EP0656963A1 - Einstellbare heizeinrichtung für einen laufenden faden - Google Patents

Einstellbare heizeinrichtung für einen laufenden faden

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Publication number
EP0656963A1
EP0656963A1 EP93919156A EP93919156A EP0656963A1 EP 0656963 A1 EP0656963 A1 EP 0656963A1 EP 93919156 A EP93919156 A EP 93919156A EP 93919156 A EP93919156 A EP 93919156A EP 0656963 A1 EP0656963 A1 EP 0656963A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thread
heating
heating device
carriers
tube
Prior art date
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Granted
Application number
EP93919156A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0656963B1 (de
Inventor
Karl Bauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Barmag AG
Original Assignee
Barmag AG
Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Barmag AG, Barmag Barmer Maschinenfabrik AG filed Critical Barmag AG
Publication of EP0656963A1 publication Critical patent/EP0656963A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0656963B1 publication Critical patent/EP0656963B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J13/00—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass

Definitions

  • the invention relates to a heating device, in particular an elongated body, such as. B. a heating tube for heating a running thread.
  • Such a heater finds e.g. Use on a false twister crimping machine.
  • Devices for heating running chemical threads in false twist crimping processes are known. In general, they have rails which lie in elongated heating chambers which can be heated to a certain temperature and over which a thread can be guided over thread carriers, so-called webs, in order to be heated.
  • Tubular thread overflow bodies are known for the stretching and thermal fixing of synthetic threads.
  • DE-AS 13 03 384 describes an overflow body which is wound around the thread.
  • This overflow body has a rotationally symmetrical shape and is provided with a bead at the thread run-up end and can be heated continuously from its thread run-up to its thread run-off end from the thread stretching to the thread fixing temperature and is designed and arranged in such a way that it runs from the thread in the form of a steep thread can be entwined.
  • the structure of this thread overflow body is complicated and requires a large number of expensive work steps for its production. In addition, it should not use the modern high-speed process reliability.
  • the threads run at considerable speed in modern false twist crimping processes.
  • the temperatures prevailing in the heating chambers are therefore correspondingly high, which can lead to damage to the thread if it comes into contact with the heating surfaces of the heating device.
  • foil strips and filaments are always included when a thread is mentioned below.
  • Polyamide or polyethylene terephthalate (PA6, PA6.6) is particularly suitable as the thermoplastic material for the thread, but without being restricted to these materials.
  • the object of the invention is to provide a heating device in which the heat transfer to the thread can be varied in a simple manner, in particular without changing the temperature of the heating device.
  • the invention is intended to provide a filament heating device which enables temperature profiles which lie within wide limits in accordance with the required heat transfer conditions.
  • Heating device are provided, which makes changes possible both in the curvature and in the length of the thread path and in the thread overflow or contact length. The heating device should be able to be operated, in particular, even at high temperatures of all components at which the self-cleaning effects can be effectively used.
  • the dwell time of a thread on the heating surface can be varied by changing the width of the thread overflow webs. This means that by changing the size of the heated surface on which the thread rests, the heat transferred to the thread also changes.
  • the profile of the heat transfer can also be regulated by a corresponding change in the contact-free zones located between the webs.
  • height-adjustable webs which allow the distance between the heating surface itself and the thread path to be set uniformly or variably.
  • the radiator is a tube on which rings or disks are inserted as thread overflow webs. The circumferential surfaces of these rings serve as thread contact or overflow surfaces and bring about the heat transfer to the thread running over them.
  • the rings can be of a uniform or continuous or step-wise variable width and / or height around their circumference. The axial distance between them can be constant and unchangeable, or it can increase or decrease in the thread running direction or can be variable in some other way.
  • the rings can be spaced apart from one another by grooves cut into the surface of the radiator, or they can be arranged fixed or adjustable on the surface.
  • the thread overflow lengths can be changed by providing thread guides in the thread running direction directly in front of and behind the heating element, the position of which can be adjusted relative to the heating element and / or to one another. If necessary, these thread guides can also be provided at the inlet and outlet of the radiator itself.
  • the heating device according to the invention can be operated in a temperature range which corresponds to the self-cleaning temperature of the heated surface.
  • the heating surface and thread carrier can be kept at a high temperature during operation, in particular at a temperature above a temperature necessary for self-cleaning, without the thread being damaged.
  • the thread carrier height is between about 0.1 mm and 5 mm, preferably between 0 and 5 mm and 3 mm is selected.
  • the lower limit is determined by the curvature of the heating surface and the steepness of the helix in which the thread is guided or the curvature of the heating surface, as well as by the distance between the successive thread carriers and must be chosen so that the thread is the heating surface not even touched.
  • the invention makes use of the knowledge that the self-cleaning temperature is of the order of approximately 430 degrees Celsius, and that the influence of the heat transfer from the heated surface to the thread to be heated results in the thread having a lower temperature, e.g. Exposed to 330 degrees Celsius.
  • thermoplastic threads with low titers of e.g. 20 den. and for example run through the heating device according to the invention at a thread speed of approximately 1000 meters per minute.
  • This option is particularly useful if a heating device is provided for a plurality of threads to be heated.
  • one of the thread heating zones during the cleaning phase other threads continue to run in its associated thread heating zone without the self-cleaning of the first thread heating zone having an effect on the quality of the thread still running in the second thread heating zone.
  • This heating device is described in EP 0 412 429 A2.
  • the advantage of this heating device lies on the one hand in its high heating power which can be transferred to the thread and which allows the heater to be of a short length.
  • the other advantage is the self-cleaning effect.
  • An additional object of the invention with regard to this special embodiment is to further design the known heater in such a way that cleaning of the heater from baked or cracked residues of the thermoplastic thread material is not necessary.
  • the heater have an entrance area in which the thread has little or no contact with thread carriers, in that the thread carriers are arranged there only at a large distance.
  • the input area is preferably equipped with only one input thread guide and the output area with only one output thread guide.
  • the input thread guide remains cold.
  • the thread guide has no thermal contact with the heating surface.
  • the thread guide remains essentially cold, so that there can be no segregation of thermoplastic material.
  • the thread guide on the output side should have self-cleaning properties. It is therefore preferably connected directly to the heating surface and lies at the beginning of the so-called "control section", which adjoins the entrance area.
  • the control section is the section in which the thread receives its target temperature.
  • Several thread carriers are arranged in the control section. These thread carriers have the same or - as represented by the above-mentioned EP 0 412 429 A2 - variable distances.
  • the use of the thread carrier in the control section ensures that the thread is guided at a precisely definable distance from the heating surface.
  • the heating device be given a gradation between the input section and the control section in such a way that the distance of the heating surface in the input section from the thread path is greater , is preferably a multiple of the distance that the thread path in the control section of the Heating surface.
  • the thread carriers are fastened as webs on the heating surface and have good heat-conducting contact.
  • the webs and the heating surface are made in one piece, i. that is, the heating surface consists of webs and thus alternating depressions. Each of these measures is suitable and intended to ensure that the webs are heated to the same high temperature as the heating surface, i. H. to temperatures higher than 300 ° C to 350 ° C.
  • the arrangement of the thread carriers according to the invention ensures that the thread carriers are only arranged in the zone in which the correct temperature of the thread on the one hand and the heater temperature on the other hand ensure self-cleaning.
  • An exact temperature control of the heating device takes place in the control zone, preferably by regulation.
  • the precise guidance of the thread relative to the heating device ensures here that the thread assumes the predetermined target temperature.
  • the so-called dwell time of the thread can be kept within wide limits, ie the contact surface between thread and thread carrier is adjusted depending on the temperatures measured on the thread or on the heating element. Precise guidance of the thread is dispensed with in the entrance section.
  • the heating of the thread in the control area has the effect that the outer layers of the thread first assume the desired temperature. However, uniform heating of the thread over its entire cross-section is required.
  • This goal is calibrated in that an end section is arranged after the control section, in which thread carrier is in turn arranged at a large distance or no thread carrier is arranged.
  • the distance between the thread path and the heating surface should preferably be larger, preferably a multiple of the distance, which thread path and heating surface have in the control range. This arrangement of the end section ensures that heat losses are prevented with only slight heat transfer and that the heat supplied in the control section is uniformly distributed over the entire thread cross section.
  • the end section is in any case shorter than the entrance section.
  • the length of the end section is preferably limited to 300 mm and should in particular be even shorter.
  • the distance between the thread path and the heating surface in the end section and in the input section is larger, preferably a multiple of the distance in the control range, but is preferably also limited to 5 mm, preferably 3 mm.
  • the contact length of the thread carrier is adjustable. This also allows the heating to be optimally adjusted to the thread speed and thread diameter (titer) desired in each case. For execution, it is advisable to design the heating device and thread carrier so that the thread carriers are interchangeable.
  • a heater can e.g. B. have the shape of a tube, on the circumference of which several webs are provided which widen in the circumferential direction in their axial extent. These webs can be successively offset on the circumference. This makes it easier for the thread that wraps around the tube in a screw-like manner to successively touch the webs in regions in which the webs have essentially the same contact length.
  • Heating effect on the specific process parameters, especially thread titer and running speed, consists of a through Composed sections of radiators variable in length.
  • a sleeve or a cage on an essentially smooth heating tube, the inside diameter of which corresponds to the outside diameter of the heating tube and the jacket of which is penetrated by recesses of the same shape which are lined up in rows.
  • Lines of uniform recesses are preferably diametrically opposite one another in the cuff, lines with recesses of other shapes preferably lying next to these lines of recesses arranged in a row.
  • the lines preferably run parallel to the axis. Between the rows of recesses there are uniform, circumferentially extending webs corresponding to the shape of the recesses.
  • the sleeve is secured on the heating pipe against axial displacement, but can be turned.
  • the thread can always be passed over a clean overflow point of the webs by gradually turning the sleeve on the tube; on the other hand, the thread can be heated in wide temperature ranges due to the different design of the webs. Since uniform webs or recesses lie diametrically opposite one another in the cuff or are repeated at certain angular intervals, overflow paths for two or more threads are formed. Otherwise, the webs running between the rows in the longitudinal direction of the cuff are of no significance for the essence of the invention.
  • Fig. 1 is a plan view of a suitable for guiding a thread disc. the invention
  • FIG. 2 shows a section along line II-II in FIG. 3; 3 shows a side view of the heating device according to the invention;
  • FIG. 5 shows a side view of a third embodiment of the invention
  • FIG. 6 shows a fourth embodiment with adjustable thread guides of the invention in side view.
  • Fig. 7 is a sectional view of a heater with rings, the height of which changes in the circumferential direction.
  • Fig. 8 is a perspective view of a heater according to. Fig. 7 with rotatable relative to each other
  • FIG. 9 shows a plan view of a heating device with web widths and web heights that change in the circumferential direction; 10 shows an axial plan view of a heating device according to the invention;
  • FIG. 13 shows a further exemplary embodiment of the invention with a non-adjustable and an adjustable filament heating zone
  • FIG. 14 shows a further exemplary embodiment of the invention with two differently adjustable thread heating zones; 15 axial plan views of heating devices, each with two filament heating zones and elliptical rings or eccentric rings;
  • 16 shows a further longitudinal section; 17 is a view of a tubular heater;
  • 19 shows a plan view of the blank of a thread overflow sleeve in the rolled-out state with three pairs of different thread overflow webs
  • 20 is a perspective view, on a reduced scale, of a heating tube with a sleeve placed thereon;
  • FIG. 21 shows a longitudinal section through a heating tube consisting of a plurality of mutually adjustable sections
  • FIG. 22 shows a longitudinal section through another heating tube consisting of sections.
  • the heating device shown in FIG. 3 has a tube 1, in the following the heating tube.
  • the heating tube 1 carries in its interior two heating resistors 6 running parallel to one another, which are preferably separated from one another and from the inner circumferential surface of the heating tube 1 by a suitable insulating material such as, for example, magnesium oxide or magnesium silicate powder.
  • the heating tube 1 consists of a highly thermally conductive metal, such as steel or preferably a copper-aluminum alloy.
  • a plurality of rings or disks 2 are placed on the heating tube 1. These disks 2, which are shown in detail in FIGS. 1 and 2, are circular and are provided with a radial slot 5, the clear width of which essentially corresponds to the diameter of the heating tube 1 and the latter opposite edges are parallel to each other.
