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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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BEREICH DER
ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist auf
ein beheiztes Abdeckungsgehäuse
für eine
Vorrichtung zum Verarbeiten eines synthetischen Garns ausgerichtet.
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BESCHREIBUNG
ZUM STAND DER TECHNIK
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Auf dem Gebiet der Verarbeitung von
synthetischem Garn ist es gut bekannt, beheizte Rollen zu umschließen, etwa
beheizte Zugrollen, um die Hitze zu bewahren und um eine Gleichmäßigkeit
des Wärmeübergangs
entlang der Wegstrecke einer Linie des sich bewegenden Fadens aufrechtzuerhalten. Stellvertretend
für solche
Anordnungen sind solche, welche offenbart worden sind in den Patenten
der Vereinigten Staaten US Nr. 5,277,858 (Neal), US Nr. 5,259,098
(Gupta) und US Nr. 1,023,089 (Allied Chemical Corporation). Diese
Anordnungen dienten dazu, den gesamten von den Ziehrollen eingenommenen
Raum einzuschließen.
Keine besondere Aufmerksamkeit wird der Aufgabe geschenkt, das relativ eingeschränkte von
dem Garn durchlaufene Volumen auch zu umzäunen.
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Man ist der Ansicht, dass mit solchen
Anordnungen eine wirksame Ausnutzung der Wärme verbunden ist, d. h. eine
thermische Effizienz geschaffen wird. Große Wärmeunterschiede werden erzeugt, wenn
die Einfassung geöffnet
ist. Darüber
hinaus, da die erhitzte Luft um eine jede einzelne Rolle herum eingeschlossen
bleibt, wird sie auch nicht von Rolle zu Rolle weiter befördert und
das Garn erfährt
einen relativ großen
thermischen Gradienten, während
es von Rolle zu Rolle befördert
wird.
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In Anbetracht dessen was eben gesagt
worden ist, kommt man zu der Auffassung, dass es vorteilhhaft ist,
eine thermisch effizientere Einfassungsanordnung zu liefern, welche
maßgeschneidert
ist, um der Fortbewegungsstrecke des Garns zu entsprechen, im Gegensatz
zu den erwähnten
Elementen, über
welche das Garn bloß hinweg
befördert wird,
um auf diese Weise für
das Garn einen Weg zu definieren, welcher das Garn in einer Umgebung
mit einer im Wesentlichen gleichförmigen Temperatur hält. Man
nimmt ebenfalls an, dass es vorteilhaft ist, eine Einfassungsanordnung
zu liefern, durch welche erhitztes Gas mit dem Garn weiterbefördert wird, während es
sich von Rolle zu Rolle durch die Vorrichtung hindurch weiterbewegt.
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US
5,174,046 (Chem) offenbart eine Vorrichtung für die Bearbeitung
von Garn, in welcher eine jede Rolle von einer Anordnung mit Ablenkblechen umgeben
ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist ausgerichtet auf
eine Vorrichtung für
die Behandlung einer Webkettenreihe eines synthetischen Garns, welche
von demjenigen Typus von Vorrichtung ist in welcher mindestens eine
(stromaufwärts
angeordnete) geheizte zylindrische Rolle und eine (stromabwärts angeordnete)
geheizte zylindrische Rolle mit einbezogen sind. Die Rollen sind
drehbar befestigt in Bezug auf eine Bekleidungsplatte. Ein synthetisches
Garn oder mehrere der Garne werden über die Oberfläche einer jeden
Rolle befördert.
Während
eine jede Rolle gedreht wird, ist eine Grenzschicht von erhitzter
Luft mit einer vorherbestimmten Dicke in der Lage, um die Rolle
herum erzeugt zu werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
gehört zu
einer jeden Rolle eine Ablenkblechstruktur mit einem Befestigungsende
und mit einem freien Ende. Die Ablenkblechstruktur ist an ihrem Befestigungsende
an der Bekleidungsplatte befestigt. Eine jede Ablenkblechstruktur
enthält
einen im Allgemeinen zylindrischen Abschnitt und mindestens einen
im Allgemeinen linearen Abschnitt. Der im Allgemeinen zylindrische
Abschnitt einer jeden Ablenkblechstruktur ist um einen vorherbestimmten
Sicherheitsabstand von der Oberfläche derjenigen Rolle entfernt
angeordnet, welcher derselbe zugeordnet ist. Jeder im Allgemeinen
zylindrische Abschnitt einer jeden Ablenkblechstruktur und die Oberfläche der
Rolle, welcher derselbe zugeordnet ist, arbeiten zusammen, um einen
im Allgemeinen gekrümmten
Kanal um die Rolle herum zu definieren.
