DE4138509A1 - Kuehlvorrichtung fuer einen laufenden faden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für einen laufenden Faden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Kühlvorrichtungen dieser Art finden vorzugsweise Verwendung in Falschzwirnkräuselmaschinen beim Texturieren laufender syntheti­ scher Fäden. Diesbezüglich bekannte Kühlvorrichtungen bestehen im allgemeinen aus Schienen, die in Fadenlaufrichtung gekrümmt und im Querschnitt muldenförmig gestaltet sind.

Beispielsweise offenbart die DE-OS 24 46 138 eine gattungsgemäße Kühlvorrichtung, in der zwecks Erhöhung der Kühlleistung in einem hohlen Fadenüberlaufkörper ein Kältemittelverdampfer verwendet wird.

Nachteil einer solchen Vorrichtung ist nicht nur in ihrem hohen technischen Aufwand zu sehen, sondern auch und vor allem darin, daß die Kühlleistung, die durch einen Kontakt des Fadens mit der Oberfläche der Kühlschiene zu erzielen ist, aus physikalischen Gründen beschränkt ist und daß die Kühlleistung auch durch ein erhöhtes Temperaturgefälle aus Gründen von Vereisung nicht beliebig erhöht werden kann.

Auch die JP-PS 12 39 125, die DE-OS 29 15 497, die US-PS 42 38 921 und die CH-PS 4 45 714 zeigen zum Texturieren synthetischer Garne erforderliche Kühlvorrichtungen, deren Kühlleistung den Anforde­ rungen mit sehr hohen Geschwindigkeiten arbeitender Texturierver­ fahren nicht mehr gerecht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung mit hoher Kühlleistung zu schaffen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Auch sind in der betrieblichen Praxis nicht veröffentlichte Ver­ suche unternommen worden, durch Aufblasen eines Luftstromes auf einen laufenden Faden eine Kühlwirkung zu erzielen bzw. zu verbes­ sern. Insbesondere ist versucht worden, in den Nutengrund von Kühlschienen Schlitze und Löcher vorzusehen und durch diesen Nutengrund einen Luftstrom zu leiten. Allerdings sind diese Ver­ suche gescheitert; denn eine Verbesserung der Kühlleistung konnte im Vergleich zu bekannten Kühlvorrichtungen nicht erzielt werden.

Die durch die Erfindung verursachte erhebliche Verbesserung der Kühlleistung mag darauf zurückführbar sein, daß über die gesamte Länge des Fadenlaufes in der Kühlvorrichtung der den Faden umgeben­ de Mantel aus heißer Luft oder sonstigen heißen Gasen durch die Nachbarschaft des Fadens zu den feststehenden Spaltwänden aufgebro­ chen wird. Das gilt insbesondere bei Verwendung der Kühlvorrichtung in der Texturierzone einer Falschzwirnkräuselmaschine, in der der Faden und der ihn umgebende Heißluftmantel infolge des Falschdrall­ vorganges rotieren. Allerdings erfolgt auch bei den erwähnten Ver­ suchen ein derartiges Aufbrechen des der den Faden umgebenden Luftmantels, doch geschieht dieses Aufbrechen nur an Stellen, an denen der Faden in Kontakt mit der Heizschiene steht, nicht aber an Stellen, an denen der Faden mit dem quer zu seiner Laufrichtung gerichteten Luftstrom in Verbindung kommt. Dahingegen besteht bei der Erfindung die Besonderheit, daß der Luftmantel im wesentlichen gleichzeitig mit dem Abführen der aufgebrochenen Luftschicht in den Kühlluftstrom aufgebrochen wird.

Eine weitere erhebliche Steigerung der Kühlleistung läßt sich durch die in Anspruch 2 beschriebene Maßnahme erzielen. Dabei wirkt sich zusätzlich aus, daß zum einen eine Summierung der Kühlwirkung durch den Kühlluftstrom und die Berührung des Fadens mit der Wandung erfolgt. Von höherer Bedeutung ist es jedoch, daß durch die Berüh­ rung des sich drehenden Fadens mit der Wandung ein Abschälen des mitdrehenden Luftmantels erfolgt, daß durch die Kühlluft dieser Luftmantel sofort an der Stelle, an der seine Störung erfolgt, auch abgeführt wird. Ferner ist dem Umstand Bedeutung beizumessen, daß die Kühlluft auch eine Kühlung der Berührstelle des Fadens mit der Wandung bewirkt, d. h., eine Kühlwirkung wird genau an der Stelle erzielt, an der die Wärme auf die Wandung übertragen wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darge­ stellt und werden nachfolgend näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Kühlvorrichtung, bei der die Kühlung eines Fadens ausschließlich durch einen Luftstrom in einem Fadenführungsspalt erfolgt;