  • the outer edge of the discs 2 is spherical. There is a plurality of depressions or recesses 4 in one end face of the disks, which are at the same distance from one another and from the axis of the disk 2.
  • a pin 3 serving as a spacer protrudes from the opposite end face of the disk 2 and its distance from the axis of the disk corresponds to the distance of the recesses 4 from the disk axis.
  • the washers 2 are placed on the heating tube 1 such that the pin 3 protruding from a washer 2 protrudes into a recess 4 of an adjacent washer, the washers 2 preferably being placed on the heating tube in a regular angular displacement, so that the openings of the slots 5 and the pins 3 surround the heating tube in coils or lie one above the other in a grid pattern in the axial direction of the tube 1.
  • a spring clip 10 can be inserted into the contactors 5, the leg of which rests against the opposite slot edges and the tip of which rests on the tube 1.
  • the spherical edges of the disks 2 serve to guide a thread 7, which is placed via an input thread guide 8 on the thread overflow surface of the heating device formed by the spherical edges of the discs 2 and leaves this via an exit thread guide 9 which is angularly and axially offset from the thread carrier 8. That is, the thread 7 wraps around the device in a spiral, the pitch depends on the offset of the thread carriers 8 and 9 to each other. At least one of the thread carriers can be pivoted relative to the other about the axis of the heating tube 1, so that the length of the thread path over the disks 2 can be changed by changing the pitch of the helix formed by the thread 7.
  • the positions of the thread carriers 8 and 9 lie on both sides of the slots 5 and the helix of the thread 7 lies in the area of the disks 2 located outside the slots 5.
  • the disks are made of a heat and scale resistant material, e.g. B. aluminum oxide or titanium oxide.
  • a heat and scale resistant material e.g. B. aluminum oxide or titanium oxide.
  • these can optionally be coated with a suitable metal and to increase their thread friendliness, the window edges can be ground or polished.
  • the embodiment of the invention shown in FIG. 4 consists of a heating tube 1 provided with an electrical heating resistor wire 6, which is surrounded by a plurality of rings 2.
  • the rings 2 are firmly connected to the heating tube 1, for example by soldering, and are at the same distance from one another.
  • the rings 2 can, however, also be formed by beads which are compressed into the tube at regular intervals.
  • the rings can also be spaced apart from one another by grooves which are incorporated in the outer jacket of the heating tube 1.
  • the radially protruding circumferential surface of the rings 2 is spherical and is thread-friendly in nature.
  • the rings 2 serve to guide a thread 7 at a distance over the circumferential surface of the heated tube 1, the thread overflow path preferably winding helically around the tube 1.
  • thread guides 8 and 9 are at both ends of the heating tube 1, thread guides 8 and 9, whose offset with respect to one another determine the slope and length of the thread path. At least one of the two thread guides can be adjusted with respect to the other.
  • the means required for adjusting this thread guide belong to the prior art and are not shown.
  • the embodiment of the invention shown in FIG. 5 consists of a heating tube 1 which has an electrical resistance heating wire 6 in its interior and which is surrounded by a helical thread carrier 2 over its entire length.
  • the screw-shaped thread carrier 2 is, for. B. firmly connected to the tube 1 by soldering. Its outward-facing surface is spherical and thread-friendly, i.e. that is, it exerts a negligible friction on an overflowing thread.
  • the thread 7 is guided here in a helix which is opposite to the gears of the thread carrier 2.
  • the thread is placed on the helical thread carrier 2 by means of eyelet-shaped thread guides 8 and 9, which are provided at the up and down end of the heating tube 1. As with the exemplary embodiments already described, it is possible to adjust the thread guides 8, 9 relative to one another.
  • FIG. 6 A fourth embodiment of the invention is shown in FIG. 6.
  • This is also a tube 1 heated by a heating resistor 6.
  • the tube 1 is wrapped in a helical thread carrier 2, which consists of a flexible material that is as elastic as possible.
  • the thread carrier 2 can, for example, be a metal tube, the surface of which lies against the heating tube 1 is flattened, so that there is close thermal contact between the heating tube 1 and the thread carrier 2.
  • the connection between the thread carrier 2 and the outer surface of the heating tube 1 is friction conclusive, so that the pitch of the thread carrier 2, which lies helically around the heating tube 1, can be changed by one of its ends being displaceable on the outer surface with respect to the other, thereby changing the pitch and length of the thread carrier helix.
  • Extensions or constrictions resulting from changes in the length of the turning ice can be adapted to the diameter of the tube 1 by adjusting the ends of the helix at the beginning of the lateral surface of the tube 1.
  • the helical thread carrier 2 is shown in full lines in an extended position and in dash-dotted lines 2a in a pushed together position. Extensions or constrictions resulting from changes in the length of the turning ice can be adapted accordingly to the diameter of the tube 1 by adjusting the spiral ends on the circumference of the circumferential surface of the tube 1.
  • the length of the thread overflow path on the heating tube can be changed. Since the thread guides 8, 9 provided at the run-up and run-off ends of the heating tube can also be adjusted, the increase in the thread overflow path can also be changed.
  • the thread overflow heaters described here offer u. a. the advantages of allowing variable thread overrun paths within wide limits. Furthermore, by holding several differently heated thread carriers in series over the length of a thread path, variable temperature profiles can be achieved.
  • FIGS. 7-9 and 11-15 show heating devices in which at the thread inlet and at the thread outlet of the heating tube 1 Input thread guide 8 and an output thread guide 9 sit, and in which the thread carriers 8, 9 and the tube 1 can be rotated relative to one another in the circumferential direction of the tube.
  • the starting thread guide 9, formed by the notch 16 sits coaxially and rotatably on the lower end of the heating tube 1 and can be rotated relative to the tube in the rotating region 15.
  • the running thread 7 when the starting thread guide 9 is rotated relative to the tube, the running thread 7 describes a helix on the rings 2, the geometry (winding, pitch) of which depends on the rotational position of the notch 16 on the starting thread guide 9.
  • the heating tube 1 has an electrical resistance heating which is supplied with the heating current via the electrical supply lines 6a.
  • FIGS. 7-9 and 11-14 show that the heating devices at the input of the heating tube 1 and / or at the output of the heating tube 1 can each have an input section 11 or end section 12 which has a greater radial distance from the passing thread 7 than the outer surface of the heating tube 1.
  • control section 13 which in the present case has another special feature.
  • the input thread guide 8 and the output thread guide 9 can be rotated relative to the heating tube 1, as a result of which an angular region is formed on the surface of the rings 2, which can be covered by the thread 7 as a result of the rotating region 15. This creates an area of possible contact surfaces between the thread and the rings.
  • the thread 7 can consequently run at any point within the given angular range, depending on the respective rotational position of the thread guides 8, 9 and the tube 1 relative to one another.
  • the rings In the angular range that can be covered by the thread 7, the rings have a ring width that changes in the circumferential direction. This means that the width B of a ring changes depending on a circumferential coordinate u according to a function B (u), which can be predetermined in each case.
  • the function is linear.
  • Figure 9 shows the peculiarity that the rings 2 in the possible contact area with the thread 7 in the circumferential direction have changing height H.
  • the height H is a function of the circumferential coordinate u, which is accordingly designated H (u).
  • the width B of the rings increases in the circumferential direction in which the height H of the rings decreases. It is therefore to be expected that with increasing contact time of the thread 7 on the rings due to the increasing ring width B, the heat flow on the thread also increases in the non-contacting longitudinal regions between the rings 2 due to the simultaneously decreasing distance between the thread 7 and the tubular jacket.
  • FIGS. 7 and 8 additionally show that the rings 2 can also have a height which changes in the circumferential direction in the angular region which can be covered by the thread, if the width of the rings 2, that is to say the web width, does not change in the circumferential direction.
  • the rings can also result from the fact that annular grooves are incorporated into the tubular jacket in such a way that the rings according to the invention, on which the thread 7 runs, remain standing.
  • the heat transfer from the heating tube 1 to the thread 7 takes place on the one hand at the contact zones which the rings 2 hold with the thread 7 form.
  • the total heat flow acting on the thread will consequently be a function of the thread path geometry set in relation to the tube geometry, because the contact lengths and the non-contact longitudinal regions, like the ring height, are dependent on the relative position of the input thread guide 8 and the output thread guide 9 the heating pipe 1.
  • the invention makes use of this knowledge in the application example of a false twist texturing machine, which will be discussed further.
  • rings 2 according to the invention can each be eccentric with respect to the tube axis 17, wherein the rings are advantageously offset from one another in pairs by 180 degrees.
  • the heating device is symmetrical with respect to the tube axis 17, as a result of which it is suitable for machining and processing a pair of running threads 7.1, 7.2.
  • FIG. 11 also shows a heating device 13, which is preceded by a supply unit 18, and that the heating device 13 is followed by a cooling zone, which is designed here as a cooling rail 19, and a false twister 20 and a supply unit 21.
  • a heating device 13 which is preceded by a supply unit 18, and that the heating device 13 is followed by a cooling zone, which is designed here as a cooling rail 19, and a false twister 20 and a supply unit 21.
  • FIG. 11 further shows that the input thread guide 8 and the output thread guide 9 can be adjusted relative to one another or relative to the heating tube 1 as a function of the thread temperature measured at the outlet of the heating device 13.
  • a temperature sensor 22 is provided in the output area of the heating tube 1 and supplies an output signal to, e.g. to adjust the input thread guide 8 or output thread guide 9 depending on the temperature via a stepper motor 23 in each case.
  • the measurement signal of the temperature sensor 22 can also be superimposed on a thread tension signal, which is generated by the tensile force measuring device 24, namely behind the heating device.
  • the present invention offers the essential advantage, among other things, that the effective heat transfer from the heating device to the thread can be set extremely sensitively in the sense of process optimization, and that in addition a very precise control of the thread temperature can be carried out in order to the optimal thread quality over the entire length of the thread.
  • FIGS. 12-14 also show additional exemplary embodiments of the invention.
  • two thread heating zones 25 are arranged on a heating device 1 in each case in this exemplary embodiment.
  • each of the thread heating zones 25 a plurality of webs 2 are fastened transversely to the thread running direction on the heated surface, the height of the webs exceeding the heated surface by at least 0.1 millimeter, but not more than 5 millimeter.
  • the height of the webs 2 above the heated surface is not more than about 5 millimeters in order to be able to use the advantages of this heating device according to the invention, in particular self-cleaning and sensitive controllability, individually or simultaneously.
  • the thread heating zone is convexly curved in the direction of the thread, which enables the thread to be guided over the thread heating zone on a helical line.
  • the tube can be designed as a rotating body, rotating body section or rotating body segment in order to easily calibrate a thread path along a helix line.
  • a filament heating zone that area of the heating device understood within which a relevant heat transfer from the heating device to the thread is possible.
  • Unke filament heating zone this can also be a single filament line if, for example an adjustability of the thread path relative to the heated surface is not provided.
  • FIGS. 12 and 14 and the right thread heating zone according to FIG. 13 show, this can also be an angular range within which a thread can be guided relative to the heated surface.
  • the synchronous mobility can be easily achieved via a corresponding gear.
  • a corresponding gear is part of the prior art and will not be explained here in detail.
  • the width B of the rings may also be possible to gradually change the width B of the rings.
  • the width B is piecewise constant and increases gradually at certain circumferential coordinates, for example from a smaller width to a larger width.
  • rings of variable width and / or height are offset in the circumferential direction in such a way that, in anticipation of the possible thread path, the respectively effective contact zones enable essentially the same contact times or thread spacings to the outer jacket of the tube.
  • a step-by-step changing ring height H is easy to implement if one provides rings which have sectors with a constant radius per sector.
  • the transition area between two adjacent sectors of different radii is then to be designed in a thread-friendly manner, ie abrupt or angular changes in the respective ring radius to the adjacent ring radius must be rounded in the circumferential direction accordingly in order to prevent damage to the thread. avoid.
  • FIG. 15c One of the most effective possibilities with regard to adjusting the thread path is shown in FIG. 15c, where one of the threads 7 runs exclusively within a quadrant spanned between the long semiaxis and the short semiaxis of the ellipse.
  • the heat transfer from the heating tube 1 to the thread increases or decreases continuously over the entire length of the thread between the input thread guide 8 and the output thread guide 9.
