DE3440975A1 - Verfahren und vorrichtung zum kraeuseln von kabeln aus synthetischen faeden - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum kraeuseln von kabeln aus synthetischen faedenInfo
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Description
Krefeld, den 5· Nov. 1984
973 - PL/Κϋ F 84/03 J410110
Neumünstersche Maschinen-
und Apparatebau GmbH
(Neumag)
2350 Neumünster
Verfahren und Vorrichtung zum Kräuseln von Kabeln aus synthetischen Fäden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kräuseln von
Kabeln aus synthetischen Fäden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung
eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Stauchkämmerkräuselvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.
Bei modernen Herstellungsverfahren werden Kabel aus frisch ersponnenen Fäden aus synthetischen Polymeren
in einem kontinuierlichen Arbeitsgang gestreckt, in einer Stauchkammer gekräuselt und eventuell anschließend
zu Stapelfasern verschnitten. Die Kräuselgeschwindigkeit, die bei den herkömmlichen diskontinuierlichen
Verfahren meistens bei 100 bis 150 m/min liegt und in der Praxis kaum 300 m/min übersteigt, muß
sich bei einem kontinuierlichen Verfahren naturgemäß nach der Spinngeschwindigkeit richten und liegt daher
stets über 500 m/min, in der Regel sogar über 1000 m/min. Bei einer typischen Spinngeschwindigkeit von
500 m/min und einem Verstreckverhältnis von 1:4 ergibt sich für das verstreckte Kabel eine Geschwindigkeit
von 2000 m/min; mit dieser Geschwindigkeit wird das Kabel der Kräuselvorrichtung zugeführt. Bei dieser Geschwindigkeit
haben die Zuführwalzen der Kräuselkam-
-H-
mer, wenn man einen Walzendurchmesser von z.B. 120 mm zugrundelegt, eine Drehzahl von mehr als 5000 U/mln.
Die Entwicklung tendiert zu noch höheren Geschwindigkeiten.
Die angegebene Drehzahl errechnet sich aus der Bedingung, daß die Oberflächengeschwindigkeit der
Walzen gleich der Zuführgeschwindigkeit des Kabels ist. Dagegen ist die Geschwindigkeit, mit der sich
der Stopfen in der Stauchkammer vorwärts bewegt, erheblich kleiner. Daher entsteht - zusätzlich zu der
durch den Stauchvorgang selbst erzeugten Wärme - an den Berührungsstellen zwischen den Walzen und dem
Stopfen Reibungswärme, die mit zunehmender Geschwindigkeit immer mehr ins Gewicht fällt. Andererseits
wird durch das Kabel, dessen Temperatur sich durch die erzeugte Wärme erhöht, fortwährend Wärme abgeführt.
Berechnungen und Schätzungen zeigen, daß die eigentliche Stauchwärme auch bei hohen Geschwindigkeiten
meistens durch das Kabel abgeführt wird, ohne daß dessen Temperatur das zulässige Maß überschreitet. Das
gilt aber nicht mehr in vollem Umfang für die oben erwähnte Reibungswärme. Daher ist eine Kühlung erforderlich.
In der älteren Anmeldung P 33 32 387-9 ist eine für hohe Betriebsgeschwindigkeiten geeignete Stauchkammerkräuselvorrichtung
beschrieben, die durch eine vollständige Einkapselung gegen äußere Einflüsse abgeschirmt
ist. Durch Einblasen von Kühlluft in die Einkapselung ist die Temperatur gut steuerbar. Die Kühlluft
durchströmt das Gehäuse auf einem definierten Weg in Richtung auf die Stauchkammermündung und bewirkt
eine gleichbleibende gute Kühlung. Es hat sich aber gezeigt, daß eine Luftkühlung nicht in allen Fällen
ausreicht, um die hohe Reibungswärme abzuführen.
Durch die DE-OS 16 60 637 ist eine Stauchkammerkräuselvorrichtung bekannt, bei der zusätzlich zu
einer Oberflächenkühlung, die mit Luft arbeitet, eine Innenkühlung der Druckwalzen vorgesehen ist. Die
hierzu erforderliche Einleitung eines Kühlmediums in das Innere der Druckwalzen ist aber gerade bei den
Schnellaufenden Stauchkammerkräuselvorrichtungen, mit
denen sich die Erfindung befaßt, mit besonders schwierigen Dichtungsproblemen verbunden. Es ist auch
konstruktiv kaum möglich, in den Druckwalzen Kühlmittelkanäle unterzubringen. Denn da im Gegensatz zu
den herkömmlichen, mit Titern bis zu 4 Mio dtex arbeitenden Stauchkammerkräuselvorrichtungen bei den
schnell laufenden modernen Maschinen nur Titer bis höchstens 200.000 dtex vorkommen, sind die Druckwalzen
entsprechend schmal, eher scheibenförmig.