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Der im Allgemeinen lineare Abschnitt
einer jeden Ablenkblechstruktur erstreckt sich von dem zylindrischen
Abschnitt hin in Richtung auf die andere Rolle, wobei sich im Allgemeinen
die linearen Abschnitte der Ablenkblechstrukturen gegenseitig überlappen,
um einen im Wesentlichen linearen Kanal zwischen den Rollen stromaufwärts und
stromabwärts
zu defmieren. Der im Allgemeinen lineare Abschnitt, welcher sich
von dem zylindrischen Abschnitt der stromaufwärts Rolle in die Richtung auf
die stromabwärts
Rolle erstreckt, weist eine Kante auf demselben auf. Die Kante wird
innerhalb eines vorherbestimmten engen Abstandes von der Oberfläche der
stromaufwärts
Rolle derart angeordnet, dass die Kante innerhalb einer Grenzschicht
von Luft liegt, welche in der Lage ist, um die Rolle stromaufwärts herum
erzeugt zu werden. Die im Allgemeinen gekrümmten Kanäle und der im Wesentlichen
lineare Abschnitt arbeiten zusammen, um eine Wegstrecke zu defmieren,
die die Webkettenreihe der Garne im Wesentlichen umschließt, wenn
dieselben über
die Rollen und zwischen denselben hindurch bewegt werden.
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Im Betrieb wird eine im Wesentlichen
gleichförmige
Temperatur in Querrichtung über
die Wegstrecke hinweg an einem jeden Punkt entlang derselben aufrechterhalten
und mindestens ein Teil der erhitzten Luft um die Rolle stromaufwärts wird
von derselben abgezogen, wenn die Webkettenreihe der Garne von der
Rolle stromaufwärts
zu der Rolle stromabwärts
befördert
wird.
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Die Vorrichtung kann weiterhin noch
eine texturierte Anordnung enthalten, welche stromabwärts von
der Rolle stromabwärts
angeordnet ist. Eine Transferplatte ist zwischen dem zylindrischen Abschnitt
der Ablenkblechstruktur, welche der Rolle stromabwärts zugeordnet
ist, und der texturierten Anordnung angeordnet. Die Transferplatte
weist eine große
Anzahl von in derselben ausgebildeten Kanälen auf. Ein jeder der Kanäle nimmt
eines von den Garnen in der Webkettenreihe auf. Die Kanäle dienen
im Wesentlichen dazu, das Garn im Innern derselben einzuschließen, wenn
das Garn von der Rolle stromabwärts
zu der texturierten Anordnung befördert wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird umfassender verstanden werden
dank der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung derselben, welche
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen ist, wobei
diese Zeichnungen einen Teil dieser Anmeldung bilden und in denselben
sieht man folgende Darstellungen:
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1 ist
eine Perspektivansicht einer Zieheinheit in einer Vorrichtung für die Bearbeitung von
Garnen, welche in einer Webkettenreihe angeordnet sind;
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2 ist
eine isolierte Perspektivansicht eines Abschnitts einer Ablenkblechstruktur,
wie sie im Zusammenhang mit der Zieheinheit nach der 1 verwendet wird;
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3 ist
eine Seitenansicht einer stromaufwärts Rolle, welche die Beziehung
zwischen dieser Rolle und dem linearen Abschnitt des Ablenkblechs darstellt,
welch letzterer der stromauwärs
Rolle zugeordnet ist; und
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4 ist
eine isolierte Perspektivansicht einer Transferplatte, welche mit
der Zieheinheit gemäß der 1 verwendet wird.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In der folgenden detaillierten Beschreibung beziehen
sich gleichartige Referenznummern durchgehend auf gleichartige Elemente
in allen Figuren der Zeichnungen.