  • Output thread guide 9 thus enables extremely effectively controllable heat transfer, since the entire area of the web 2 between the minimum distance in the area of the small semi-axis of the ellipse and the maximum distance in the area of the large semi-axis of the ellipse.
  • the optimally possible heat transfer can therefore be expected with a certain relative position between the input thread guide 8 and the output thread guide 9, in which case a continuously increasing heat transfer from the tube to the thread is made possible.
  • two opposing locations of the ellipses are therefore to be understood as meaning two circumferential regions of the ellipse which are diametrically opposed with respect to the intersection of the long and short ellipse axes.
  • FIGS. 15d and 15e also show webs 2 arranged eccentrically.
  • the webs 2 are circular, the center of the circle of the web 2 being offset by the eccentricity 27 with respect to the center of the circle of the heating tube 1.
  • the input thread guide and the output thread guide are arranged separately for each thread on a thread carrier lever 26, namely rotatable circumferentially with respect to the center of the ring 2 in the sense of the same effect on the heated thread.
  • FIG. 15e shows the one rotated by 180 degrees 15d represents the situation, an optimal influence of the heat transfer from the heating tube 1 to the thread 7 can be calibrated in this way:
  • the incoming thread is heated relatively strongly in the area of the input thread guide 8, since it is at a very short distance from the heated surface of the heating tube 1, while the outgoing thread is at a relatively large distance from the heated surface in the area of the exit thread guide 9 .
  • the rings provided according to the invention can be used to drive self-cleaning temperatures on the heated surface without any problems, while the temperatures which act on the thread enable damage-free heating. Furthermore, the invention enables filament yarns of different titers, for example 20 den. or 40 den. to be processed with the same heating device and at the same time, provided the relative position between the running thread and the heated surface is set accordingly.
  • FIGS. 16 to 18 The following description of the figures relates in particular to FIGS. 16 to 18. Where the figures require a special description, this is expressly noted.
  • the heating device is preferably used in a false twister crimping machine.
  • a false twist crimping machine is e.g. B. in DE-PS 37 19 050 and consists of a plurality of supply spools, from which a plurality of threads are withdrawn, from heating devices over which each thread is guided, from cooling devices over which each thread is guided, from one False twist, through which each thread receives a temporary twist, as well as from input and output supply units that pull the thread from the delivery spools or pull it out of the false twist. Then each thread is on a take-up spool spooled.
  • the heating devices shown relate to the previously described heater arranged in the false twist zone.
  • the heating devices 30 shown are tubular.
  • the thread 7 is first passed through an input thread guide 8 and then reaches the circumference of the tube.
  • the thread is guided with axial and peripheral components through an exit-side thread guide 9 over the tube.
  • the thread guide 9 is a disk which can be rotated about the tube axis and has a thread guide notch 16.
  • FIGS. 16 and 18, an aligned position of the input thread guide 8 and the notch 16 is shown in a simplified manner.
  • Fig. 17 shows - applicable also to the embodiment 18 - that the disc 9 is rotated so that the thread - as I said - is guided with axial but also with peripheral components over the tube and thereby describes a steep helix.
  • the looping of the thread on the tube can be adjusted in the circumferential direction.
  • the wrap is equivalent to a curvature of the thread.
  • the loop can therefore achieve the entire contact of the thread on the tube or on the thread carriers attached to the tube. This thread carrier is discussed below.
  • the heating device consists of three sections, namely the input section 11, the control section 13 and the end section 12.
  • the thread is guided through the input thread guide 8 and the first thread carrier 31.1 of the control area 13 via the input section 11.
  • the heating surface facing the thread ie the jacket of the input section 11 is at a distance from the thread which is a multiple of the distance that the thread is from the heating surface, that is to say that between the thread carriers 31 Shell areas of the control section.
  • the distance between the thread carrier 8 and the first thread carrier 31.1 of the control range is also a multiple of the distance between the thread carriers in the control range. Lengths of up to 500 mm can be accepted here. The length is strongly dependent on the tendency to vibrate.
  • the length of the input section 11 is preferably chosen to be shorter, so that an efficient preheating of the thread is possible.
  • the heating device is heated by a resistance heater in the form of a heating tube 1. With 6a the electrical leads of the resistance heater are designated.
  • the resistance heater is designed as a heating cartridge 1 and extends over the entire length of the heating device, that is to say over the input section 11, the control section 13 and the end section 12.
  • the temperature control of the heating device comprises a temperature sensor which detects the effective actual temperature of the control range 13. This temperature is regulated.
  • the control range therefore has a very precise temperature control.
  • a plurality of thread carriers 31 are arranged in the control region 13. All of these thread carriers 31, including the first thread carrier 31.1, are designed as webs which extend over the circumference of the control section. These webs have a certain, predetermined distance and a certain height above the remaining jacket area of the control area 13. The number of thread carriers is determined by the tendency of the thread to vibrate and the heat transfer.
  • the height of the webs in relation to the jacket of the control area is preferably chosen to be low and is a maximum of 3 mm. It is preferably in particular less than 1.5 mm.
  • the thread is guided over the outer circumference of the thread carrier.
  • the thread touches the outer circumference over a certain length. This length is also decisive for the heat transfer.
  • this contact length is chosen to be short, a compromise with the requirements of heat transfer being necessary.
  • the axial distance between the thread carriers also has an influence on the heat transfer.
  • a ratio of contact length to thread carrier distance of up to approximately 1 to 5 can be used, but this ratio is preferably smaller, in particular less than 1 to 10.
  • the distance from the heating surface, i.e. H. of the jacket of the entrance area is 3 to 10 times the height of the webs 31 compared to the jacket of the control area, but is preferably less than 10 times.
  • the representations of the drawing are not to scale.
  • the thread is in turn passed through only a few thread carriers, namely here through the end thread carrier 31.3 of the control range and the disk 9 already mentioned at the beginning with its thread guide notch 16.
  • the distance between the thread path and the jacket of the end section 12 is again a multiple greater than the height of the thread guide webs 31 in relation to the casing of the control area, the same dimensioning rules as for the input area 11 being valid here.
  • the distance between the thread carriers in the end section is smaller than in the entrance section. cut.
  • the thread carrier distance is 300 mm and is preferably smaller.
  • the heating device shown is enclosed in practice in an insulating cage which has a radial slot for thread insertion and which forms a circumferential gap with respect to the control region of the tube.
  • the thread is guided in this circumferential gap. It is also possible to heat two threads on a heating device by arranging a pair of input thread guides 8 and thread guide notches 16 in the disk 9.
  • the input thread guide 8 has as far as possible no contact with the heating device. This makes it easier for the thread carrier 8 not to heat up. The deposits that form when the thread is heated do not therefore form on the thread carrier 8.
  • the output thread guide of the input section 11 is - as already mentioned - designed as the first thread carrier 31.1 of the control section 13. As with the other thread carriers 31.1, 31.2, 31.3 of the control section, these are - as said - webs. These webs are worked out from the jacket of the control area. You therefore have good heat-conducting contact with the heating device. Their low height ensures that the control temperature also prevails in the contact surfaces. This ensures that the heater temperature, which is above 300 ° C and is chosen so high that cracking and burning of the remaining thread remains, also exists in the contact surfaces of the webs 31.1, 31.2, 31.3. Therefore, these thread carriers have good self-cleaning properties.
  • the thread carrier on the output side ie disc 9 with thread guide notch 16 is rotatably arranged on the cartridge 1 of the heating device. This ensures that the temperatures of the heating cartridge 1 are also communicated to the disk 9, so that here too with good results Self-cleaning properties can be expected.
  • the embodiment according to FIG. 18 has a special feature in the circumferential configuration of the webs 31.1, 31.2 serving as thread carriers. and possibly 31.3.
  • the webs have an increasing axial extent in the circumferential direction. The narrowest point does not lie on exactly one surface line, as could be seen in FIG. 18, but essentially on a line which is essentially parallel to the overflow line of the thread. This thread overflow line can be changed. An overflow line corresponding to the normal operating conditions must be selected here. Then in Fig. 18 not only the starting thread guide in the form of the disk 9 with thread guide notch 16 but also the thread guide 8 can be rotated about the axis of the heating device.
  • the thread run can be displaced on the circumference of the heating device, in an area in which the contact length of the thread guide webs 31 has a desired dimension and in which there is a desired ratio of contact length to free guide length between the webs. This can influence the heat transfer, but also the running smoothness of the thread. On the other hand, too long a contact length leads to high thread friction, which is undesirable to protect the thread.
  • FIG. 19 shows the blank 32 of a sleeve 33 in the rolled-out state, in which recesses 34, 35, 36, 34 ', 35' and 36 'are lined up.
  • the recesses of a respective row are of the same shape and are at the same distance from one another. Between the recesses there are connecting webs 37, 38, 39, 37 ', 38' and 39 'which run transversely to the blank and are discussed in more detail below.
  • the in the longitudinal direction of the Blanks 32 running connecting webs between the respective rows of recesses are irrelevant to the essence of the invention.
  • the blank 32 can be Fig. 19 formed into a hollow cylinder and pulled as such onto a heating tube 1.
  • the inside diameter of the hollow cylinder corresponds to the outside diameter of the heating pipe.
  • the cylinder hereinafter sleeve 33, is secured against axial displacement on the heating tube 1, but can be rotated thereon, the rotary movement possibly being dependent on the release of a lock which is known but not shown.
  • the recesses 34 lie in a row lying parallel to the axis of the heating tube 1 and form webs 37 of the same width between them.
  • the webs 37 serve as overflow webs for a thread 7 (which, unlike shown here for simplification, runs helically around the cylinder) and are of equal width.
  • the fact that the sleeve 33 can be rotated on the heating tube 1 offers the possibility of running the thread 7 in the circumferentially extending region of the webs 32 in each case over a clean location, which makes it possible in accordance with the temperatures mentioned above given the self-cleaning effect of the webs is further increased.
  • the row of recesses 34 'shown in FIG. 16 lies diametrically opposite the recesses 34 and serves as a thread track for a second thread 7'.
  • Row of recesses 35 shown here trapezoidal, between which there are wedge-shaped webs 38. This row diametrically opposite is the same arrangement of trapezoidal recesses 35 'or wedge-shaped webs 38'. This makes it possible to change the length of the heating surfaces in contact with the thread by simply turning the sleeve 33 on the heating tube 1.
  • recesses 36 arranged in a row is provided. These are recesses which are relatively narrow in the axial direction, but leave wide connecting webs 39 between them which, as thread overflow webs, offer a thread 7 a larger heating surface. Corresponding to the other recesses, a row of recesses 36 'diametrically opposite them is also provided in the case of the recesses 36 with corresponding webs 39' which form a second thread overflow path.
  • the radial distance between the outer surface of the heating tube 1 and the surface of the webs corresponds to the dimensions given above, that is to say in the preferred range of 0.5-5 mm, preferably 0.5-3 mm.
  • the cuff 33 can be provided with recesses of a different shape that meet the respective working conditions.
  • FIGS. 21 and 22 Further embodiments of the invention are shown in FIGS. 21 and 22. These embodiments have in common that the tubes 1 carrying the thread overflow webs or rings 2 are composed of sections 1 '.
  • the sections 1 'each consist of a part 1'a of larger diameter and a part l'b of smaller diameter, the latter corresponding to the inside diameter of part l'a with a larger outside diameter.
  • threads G are cut into the inner lateral surface of part 1'a with the larger outside diameter and into the outer lateral surface of part 1'b with the smaller outside diameter, with which the individual pipe sections 1 'can be connected to one another.
  • the screw connections can be secured by lock nuts K, as a result of which the position of the sections 1 'relative to one another can be set precisely.
  • a thread carrier 2 is provided on the outer circumference of the section parts 1'a with the larger diameter, which can be designed in accordance with the exemplary embodiments described above, but is shown schematically in FIG. 21 as a simple ring 2.
  • the ring 2 can coaxially enclose the part 1a, but it can also be arranged off-center. It can inhibit a uniform width around its entire circumference or have gradually or intermittently increasing widths.
  • the outer surface of the ring 2 can be interrupted by at least one axial groove 2 ', so that by setting the rings 2 accordingly, in addition to the distances between the rings 2 on the tube 1, zones arise which are not touched by an overflowing thread 7.
