DE6926220U - Vorrichtung zum behandeln von fasermaterial - Google Patents

Description

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer Längsspannung eines F_adens aus FasermaUrial, der bei der H_erstellung aus kohlenstoffhaltigem (carbonaceous) Fasermaterial einer Pyrolysebehandlung unterworfen wird·

Eg ist bekannt, durch gesteuerte Pyrolyse von karbonisierbarem Fasermaterial, beispielsweise aus organischen F_asern, insbesondere Polymeren oder Mischpolymeren aus Acrylnitril zusammengesetzten Fäden, Kohlenfäden herzustellen, die eine sehr hohe Zerreißfestigkeit und einen hohen Elastizitätsmodul haben.

Durch die Neuerung soll eine lineare Schrumpfung eines Fadens aus F_asermaterial verhindert werden, wenn dieser bei der Herstellung von Kohlenfäden, im allgemeinen als Karbonfasern bezeichnet, einer kontinuierlichen gesteuerten Pyrolysebehandlung, beispielsweise in einem Ofen unterworfen wird, durch den der F_aden läuft.

Gemäß der Neuerung weist die Vorrichtung, bei der der Faden unter Längsspannung gehalten wird, einen Käfig auf, der aus wenigstens drei Rollen besteht, deren Drehachsen schräg zur Längsachse des Käfigs verlaufen, Durch zwangsläufiges Drehen einer der Rollen kann der F_aden in einem im wesentlichen schraubenförmigen »V_eg um den Käfig gezogen werden, wobei sich die Fadenwindungen jeweils in Kontakt mit einem Kreisbogen der Oberfläche jeder Rolle quer zu deren Drehachse und von Rolle zu fiolle im wesentlichen tangential erstrecken«.

Der Ausdruck "Faden" umfaßt Garne aus fortlaufenden Fasern und Stapelgarne aus geeignetem karbonisierbarem Material, beispielsweise einem Polymeren oder Mischpolymeren aus Akrylnitril oder einer Viskosekunstseide. Obwohl die einzelnen Fasern des Materials vorzugsweise einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt haben, kann der Faden auch verschiedene Querschnittsformen, etwa eine flache Form oder eine Streifenform aufweisen und kann beispielsweise ein seitlich etwas verbreitertes Faserband sein«

Zur Erzielung bester Ergebnisse hinsichtlich konstanter Führungsgeschwindigkeit des Fadens zum Rollenkäfig hin und von diesem weg und Regelmäßigkeit der Abstände der Windungen des Fadens müssen die Rollen gleich ausgebildet und ihre Enden in gleichen Anständen um koaxiale T_eilkreise gleichen Durchmessers angeordnet sein, wobei die E_naen der Rollen an einem E_nde des Käfigs in ihrem Teilkreis um einen sehr kleinen Winkel von der parallelen Ausrichtung mit den anderen Enden abweichend angeordnet sind, so daß alle Rollen die gleiche leicht schräge Anordnung in bezug zur Achse des Käfigs aufweisen. Die D_rehgeschwindigkeit der Rollen muß gleichmäßig und konstant sein_e Dies kann beispielsweise durch eine gemeinsame Antriebskette erreicht werden.

Nicht alle Rollen in einem Käfig müssen zwangsläufig angetrieben werden. Einige können frei bzw. leer laufen, vorausgesetzt, daß genügend viele Rollen angetrieben werden, um den Faden gleichmäßig und glatt aufzuwickeln«

Die Vorrichtung gemäß der Neuerung weist vorzugsweise einen Kqfig auf, der aus einem Rahmen und wenigstens einem Satz aus wenigstens drei Rollen besteht, deren Enden im Rahmen in Lagern drehbar angeordnet sind, die in gleichen Abständen um koaxiale Teilkreise mit zwischen einem Ende des Rollensatzes und dem anderen gleichen Durchmesser angeorndet sind. Die Lager jeweils eines Rollensatzes an einem Ende des Rahmens sind auf einem Träger befestigt, der koaxial zu den Teilkreisen verschwenkbar und mit Mitteln zum Feststellen des Trägers in einer bestimmten Winkelstellung um seine Schwenkachse versehen ist»

Zwei oder mehr Rollensätze oder Rollenkäfige können koaxial ineinander mit voneinander unabhängigen Antrieben oder einem gemeinsamen Antrieb angeordnet sein. B_ei einer solchen Anordnung kann ein Faden der R_eihe nach um die Rollen geführt werden oder zwei oder mehr Fäden können jeweils um einen Rollensatz geführt werden, um gleichzeitig behandelt zu werden«,

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der feuerung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung,, Auf der Zeichnung ist die Neuerung beispielsweise veranschaulicht und zwar zeigen

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine einfache

Vorrichtung gemä3 der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt bei Linie II·-II der Fig. 1 und Fig. 3 eine schematische Draufsicht ähnlich der Figur 1 zur Erläuterung der Verwendung mehrerer Rollensätzee