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1 ist
eine Perspektivansicht einer Zieheinheit für die Behandlung einer großen Anzahl von
Garnen Y, welche in einer Webkonfiguration A organisiert sind, bei
welcher die vorliegende Erfindung ihre Nützlichkeit findet. Unter „Webkonfiguration" ist gemeint, dass
die große
Anzahl von Garnen Y, welche die Webkette bilden, in einer sich in
Querrichtung erstreckenden, im Allgemeinen ebenen Reihe angeordnet
sind, in welcher die einzelnen Garne, welche die Webkette bilden,
im Wesentlichen parallel zueinander sind.
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Die Zieheinheit enthält einen
Gehäuseschank 10 mit
einer Bekleidungsplatte 12, von der sich eine Anzahl im
Plural (d. h. zwei oder mehr) von zylindrischen, geheizten Zugrollen 14A bis 14E erstreckt.
Irgendeine herkömmliche
Anzahl von Zugrollen kann verwendet werden. Jede der Zugrollen 14A bis 14E wird
in einer vorherbestimmten Drehrichtung (durch den Pfeil 16 angezeigt)
gedreht, und zwar mittels einer Antriebsquelle, die innerhalb des
Gehäuseschankes
angeordnet ist. Die Oberflächen
dieser Rollen können
Temperaturen von etwa 230° Zentigrad
(230° C)
erreichen. Die Induktionsspulen zum Erwärmen der Rollen sind innerhalb
der Rollen angeordnet.
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Die Garne Y in der Webkettenreihe
A werden entlang einer im Allgemeinen serpentinenförmigen Wegstrecke
durch die Einheit hindurch gezogen. Die Wegstrecke, in den Figuren
durch die Referenzpfeile 22 gekennzeichnet, nehmen die
Garne in sequentieller Reihenfolge über die zylindrische Oberfläche einer
jeden der Rollen 14A bis 14E hinweg mit. Stromabwärts, in
Richtung der Fortbewegung 22 des Garns, wird an der letzten
Zugrolle 14E eine texturierende Anordnung 26 in
der Form eines aufblähenden Strahles
implementiert. Aus dieser texturierenden Anordnung 26 herauskommend
werden die Garne auf der Oberfläche
einer Trommel 28 abgelegt
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Anordnung einer Wärmeeinfassung,
welche allgemein durch das Referenzkennzeichen 30 (2) angezeigt wird. Die Anordnung
der Wärmeeinfassung 30 erhält eine
gleichförmige
Temperatur in Querrichtung über
die Webkette hinweg an einem jeden Punkt entlang der Wegstrecke 22 derselben durch
die Ziehrollen hindurch aufrecht. So wie man es hierin erörtert, ist
man der Ansicht, dass die Anordnung zur Wärmeabdeckung 30 die
Wärmeeffizienz
des eine Vielzahl von Rollen umfassenden Systems verbessert.
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Die Anordnung der Wärmeabdeckung 30 umfasst
eine zu einer jeden Rolle 14A bis 14E zugeordnete
Ablenkblechstruktur 32. Jede Ablenkblechstruktur 32 weist
ein inneres Befestigungsende 32M und ein freies Ende 32F auf.
Eine jede der Ablenkblechstrukturen 32 ist an ihrem jeweiligen
Befestigungsende 32M an der Bekleidungsplatte 12 befestigt.
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In dem allgemeinen Fall enthält jede
Ablenkblechstruktur 32 einen im Allgemeinen zylindrischen Abschnitt 32C und
mindestens einen im Allgemeinen linearen Abschnitt 32L.
Ein jeder der linearen Abschnitte 32L weist eine Kante 32E auf
demselben auf. Nur die Kanten 32E, welche hier von weiterreichendem
Interesse sind, sind in den Zeichnungen gekennzeichnet, zum Sparen
bei dem Darstellungsaufwand. In Abhängigkeit von der besonderen
Rolle 14, welcher die Ablenkblechstruktur 32 zugeordnet ist,
kann ein zweiter linearer Abschnitt 32L vorgesehen werden.
