DEP0006721DA - Vorrichtung zur Aufnahme von Kunstseidefäden bei hängenden Spinnzentrifugen - Google Patents

Description

Die heute üblichen Spinntöpfe, wie sie zur Kunstseidenherstellung nach dem Zentrifugenverfahren oder zum Topfzwirnen verstreckter Baumwoll-, Woll- oder Jutegarne verwendet werden, besitzen stets einen geschlossenen Boden.

Einen geschlossenen, wenn gegegbenfalls auch mit Abflussöffnungen versehenen Spinntopfboden hält man mit Rücksicht auf den Anspinnvorgang für unbedingt erforderlich. Als Boden ist hierbei diejenige Stirnfläche aufzufassen, gegen die der Faden durch den anspinnenden Flüssigkeitsstrahl geworfen wird. Bei stehenden Zentrifugen und bei Hängezentrifugen, denen der Faden durch eine Hohlwelle zuläuft, liegt dieser Boden am unteren Ende des Spinntopfes. Bei hängenden Spinnzentrifugen, in die der Faden von unten hereingeblasen wird, übernimmt die oben liegende Deckfläche die Funktion des Spinntopfbodens.

Es wurde gefunden, dass man bei hängenden Spinnzentrifugen, denen der Faden von oben her durch die hohle Antriebswelle zuläuft, als Spinnbehälter (Spinntopf) ein an beiden Enden offenes und dort in seiner Wandstärke gegebenenfalls verstärktes Rohrstück, d. h. eine einfache Hülse verwenden kann, deren lichte Weite oben grösser sein kann als unten, und die auch während des Spinnvorganges an ihrem unteren Ende ohne Abschlussdeckel bleibt.

Im Rahmen dieses Erfindungsgedankens liegen auch solche Spinnbehälter, welche die wesentlichen Eigenschaften eines bodenlosen Spinntopfes aufweisen. Hierunter fallen beispielsweise Spinnhülsen, die an ihre unteren Rande aus Festigkeitsgründen mit einer schmalen Umbiegung versehen sind, die beim Anspinnvorgang nicht als Spinntopfboden wirkt.

Die Durchmesserverkleinerungen der Hülse wird so ausreichend bemessen, dass der erzeugte Spinnkuchen nicht nach unten herausfällt und auch beim Lauf der Zentrifuge durch auftretende Kreiselschwingungen nicht herausgeschleudert wird.

Die Spinnhülse wird mit ihrem oberen Rande auf einen Teller (Drehteller) aufgesetzt, der am unteren Ende der Zentrifugenwelle angebracht ist. Dieser Drehteller besitzt einen senkrecht aufgebogenen hohen Rand und an dessen Umfang Federn, die in Schleuderstücke oder Anlappungen auslaufen, welche die aufgesetzte Spinnhülse festhalten. Dieser Teller kann auch nach unten umgebogen sein, so dass er die Hülse haubenartig umschliesst. Bei dieser Ausgestaltung des Drehtellers kommt noch eine zusätzliche Befestigung der Hülse durch elastische Ringe hinzu, die zwischen Hülse und Haube klemmen. Bei dem Lauf der Hülse erhöht sich infolge der Zentrifugalkraft die Reibwirkung und bewirkt ein sicheres Festhalten der Hülse. Besonders grosse Vorteile bietet die erfindungsgemässe Spinnhülse bei der chemischen Nachbehandlung der erzeugten Fadenmasse.

Auf den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Spinnhülse mit allen zu ihrer Befestigung erforderlichen Vorrichtungen dargestellt.

Fig. 1 und 2 veranschaulichen in Längs- und Querschnitt die Form der Spinnhülse,

Fig. 3 - 19 erläutern ihre Anbringung am unteren Ende der Zentrifugenwelle.

Die erfindungsgemässe Spinnhülse besteht aus einem Rohrstück 1 (Fig. 1), das an beiden Enden völlig offen ist. Zur Anfertigung derartiger Spinnhülsen wird aus einem normalen, dickwandigen Rohr ein entsprechendes Stück herausgeschnitten und durch Ziehvorgänge so bearbeitet, dass oben ein verstärkter Rand 2 und unten ein verstärkter Rand 3 entsteht.

Bis zur Niveaulinie 4 wird die Spinnhülse 1 auf einen am unteren Ende der hohlen Zentrifugenwelle 5 (Fig. 3) angebrachten Drehteller 6 aufgesetzt. Der zum Aufsetzen dienende obere Teil der Spinnhülse kann zylinderisch oder konisch ausgeführt sein.