Durch die US-PS 28 62 279 ist auch schon eine in waagerechter Richtung fördernde Stauchkammerkräusel-Vorrichtung
bekannt, bei der zwecks Kühlung Wasser in die Spalte zwischen den rotierenden Druckwalzen und
den festen Kammerwänden eingesprüht wird. Diese Anordnung mag für die dort angegebenen Geschwindigkeiten
von etwa 45 m/min bzw. etwa 110 m/min durchaus brauchbar
sein, wenn das Wasser mit genügend hohem Druck eingespritzt wird. Bei den wesentlich höheren Geschwindigkeiten,
für die die Erfindung konzipiert ist, läßt sich aber auf diese Weise keine ausreichende
Kühlung erzielen. Das aufgesprühte Wasser würde größtenteils ungenutzt von den Walzenoberflächen abgeschleudert
werden. Das Wasser, das in die keilförmigen Spalte zwischen den Walzen und den beiden waagerecht
angeordneten Kammerwänden eingesprüht wird, würde infolge der hohen Oberflächengeschwindigkeit der
Walzen aus diesen Spalten herausgefördert werden und nicht mit dem Kabel in Berührung kommen. Ein weiterer
Nachteil besteht darin, daß eine komplizierte Anordnung von mehreren Düsenrohren erforderlich ist, die
zum Teil an schwer zugänglichen Stellen eingebaut sind. Da immer die Gefahr besteht, daß sich feine
Düsenöffnungen zusetzen, dürfte es bei dieser Vorrichtung schwierig sein, eine gleichbleibende, feindosierbare
Kühlung zu gewährleisten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Gattung so weiter zu
entwickeln, daß eine verstärkte Kühlung ermöglicht wird. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine zur
Durchführung des Verfahrens geeignete Stauchkammerkräuselvorrichtung zu schaffen.
Die erstgenannte Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst. Bei diesem Verfahren
werden Wassertröpfchen von dem Kühlluftstrom mitgerissen und an die zu kühlenden Stellen getragen.
Wie Versuche gezeigt haben, läßt sich die benötigte Wassermenge so gering halten, daß das Kabel nur wenig
angefeuchtet wird. Diese geringe Anfeuchtung ist nicht nur unschädlich, sondern hat sogar einen überraschenden
Vorteil: die an den Fäden anhaftende Präparation, die durch die vorangegangene Berührung mit den heißen
Streckwalzen getrocknet 1st, wird angefeuchtet und gleichmäßig verteilt, so daß das Kabel wieder geschmeidig
wird.
Die Maßnahme gemäß Anspruch 2 wird bei gröberen Einzeltitern empfohlen, ab etwa 4 dtex. Bei geringeren
Einzeltitern wird reines Wasser bevorzugt, da die Zugabe von Präparation in solchen Fällen zu Verklebungen
führen kann.
Durch die in Anspruch 3 angegebene Maßnahme wird die Bildung von Belägen vermieden. Wegen des erstaunlich
niedrigen Wasserbedarfs bedingt die Verwendung von destilliertem Wasser keine nennenswerte Verteuerung,
Die an zweiter Stelle genannte Aufgabe wird in einfacher Weise durch die im Kennzeichen des Anspruchs 4
angegebenen Merkmale gelöst.
Bei der Anordnung gemäß Anspruch 5 wirkt der obere Walzenzwickel als Rinne, in der sich eine geringe
Wassermenge sammelt. Dadurch wird das senkrecht von oben einlaufende Kabel stets gleichmäßig angefeuchtet,
bevor es in die Stauchkammer gelangt.
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels.
Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer Stauchkammer-
kräuselvorrichtung
Figur 2 zeigt die Stauchkammerkräuselvorrichtung in
Figur 2 zeigt die Stauchkammerkräuselvorrichtung in
einem waagerechten Schnitt in der Ebene der Druckwalzenachsen
Figur 3 zeigt eine Einzelheit in größerem Maßstab.
Figur 3 zeigt eine Einzelheit in größerem Maßstab.