Die Ablenkblechstruktur 32 ist eine gewalzte Struktur,
die aus inneren und äußeren Blechen
von rostfreiem Stahl gebildet wird, welche eine Schicht einer thermischen
Isolierung aus Fiberglas aufweisen.
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Wie man vielleicht am besten aus
der 3 ersehen kann,
ist der im Allgemeinen zylindrische Abschnitt 32C einer
jeden Ablenkblechstruktur 32 um einen vorherbestimmten
Sicherheitsabstand 36D von der Oberfläche derjenigen Rolle 14 entfernt
angeordnet, welcher er zugeordnet ist, wobei ein jeder im Allgemeinen
zylindrische Abschnitt 32C einer jeden Ablenkblechstruktur 32 und
die Oberfläche
der Rolle, welcher er zugeordnet ist, zusammen arbeiten werden,
um einen im Allgemeinen gekrümmten
Kanal 36 um die Rolle 14 herum zu definieren.
Der im Allgemeinen zylindrische Abschnitt 32C einer jeden
Ablenkblechstruktur erstreckt sich in einer Größenordnung von etwa 180 Grad
um den Umfang der Ziehrolle herum. Die Größendimension 36D des
Kanals 36 liegt typischerweise in der Größenordnung
von 2,54 cm (ein Inch). Aus Gründen
der Zweckdienlichkeit sollte der Kanal 36 groß genug
sein, um ein kommerzielles Einziehgerät für ein Wiedereinfädeln des Garns
um die Rolle herum aufzunehmen, zum Beispiel im Fall eines Garnbruches.
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Der im Allgemeinen lineare Abschnitt 32L einer
jeden Ablenkblechstruktur 32 erstreckt sich ausgehend von
seinem zylindrischen Abschnitt 32C in die Richtung auf
die eine oder auf die zwei räumlich benachbarten
Ziehrollen, welche sich in aufeinander folgender Reihenfolge entlang
der Wegstrecke 22 der Webkette benachbart sind. Wie in
den Figuren gesechen werden kann, für den Fall eines Ablenkblechs 32 der
den Rollen 14A bis 14E zugeordnet ist, wird nur
ein einzelner linearer Abschnitt 32L erforderlich sein
und dieser jeweilige lineare Abschnitt 32L erstreckt sich
in Richtung auf die Rollen 14B, 14D, die jeweils
stromabwärts
und stromaufwärts
zu demselben angeordnet sind. In dem Fall wo die Ablenkblechstruktur 32 den
Rollen 14B, 14C und 14D zugeordnet ist,
besitzt ein jeder zylindrischer Abschnitt 32C ein Paar
von linearen Abschnitten 32L, welche sich in beide Richtungen
erstrecken, sowohl zu den benachbarten Rollen stromaufwärts als
auch zu den benachbarten Rollen stromabwärts.
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In jedem Fall jedoch überlappen
sich die im Allgemeinen linearen Abschnitte 32L der aufeinander folgenden
benachbarten Ablenkblechstrukturen 32 gegenseitig, um dadurch
einen im Wesentlichen linearen Kanal 38 zwischen den benachbarten
Rollen zu definieren. Die Größendimension 38L des
Kanals 38 zwischen den sich überlappenden linearen Abschnitten 32L ist
in ihrer Größenordnung
vorzugsweise so bemessen, dass sie im Wesentlichen die gleiche ist wie
die Dimension des Zwischenraumes 34, der zwischen den Rollenoberflächen und
dem zylindrischen Abschnitt 32C definiert wird, um auf
diese Weise die Turbulenz in dem Luftfluss durch die so definierten Kanäle zu begrenzen.
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Geeignete Verstrebungsplatten 32P zum können zwischen
den seitlich benachbart angeordneten linearen Abschnitten 32L angeordnet
werden, um die Einzäunungsstruktur
zu versteifen. Zusätzlich kann,
wenn es erwünscht
ist, ein größerer Abschnitt der
Peripherie der Eingangsrolle 14A weiter von einem nach
oben strebenden zylindrischen Element 32I umgeben sein,
welches auf eine geeignete Weise von einer Verstrebungsplatte 32P' gestützt wird.