Der Spinnkuchen 7 (Fig. 3) wird an die Innenwandung der Spinnhülse 1 angeschleudert und legt sich nach oben gegen die Bodenfläche der Drehtellers 6, weil die Fadenmasse infolge der konischen Form der Hülse durch Zentrifugalkräfte aufwärts gedrückt wird. Beim Stillstand der Zentrifuge und beim Abnehmen der gefüllten Hülse verhindert der nach unten verminderte Hülsendurchmesser ein Herausfallen des Spinnkuchens. Die Entnahme der Fadenmasse nach oben bereitet jedoch keine Schwierigkeiten, weil man nach dem Umstülpen der Spinnhülse von der unteren Seite her manuell nachhelfen kann, was bei Spinntöpfen mit geschlossenem Boden nicht möglich ist.

Bei Benutzung der Spinnhülse ergeben sich sogenannte "Innenspulen", welche im Gegensatz zu den beim Spulenspinnen gewonnenen "Aussenspulen" im Inneren der Spinnhülse entstehen, innerhalb einer Spinnhülse kann das Fadenmaterial die ganze chemische Nachbehandlung von der Auswaschung bis zur Trocknung durchlaufen. Diese Tatsache hat wegen des Fortfalls jeder mechanischen Beschädigungsgefahr eine wesentliche Qualitätsverbesserung zur Folge.

Ein weiterer Vorteil der Spinnhülsen besteht darin, dass sie völlig ohne Deckel und Deckelbefestigung arbeiten. Hierdurch wird die Ursache für viele Spinntopf-Gleichgewichtsstörungen und für zahlreiche Reparaturen beseitigt.

Auf ihrer Mantelfläche besitzt die Spinnhülse zahlreiche Öffnungen 8 (Fig. 1), aus denen die abgeschleuderte Spinnbadflüssigkeit entweichen kann.

Die Befestigung der Spinnhülse an der Spinnzentrifuge ist aus Fig. 3 ersichtlich.

Die hohlgebohrte Zentrifugenwelle 5 wird an ihrem unteren Ende in geeigneter Weise, z. B. durch vernietete Stifte, mit dem in der Mitte ausreichend weit gelochten Boden des Drehtellers 6 verbunden. Durch diese zentrale Öffnung kann der in der Zentrifugen-Hohlwelle auf- und abgehende Spinntrichter 9 bis zum unteren Rand des Spinnkuchens 7 gelangen.

Der hoch aufgebogene Rand 10 des Drehtellers 6 ist bis zur Kante 11 nochmals abwärts gebogen, so dass eine ringförmige Rinne entsteht, welche dem verstärkten oberen Rand 2 der Spinnhülse 1 entspricht und ein genaues Aufsetzen derselben gewährleistet.

Innerhalb des Drehtellers 6 sind mit Hilfe der Niete 12 (Fig. 4) drei Blattfedern 13 angebracht. Jede dieser Federn trägt an ihrem freien Ende einen Schleuderkörper 14, der durch eine Aussparung 15 des aufgebogenen Drehtellerrandes 10 hindurchgreift. Diese Schleuderstücke 14 sind in ihrem unteren Teil 16 (Fig. 5) abgeschrägt und mit glatter Oberfläche ausgestattet. Ihr oberer Teil 17 (Fig. 3) ist aufgerauht. Bei aufgesetzter Spinnhülse drückt dieser Teil der Schleuderstücke gegen die Innenwandung (Fig. 6), während er sich bei abgezogener Spinnhülse gegen den abwärts gebogenen Rand 11 des Drehtellers legt (Fig. 5). Die Klemmwirkung der Federn 13 wird so stark bemessen, dass die auftretenden Reibungskräfte die gefüllte Spinnhülse auch während des Zentrifugenstillstandes sicher festhalten. Beim Spinnvorgang sorgen darüber hinaus die auftretenden Zentrifugalkräfte für eine betriebssichere Festhaltung der eingesetzten Spinnhülse.

Das Aufsetzen der Spinnhülse ist in Fig. 5 und 6 erläutert.