  • this embodiment of the invention offers the advantage that thread contact lengths and contact-free zones can be varied within wide limits by rotating the tube sections 1 'depending on the width of the individual rings 2 and their distance from one another.
  • FIG. 22 differs from that according to FIG. 21 in that instead of the stepped pipe sections 1 'internal and external sleeves 1 "are provided, which are screwed together via external or internal thread G and optionally with lock nut K
  • this embodiment also applies to the heating device and its thread carriers, taking into account their design, what has been said in relation to the other embodiments.
  • the present invention enables the optimal use of self-cleaning properties of a heating device with good heating behavior, in particular in false twist crimping machines.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung für einen laufenden thermoplastischen Faden, der entlang einer beheizten Oberfläche über Heizstege geführt wird. Wesentlich daran ist, dass der Wärmefluss auf den Faden variierbar ist, insbesondere durch eine Höhenveränderung, eine Breitenveränderung der Heizstege und/oder eine Änderung der Berührlänge mit dem Faden. Dabei können die Heizstege verstellbar sein, und/oder der Weg des Fadens kann durch Fadenführer veränderbar ausgelegt werden.

Description

Beschreibung
Einstellbare Heizeinrichtung für einen laufenden Faden
Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung, insbesondere einen langgestreckten Körper, wie z. B. ein Heizrohr zur Erhitzung eines laufenden Fadens.
Eine derartige Heizeinrichtung findet z.B. Anwendung an einer Falsch- zwirnkräuselmaschine.
Vorrichtungen zum Erhitzen laufender Chemiefäden in Falschzwirn- kräuselprozessen sind bekannt. Im allgemeinen weisen sie Schienen auf, die in langgestreckten, auf eine bestimmte Temperatur erwärmbaren Heizkammern liegen, und über die ein Faden über Fadenträger, sog. Stege, geführt werden kann, um erhitzt zu werden.
Für das Verstrecken und thermische Fixieren synthetischer Fäden sind rohrföπnige Fadenüberlaufkörper bekannt. Beispielsweise beschreibt die DE-AS 13 03 384 einen Überlaufkörper, der von dem Faden um¬ schlungen wird. Dieser Überlaufkörper weist eine rotationssymmetrische Form auf und ist am Fadenauflaufende mit einem Wulst versehen und von seinem Fadenauflauf- zu seinem Fadenablaufende hin von der Fadenverstreck- auf die Fadenfixiertemperatur kontinuierlich ansteigend beheizbar und so gestaltet und angeordnet, daß er von dem Faden in Form eines steilen Gewindes umschlungen werden kann. Dieser Faden¬ überlaufkörper ist in seinem Aufbau kompliziert und erfordert für seine Herstellung eine Vielzahl von teuren Arbeitsschritten. Zudem dürfte er nicht mit der an moderne Hochgeschwindigkeitsverfahren gestellten Zuverlässigkeit arbeiten.
In modernen Falschzwirnkräuselverfahren laufen die Fäden mit erhebli¬ cher Geschwindigkeit. Die in den Heizkammern vorherrschenden Temperaturen sind daher entsprechend hoch, was zu Beschädigungen des Fadens führen kann, wenn er mit den Heizoberflächen der Heiz¬ einrichtung in Berührung kommt. Zudem ist es schwierig, eine gleich¬ mäßige Höhe der Fadenbahn über der Heizoberfläche, namentlich in gekrümmten Heizkammern, auf einfache Weise zu schaffen, die gewährleistet, den laufenden Faden schadensfrei zu erwärmen. Darüber hinaus ist es mit den bekannten Heizvorrichtungen nicht möglich, die vorgegebene Krümmung oder Länge einer Fadenlaufbahn ohne großen Aufwand zu verändern.
Da derartige Heizeinrichtungen auch Anwendung bei der Be- und Verarbeitung von Folienbändern und Filamenten finden, werden Folienbänder und Filamente stets mitumfaßt, wenn im folgenden von einem Faden gesprochen wird.
Als thermoplastisches Material für den Faden kommt insbesondere Polyamid oder Polyethylenterephtalat (PA6, PA6.6) in Betracht, jedoch ohne Einschränkung auf diese Materialien.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Heizeinrichtung zu schaffen, bei der die Wärmeübertragung auf den Faden auf einfache Weise variiert werden kann, insbesondere ohne die Temperatur der Heizeinrichtung zu verändern. Das heißt, es soll mit der Erfindung eine Fadenheiz¬ einrichtung bereitgestellt werden, die in weiten Grenzen liegende Temperaturprofile entsprechend den erforderlichen Wärmeübertragungs- bedingungen ermöglicht. Insbesondere soll mit der Erfindung eine Heizeinrichtung bereitgestellt werden, die Änderungen sowohl in der Krümmung als auch in der Länge der Fadenlaufbahn und in der Fadenüberlauf- bzw. Berührlänge möglich macht. Dabei soll die Heizeinrichtung insbesondere auch bei hohen Temperaturen aller Bauteile betrieben werden können, bei denen die Selbstreinigungs¬ effekte effektiv ausgenutzt werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1. weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprü- chen beschrieben und werden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Durch eine relative Bewegung am Eingang und Ausgang der Faden¬ laufbahn vorgesehener Fadenführer bzgl. einander kann nicht nur die Länge der Fadenlaufbahn verändert werden, sondern es ist bei ent- sprechend variabler Breite und/oder Höhe der als Fadenträger wirken¬ den Längsbereiche auf der Heizoberfläche auch möglich, das Tem¬ peraturprofil der auf den Faden einwirkenden Wärmeübertragung steuerbar zu verändern.
Durch breitenmäßig veränderbare Fadenüberlaufstege läßt sich die Verweilzeit eines Fadens auf die Heizfläche variieren. Das heißt, indem die beheizte Fläche, auf der der Faden anliegt, in ihrer Größe verändert wird, verändert sich auch die auf den Faden übertragene Wärme. Hinzu kommt, daß durch entsprechende Veränderung der zwischen den Stegen gelegenen berührungsfreien Zonen auch das Profil der Wärmeübertragung regelbar ist. Eine weitere Variationsmöglichkeit ist gegeben durch in ihrer Höhe veränderliche Stege, die es erlauben, den Abstand zwischen der Heizfläche an sich und der Fadenlaufbahn einheitlich oder variabel einzustellen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Heizkörper ein Rohr, auf dem als Fadenüberlaufstege Ringe oder Scheiben stecken. Die Um- fangsflächen dieser Ringe dienen als Fadenberühr- bzw. Überlauf¬ flächen und bewirken die Wärmeübertragung auf den über sie laufen¬ den Faden. Die Ringe können um ihren Umfang herum von gleichmä¬ ßiger oder kontinuierlich oder stufenweise veränderlicher Breite und/- oder Höhe ein. Der axiale Abstand zwischen ihnen kann konstant und unveränderlich sein, oder er kann in Fadenlaufrichtung zu- oder abnehmen oder sonstwie veränderlich sein.
Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die hier beispielhaft als Rohre dargestellten Heizoberflächen in ihrer Form den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden können. So kann die Lehre der Erfindung auch im Zusammenhang mit Ebenenheizern oder mit Rillenheizern Anwendung finden.
Die Ringe können dabei durch in die Oberfläche des Heizkörpers geschnittene Nuten voneinander beabstandet sein, oder sie können auf der Oberfläche feststehend oder verstellbar angeordnet sein.
Die Fadenüberlauflängen können dadurch verändert werden, daß in Fadenlaufrichtung unmittelbar vor und hinter dem Heizkörper Faden¬ führer vorgesehen werden, die in ihrer Lage relativ zu dem Heizkörper und/oder zueinander verstellbar sind. Gegebenenfalls können diese Fadenführer aber auch am Ein- und Ausgang des Heizkörpers selbst vorgesehen sein.
Im übrigen wird bezüglich beispielhafter Formen und Verstellbarkeiten der Fadenträger auf die Beschreibung verwiesen. Insbesondere soll darauf hingewiesen werden, daß die erfindungsgemäße Heizeinrichtung in einem Temperaturbereich gefahren werden kann, welcher der Selbstreinigungstemperatur der beheizten Oberfläche entspricht. Durch geeignete Gestaltung und eine wärmetechnisch enge Anbindung an die eigentliche Heizoberfläche der Heizeinrichtung können nämlich Heizoberfläche und Fadenträger im Betrieb auf einer hohen Temperatur gehalten werden, insbesondere auf einer Temperatur oberhalb einer zur Selbstreinigung notwendigen Temperatur gehalten werden, ohne daß der Faden Schaden nimmt.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß eine Verbrennungs¬ gefahr für den Faden bei hohen Temperaturen und dünnen Fäden selbst dann nicht besteht, wenn - weiterhin als vorteilhaft vorgeschlagen - die Höhe der Fadenträger zwischen etwa 0,1 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 3 mm, gewählt wird. Die Unter¬ grenze ist durch die Krümmung der Heizoberfläche und die Steilheit der Schraubenlinie, in der der Faden geführt wird bzw. der Krümmung der Heizoberfläche, sowie durch den Abstand zwischen den aufeinander folgenden Fadenträgern vorgegeben und muß so gewählt werden, daß der Faden die Heizoberfläche selbst nicht berührt.
Es sei folgendes hervorgehoben: Sowohl die Tatsache, daß Fadenträger und die Heizoberfläche besonders guten Wärmekontakt haben, als auch die Tatsache, daß die Stege gegenüber der Heizoberfläche nur eine geringe Höhe haben, stellen - jede für sich, wie auch besonders gemeinsam - eine bedeutende Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar. Diese Verbesserungen sind bei jeder Art von Hoch¬ temperaturheizer, bei dem der Faden in einer gekrümmten Fadenlinie längs einer Heizoberfläche geführt wird, vorteilhaft anwendbar. Ein besonders guter Wäπnekontakt kann durch eine einstückige Ausführung von Heizoberfläche und Fadenträgern oder durch gut wärmeleitend aufgesetzte Fadenträger verwirklicht werden.
Es ist auch eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung, eine Fadenheizvor- richtung zu schaffen, die die obigen Selbstreinigungseigenschaften zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Beeinflussung des Wärmeüber¬ ganges auf einen laufenden Faden für den jeweiligen Anwendungsfall ermöglicht.
Dabei macht sich die Erfindung die Erkenntnis zunutze, daß die Selbstreinigungstemperatur in der Größenordnung von ca. 430 Grad Celsius liegt, und daß über die Beeinflussung des Wärmeübergangs von der beheizten Oberfläche auf den aufzuheizenden Faden der Faden einer geringeren Temperatur von z.B. 330 Grad Celsius ausgesetzt wird.
Diese Maßnahmen sind insbesondere dann von Vorteil, wenn ther¬ moplastische Fäden mit geringen Titern von z.B. 20 Den. und bei¬ spielsweise einer Fadengeschwindigkeit von ca. 1000 Meter pro Minute die erfindungsgemäße Heizeinrichtung durchlaufen.
Durch diese Maßnahmen läßt sich praktisch selbsttätig verhindern, daß die beheizte Oberfläche durch fortlaufende Ablagerungen vom vor¬ beilaufenden Faden allmählich zuwächst, so daß die Aufheizbedingun- gen für den laufenden Faden über die gesamte Fadenlänge im wesent¬ lichen konstant gehalten werden können.
Insbesondere bietet sich diese Möglichkeit an, wenn eine Heizein¬ richtung für mehrere aufzuheizende Fäden vorgesehen ist. In diesem Falle kann während der Reinigungsphase einer der Fadenheizzonen der andere Faden in seiner zugehörigen Fadenheizzone kontinuierlich weiterlaufen, ohne daß die Selbstreinigung der ersten Fadenheizzone eine Auswirkung auf die Qualität des weiterhin laufenden Fadens in der zweiten Fadenheizzone haben könnte.
Auch kann es sinnvoll sein, die Fadenheizzonen in bestimmten Zeit¬ abständen unter dem laufenden Faden vorbei zu drehen bzw. zu bewegen, um zu einer regelmäßigen Selbstreinigung der Fadenheizzo¬ nen zu gelangen.
Im folgenden wird u.a. auf eine spezielle Ausführungsform der Erfin¬ dung eingegangen, welche als Heizeinrichtung für eine Falschzwirn- kräuselmaschine Anwendung findet.