Die Figuren 1 und 2 zeigen drei zylindirsche Rollen 1, 2 und 3, die als Käfig symmetrisch um eine Richtachse 4 und in gleichem Abstand von dieser angeordnet sind» Die Rollen sind in Paaren selbst ausrichtender Lager 5 drehbar gelagert, die am einen Ende der Rollen an einer Rahmenwand 6 bzw. am anderen Ende der Rollen an einer schwenkbar einstellbaren Trägerplatte 7 befestigt sind. Die Richtachse 4 ist in zwei Buchsen 8 und 9 angeordnet, die an den Rahmenwänden 6 bzw. 10 befestigt sind, die auf" diese W_eise auf der Rahmengrundplatte 11 genau ausgerichtet sind.

Die Trägerplatte 7 kann sich um den Rand 9a der Buchse wie auf einem Lagerzapfen verschwenken. Stifte 12 sind in die Platte eingesetzt und durchsetzen bogenförmige Schlitze 13 in der Rahmenwand 10, so daß die Platte in ihrer Winkelstellung zur Rahmenwand 10 eingestellt und durch Muttern 14 festgehalten werden kann.

Die Rollen erstrecken sich über die Rahmenwand 6 hinaus, so daß ein geeigneter Antrieb, beispielsweise ein nicht dargestellter Kettenradantrieb, mit ihnen verbunden werden kann, damit sich die Rollen mit gleicher Drehzahl und in gleicher Richtung drehen«

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Bei Verwendung der Vorrichtung wird die Trägerplatte 7 leicht verdreht, um die Rollen mit einer geringen Neigung aus ihrer parallelen Stellung in bezug zueinander zu verschwenken, so daß sie etwas schräg zu der durch die Richtacnse 4 gebildeten Längsachse des Käfigs verlaufen«, Der für einen wirkungsvollen Steigungswinkel erforderliche EinstellwinKel ist sehr klein« Beispielsweise genügt bei einer Rollenlänge von 2 m im wesentlichen ein Winkel von weniger als 1 · Nach dem Einstellen wird die Trägerplatte 7 durch Anziehen der Muttern 14 an der Rahmenwand 10 festgelegt«

Eine Führungsschleife eines F_adens 15 aus F_aserniaterial wird dann um den Rollenkäfig herum befestigt und der Rollenantrieb wird in Betrieb gesetzt. Durch die Neigung und Drehung der Rollen wird die Schleife längs der Rollen entlang geführt, so daß hinter der Schleife und entlang des Käfigs eine schraubenförmige Wicklung aufgebaut wird«. Der F_aden 15 läuft über einen Kreisbogen der Oberfläche jeder Rolle quer zu ihrer A_chse und erstreckt sich tangential von Rolle zu Rolle, jedoch rückt jede Umwindung des F_adens durch die Neigung der Rollenachsen entlang des Käfigs seitwärts vor, so daß eine schraubenförmige Wicklung hergestellt wird. Auf diese Weise wird das Fasermaterial keinem seitlichen Zug unterworfen, wenn es sich in Kontakt mit den Rollen befindet, da die Vielter führung des Fadens entlang des Käfigs zwischen den Rollen stattfindet·

Wenn der Faden vollständig schraubenförmig auf dem Rollenkäfig aufgewickelt ist, wird die Führungsschleife gelöst und das Führungsende 15a des F_adens wird herausgenommen und an einer für den gegebenenfalls karbonisierten Faden bestimmten Aufwickelspule od. dgl. befestigt.

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Der mit dem schraubenförmig aufgewickelten Faden umwickelte Käfig wird dann in "bekannter Weise in einen Ofen zur
Pyrolysebehandlung eingebracht, während der die Rollen angetrieben werden und der F_ader< fortlaufend der Vorrichtung zugeführt und von ihr abgewickelt wird. Die Antriebsgeschwindig- | keit der Rollen wird so gesteuert, daß die erforderliche Zeit | für die 3_ehandlung des F_adens erzielt wird, während dieser im \ Ofen, um den Rollenkäfig läuft» ι

Während der Behandlung, insbesondere im Anfangsstadium | der Pyrolysetehandlung, kann die Neigung des Fadens zu schrump-i fen sehr groß sein, und deshalb müssen die Rollen, um die durch;

die große Zahl von F_adenwindungen um den Rollenkäfig hervorgerufene schwere Belastung ausfeuhalten, stark und fest sein und ; von genügend festen lagern gehalten werden«, ί

Für Ofentemperaturen bis zu etwa 400⁰C können die Rollen und die- anderen T_eile der Vorrichtung aus Metall, beispielsweise Stahl, bestehen. Für höhere Temperaturen müssen jedoch ·, feuerfeste Materialien, wie Graphit oder mechanisches Keramik- ; material zur Herstellung oder zum Schutz der Teile der Vor- : richtung verwendet werden,, _:

Durch die Schrägstellung der Rollen verringert sich
auf die Mitte der Länge der Rollen zu der Umfang des Rollen- ! käfigs, d.ho die kleinste W_eite um die Rollen ein wenig, so I daß die Windungen des F_adens in der Mitte des Rollenkäfigs j etwas mehr schrumpfen können als die an seinen Enden. Ein sol- ' ches Schrumpfen ist jedoch vernachlässigbar, es kann aber ; auch durch Verwendung von Rollen mit konvexem Längsprofil, d.h.\

mit faßförmigen Rollen, ganz vermieden werden. Für besondere Wirkungen, beispielsweise beim Steuern oder wenn eine Schrumpfung erlaubt wird, können Rollen mit speziellen, entweder konvexen oder konkaven, d.h. in der Mitte eingeschnürten Profilen verwendet werden.

Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Vorrichtung sind nur drei Rollen vorgesehen, jedoch kann eine größere Anzahl Rollen und können auch mehrere Rollensätze verwendet werden, wie schematisch in Figur 3 u.argestellt„

Figur 3 zeigt drei im wesentlichen koaxiale Sätze von jeweils vier Rollen A¹ bis A⁴, B¹ bis B⁴ und C¹ bis C⁴. Jeder Rollensatz bildet einen Käfig für sich mit feststell- und selbsteinstellbaren Lagern an einem Ende an einer der Rahmenwand 6 entsprechenden Wand. Die am anderen Ende befindlichen Lager für jeden Satz sind an einer im Winkel einstellbaren Trägerplatte befestigt, die der Trägerplatte 7 entspricht» Die Lager jedes Rollensatzes sind auf gleichen koaxialen Teilkreisen angeordnet und die Trägerplatten können unabhängig voneinander im Winkel eingestellt werden, um dem jeweils zugehörigen Rollensatz die erforderliche Schrägstellung zu geben.

Der Faden 15 wird zunächst dem innersten Rollensatz A zugeführt, als Schleife um das eine Ende dieses Rollensatzes gewunden und, wie in bezug auf die Figuren 1 und 2 beschrieben, schraubenförmig aufgewickelte Vom anderen Ende des Rollensatzes A wird der F_aden dann zu einem Ende des mittleren Rollensatzes B geführt und in gleicher W_eise auf ihn aufgewickelt, woraufhin er zum äußeren Rollensatz C geführt und auf diesen aufgewickelt wird, bevor das Ende 15a des F_adens aus der Befestigung gelest und zu einer Aufwickelspule od. dgl. geführt wird»

Die Rollen werden mit gleicher D_rehzahl angetrieben, ; damit der Faden eine gleichmäßige lineare Zuführungsgeschwin- | digkeit erhält, jedoch wird der mittlere Rollensatz B in ent- : gegengesetzter Richtung wie die Rollensätze A und C angetrieben.

Die zuerst mit dem F_aden bewickelte Vorrichtung wird dann in einen Ofen eingebracht und die Behandlung wird durchgeführt, während der F_aden fortlaufend durch die Vorrichtung geführt wird»

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Claims (1)

Schutzansprüche:

1. Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer Längsspannung eines Fadens aus Fasermaterial, der bei der Herstellung aus kohlenstoffhaltigem Fasermaterial einer Pyrolysebehandlung unterworfen wird, gekennzeichnetfhrch einen Käfig» der aus wenigstens drei Rollen (1, 2, 3) besteht, deren Drehachsen schräg zur Längsachse (4) des Käfigs verlaufen*

2o Vorrichtung nach Anspruch"!, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig aus einem Rahmen (6, 10, 11) und wenigstens einem Satz aus wenigstens drei Rollen (1, 2, 3) besteht, deren Enden am Rahmen in Lagern (5) drehbar angeordnet sind, die in gleichen Winkelabständen um koaxiale Teilkreise angeordnet sind, wie zwischen dem einen Ende des Rollensatzes und dem anderen, wobei die Lager des jeweiligen Rollensatzes an einem Ende des Rahmens auf einem Träger (7) befestigt sind, der koaxial zu den Teilkreisen verschwenkbar angeordnet und mit Mitteln (12, 13, 14) zum Feststellen des Trägers (7) in einer Winkelstellung um seine Schwenkachse (9a) versehen ist₀

3o Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen Abschlußwände (6, 10) und eine Richtachse (4) aufweist, die sich koaxial zu den Teilkreisen zwischen in den Abschlußwänden vorgesehenen Buchsen (8, 9) erstreckt«

4e Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine Platte (7) ist, die um eine der Buchsen (9) verschwenkbar angeordnet ist, und daß die Mittel zum Feststellen des T_rägers aus Stiften (12) an der Platte bestehen, die bogenförmige Schlitze (13) in der zugeordneten Abschlußwand (10) durchsetzen, und Mittel (14) zum Festklemmen der Platte in einer Winkelstellung an der Abschlußwand tragen«.