Beim Aufschieben drückt der obere Rand 2 (Fig. 5) der Spinnhülse 1 gegen den abgeschrägten Teil 16 der an den Blattfedern 13 sitzenden Schleuderstücke 14 und schiebt diese nach innen zurück. Durch Keilwirkung wird auf diese Weise ohne Mühe die aus Fig. 6 ersichtliche Endlage erreicht, welche die fertig aufgesetzte Spinnhülse zeigt. Der aufgerauhte Teil 17 des Schleuderkörpers 14 legt sich hierbei fest gegen die Innenwandung.

Das Abnehmen einer vollgeschleuderten Spinnhülse erfolgt derart, dass man sie an ihrer Aussenfläche ergreift und unter leichtem Drehen nach unten zieht.

Zur Erleichterung der Spinnhülsen-Auswechselung kann man die Haltefedern 13 (Fig. 4) während dieser Zeit zurückdrücken. In diesem Fall erhalten die Federn 13 an ihrem vorderen Ende eine rechtwinklig umgebogene Anlappung 18 (Fig. 9). Im unbeeinflussten Zustand, wie ihn die Federn 19 und 20 zeigen, reichen die Anlappung 18 etwa 2 - 5 mm über den äussersten Rand 11 des Drehtellers 6 hinaus. Beim Eindrücken einer Anlappung 18, wie sie bei der Feder 21 erfolgt ist, wird die zugehörige Feder 21 und der an ihrem freien Ende sitzende Schleuderkörper in entsprechender Weise zurückgeschoben.

In Fig. 8 ist eine mit Anlappung 18 versehene Druckfeder 13 in aufgebogenem Zustand ersichtlich, während Fig. 7 und 9 die Befestigung derartiger Haltefedern 13 im Inneren des Drehtellers 6 zeigen.

Die unter Verwendung angelappter Druckfedern beim Abnehmen der Spinnhülse auftretenden Verhältnisse sind in Fig. 10 bis 12 erläutert.

In Fig. 10 befindet sich die fest aufgesetzte Spinnhülse noch in ihrer oberen Betriebslage. Durch einen Druck gegen die Anlappung 18 jeder Feder 13 (Fig. 11) schieben sich die Schleuderstücke 14 so weit zurück, dass die Spinnhülse freigegeben wird und leicht nach unten abgenommen werden kann bzw. von selbst herunterrutscht. Nach Entfernung der Spinnhülse gehen die Federn 13 in ihre äussere Grenzlage zurück und die Schleuderstücke 14 legen sich wieder gegen den abwärts gebogenen Rand 11 des Drehtellers (Fig. 12).

Schliesslich kann man die Haltefedern 13 auch ohne Schleuderstücke 14 zur Anwendung bringen, wie es aus Fig. 13 bis 19 ersichtlich ist.

Die Haltefedern werden in diesem Fall derart ausgestanzt, dass eine freie Zunge 22 verbleibt (Fig. 15), die schräg abgebogen wird

(Fig. 14). An drei über dem Umfang des Drehtellers gleichmässig verteilten Stellen ragen die Federzungen 22 durch entsprechende Öffnungen im inneren Rand des Drehtellers 6 (Fig. 13). Ihre oberen Kanten greifen in eine ringförmige Nutzung 23 ein (Fig. 16), die auf der Innenfläche der Spinnhülse in der Nähe ihres oberen Randes angebracht ist.

Beim Aufsetzen der Spinnhülse (Fig. 17) drückt der Rand 2 gegen die schräg abgebogenen Federzungen 22 und schiebt sie nach innen. Sobald die obere Grenzlage erreicht ist, schnappen die Zungen 22 in die Nutung 23 ein, worauf sich der aus Fig. 18 ersichtliche Endzustand ergibt.

Zum Abnehmen der Spinnhülse (Fig. 19) drückt man die Anlappungen 18 einwärts. Hierbei lösen sich die Zungen aus der Nutung 23 und die Hülse gleitet abwärts.

Aus Fig. 16 ist eine erfindungsgemässe Spinnhülse erkennbar, die zur Erhöhung ihrer Widerstandsfähigkeit unten mit einem umgebogenen Verstärkungsrand 24 ausgestattet ist.

Im Gegensatz zu der heute ziemlich verwickelten Bauform stehender Spinntöpfe (Rumpf, Fuss, Deckelwulst, Deckel, Deckelfeder) ist der neue "Spinntopf " infolge seiner einfachen Hülsenform ausserordentlich billig in der Herstellung und leicht im Gewicht. Er lässt sich aus allen gebräulichen Metallen, wenn gewünscht auch aus Kunstharzmassen mit Drahteinlagen, durch Zieh-, Walz- oder Pressvorgänge anfertigen.