Diese Heizeinrichtung ist beschrieben in der EP 0 412 429 A2. Der Vorteil dieser Heizeinrichtung liegt zum einen in ihrer hohen Heizlei¬ stung, die auf den Faden übertragbar ist und eine kurze Länge des Heizers gestattet. Der andere Vorteil liegt in dem Selbstreinigungs- effekt.
Es hat sich herausgestellt, daß dieser Selbstreinigungseffekt über die Länge des Heizers unterschiedlich ist.
Eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung hinsichtlich dieser speziellen Ausführungsform besteht darin, den bekannten Heizer so weiter auszugestalten, daß eine Reinigung des Heizers von angebackenen oder vercrackten Resten des thermoplastischen Fadenmaterials nicht erforder¬ lich wird.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann der Heizer einen Eingangsbereich aufweisen, in dem der Faden nur geringen oder keinen Kontakt mit Fadenträgern hat, indem dort die Fadenträger nur mit großem Abstand angeordnet werden. Vorzugsweise wird der Eingangsbereich nur mit einem Eingangsfadenführer und der Ausgangs- bereich nur mit einem Ausgangsfadenführer ausgestattet. Darüber hinaus erweist es sich als vorteilhaft, daß der Eingangsfadenführer kalt bleibt. Es wird aus diesem Grunde vorgeschlagen, daß der Ein¬ gangsfadenführer keinen Wärmekontakt mit der Heizoberfläche hat. Dadurch bleibt der Fadenführer im wesentlichen kalt, so daß es nicht zu Absonderungen von thermoplastischem Material kommen kann. Der ausgangsseitige Fadenführer soll dagegen Selbstreinigungseigenschaft haben. Er wird daher vorzugsweise unmittelbar mit der Heizoberfläche verbunden und liegt am Beginn des sogenannten "Regelabschnittes", der sich an den Eingangsbereich anschließt.
Der Regelabschnitt ist der Abschnitt, in dem der Faden seine Soll¬ temperatur erhält. In dem Regelabschnitt sind mehrere Fadenträger angeordnet. Diese Fadenträger haben voneinander gleiche oder - wie durch die oben genannte EP 0 412 429 A2 dargestellt - variable Abstände.
Durch die Verwendung der Fadenträger im Regelabschnitt wird sichergestellt, daß der Faden mit genau definierbarem Abstand von der Heizoberfläche geführt wird. Um darüber hinaus zu gewährleisten, daß der Faden im Eingangsabschmtt nicht in Kontakt mit der Heizober¬ fläche gerät, wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Heizeinrichtung zwischen Eingangsabschnitt und Regelabschnitt eine Abstufung erhält, derart, daß der Abstand der Heizoberfläche im Eingangsabschnitt von dem Fadenlauf größer ist, vorzugsweise ein Vielfaches desjenigen Abstandes beträgt, den der Fadenlauf im Regelabschnitt von der Heizoberfläche hat.
Es ist weiterhin zur Verbesserung der Selbstreinigungseigenschaften vorgesehen, daß die Fadenträger als Stege auf der Heizoberfläche befestigt sind und gut wärmeleitenden Kontakt haben. Ferner kann vorgesehen werden, daß die Stege und die Heizoberfläche aus einem Stück gefertigt sind, d. h., daß die Heizoberfläche aus Stegen und damit abwechselnden Vertiefungen besteht. Jede dieser Maßnahmen ist dazu geeignet und bestimmt zu gewährleisten, daß die Stege auf dieselbe hohe Temperatur wie die Heizoberfläche aufgeheizt werden, d. h. auf Temperaturen, die höher sind als 300° C bis 350° C.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Fadenträger wird gewähr¬ leistet, daß die Fadenträger nur in der Zone angeordnet sind, in der die eπeichte Temperatur des Fadens einerseits sowie die Heizertempe¬ ratur andererseits die Selbstreinigung sicherstellen. In der Regelzone erfolgt eine genaue Temperaturführung der Heizeinrichtung, und zwar vorzugsweise durch Regelung. Durch die präzise Führung des Fadens, relativ zu der Heizeinrichtung, wird hier gewährleistet, daß der Faden die vorgegebene Solltemperatur annimmt. Dabei kann durch variable Breiten der Fadenträger bezüglich eines laufenden Fadens bei be¬ weglichen Fadenträgern die sog. Verweilzeit des Fadens in weiten Grenzen veränderbar gehalten werden, d. h. die Berührfläche zwischen Faden und Fadenträger wird in Abhängigkeit von am Faden oder am Heizkörper gemessenen Temperaturen eingestellt. Im Eingangsabschnitt wird auf die genaue Führung des Fadens verzichtet. Dabei wird von der Erkenntnis Gebrauch gemacht, daß im Eingangsabschnitt die Aufheizung des Fadens mit großen Temperaturgradienten zwischen Heizeinrichtung und Faden erfolgt und daher eine genaue Tempe- raturführung des Fadens weder gewollt noch möglich ist. Die Aufheizung des Fadens im Regelbereich bewirkt, daß zunächst die Außenschichten des Fadens die gewünschte Temperatur annehmen. Erforderlich ist aber eine gleichmäßige Erhitzung des Fadens über seinen gesamten Querschnitt. Dieses Ziel wird dadurch eπeicht, daß dem Regelabschnitt ein Endabschnitt nachgeordnet wird, in dem wiederum Fadenträger mit großem Abstand oder aber kein Fadenträger angeordnet ist. Um zu vermeiden, daß der Faden in Kontakt mit der Heizoberfläche der Heizeinrichtung gerät, sollte auch hier vorzugsweise der Abstand zwischen Fadenlauf und Heizoberfläche größer, vorzugs- weise ein Vielfaches des Abstandes sein, welchen Fadenlauf und Heizoberfläche im Regelbereich haben. Durch diese Anordnung des Endabschnittes wird sichergestellt, daß bei nur geringer Wärmeüber¬ tragung Wärmeverluste verhindert werden und eine gleichmäßige Ver¬ teilung der im Regelabschnitt zugeführten Wärme über den gesamten Fadenquerschnitt erfolgt.
Im Eingangsabschnitt kann eine große, ungestützte Fadenlänge in Kauf genommen werden; es hat sich nämlich herausgestellt, daß im Ein¬ gangsabschnitt die Neigung des Fadens zur Schwingung gering ist. Eine Länge von 400 mm - 500 mm ist möglich. Die Länge sollte jedoch zur Begrenzung des Aufwandes auf das Maß verlängert werden, was zur Erzielung der gewünschten Vorheizung des Fadens erforderlich ist.
Der Endabschnitt ist jedenfalls kürzer als der Eingangsabschmtt. Die Länge des Endabschnittes ist vorzugsweise begrenzt auf 300 mm und sollte insbesondere noch kürzer sein.
Der Abstand zwischen Fadenlauf und Heizoberfläche im Endabschnitt und im Eingangsabschnitt ist größer, vorzugsweise ein Vielfaches des Abstandes im Regelbereich, jedoch vorzugsweise auch begrenzt auf 5 mm, vorzugsweise 3 mm.
Von der Tatsache, daß die Berührlänge der Fadenträger Einfluß auf die Wärmeübertragung hat, kann im Rahmen dieser Erfindung beson- ders vorteilhaft Gebrauch gemacht werden.
Die Optimierung der Heizeinwirkung auf den Faden ist von großer Bedeutung für die Qualität des Fadens und seine Texturierung in der Falschzwirnkräuselmaschine. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, daß die Berührlänge der Fadenträger einstellbar ist. Hierdurch kann außerdem eine optimale Einstellung der Heizeinwirkung auf die jeweils gewünschte Fadenlaufgeschwindigkeit und den Fadendurchmesser (Titer) erfolgen. Zur Ausführung bietet sich hierfür an, Heizeinrichtung und Fadenträger so auszugestalten, daß die Fadenträger austauschbar sind.
Zur Optimierung der Heizeinwirkung und zur Anpassung an Faden¬ laufgeschwindigkeit und Titer wird fernerhin als vorteilhaft vorgeschla¬ gen, das Verhältnis der Berührlänge der Fadenführung zu der kontakt¬ freien Länge der Heizeinrichtung einstellbar zu gestalten, insbesondere im Bereich der Regelzone. Eine Heizeinrichtung kann z. B. die Form eines Rohres haben, auf dessen Umfang mehrere sich in Umfangsrich- tung in ihrer axialen Ausdehnung verbreiternde Stege vorgesehen sind. Diese Stege können nacheinander versetzt auf dem Umfang angeordnet sein. Dadurch wird eπeicht, daß der das Rohr schraubenartig um- schlingende Faden nacheinander die Stege in Bereichen berührt, in denen die Stege im wesentlichen gleiche Berührlänge haben.
Eine weitere Ausführungsform, die jederzeit eine Anpassung der
Heizwirkung an die spezifischen Prozeßparameter, insbesondere Faden- titer und Laufgeschwindigkeit gestattet, besteht aus einem durch zusammengesetzte Abschnitte in seiner Länge veränderbaren Heizkör¬ per.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht die Mögüchkeit auf ein im wesentlichen mit glatter Oberfläche versehenes Heizrohr eine Manschette bzw. einen Käfig zu stülpen, dessen Innen¬ durchmesser dem Außendurchmesser des Heizrohres entspricht und dessen Mantel durch zeilenmäßig aneinandergereihte Ausnehmungen gleicher Form durchdrungen ist. Vorzugsweise liegen sich in der Manschette Zeilen gleichförmiger Ausnehmungen diametral gegenüber, wobei vorzugsweise neben diesen Zeilen aneinandergereihter Ausneh¬ mungen Zeilen mit Ausnehmungen anderer Formen liegen. Vorzugs¬ weise verlaufen die Zeilen achsparallel. Zwischen den aneinanderge¬ reihten Ausnehmungen liegen der Form der Ausnehmungen entspre- chende gleichförmige sich umfangsmäßig erstreckende Stege. Die Man¬ schette ist auf dem Heizrohr gegen axiale Verlagerung gesichert, kann aber gedreht werden. Daraus ergibt sich zum einen der Vorteil, daß durch allmähliches Drehen der Manschette auf dem Rohr der Faden stets über eine saubere Überlaufstelle der Stege geführt werden kann; zum anderen kann der Faden durch die unterschiedliche Gestaltung der Stege in weiten Temperaturbereichen beheizt werden. Da sich in der Manschette gleichförmige Stege bzw. Ausnehmungen diametral gegenüberliegen bzw. in bestimmten Winkelabständen wiederholen, werden Überlaufbahnen für zwei oder mehr Fäden gebildet. Im übrigen sind die zwischen den Zeilen in Längsrichtung der Manschette verlaufenden Stege für das Wesen der Erfindung ohne Bedeutung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung, auf die diese jedoch nicht be¬ schränkt ist, sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nach- stehend näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine zum Führen eines Fadens geeignete Scheibe gem. der Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie II-II in Figur 3; Fig. 3 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung;
Fig. 4 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfin¬ dung;
Fig. 5 eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der Erfin¬ dung; und Fig. 6 eine vierte Ausführungsform mit verstellbaren Fadenführern der Erfindung in Seitenansicht.
Fig. 7 eine Schnittansicht einer Heizeinrichtung mit Ringen, deren Höhe sich in Umfangsrichtung ändert.
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer Heizeinrichtung gem. Fig. 7 mit relativ zueinander verdrehbaren
Fadenführera;
Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Heizeinrichtung mit sich in Umfangsrichtung ändernden Stegbreiten und Steghö¬ hen; Fig. 10 eine axiale Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Heiz¬ einrichtung;
Fig. 11 ein Anwendungsbeispiel in einer Falschzwirnkräusel- maschine;
Fig. 12 ein allgemeines Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei gleichartigen Fadenheizzonen;
Fig. 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer nichtverstellbaren und einer verstellbaren Faden¬ heizzone;
Fig. 14 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei unterschiedlich einstellbaren Fadenheizzonen; Fig. 15 axiale Aufsichten auf Heizeinrichtungen mit jeweils zwei Fadenheizzonen und elliptischen Ringen bezie¬ hungsweise exzentrischen Ringen;
Fig. 16 einen weiteren Längsschnitt; Fig. 17 die Ansicht eines rohrförmigen Heizers;
Fig. 18 ein modifiziertes Ausführungsbeispiel eines rohrförmigen Heizers;
Fig. 19 eine Draufsicht auf den Rohling einer Fadenüberlaufman¬ schette in ausgerolltem Zustand mit drei Paaren voneinander unterschiedlichen Fadenüberlaufstegen;
Fig. 20 eine perspektivische Ansicht, in verkleinertem Maßstab, eines Heizrohres mit darauf gestülpter Manschette;
Fig. 21 einen Längsschnitt durch ein aus mehreren zueinander verstell¬ baren Abschnitten bestehendes Heizrohr; und Fig. 22 einen Längsschnitt durch ein anderes aus Abschnitten beste¬ hendes Heizrohr.