Fig. 2 eine Vergrößerung mit Strömungslinien;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Kühlvorrichtung, bei der die Kühlung durch einen Kühlstrom mit gleichzeitigem Kontakt mit einer Kühlfläche erfolgt;

Fig. 4 eine Vergrößerung von Teilen, der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 5 eine veränderte Ausführungsform der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 6 eine Draufsicht in starker Vergrößerung der Anordnung von Luftstromlöchern wie sie in Vorrichtungen gemäß der Erfin­ dung Anwendung finden kann;

Fig. 7 eine veränderte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlschiene im Querschnitt;

Fig. 8 eine veränderte Ausführungsform der in Fig. 3 gezeigten Kühlvorrichtung; und

Fig. 9 einen Längsschnitt durch die in Fig. 8 dargestellte Vorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Kühlvorrichtung ist zusammengesetzt aus zwei im wesentlichen U-förmigen Profilen 10 und 12, deren einer Schenkel länger ist als der andere. Die Profile 10 und 12 sind mit ihren längeren Schenkeln luftdicht miteinander verbunden, so daß zwischen ihren einander gegenüberliegenden kürzeren Schenkeln ein Spalt 14 und zwischen den Profilen 10 und 12 ein im Querschnitt im wesentlichen O-förmiger Hohlraum 16 geschaffen wird, der sich, wie auch der Spalt 14, über die gesamte Länge der Vorrichtung erstreckt. Der Spalt 14 wird im regelmäßigen Abstand von Stiften 18, ggf. aber auch von einem in regelmäßigem Abstand perforierten Streifen aus geeignetem Material (nicht gezeigt) überbrückt. Auf der dem Hohlraum 16 gegenüberliegenden Seite der Stifte 18 bzw. des Streifens kann ein Faden 20 gleitend geführt werden. Beispielsweise ist der Spalt 14 etwa 1000 mm lang und hat eine lichte Weite von 0,5 mm. Die lichte Weite des Spalts 14 kann im wesentlichen dem zwischen den Stiften 18 gebildeten Abstand bzw. dem Durchmesser der in dem Streifen gebildeten Perforationen entsprechen. Vorzugsweise sind die Profile 10 und 12 um die in Fig. 2 gezeigte Achse 22 um einen Radius von wenigstens 2 m gekrümmt. Die Breite des Spaltes 14 ist in jedem Falle größer als die Fadendicke, damit der Fadenlauf durch die sich gegenüberliegenden Wandungen des Spaltes nicht behindert werden kann. Andererseits wird aber die Spaltweite so gering gewählt wie dies eben möglich ist, wenn der Fadenlauf nicht behindert werden soll.

Die Fadenführungsstifte 18 sind quer zur Ebene des Spaltes 14 in die sich gegenüberliegenden Wandungen eingebracht. Der zwischen den Profilen 10 und 12 liegende Hohlraum 16 bildet eine Luftkammer, die durch eine das Profil 12 durchdringende Anschlußleitung 24 an eine nicht dargestellte Absaugung angeschlossen ist. Die Stirnflächen der Profile 10 und 12 sind im Bereich des Fadeneingangs und des Fadenausgangs durch nicht dargestellte Stirnplatten verschlossen, die allerdings an einer Seite einen engen Schlitz für den Fadenlauf freilassen. Durch das in der Luftkammer 16 stehende Vakuum wird atmosphärische Luft, wie durch die Pfeile 26 dargestellt, in den Spalt 14 Ein- und über die Absaugleitung 24, die durch den Pfeil 28 dargestellt ist, wieder abgesogen. Die Spaltlänge kann etwa 800 mm betragen, um einen Faden von 165 dtex, der mit einer Geschwin­ digkeit von 1000 m/min läuft, von einer Temperatur von 50°C auf eine Temperatur von 20°C abzukühlen. Der erforderliche Luftunter­ druck ist sehr gering und beträgt nicht mehr als 0,3 bar.