Es lassen sich aber auch Hülsen aus Aluminiumlegierungen benutzen, die mit den üblichen Kunstharz-Überzügen versehen sind.

Beim Arbeiten mit einer Spinnhülse kann der laufende Faden dauernd von einem kräftigen Luft- oder Flüssigkeitsstrahl begleitet sein, der von oben her in den Spinntrichter eingeführt wird. Dieser Luft- oder Flüssigkeitsstrahl sorgt dafür, dass der Faden auch beim Zentrifugenstillstand normal weiterläuft. Das nach jedem Spinntopfwechsel heute erforderliche Wiederangiessen des Fadens fällt fort, was eine entsprechende Herabsetzung der unproduktiven Stillstandszeiten zur Folge hat.

Der Anspinnvorgang kommt in der einfachsten Weise dadurch zustande, dass man den aufgrund des begleitenden Luft- oder Flüssigkeitsstrahles frei durch die Spinnhülse fallenden Faden nach dem Anlaufen der Zentrifuge durch Anblasen mit einem Luftstrom oder durch einen Stab bzw. mit der Hand so weit zur Seite drückt oder schleudert, dass er den unteren Spinnhülsenrand berührt. Die Zentrifugalkraft hält ihn dort fest, worauf der Spinnvorgang in normaler Weise weiterläuft.

Bei nass erzeugten Kunstseidefäden, z. B. bei der Gewinnung von Viscoseseide, kommen als Fadenfördermittel vornehmlich Flüssigkeiten infrage. Mit Hilfe der in den Spinntrichter eingeführten Flüssigkeiten kann man in an sich bekannter Weise gleichzeitig eine Auswaschung oder sonstige Nachbehandlung des laufenden Fadens erreichen.

Auch bei stehenden Spinnzentrifugen hat man gleichzeitig mit dem Faden bereits Flüssigkeiten in den Spinntrichter eingeleitet. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, dass sich die Flüssigkeit im Spinntopf ansammelt, weil sie nicht ausreichend schnell durch die anwachsende Fadenmasse zu entweichen mag. Dies führt zu einer dynamischen Überlastung des Spinntopfes, zur Verwirrung des Spinnkuchens und zum Nachlassen bzw. völligen Verschwinden des zentrifugalen Fadenzuges. Bei der Spinnhülse treten diese Schwierigkeiten nicht auf, weil die zugeführte Flüssigkeit wegen der offenen Hülsenform stets frei nach unten abfliessen kann.

Beim Zentrifugen-Zwirnen von verstreckten Baumwoll-, Woll- oder Jutegarnen wird der zulaufende Faden zweckmässig mit Hilfe eines Luftstrahles in den Spinntrichter geführt. Auch in diesem Fall läuft der Faden beim Spinntopfwechsel normal weiter, was besonders wichtig ist, weil das Anspinnen von verstreckten Garnen in einer Zentrifuge bekanntlich besonders schwierig ist und sich meist nur mit einem vorher eingelegten Hilfsfaden durchführen lässt.

Zur Vermeidung von unerwünschten elektrostatischen Aufladungen wird der in den Fadentrichter eingeblasene Luftstrahl ausreichend feucht gehalten.

In einem mit geschlosssenem Boden versehenen Spinntopf der heute üblichen Bauform würde ein eingeblasener starker Luftstrom ähnlich wie ein Flüssigkeitsstrahl schädliche Fadenverwirrungen hervorrufen, die bei der Spinnhülse unterbleiben.

Da die Entnahme des erzeugten Spinnkuchens infolge des fehlenden Bodens weitgehend erleichtert ist, kann man die Länge der Spinnhülse wesentlich erhöhen und ihren Durchmesser entsprechend verringern. Infolge der hängenden Bauart, d. h. wegen des stets stabilen Gleichgewichtes, entstehen hierdurch beim Zentrifugenbetrieb keine Schwierigkeiten.

Es ergeben sich auf diese Weise Spinngefässe, die bei gleichem Fadeninhalt einen wesentlich verminderten Energieverbrauch aufweisen, denn der weitaus überwiegende Teil des Kraftverbrauches einer Spinnzentrifuge wird bekanntlich nur von der Luftreibung verursacht.