Alternative Anordnungen können
um die Einlassrolle 14A herum verwendet werden. Zum Beispiel
kann das Einlasselement 32I nach unten abgewinkelt sein und
mit einem entsprechend nach unten angewinkelten zweiten linearen
Abschnitt zusammenarbeiten, welcher an dem freien Ende stromaufwärts des
zylindrischen Abschnitts 32C befestigt ist, um dadurch eine
Einlasshaube zu definieren, welche zu der Rolle 14A führt.
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Wie man am besten aus der 3 ersehen kann, ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung bedeutsam, dass die Kante 32E des im Allgemeinen
linearen Abschnitts 32L, welcher sich von dem zylindrischen
Abschnitt 32C einer stromabwärts Rolle aus in Richtung auf
die benachbarte stromaufwärts
Rolle erstreckt, innerhalb eines vorherbestimmten engen Abstandes 32G von
der Oberfläche
der Rolle stromaufwärts
angeordnet wird. Somit liegt die Kante 32E des linearen
Abschnitts 32L, der sich von den stromabwärts Rollen
(14B durch 14E) in Richtung auf die jeweiligen
stromaufwärts
Rollen (14A durch 14D) erstreckt, innerhalb eines
vorherbestimmten Abstandes 32G von der Oberfläche der
letztgenannten Rollen. Der Abstand 32G sollte derart sein,
dass die Kante 32E innerhalb der Grenzschicht von Luft
liegt, welche sich um die Rolle stromaufwärts herum bildet, wenn das
Garn über
dieselbe befördert
wird. Die Dimension des Abstandes 42 wird bestimmt durch
den Durchmesser und durch die Geschwindigkeit der stromaufwärts Rolle
und durch die Temperatur der Luft. Typischerweise liegt dieser Abstand 32G für eine Rolle,
welche zwanzig (20) Inches im Durchmesser aufweist und welche mit
einer Arbeitsgeschwindigkeit in der Größenordnung von dreitausend (3.000)
Meter pro Minute betrieben wird, in der Größenordnung von 0,953 cm (0,375
Inch). In einigen Fällen
mag es wünschenswert
sein, die Kante 32E bis zu einem physischen Kontakt mit
der Oberfläche der
Rolle auszudehnen, um eine aerodynamische Kanalbildung der Grenzschicht
von der Rolle stromaufwärts
zu fördern.
In diesem Fall wird ein Streifen aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoffinaterial
benutzt, etwa ein solches, das von E. I. du Pont de Nemours and
Company unter dem Namen Kapton® Film verkauft wird, und
an der Kante 32E des linearen Abschnitts 32L befestigt.
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Im Betriebszustand arbeiten die im
Allgemeinen gekrümmten
Kanäle 36,
welche eine jede Rolle 14 umgeben, zusammen mit den im
Wesentlichen linearen Kanälen 38,
um eine Wegstrecke zu definieren, welche die Webkettenreihe der
Garne im Wesentlichen umschließt,
wodurch eine im Wesentlichen gleichförmige Temperatur in Querrichtung über die
Webkette hinweg an einem jeden Punkt entlang der Wegstrecke aufrechterhalten
wird, durch welche die Webkette befördert wird. Damit wird an einem
jeden Punkt entlang des serpentinenförmigen Weges 22 der
Weiterbewegung über
die Rollen 14 ein jedes Garn in der sich quer erstreckenden
Webkettenreihe innerhalb der Wegstrecke gehalten und es ist im Wesentlichen
derselben Temperatur ausgesetzt.
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Zusätzlich zieht die Kante 32E der
linearen Abschnitte 32L, welche sich bis in das Innere
des nahen Abstandes 32G von ihren benachbarten stromaufwärts Rollen
aus erstrecken, einen Teil der heißen die Rolle umgebenden Gasschicht
ab, wenn die Garne über
die Rollen befördert
werden. Diese Wirkung ist in der 3 an
dem Referenzkennzeichen 32S angezeigt.