In Fig. 2 sind die Strömungslinien dargestellt, die sich bilden, wenn und in dem Augenblick, wo der Faden 20 nahe an eine der Wandungen des Spaltes 14 läuft. In jedem Falle bilden sich hinter dem Faden Totwasser und Wirbel, die den Luftmantel stören, welchen der Faden mitschleppt und der sich mit dem sich zwirnenden Faden dreht. Vor allem aber bewirkt die Nähe zu einer oder beider Wandun­ gen eine Störung und ein Aufplatzen dieses Luftmantels. Die ab­ platzenden Luftschichten werden von der den Spalt 14 quer zur Fadenlaufrichtung strömenden Luft sofort abgeführt. Es ist er­ sichtlich, daß der Faden 20 von den in die Wandungen des Spaltes 14 eingebrachten Stiften 18 geführt wird.

Die Kühleinrichtung nach Fig. 3 weist ein rechteckiges Hohlprofil 30 auf, das sich z. B. über 1000 mm längs des Fadenlaufes erstreckt. Im Inneren des Hohlprofils 30 befindet sich eine Luftkammer 32, die an ihren beiden Enden in nicht gezeigter Weise verschlosssen ist. Die Luftkammer 32 kann an eine Absaug- oder eine Druckluftleitung 34 angeschlossen sein, so daß die Kammer 32 entsprechend der Pfeile 38 und 36 von Luft durchströmt werden kann. In der dargestellten Ausführungsform ist in die Außenfläche des Hohlprofils 30, die der Leitung 34 gegenüberliegt, eine sich über die Länge des Fadenlaufes erstreckende muldenförmige Ausnehmung 40 eingelassen, in der ein Faden 42 laufen kann. In Fadenlaufrichtung ist das Längsprofil gekrümmt, z. B. um einen Krümmungsradius von 2 m.

Auf der mit der Mulde 40 versehenen Außenfläche des Hohlprofils 30 ist eine Längsleiste 44 beispielsweise durch Verschraubung befe­ stigt. Die Längsleiste 44 ist mit einer Längsnut 46 versehen, die sich ebenfalls in Längsrichtung, d. h. Fadenlaufrichtung erstreckt. Diese Längsleiste 46 ist so an dem Hohlprofil 30 befestigt, daß die Nut 46 mit der ihr benachbarten Wandung des Hohlprofils 30 eine Verteilerkammer bildet. Diese Verteilerkammer wird an ihren Enden durch in sie eingeführte Schikanewände in Längsrichtung verschlos­ sen. Die Längsleiste 44 ist derart auf dem Hohlprofil 30 ange­ bracht, daß die Seitenwandung der Nut 46, welche die Verteilerkam­ mer bildet, über der Fadenführungsmulde 40 liegt und eine Spaltlip­ pe 48 bildet. Die Spaltlippe 48 ist in ihrer Querschnittskontur der Mulde 40 derart angepaßt, daß sie mit der Mulde 40 einen Spalt bildet, der quer zur Fadenlaufrichtung und in Fadenlaufrichtung im wesentlichen gleichbleibende Spaltbreite besitzt bei einer Spalt­ länge von mehreren Millimetern. Dieser Spalt steht mit der Verteil­ erkammer in Verbindung. Die Verteilerkammer ihrerseits steht mit der Luftkammer 32 über eine Vielzahl von Bohrungen 50 in Verbin­ dung, die längs des Fadenlaufes vorzugsweise in regelmäßigem Abstand voneinander in die Wandung des Hohlprofils 30 eingebracht sind.

Wenn an die Luftkammer 32 ein Vakuum angelegt wird, entsteht eine Luftströmung, die durch den Spalt in die Verteilerkammer gerichtet ist. Wird hingegen an die Luftkammer 32 ein Überdruck angelegt, so werden die Bohrungen 50 mit nicht dargestellten Drosseln versehen. Daher erfolgt in den Bohrungen 50 eine Entspannung der Druckluft bei gleichzeitiger Abkühlung der Wandung des Hohlprofils 30. In beiden Fällen wird in der Mulde 40 der Faden 42 geführt. Da der Faden 42 sich dreht, kann er - wie in Fig. 4 dargestellt - sich abhängig von seiner Drehrichtung in der einen oder anderen Richtung quer zur Mulde verlagern. Da der durch die Spaltlippe 48 und die Mulde 40 gebildete Spalt quer zum Faden eine gleichbleibende Weite besitzt, werden durch die Verlagerung des Fadens die Strömungs­ verhältnisse am Faden 42 jedoch nicht verändert.