Die Luftreibung an rotierenden Spinntöpfen steigt mit der vierten Potenz des Aussendurchmessers und mit der dritten Potenz der Drehzahl, aber nur linear mit der Spinntopfhöhe. Die nachstehende Tabelle lässt an Hand von Beispielen die prozentuale Höhe der jeweils auftretenden Luftreibung erkennen, ausserdem zeigt sie das geringe Baugewicht der Spinnhülsen.

Luftreibung an Spinntöpfen:

Die vorstehende Tabelle lässt erkennen, dass eine Spinnhülse von z. B. 100 mm Lichtweite (D) für gleiche Kuchengrösse in Cr-Ni-Mo-Stahl nur 572 g wiegt gegen ca. 1500 - 1800 g, die ein stehender Al-Spinntopf mit säurefester Auskleidung der heute übliche Bauart erfordert. Bei Verwendung von Alumunium vermindert sich das Spinnhülsengewicht auf 100 - 200 g, d. h. auf 8 - 15 % des heute erforderlichen Spinntopfgewichtes.

Die für den Kraftverbrauch wesentiche Luftreibung sinkt bei 6000 Upm und 100 mm Hülsenlichtweite auf 12,5 % der an einem stehenden Spinntopf üblicher Grösse auftretenden Höhe. Unter diesen Umständen stellt sich der Energieverbrauch der zugehörigen Spinnzentrifuge bei zweckmässiger Anpassung des Elektromotors auf nur 25 - 30 % des heute infrage kommenden Wertes. Damit erreicht man praktisch die geringen Energiekosten des Kunstseide-Spulenbetriebes, während die Anschaffungskosten des hülsenförmigen Spinntopfes den Preis gleichgrosser Spinnspulen kaum überschreiten.

Kolonne (E) der vorstehenden Tabelle verzeichnet eine Spinnhülse von mur 200 ccm Fadeninhalt. Sie kann mit grossem Vorteil zum Zentrifugen-Zwirnen von verstreckten Baumwoll-, Woll- und Jutegarnen benutzt werden. Ihr Kraftverbrauch liegt kaum höher als derjenige der heute üblichen Zwirnspindeln.

Mit Hilfe der erfindungsgemässen Spinnhülse kann man beim Zentrifugenspinnen von Kunstseide nicht nur Schussgarn, sondern unmittelbar auch Kettengarn erzeugen, ohne den heute üblichen Energieverbrauch zu überschreiten.

Die Fadenkörper lassen sich nach dem Herausnehmen aus der Spinnhülse mit Hilfe heute üblicher Spulen-, Strang-, Riesel- oder Druckwaschvorrichtungen nachbehandeln. Bedeutend vorteilhafter ist es jedoch, wenn man die erzeugte Fadenmasse unmittelbar innerhalb der Spinnhülse verkaufsfertig nachbehandelt. Dies ist ohne weiteres möglich, weil lackierte Aluminium-Hülsen, insbesondere aber Hülsen aus geeigneten Cr-Ni-Mo-Stählen gegen alle Behandlungsbäder des Kunstseidebetriebes ausreichend beständig sind.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Aufnahme von Kunstseidefäden bei hängenden Spinnzentrifugen, denen der Faden von oben durch die hohle Antriebswelle zugeführt wird, gekennzeichnet durch ein an beiden Enden offenes und dort in seiner Wandstärke gegebenenfalls verstärktes Rohrstück (Spinnhülse) (1), dessen Lichtweite oben (2) grösser sein kann als unten (3).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnhülse auf einem mit hohem Rand (10) versehenen, am unteren Ende der hohlen Zentrifugenwelle (5) angebrachten Teller (6) (Drehteller oder Hülsenhalter) aufsetzbar ist und dort durch die Wirkung federnd gelagerter Schleuderkörper (13, 14) festgehalten wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (10) des Tellers (6) nochmals nach aussen und unten ungebogen ist (11) und so eine ringförmige Einsatznute für den oberen Rand (2) der Spinnhülse (1) bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Schleudekörperhaltefedern (13) Laschen (18) vorhanden sind, mit deren Hilfe die Haltefedern (13) sich einwärts drücken und von der Spinnhülsen-Innenwand lösen lassen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuderkörperhaltefedern (13) an ihrem freien Ende eine angebogene Lasche (22) tragen, welche durch im Drehteller vorhandene Öffnungen hindurchgreift und in eine Nutung einschnappt, die in der Höhe des oberen Spinnhülsenrandes auf dessen Innenfläche angebracht ist.