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Wenn sich die Rollen drehen, dann
pumpen sie Luft. Wenn sich der Durchmesser und die Geschwindigkeit
der Rollen erhöhen,
dann wächst
der Umfang der gepumpten Luft. Wenn sich die Rollen in einem umschlossenen
Kasten mit einem großen
Abstand zwischen der Wand des Kastens und der Rolle drehen, dann
zirkuliert die Luftpumpe mit der Rolle. Wenn eine eng anliegende
serpentinenförmige Abdeckung,
wie sie hier beschrieben worden ist, um die Rolle herum angeordnet
wird, wobei die linearen Abschnitte nahe an dem Rollenausgang angeordnet werden,
im Allgemeinen in dem Gebiet der Grenzschicht der heißen Luft,
welche sich um die Rolle herumdreht, dann wird eine Schicht von
heißem
Gas von der Rolle abgezogen. Dieses heiße Gas schreitet entlang der
Wegstrecke voran, welche das sich bewegende Garne umgibt. Das Pumpen
des heißen Gases
mit dem Garn begrenzt die thermischen Verluste und erhöht die wirksame
Heizlänge
von etwa zehn (10) auf zwanzig (20) Prozent, je nach der Rollengeschwindigkeit
und der Geometrie der Abdeckung. Heiße Gase, welche die Abdeckung
verlassen, können
zu der Eingangsrolle zurückgeführt werden,
um Energie zu erhalten. Weil die thermischen Verluste anwachsen,
wenn die Rollengeschwindigkeiten und die Temperatur anwachsen, erweitert
die Verwendung der geformten Abdeckungen, so wie sie hier offenbart
worden sind, den Wärmeübergang
und das Geschwindigkeitspotential eines Webkettenverfahrens. Es
sei angemerkt, dass, wenn die Luftschicht von den Rollen gestreift
wird und als ein im Wesentlichen laminarer Strom mit den Garn weiter befördert wird,
die Luft sich erhitzt wird und sich ausdehnt. Dies verursacht einen
Ausfluss an heißer
Luft entlang der Achse der Rollen, welcher von den freien Enden
der Ablenkblechstruktur 32 ausströmt und verhindert, dass kältere Luft
in die Wegstrecke eingesaugt wird.
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Eine Transferplatte 46 ist
an der Bekleidungsplatte zwischen dem zylindrischen Abschnitt 32C der
Ablenkblechstruktur 32 befestigt, welche der am meisten
stromabwärts
gelegenen Rolle 14E der Ziehrollen zugeordnet ist. Die
Transferplatte 46 umfasst eine Basis 46B mit einer
großen
Anzahl von in derselben ausgebildeten Kanälen 46C. Ein jeder
der Kanäle 46C in
der Transferplatte 46 nimmt eines von den Garnen Y in der
Webkettenreihe A auf. Der Eingang zu den Kanälen 46C an dem Ende
stromaufwärts
der Platte ist verjüngt,
um die Entstehung einer Turbulenz zu minimieren, wenn das Garn die
Rolle 14E verlässt.
Die Kanäle 46C dienen
im Wesentlichen dazu, ein jedes Garn einzuschließen, wenn das Garn von der
Rolle 14E stromabwärts
zu einer texturierenden Anordnung befördert wird. Eine Abdeckung 46R weist
eine Draht- oder
eine Borstenbürste 46W auf,
welche auf dem Ende stromaufwärts
befestigt ist, um irgendwelche gebrochenen Filamente auf dem Garn
einzufangen, wenn dasselbe die Rolle 14E verlässt.
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Obwohl die Beschreibung mit den Begriffen einer
Webkettenreihe von Garnen erfolgte, sollte es aus dem Vorhergehenden
offensichtlich sein, dass die Erfindung gleichermaßen auf
eine Vorrichtung anwendbar ist, durch welche ein einzelnes Garn
befördert
wird.
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Die Experten auf diesem Gebiet, welche
aus den Unterweisungen der vorliegenden Erfindung, wie sie hier
bekannt gemacht worden sind, Vorteil zu ziehen wissen, können zahlreiche
Veränderungen
gegenüber
der Erfindung bewerkstelligen. Zum Beispiel können die Unterweisungen der
vorliegenden Erfindung dafür
angewandt werden, um eine Abdeckung für eine einzelne Rolle auszubilden,
in welcher ein Element die Funktion der Kante des linearen Abschnitts
ausführt,
um die Grenzschicht von der Oberfläche der Rolle zu streifen.