Da der Faden 42 sich auf und in der Mulde 40 dreht, wird durch die Berührung mit der Mulde 40 der Heißluftmantel, der von dem Faden mitgeschleppt wird und sich gleichfalls dreht, abgestreift. Der Kühlluftstrom in dem Spalt, der quer zum Faden 42 gerichtet ist, transportiert diesen Heißluftmantel weg und bewirkt gleichzeitig eine Kühlung des Fadens 42. Zur gleichen Zeit wird der Faden 42 aber auch durch den Kontakt und seine Anlage an die in Fadenlauf­ richtung gekrümmte Muldenwandung abgekühlt. Der Kühlluftstrom bewirkt aber gleichzeitig auch eine Kühlung der Muldenwandung. Die Bedeutung liegt darin, daß die Kühlung der Muldenwandung genau an der Stelle erfolgt, an der die Muldenwandung die Wärme des Fadens aufnimmt. Zur Kühlung der Mulde ist also kein Wärmetransport in dem Hohlprofil 30 erforderlich.

Aus den Fig. 5 und 6 sind die für die Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4 maßgeblichen Abmessungen ersichtlich. So hat es sich beispielsweise als vorteilhaft erwiesen, für die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung ein Hohlprofil von 50 mm Breite und 20 mm Höhe zu verwenden, wobei die Blas- bzw. Saugbohrungen 50 jeweils einen Durchmesser von 5 mm aufweisen und entlang einer Geraden im Abstand von 9 mm, gemessen von ihren jeweiligen Mittelpunkten, neben der Mulde 40 angeordnet sind.

Die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform ähnelt der in Fig. 3 gezeig­ ten insofern, als daß auch sie aus einem Hohlprofil mit einer Längsnut und einer diese teilweise überdeckenden Längsleiste besteht. In diesem Falle ist das Hohlprofil mit 52, die Mulde mit 54 und die Längsleiste mit 56 gekennzeichnet. Wie auch in der vorher beschriebenen Ausführungsform bildet das Hohlprofil 52 eine Luftkammer 58 mit einer unterhalb der Längsleiste 56 in die Mulde 54 einmündenden Vielzahl von Saug- bzw. Blasbohrungen 60. In der den Bohrungen 60 gegenüberliegenden Wandung des Hohlprofils 52 kann zudem ein mit zu einer nicht gezeigten Absaugvorrichtung bzw. Druckluftquelle führenden Leitung verbindbare Anschlußstutzen 62 vorgesehen sein. Zwischen einem über die Mulde auskragenden Teil der Längsleiste 56 und dem Boden der Mulde 54 sind in regelmäßigem Abstand voneinander Stifte 64 vorgesehen, zwischen denen die durch die Bohrungen 60 dringende Luft ein- oder ausströmen kann, wie durch die Pfeile angedeutet ist. Im Betrieb der Kühlvorrichtung kann ein Faden bzw. Garn 66 in Anlage mit dem Boden der Mulde 54 und den Stiften so geführt werden, daß der ihn umgebende Luftmantel zwecks Kühlung des Fadens 66 von der aus oder in die Luftkammer strömenden Luft abgezogen wird.

Auch bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform der Kühlvorrich­ tung handelt es sich um ein Hohlprofil 68, welches wie auch die schon bereits beschriebenen in Längsrichtung gebogen ist, bei­ spielsweise um einen Radius von 2 m.