In der nachfolgenden Beschreibung der verschiedenen Ausfiihrungs- formen der Erfindung werden für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet.
Die in Figur 3 gezeigte Heizvorrichtung weist ein Rohr 1, im folgen¬ den Heizrohr, auf. Das Heizrohr 1 trägt in seinem Inneren zwei parallel zueinander verlaufende Heizwiderstände 6, die vorzugsweise von einander und von der inneren Mantelfläche des Heizrohres 1 von einem geeigneten Isoliermaterial wie beispielsweise Magnesiumoxyd¬ oder Magnesiumsilikatpulver getrennt sind. Das Heizrohr 1 besteht aus einem gut wärmeleitenden Metall, wie Stahl oder vorzugsweise aus einer Kupfer-Aluminium-Legierung. Auf dem Heizrohr 1 steckt eine Mehrzahl von Ringen, bzw. Scheiben 2. Diese in den Figuren 1 und 2 im einzelnen dargestellten Scheiben 2 sind kreisförmig und mit einem radialen Schlitz 5 versehen, dessen lichte Weite im wesentlichen dem Durchmesser des Heizrohres 1 entspricht und dessen gegenüberliegende Kanten parallel zueinander liegen. Der äußere Rand der Scheiben 2 ist ballig ausgebildet. In der einen Stirnfläche der Scheiben befindet sich eine Mehrzahl von Vertiefungen oder Ausnehmungen 4, die in gleichem Abstand zuein¬ ander und von der Achse der Scheibe 2 liegen. Von der gegenüber- liegenden Stirnseite der Scheibe 2 steht ein als Abstandhalter dienen¬ der Stift 3 vor, dessen Abstand von der Achse der Scheibe dem Abstand der Ausnehmungen 4 von der Scheibenachse entspricht.
Die Scheiben 2 stecken so auf dem Heizrohr 1, daß der von einer Scheibe 2 vorstehende Stift 3 in eine Ausnehmung 4 einer anliegenden Scheibe einsteht, wobei die Scheiben 2 vorzugsweise in regelmäßiger winkliger Versetzung zueinander auf dem Heizrohr stecken, so daß die Öffnungen der Schlitze 5 und die Stifte 3 in Wendeln das Heizrohr umgeben, bzw. in Achsrichtung des Rohres 1 rasterförmig überein- anderliegen. Um die Ringe 2 auf dem Rohr 1 festzulegen, kann in die Schütze 5 gegebenenfalls ein Federbügel 10 eingeschoben werden, dessen Schenkel sich gegen die gegenüberliegenden Schlitzkanten anlegen und dessen Spitze am Rohr 1 anliegt.
Die balligen Ränder der Scheiben 2 dienen zur Führung eines Fadens 7, der über einen Eingangsfadenführer 8 an die von den balligen Kanten der Scheiben 2 gebildete Fadenüberlauffläche der Heizvor- richtung gelegt wird und diese über einen zum Fadenträger 8 winklig und achsial versetzten Ausgangsfadenführer 9 verläßt. Das heißt, der Faden 7 umschlingt die Vorrichtung in einem Wendel, dessen Steigung abhängig ist von dem Versatz der Fadenträger 8 und 9 zu einander. Wenigstens einer der Fadenträger ist relativ zum anderen um die Achse des Heizrohres 1 verschwenkbar, so daß sich die Länge der Fadenlaufbahn über die Scheiben 2 durch Änderung der Steigung des von dem Faden 7 gebildete Wendel verändern läßt. Die Stellungen der Fadenträger 8 und 9 liegen zu beiden Seiten der Schlitze 5 und der Wendel des Fadens 7 liegt in dem außerhalb der Schlitze 5 gelegenen Bereich der Scheiben 2.
Vorzugsweise bestehen die Scheiben aus einem wärme- und zunderbe- ständigem Material, z. B. Aluminiumoxyd oder Titanoxyd. Um die Abriebfestigkeit der Scheibenkanten zu erhöhen, können diese ggf. mit einem geeigneten Metall beschichtet sein und um ihre Fadenfreundlich¬ keit zu erhöhen, können die Scheibenkanten geschliffen oder poliert sein.
Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform der Erfindung besteht aus einem mit einem elektrischen Heizwiderstandsdraht 6 versehenen Heizrohr 1, welches von einer Vielzahl von Ringen 2 umgeben ist. Die Ringe 2 sind beispielsweise durch Verlötung fest mit dem Heizrohr 1 verbunden und liegen in gleichem Abstand voneinander. Die Ringe 2 können aber auch von Wülsten gebildet werden, die in regelmäßigen Abständen in das Rohr gestaucht werden. Die Ringe können auch durch Nuten voneinander beabstandet sein, die in den Außenmantel des Heizrohrs 1 eingearbeitet sind. Die radial vorstehende Umfangs- fläche der Ringe 2 ist ballig gestaltet und ist von fadenfreundlicher Beschaffenheit. Die Ringe 2 dienen dazu, einen Faden 7 im Abstand über die Mantelfläche des beheizten Rohres 1 zu führen, wobei die Fadenüberlaufbahn sich vorzugsweise wendeiförmig um das Rohr 1 schlingt. Wie schematisch dargestellt, befinden sich zu beiden Enden des Heizrohres 1 Fadenführer 8 und 9, deren Versatz bzgl. einander Steigung und Länge der Fadenlaufbahn bestimmen. Wenigstens einer der beiden Fadenführer kann bezüglich des anderen verstellt werden. Die zum Verstellen dieses Fadenführers erforderlichen Mittel gehören zum Stand der Technik und sind nicht dargestellt.
Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform der Erfindung besteht aus einem Heizrohr 1, das in seinem Innern einen elektrischen Wider¬ standsheizdraht 6 aufweist und das über seine gesamte Länge von einem schraubenförmigen Fadenträger 2 umgeben ist. Der schrau¬ benförmige Fadenträger 2 ist z. B. durch Verlötung fest mit dem Rohr 1 verbunden. Seine nach außen weisende Fläche ist ballig und von fadenfreundlicher Beschaffenheit, d. h., sie übt auf einen überlaufenden Faden eine möglichst vernachlässigbare Reibung aus. Der Faden 7 wird hier in einem Wendel geführt, der den Gängen des Fadenträgers 2 entgegengesetzt ist. Der Faden wird mittels ösenförmiger Fadenführer 8 und 9, die am Auflauf- und Ablaufende des Heizrohres 1 vorgesehen sind, an den schraubenförmigen Fadenträger 2 gelegt. Wie bei den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es möglich, die Faden- führer 8,9 relativ zueinander zu verstellen.
Eine vierte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Auch hier handelt es sich um ein von einem Heizwiderstand 6 beheiz¬ tes Rohr 1. In diesem Falle ist das Rohr 1 von einem schraubenförmi- gen Fadenträger 2 umschlungen, der aus einem biegsamen, möglichst elastischen Material besteht. Der Fadenträger 2 kann beispielsweise ein Metallröhrchen sein, dessen gegen das Heizrohr 1 hegende Fläche abgeflacht ist, so daß ein enger Wärmekontakt zwischen dem Heizrohr 1 und dem Fadenträger 2 besteht. Die Verbindung zwischen dem Fadenträger 2 und der Mantelfläche des Heizrohres 1 ist reibungs- schlüssig, so daß die Steigung des sich schraubenförmig um das Heizrohr 1 legenden Fadenträgers 2 verändert werden kann, indem eines seiner Enden bezüglich des anderen auf der Mantelfläche ver¬ schoben werden kann, wodurch die Steigung und Länge des Faden- trägerwendels verändert werden. Sich durch Längenänderung des Wendeis ergebende Erweiterungen oder Verengungen können dabei durch Verstellen der Wendelenden am Anfang der Mantelfläche des Rohres 1 dem Durchmesser des Rohres 1 angepaßt werden. In Fig. 6 ist der schraubenförmige Fadenträger 2 in vollen Linien in einer ausgezogenen und in strichpunktierten Linien 2a in zusammen¬ geschobener Stellung dargestellt. Sich durch Längenänderung des Wendeis ergebende Erweiterungen oder Verengungen können dabei durch Verstellen der Wendelenden am Umfang der Mantelfläche des Rohres 1 dem Durchmesser des Rohres 1 entsprechend angepaßt wer- den.
Auf die Weise kann also die Länge der Fadenüberlaufbahn auf dem Heizrohr verändert werden. Indem auch die am Auflauf- und Ablauf¬ ende des Heizrohres vorgesehenen Fadenführer 8, 9 verstellt werden können, läßt sich auch zusätzlich die Steigerung der Fadenüberlaufbahn verändern.
Die hier beschriebenen Fadenüberlaufheizvorrichtungen bieten u. a. die Vorteile, in weiten Grenzen variierbare Fadenüberlaufbahnen zu ermöglichen. Des weiteren lassen sich durch Hintereinanderhalten mehrerer unterschiedlich beheizter Fadenträger über die Länge einer Fadenlaufbahn variable Temperaturprofile verwirklichen.
Weiterhin zeigen die Figuren 7 - 9 und 11 - 15 Heizeinrichtungen, bei denen am Fadeneingang und am Fadenausgang des Heizrohres 1 ein Eingangsfadenführer 8 und ein Ausgangsfadenführer 9 sitzen, und bei der die Fadenträger 8, 9 und das Rohr 1 in Umfangsrichtung des Rohres relativ zueinander verdrehbar sind.
Dies kann entweder durch drehbar angeordnete Eingangs- und/oder Ausgangsfadenführer 8,9 im Zusammenwirken mit einem ortsfesten Heizrohr 1 eπeicht werden oder mit ortsfest angeordneten Eingangs¬ und/oder Ausgangsfadenführem 8,9 zusammen mit einem um seine Längsachse drehbaren Heizrohr 1 oder mit drehbaren Eingangs- und/oder Ausgangsfadenführern 8,9 im Zusammenwirken mit einem drehbaren Heizrohr 1.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 7 ist lediglich der Aus¬ gangsfadenführer 9 relativ zum Rohr drehbar, während der Ein- gangsfadenführer 8 ortsfest sitzt.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 7 sitzt der Ausgangsfadenführer 9, gebildet durch die Kerbe 16, koaxial und drehbar auf dem unteren Ende des Heizrohres 1 und ist in dem Drehbereich 15 relativ zum Rohr verdrehbar.
Es ist ersichtlich, daß bei einer Verdrehung des Ausgangsfadenführers 9 relativ zum Rohr der laufende Faden 7 eine Wendel auf den Ringen 2 beschreibt, deren Geometrie (Windung, Steigung) von der Drehstellung der Kerbe 16 am Ausgangsfadenführer 9 abhängig ist.
Es soll der Vollständigkeit halber gesagt sein, daß das Heizrohr 1 eine elektrische Widerstandsheizung besitzt, die über die elektrischen Zuleitungen 6a mit dem Heizstrom versorgt wird. Weiterhin zeigen Figur 7 - 9 und 11 - 14 daß die Heizeinrichtungen am Eingang des Heizrohres 1 und/oder am Ausgang des Heizrohres 1 jeweils einen Eingangsabschnitt 11 bzw. Endabschnitt 12 aufweisen können, der zum vorbeilaufenden Faden 7 einen größeren Radial- abstand als die Mantelfläche des Heizrohres 1 einnimmt.
Zwischen dem Eingangsabschnitt 11 und dem Endabschnitt 12 sitzt der Regelabschnitt 13, der im vorliegenden Fall eine weitere Besonderheit aufweist.