Der eigentlichen Stauchkammer 1 sind zwei schmale, scheibenartige Druckwalzen 2, 2f zugeordnet, deren
Achsen in einer waagerechten Ebene liegen. Die Druckwalzen 2, 2' sind auf Wellen 3, 3' fliegend an einem
Maschinengestell gelagert, von dem in Figur 2 nur die Frontplatte 4 angedeutet ist. Einzelheiten der Lagerung
und des Antriebs, die nicht zur Erfindung gehören, sind in der älteren Anmeldung P 33 32 3θ7·9
ausführlich beschrieben. Die beiden Druckwalzen 2, 2'
sitzen je in einer Gehäusehälfte 5, 5', die die Form eines zur Druckwalze konzentrischen Kreises hat,
von dem längs einer parallel zur Walzenspaltebene verlaufenden Sehne ein Segment abgeschnitten ist. Die
Gehäusehälften 5, 5' sind zueinander asymmetrisch, so daß ihre Nahtstelle näher bei der in den Figuren 1 und
2 rechts liegenden Druckwalze 2· als bei der links liegenden Druckwalze 2 liegt. Die Druckwalze 2f mit
der Gehäusehälfte 5' ist, wie in der genannten älteren Anmeldung ausführlich beschrieben, relativ zu der
Druckwalze 2 und der zugehörigen Gehäusehälfte 5 verschieblich.
Jede Gehäusehälfte 5, 5' hat einen Boden 6, 6' und einen daran festgeschraubten Deckel 7, 7'·
Der Boden 6 ist mit der Lagerbuchse der Welle 3 verbunden, der Boden 6' mit der Lagerbuchse der Welle 31·
Bei der Gehäusehälfte 5 sind an der Nahtstelle schmale
Seitenplatten 8, 8' aus verschleißfestem Material auswechselbar in den Boden 6 bzw. den Deckel 7 eingesetzt.
Diese bilden die vordere und hintere Begrenzungswand der Stauchkammer 1. In konzentrischen Ausdrehungen
der Böden 6, 6' sitzen Zwischenstücke 9, 9' in Form von Ringen, die längs einer Sehne aufgeschnitten
sind. Die beiderseitigen Schnittflächen 10, 10' bilden unter der Ebene der Druckwalzenachsen die seitlichen
Begrenzungen der Stauchkammer 1. über dieser Ebene begrenzen die entsprechenden Flächen 11, 11'
einen Einlaufkanal 12. Infolge einer geringfügigen Verkantung ist der Einlaufkanal 12 etwas breiter als
die Stauchkammer 1, und die Stauchkammer 1 ist nach unten hin schwach keilförmig verengt. Der Keilwinkel
läßt sich verändern, indem man die Zwischenstücke 9, 9' in der entsprechenden konzentrischen Bodenausnehmung,
die dabei eine Führung bildet, geringfügig dreht. Schrauben 13, 13', die durch Schlitze im Rand
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des Bodens 6, 6' zugänglich sind, dienen zur Arretierung.
Die Zwischenstücke 9, 9' sind im Innern exzentrisch ausgedreht. An der offenen Seite besteht zwischen der
schneidenartigen Kante 14, 14f des Zwischenstückes
9 bzw. 9r und der Mantelfläche der zugerodneten Druckwalz-e
2, 2' nur ein sehr geringes Spiel, das sich durch Betätigung von Schrauben 15, 15' exakt einstellen
läßt. Dagegen besteht an der dem Walzenspalt abgewandten Seite ein relativ breiter Kanal 16, 16'.
Zusätzliche Verbreiterungen 17, 17' befinden sl-ch
unter den Achsen der Druckwalzen 2, 2'.
Die Kanäle 16, 16' sind durch kurze, zu den Achsen der Druckwalzen 2, 2' parallele Bohrungen 18, 18' von
etwa 10 mm Durchmesser mit Bohrungen 19, 19' verbunden, die die Einlaßkanäle für die Kühlluft bilden. Die
Einlaßkanäle 19, 19' sind mit Gewinden versehen, in denen Injektoren 20, 20' eingeschraubt sind.
Im Innern des Injektors 20 befindet sich eine ringförmige Luftkammer 21, in die seitlich ein Lufteinlaßrohr
22 mündet. Die Luftkammer 21 ist an einer Stirnseite durch eine Platte 23 begrenzt, die einen
Kranz von windschief zur Injektorachse angeordneten engen Bohrungen 24 aufweist. Die andere Stirnseite ist
durch einen eingeschraubten Stopfen 25 verschlossen, durch den ein Ansaugrohr 26 mittig hindurchgeführt
ist. Dieses sitzt mit seinem Ende in einer Bohrung der Platte 23 und mündet daher - ebenso wie die Bohrungen
24 - in einer zur Luftkammer 21 koaxialen Mischkammer 27· Diese geht direkt in ein kurzes Leitungsstück
über, das mit einem Gewinde 29 in dem Einlaßkanal verschraubt ist.
- ίο -
Das Lufteinlaßrohr· 22 1st über ein Regelventil 30 und
einen einstellbaren Druckminderer 31 an eine nicht dargestellte Druckluftquelle angeschlossen. Das
Ansaugrohr 26 ist über ein Regelventil 32 mit einem Wasserbehälter 33 verbunden.