Das in Fig. 7 gezeigte Hohlprofil 68 bildet in seinem Inneren eine Luftkammer 70, die oben von einer Vielzahl von Saug- bzw. von Auslaßbohrungen 72 durchdrungen und an ihrer unteren Seite von einer oder mehreren Luftzuführ- bzw. -ablaßöffnungen 86 versehen ist. Die nicht benötigten Öffnungen 68 können ggf. durch Stopfen 88 geschlossen werden. Die Kühlschiene 68 ist mit einer Vielzahl von Kühllamellen versehen. Zu beiden Seiten der Bohrungen 72 in der oberen Fläche des Hohlprofils 68 befindet sich je eine sich entlang des Profils erstreckende Mulde 76 und 78, in der jeweils ein Faden 80 und 82 zwecks Kühlung geführt werden kann. Zwischen den Mulden erstreckt sich eine im Querschnitt annähernd pilzförmige Längs­ leiste 74, deren beide Ränder über die Mulden 76 und 78 auskragen, und zwar so, daß sie zwischen sich und dem Boden der Mulden Spalte bilden, die so bemessen sind, daß sie einerseits gerade noch hemmungsfreies Führen der Fäden entlang dem den Muldenböden und andererseits ein Strömen von Kühlungsluft in oder aus der Luftkam­ mer 70 ermöglichen.

Versuche, an den verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsge­ mäßen Kühlvorrichtung haben eine im Vergleich zu herkömmlichen Kühlschienen gleicher Länge zu verbesserten Kühlleistungen geführt, was unter anderem bedeutet, daß mit vergleichsweise kürzeren Kühlschienen gearbeitet werden kann.

Die in den dargestellten Ausführungsformen der Erfindung gezeigten Fadenleitervorrichtungen, sei es in Form der an den Luftspalt angrenzenden Wandung, bzw. Wandungen, oder sei es in Form einer Mulde, können bei einer Kühlschiene entfallen, die beidseitig des Luftschlitzes hinreichend breit gestaltet ist, daß ein Abgleiten des zu kühlenden Fadens von der Lauffläche infolge der durch die Luftströmung auf ihn einwirkenden Turbulenzen vermieden wird.

Bezugszeichenaufstellung

10 U-förmiges Profil
12 U-förmiges Profil
14 Spalt
16 Hohlraum
18 Stift
20 Faden
22 Achse
24 Anschlußleitung
26 Pfeil
28 Pfeil
30 Hohlprofil
32 Luftkammer
34 Absaug/Druckleitung
36A Pfeil
36B Pfeil
38A Pfeil
38B Pfeil
40 Mulde
42 Faden
44 Längsleiste
46 Längsnut
48 Spaltlippe
50 Bohrung
52 Hohlprofil
54 Mulde
56 Längsleiste
58 Luftkammer
60 Bohrung
62 Stutzen
64 Stifte
66 Faden
68 Hohlprofil
70 Luftkammer
72 Bohrung
74 Längsleiste
76 Mulde
78 Mulde
80 Faden
82 Faden
84 Kühlrippen
86 Bohrung
88 Stopfen

Claims (8)

1. Kühleinrichtung zum Kühlen eines laufenden erhitzten Fadens (20; 42; 66; 80, 82), dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung zwei zum Fadenlauf und zueinander par­ allele Wandungen aufweist, die einen engen, den freien Fadenlauf jedoch gewährleistenden Spalt (14) bilden und daß die beiden Wandungen (10, 12; 30, 44; 68, 74; 52, 56) die Öffnung einer sich längs des Fadenlaufs erstreckenden Luft­ kammer (16; 32; 58; 70) für Druckluft oder Unterdruck bilden.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wandungen senkrecht zur Spaltebene unter Bildung eines Spaltes, der in Fadenlaufrichtung gleichbleibende Weite besitzt, gekrümmt sind.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem durch die Wandungen gebildeten Spalt längs des Faden­ laufs Fadenleitorgane angeordnet sind.

4. Kühleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Wandung im Bereich des Fadenlaufs eine der Fadenfüh­ rung dienende Mulde (40; 54; 76, 78) und die andere eine Spaltlippe bildet, welche sich in ihrer Form vorzugsweise der Muldenform derart anschmiegt, daß in Luftrichtung und Faden­ laufrichtung ein Spalt konstanter Spaltweite entsteht.

5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den den Spalt bildenden Wandungen Öffnungen (50) bildende Vorrichtungen vorgesehen sind.

6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen in regelmäßigem Abstand voneinander stehen­ de Stifte sind.

7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen aus einem Streifen mit in regelmäßigem Abstand voneinander vorgesehenen Perforationen sind.

8. Kühlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Wandungen mit zwei im wesentlichen parallel zuein­ ander verlaufenden Mulden (76, 78) versehen ist, zwischen denen die zweite Wandung mit über die Mulden kragenden Lippen befestigt ist.