Wie hierzu u.a. aus Figur 9 erkennbar ist, sind der Eingangsfaden¬ führer 8 und der Ausgangsfadenführer 9 relativ zum Heizrohr 1 verdrehbar, wodurch sich auf der Oberfläche der Ringe 2 ein Win¬ kelbereich bildet, der infolge des Drehbereichs 15 von dem Faden 7 überstreichbar ist. Hierdurch entsteht ein Bereich möglicher Berüh¬ rungsflächen zwischen dem Faden und den Ringen.
Der Faden 7 kann folglich an beliebigen Stellen innerhalb des vor¬ gegebenen Winkelbereichs laufen, und zwar abhängig von der jeweili- gen Drehstellung der Fadenführer 8, 9 und des Rohres 1 relativ zueinander.
In dem vom Faden 7 überstreichbaren Winkelbereich weisen die Ringe eine in Umfangsrichtung sich ändernde Ringbreite auf. Dies bedeutet, daß sich die Breite B eines Ringes in Abhängigkeit von einer Um- fangskoordinate u nach einer Funktion B (u) ändert, die jeweils vorgegeben sein kann. Hier verläuft die Funktion linear.
Weiterhin zeigt Figur 9 die Besonderheit, daß die Ringe 2 in dem möglichen Berührbereich mit dem Faden 7 eine in Umfangsrichtung sich ändernde Höhe H aufweisen. Dies bedeutet, daß die Höhe H eine Funktion der Umfangskoordinate u ist, die entsprechend mit H(u) bezeichnet ist.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 nimmt die Breite B der Ringe in derjenigen Umfangsrichtung zu, in der die Höhe H der Ringe ab¬ nimmt. Es ist deshalb zu erwarten, daß mit zunehmender Kontaktzeit des Fadens 7 auf den Ringen infolge der zunehmenden Ringbreite B auch in den berührungsfreien Längsbereichen zwischen den Ringen 2 der Wärmefluß auf den Faden infolge des zugleich geringer werdenden Abstandes zwischen Faden 7 und Rohrmantel zunimmt.
Hierzu zeigen ergänzend die Figuren 7 und 8, daß die Ringe 2 auch dann in dem vom Faden überstreichbaren Winkelbereich eine in Um- fangsrichtung sich ändernde Höhe aufweisen können, wenn sich die Breite der Ringe 2, also die Stegbreite, in Umfangsrichtung nicht ändert.
Diese beiden Ausführungsformen der Erfindung können sowohl in Kombination miteinander als auch getrennt voneinander auftreten.
Weiterhin sei gesagt, daß die Ringe auch dadurch entstehen können, daß in den Rohrmantel ringförmige Nuten derart eingearbeitet sind, daß die erfindungsgemäßen Ringe, auf denen der Faden 7 läuft, stehen bleiben.
Zur Funktion:
Der Wärmeübergang von dem Heizrohr 1 auf den Faden 7 erfolgt einerseits an den Kontaktzonen, welche die Ringe 2 mit dem Faden 7 bilden.
Weiterhin erfolgt ein Wärmefluß auf den Faden 7 in den vom Faden nicht berührten Längsbereichen zwischen den Ringen 2. Da der Grund der Ringnuten zwischen den Ringen 2 zum laufenden Faden einen Abstand von nur wenigen Millimetern einnimmt, z.B. beginnend mit etwa 0.5mm und zunehmend bis etwa 3mm, ist angesichts der Heiz¬ temperatur des Heizrohrs 1 von etwa 300 Grad Celsius oder mehr, insbesondere Temperaturen in der Größenordnung der Selbst- reinigungstemperatur, davon auszugehen, daß ein relevanter Wärmefluß auch in den kontaktfreien Längsbereichen erfolgt.
Der insgesamt auf den Faden wirkende Wärmestrom wird folglich eine Funktion der jeweils eingestellten Fadenlaufgeometrie in Bezug zur Rohrgeometrie sein, denn die Berührlängen und die berührungsfreien Längsbereiche sind, ebenso wie die Ringhöhe, abhängig von der Relativstellung des Eingangsfadenführers 8 bzw. des Ausgangsfadenfüh¬ rers 9 zu dem Heizrohr 1.
Damit läßt sich der jeweils übertragene Wärmestrom sehr feinfühlig einstellen. Bereits geringste Änderungen der Drehstellungen relativ zueinander bewirken bemerkbare Verbesserungen der insgesamt auf ein Fadenstück vorgegebener Länge einwirkenden Wärme.
Diese Erkenntnis macht sich die Erfindung am Anwendungsbeispiel einer Falschzwirntexturiermaschine zunutze, auf welches noch eingegan¬ gen wird.
Wie weiterhin Figur 10 zeigt, können jeweils mehrere der erfindungs- gemäßen Ringe 2 bezüglich der Rohrachse 17 exzentrisch liegen, wobei vorteilhaft die Ringe jeweils paarweise um 180 Grad zueinander versetzt sind.
Die letztere Weiterbildung der Erfindung bietet den zusätzlichen Vorteil, daß die Heizeinrichtung bezüglich der Rohrachse 17 sym¬ metrisch ist, wodurch sie für die Be- und Verarbeitung jeweils eines Paares laufender Fäden 7.1, 7.2 geeignet wird.
Weiterhin zeigt Figur 11 eine Heizeinrichtung 13, der ein Lieferwerk 18 vorgeordnet ist und daß der Heizeinrichtung 13 eine Kühlzone, die hier als Kühlschiene 19 ausgebildet ist, sowie ein Falschdrallgeber 20 und ein Lieferwerk 21 nachgeordnet sind.
Weiterhin zeigt Figur 11, daß der Eingangsfadenführer 8 und der Ausgangsfadenführer 9 relativ zueinander oder relativ zum Heizrohr 1 in Abhängigkeit von der am Ausgang der Heizeinrichtung 13 gemes¬ senen Fadentemperatur verstellbar sind. Hierzu dient ein im Ausgangs¬ bereich des Heizrohres 1 angeordneter Temperaturfühler 22, der ein Ausgangssignal liefert, um, z.B. über jeweils einen Schrittmotor 23, den Eingangsfadenführer 8 bzw. Ausgangsfadenführer 9 temperaturabhängig zu verstellen. Es soll ausdrücklich gesagt sein, daß dem Meßsignal des Temperaturfühlers 22 auch ein Fadenspannungssignal überlagert sein kann, welches von der Zugkraftmeßeinrichtung 24 erzeugt wird, und zwar hinter der Heizeinrichtung.
Die vorliegende Erfindung bietet unter anderem den wesentlichen Vorteil, daß der jeweils wirksame Wärmeübergang von der Heizeinrich¬ tung auf den Faden äußerst feinfühlig im Sinne einer Prozeßoptimie¬ rung eingestellt werden kann, und daß darüber hinaus eine sehr genaue Regelung der Fadentemperatur erfolgen kann, um über die gesamte Fadenlauflänge eine optimale Fadenbeschaffenheit zu eπei- chen.
Weiterhin zeigen die Figuren 12 - 14 ergänzende Ausführungsbeispiele der Erfindung.
In diesen Fällen werden, ohne Einschränkung der Erfindung, auf dieses Ausführungsbeispiel, jeweils zwei Fadenheizzonen 25 an jeweils einer Heizeinrichtung 1 angeordnet.
In jeweils einer der Fadenheizzonen 25 sind mehrere Stege 2 quer zur Fadenlaufrichtung auf der beheizten Oberfläche befestigt, wobei die Höhe der Stege die beheizte Oberfläche um mindestens 0,1 Millimeter, jedoch nicht mehr als 5 Millimeter übeπagt.
Es kommt also darauf an, daß die Höhe der Stege 2 über der beheiz¬ ten Oberfläche nicht mehr als etwa 5 Millimeter beträgt, um die erfindungsgemäßen Vorteile dieser Heizeinrichtung, insbesondere die Selbstreinigung und die feinfühlige Regelbarkeit, einzeln oder gleichzei- tig ausnutzen zu können.
In allen Fällen ist die Fadenheizzone konvex in Richtung zum Faden gekriimmt, wodurch es ermöghcht wird, daß der Faden auf einer Wendellinie über die Fadenheizzone geführt werden kann.
Das Rohr kann als Drehkörper, Drehkörperabschnitt oder Drehkörper¬ segment ausgebildet sein, um auf einfache Weise einen Fadenlauf entlang einer Wendellinie zu eπeichen.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird unter einer Fadenheiz- zone derjenige Bereich der Heizeinrichtung verstanden, innerhalb welcher eine relevante Wärmeübertragung von der Heizeinrichtung auf den Faden möglich ist.
Dies kann gemäß Ausführungsbeispiel nach Figur 13, Unke Fadenheiz¬ zone, auch eine einzige Fadenlinie sein, wenn z.B. eine Verstellbarkeit des Fadenlaufs relativ zur beheizten Oberfläche nicht vorgesehen ist.
Dies kann aber auch, wie die Figuren 12 und 14 sowie die rechte Fadenheizzone nach Figur 13 zeigt, ein Winkelbereich sein, innerhalb dessen ein Faden relativ zur beheizten Oberfläche geführt werden kann.
Wie hierzu weiterhin Figur 12 zeigt, ist es möglich, beide Faden- heizzonen 25a, 25b identisch auszubilden. In diesem Fall ist, ohne Einschränkung der Erfindung, auf diese Variante, verwirklicht, daß die Breite B der Ringe 2 in Umfangsrichtung sich ändert. Es soll aus¬ drücklich gesagt sein, daß dies allein oder in Kombination mit einer sich in Umfangsrichtung ändernden Höhe H der Ringe erfindungs- gemäß von Vorteil sein kann.
Wie weiterhin Figur 13 zeigt, kann es auch sinnvoll sein, lediglich eine der Fadenheizzonen mit Ringen zu versehen, deren Breite B sich in Umfangsrichtung ändert, analog dem Vorhergesagten auch die Höhe H, während die Ringbreite B in der anderen der beiden Fadenheizzonen konstant gehalten wird.
In diesem Fall ist es nicht notwendig, eine relative Verstellbarkeit zwischen dem Eingangsfadenführer 8 bzw. Ausgangsfadenführer 9 und der Fadenheizzone 25 vorzusehen, da davon auszugehen ist, daß der Wärmeübergang von der beheizten Oberfläche auf den Faden 7 im gesamten Bereich der Fadenheizzone konstant ist.
Es soll jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß es für bestimmte Anwendungsfälle auch sinnvoll sein kann, die Höhe H der Ringe in Umfangsrichtung zu variieren, und daß dann selbstverständlich eine relative Verstellbarkeit zwischen der beheizten Oberfläche und dem laufenden Faden sinnvoll ist.
Wie im Falle der Figur 12 gezeigt ist, ist es insbesondere bei gleich¬ artigen Fadenheizzonen sinnvoll, wenn man diesen Fadenheizzonen jeweils synchron bewegbare Eingangsfadenführer 8 bzw. Ausgangsfaden¬ führer 9 zuordnet, welche Fadenführer 8 bzw. 9 in den Endbereichen drehbarer Fadenführerhebel 26 sitzen.
Die synchrone Bewegbarkeit kann über ein entsprechendes Getriebe leicht realisiert werden. Ein derartiges Getriebe gehört jedoch zum Stand der Technik und soll hier nicht näher erläutert werden.
Auf diese Weise läßt sich auch leicht eπeichen, daß die Faden- qualitiäten zweier über eine Heizeinrichtung laufender Fäden mitein¬ ander identisch sind.
Wie weiterhin die Figuren 15a - e zeigen, ist es möglich, jeweils zwei Fadenheizzonen 25a, 25b, diametral zueinander anzuordnen, und in diesem Falle die Eingangsfadenführer 8 bzw. Ausgangsfadenführer 9 so an den jeweiligen Fadenträgerhebeln 26 anzuordnen, daß die Fäden auf Stellen mit gleichen Betriebsbedingungen laufen.
Wie man sich leicht vorstellen kann, soll es im Rahmen der vor- liegenden Erfindung auch möglich sein, die Breite B der Ringe stufenweise zu ändern. Dies bedeutet, daß die Breite B stückweise konstant ist und an bestimmten Umfangskoordinaten stufenweise, z.B. von einer kleineren Breite auf eine größere Breite, zunimmt.
