durch die Reibung der Scheiben (5, 6, 7) hervorgerufene faden­ aufwärts gerichtete Falschzwirn dem durch den Falschdraller (4) hervorgerufenen fadenaufwärts ge­ richteten Falschzwirn entgegengesetzt ist.