Der Injektor 20' stimmt mit dem Injektor 20 überein und ist - wie Figur 1 zeigt - mit entsprechenden
Rohrleitungen verbunden.
Im Betrieb wird Druckluft mit max. 6 bar überdruck über das Regelventil 30 und den Druckminderer 31
zugeführt. Sie gelangt in die Luftkammer 21 und von dort über die Bohrungen 24 mit erhöhter Geschwindigkeit
in die Mischkammer 27« Der durch die windschiefe Anordnung der Bohrungen 24 stark verwirbelte Luftstrom
erzeugt einen Unterdruck, so daß über das Ansaugrohr 26 Wasser aus dem Behälter 33 angesaugt wird. Die
Wassermenge läßt sich durch das Ventil 32 regulieren.
Das angesaugte Wasser wird in der Mischkammer 27 mit der Luft verwirbelt und in feinste Tropfen zerrissen.
Die mit Wasser angereicherte Luft gelangt über das Leitungsstück 28, den Einlaßkanal 19 und die weite
Bohrung 18 in den Kanal 16 und in entsprechender Weise in den Kanal 16'. Von dort strömt sie durch die engen
Spalte, die zwischen den Seitenflächen der Druckwalzen 2, 2' und den entsprechenden Gehäusewandungen bestehen, in Richtung auf die Walzenspaltebene. Mitgeführte
Wassertröpfchen benetzen und kühlen die Druckwalzen und wirken gleichzeitig als Schmiermittel. Ein
Teilstrom verläßt das Gehäuse durch die Stauchkammer 1 und durchdringt somit den darin angestauchten
Stopfen. Der andere Teilstrom tritt durch den Einlaufkanal 12 aus und trifft dabei direkt auf das einlaufende
Kabel. Der obere Zwickel zwischen den beiden
- li -
Walzen wirkt als Rinne, in der sich eine geringe Wassermenge sammelt, so daß das Kabel im Einlauf immer
gleichmäßig befeuchtet wird. Das Wasser wird praktisch vollständig verdampft, d.h. die hohe Verdampfungswärme
des Wassers wird zum Abbau der Prozeßwärme genutzt.
Das erklärt die gute Kühlwirkung bei sparsamem Wasserverbrauch.
Beispiel: Ein Polypropylen-Faserkabel mit einem Gesamttiter
zwischen 6.000 und 20.000 dtex wird gemäß Pfeil 34 senkrecht von oben mit einer Geschwindigkeit
von 1.000 m/min der Stauchkammerkräuselvorrichtung zugeführt. Die Druckluft wird mit einem überdruck von
2,0 bar den Injektoren zugeführt. Es ergibt sich ein Wasserverbrauch von 2 bis 4 Liter pro Stunde.
Claims (4)
1. Verfahren zum Kräuseln von Kabeln aus synthetischen
Fäden,
wobei ein Kabel mittels rotierender Druckwalzen einer Stauchkammer mit hoher Geschwindigkeit
zugeführt wird
und wobei Kühlluft in ein die Druckwalzen im Betrieb umschließendes Gehäuse eingeblasen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluft feine Wassertröpfchen enthält.
10
10
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasser Präparation in einer Menge von max.
5 % zugesetzt wird.
3· Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von destilliertem Wasser.
4. Stauchkammerkräuselvorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit zwei zusammenwirkenden Druckwalzen und mit
einem die Druckwalzen umschließenden Gehäuse mit mindestens einem Einlaßkanal für Kühlluft,
gekennzeichnet durch mindestens einen Injektor (20, 20') mit einem an eine Druckluftquelle
anschließbaren Einlaßrohr (22), dessen Mündung
über enge Kanäle (Bohrungen 24) mit einer Mischkammer (27) in Verbindung steht,
mit einem in die Mischkammer (27) mündenden Ansaugrohr (26), das von einem Wasserbehälter (33) ausgeht
und mit einem von der Mischkammer (27) zu dem Einlaßkanal (19, 19') des Gehäuses geführten Leitung
(28) für mit Wassertropfen beladene Kühlluft.
5· Stauchkammerkräuselvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der beiden
Druckwalzen (2, 2') in einer waagerechten Ebene liegen und die Stauchkammer
<1) unter der Ebene der Druckwalzenachsen angeordnet ist.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US8277709B2 (en) | 2002-02-27 | 2012-10-02 | Trevira Gmbh | Production of fine stufferbox-crimped tows from synthetic filaments and further processing thereof into textile hygiene articles |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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US4756063A (en) | 1988-07-12 |
EP0180715A3 (en) | 1987-04-01 |
JPH0122369B2 (de) | 1989-04-26 |
JPS61113843A (ja) | 1986-05-31 |
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