Das soeben Gesagte gilt analog auch für eine Änderung der Höhe H der Ringe. Es soll nämlich von der Erfindung auch mit umfaßt wer¬ den, daß sich die Höhe H in Umfangsrichtung stufenweise ändert um z.B. Fadenlaufbereiche zu erhalten, innerhalb dessen eine geringe seitliche Schwankung der Kontaktzone zwischen Faden und Ring im wesentlichen ohne Einfluß auf den Wärmeübergang zwischen beheizter Oberfläche und Faden bleibt.
Hierzu kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn Ringe veränderbarer Breite und/oder Höhe in Umfangsrichtung derart gegenemander versetzt sind, daß in Erwartung des etwaigen Fadenlaufs die jeweils wirksamen Kontaktzonen im wesentlichen gleiche Kontaktzeiten bzw. Fadenabstände zum Außenmantel des Rohres ermöglichen.
Dies gilt selbstverständlich auch für Ringe, deren Höhe H stufenweise geändert wird.
Insbesondere soll darauf hingewiesen werden, daß eine sich stufenweise ändernde Ringhöhe H einfach zu realisieren ist, wenn man Ringe vorsieht, welche Sektoren aufweisen mit jeweils einem konstanten Radius pro Sektor. Der Übergangsbereich zwischen zwei benachbarten Sektoren unterschiedlichen Radien ist dann fadenfreundlich auszu¬ gestalten, d.h. abrupte oder kantige Änderungen des jeweiligen Ring¬ radius auf den benachbarten Ringradius sind entsprechend in Um- fangsrichtung zu runden, um eine Beschädigung des Fadens zu ver- meiden.
Wie weiterhin die Figuren 15a - c zeigen, kann es sinnvoll sein, die Außenkontur der Ringe 2 zumindest bereichsweise im wesentlichen elliptisch auszubilden. In diesem Fall wird zusätzlich vorgeschlagen, daß zwei Fäden 7 auf sich gegenüberliegenden Stellen der Ellipsen laufen.
Diese Stellen können sich sowohl bezüglich der langen Achse als auch bezüglich der kurzen Achse der Ellipse gegenüberliegen, wie die Figuren 15a und 15b zeigen.
Eine der wirksamsten Möglichkeiten im Hinblick auf eine Verstellung des Fadenlaufs ist allerdings in Figur 15c gezeigt, wo jeweils einer der Fäden 7 ausschließlich innerhalb eines zwischen langer Halbachse und kurzer Halbachse der Ellipse aufgespannten Quadranten läuft.
Man erkennt, daß in diesem Falle der Wärmeübergang von dem Heiz¬ rohr 1 auf den Faden über die gesamte Fadenlänge zwischen Ein- gangsfadenführer 8 und Ausgangsfadenführer 9 kontinuierlich ansteigt oder abnimmt. Im vorhegenden Ausführungsbeispiel besteht zwischen dem Faden am Eingangsfadenführer 8 und dem Heizrohr 1 ein sehr großer Abstand, der sich im Fadenlauf in Richtung zum Ausgangs¬ fadenführer 9 Zusehens verringert und am Ausgangsfadenführer 9 seinen geringsten Wert annimmt, sodaß der Wärmeübergang vom Eingangsfadenführer 8 zum Ausgangsfadenführer 9 kontinuierlich an¬ steigt.
Über die gesamte Fadenlauflänge zwischen Eingangsfadenführer 8 und
Ausgangsfadenführer 9 wird somit eine äußerst wirksam regelbare Wärmeübertragung möglich, da der gesamte Bereich des Steges 2 zwischen dem Minimalabstand im Bereich der kleinen Halbachse der Ellipse und dem Maximalabstand im Bereich der großen Halbachse der Ellipse zur Verfügung steht.
Innerhalb dieser möglichen Fadenberührlinie wird deshalb die optimal mögliche Wärmeübertragung bei einer bestimmten Relativstellung zwischen Eingangsfadenführer 8 und Ausgangsfadenführer 9 zu erwarten sein, wobei in diesem Fall ein kontinuierlich ansteigender Wärmeüber¬ gang von dem Rohr auf den faden ermöglicht ist.
In diesem Ausführungsbeispiel sind folglich mit "zwei sich gegenüber¬ hegenden Stellen der Ellipsen" zwei Umfangsbereiche der Ellipse gemeint, die sich bezüglich des Schnittpunktes der langen und der kurzen Ellipsenachse diametral gegenüberliegen.
Weiterhin zeigen die Figuren 15d und 15e exzentrisch angeordnete Stege 2. Die Stege 2 sind kreisförmig, wobei der Kreismittelpunkt des Steges 2 bezüglich des Kreismittelpunktes des Heizrohres 1 um die Exzentrizität 27 versetzt ist.
Eingangsfadenführer und Ausgangsfadenführer sind für jeden Faden separat an jeweils einem Fadenträgerhebel 26 angeordnet, und zwar umfangsmäßig bezüglich des Mittelpunktes des Ringes 2 im Sinne gleicher Wirkung auf den beheizten Faden drehbar.
Auf diese Weise wird eπeicht, daß bei einer Verstellung der Eingangs¬ fadenführer 8 bzw. Ausgangsfadenführer 9 der Wärmestrom auf beide Fäden in gleichem Maße beeinflußt wird.
Wie ergänzend hierzu Figur 15e zeigt, die eine um 180 Grad gedrehte Situation entsprechend Figur 15d darstellt, kann auf diese Weise eine optimale Beeinflußung der Wärmeübertragung vom Heizrohr 1 auf den Faden 7 eπeicht werden:
Während im Falle der Figur 15d der einlaufende Faden, im Bereich des Eingangsfadenführers 8, einen relativ großen Abstand zur beheizten Oberfläche des Heizrohres 1 hat und der auslaufende Faden hingegen einen relativ geringen Abstand, sind die Verhältnisse im Falle der Figur 15 e genau umgekehrt.
Hier wird der einlaufende Faden, im Bereich des Eingangsfadenführers 8, relativ stark aufgeheizt, da er von der beheizten Oberfläche des Heizrohres 1 einen sehr geringen Abstand einnimmt, während der auslaufende Faden, im Bereich des Ausgangsfadenführers 9 von der beheizten Oberfläche einen relativ großen Abstand einnimmt.
Es soll ausdrücklich gesagt sein, daß bezüglich des Wärmeübergangs von der beheizten Oberfläche auf den Faden nicht allein der mittlere Abstand zwischen der beheizten Oberfläche und dem Faden entlang dem Fadenweg zwischen Eingang und Ausgang der Heizeinrichtung relevant ist, sondern daß die Erfindung zusätzlich erkannt hat, daß die Wärmeübertragung von der beheizten Oberfläche auf den Faden mit Annäherung des Fadens an die beheizte Oberfläche überproportional steigt.
Aus diesem Grunde lassen sich mit den erfindungsgemäß vorgesehenen Ringen auf der beheizten Oberfläche ohne weiteres Selbstreinigungs- Temperaturen fahren, während die Temperaturen, die auf den Faden einwirken, ein beschädigungsfreies Aufheizen ermöglichen. Weiterhin ermöglicht es die Erfindung, Filamentgarne unterschiedlicher Titer, z.B. 20 den. bzw. 40 den. mit der gleichen Heizeinrichtung und gleichzeitig zu verarbeiten, sofern die relative Position zwischen dem laufenden Faden und der beheizten Oberfläche entsprechend eingestellt wird.
Dies bedeutet, daß bei Heizeinrichtungen mit mehreren Fadenheiz¬ zonen durchaus auch eine der Fadenheizzonen außer Betrieb sein kann, während eine andere Fadenheizzone betrieben wird.
Es lassen sich demnach mit ein und derselben Heizeinrichtung ohne Änderung oder Einstellung der Temperatur der beheizten Oberfläche unterschiedliche Wärmeströme auf unterschiedliche Fadenqualitäten allein durch die Auswahl der relativen Position zwischen dem Faden- lauf und der Heizeinrichtung realisieren.
Die nachfolgende Figurenbeschreibung bezieht sich insbesondere auf die Figuren 16 bis 18. Wo die Figuren eine besondere Beschreibung erfordern, ist dies ausdrücklich vermerkt.
Die Heizeinrichtung findet vorzugsweise Anwendung in einer Falsch- zwirn-Kräuselmaschine. Eine solche Falschzwirn-Kräuselmaschine ist z. B. in dem DE-PS 37 19 050 beschrieben und besteht aus einer Vielzahl von Vorlagespulen, von denen eine Vielzahl von Fäden abgezogen werden, aus Heizeinrichtungen, über die jeder Faden geführt wird, aus Kühleinrichtungen, über die jeder Faden geführt wird, aus einem Falschdrallgeber, durch die jeder Faden einen vorübergehenden Drall erhält, sowie aus Eingangs- und Ausgangslieferwerken, die den Faden von den Lieferspulen abziehen bzw. aus dem Falschdrallgeber abziehen. Anschließend wird jeder Faden auf einer Aufwickelspule aufgespult. Die gezeigten Heizeinrichtungen betreffen den zuvor beschriebenen, in der Falschdrallzone angeordneten Heizer.
Die gezeigten Heizeinrichtungen 30 sind rohrförmig. Der Faden 7 wird zunächst durch einen Eingangsfadenführer 8 geführt und gelangt sodann auf den Umfang des Rohres. Der Faden wird mit axialer und mit Umfangskomponenten durch einen ausgangsseitigen Fadenführer 9 über das Rohr geführt. Dabei ist der Fadenführer 9 eine um die Rohrachse drehbare Scheibe mit einer Fadenführungskerbe 16. In Fig.16 und Fig. 18 ist vereinfachend eine fluchtende Lage des Ein¬ gangsfadenführers 8 und der Kerbe 16 dargestellt. Fig. 17 zeigt - anwendbar auch auf das Ausführungsbeispiel 18 -, daß die Scheibe 9 so verdreht wird, daß der Faden - wie gesagt - mit axialer aber auch mit Umfangskomponenten über das Rohr geführt wird und dadurch eine steile Schraubenlinie beschreibt. Durch Verstellung der Scheibe 9 kann die Umschlingung des Fadens an dem Rohr in Umfangsrichtung eingestellt werden. Die Umschlingung ist gleichbedeutend mit einer Krümmung des Fadens. Durch die Umschlingung kann daher die gesamte Anlage des Fadens an dem Rohr bzw. an den auf dem Rohr befestigten Fadenträgern erreicht werden. Auf diese Fadenträger wird weiter unten eingegangen.
Die Heizeinrichtung besteht aus drei Abschnitten, und zwar dem Eingangsabschnitt 11, dem Regelabschnitt 13 und dem Endabschnitt 12. Über den Eingangsabschnitt 11 wird der Faden durch den Eingangs¬ fadenführer 8 sowie den ersten Fadenträger 31.1 des Regelbereiches 13 geführt. Dabei hat die dem Faden zugewandte Heizoberfläche, d. h. der Mantel des Eingangsabschnittes 11 von dem Faden einen Abstand, der ein mehrfaches des Abstandes beträgt, den der Faden von der Heizoberfläche, d. h. dem zwischen den Fadenträgem 31 liegenden Mantelbereichen des Regelabschnittes, hat. Der Abstand des Fadenträ¬ gers 8 von dem ersten Fadenträger 31.1 des Regelbereiches beträgt ebenfalls ein Mehrfaches des Abstandes der Fadenträger im Regelbe¬ reich. Es können hier Längen von bis zu 500 mm in Kauf genommen werden. Die Länge ist hier stark abhängig von der Schwingungsneigung. Vorzugsweise wird die Länge des Eingangsabschnittes 11 geringer gewählt, und zwar so, daß eine effiziente Vorheizung des Fadens möglich ist.
Die Heizeinrichtung wird durch einen Widerstandsheizer in Form eines Heizrohres 1 erhitzt. Mit 6a sind die elektrischen Zuleitungen des Widerstandsheizers bezeichnet. Der Widerstandsheizer ist als Heizpatro¬ ne 1 ausgeführt und erstreckt sich über die gesamte Länge der Heizeinrichtung, also über den Eingangsabschnitt 11, den Regelabschnitt 13 und den Endabschnitt 12.
Die Temperatuπegelung der Heizeinrichtung umfaßt einen Temperatur¬ fühler, der die effektive Ist-Temperatur des Regelbereiches 13 erfaßt. Diese Temperatur wird ausgeregelt. Daher besitzt der Regelbereich eine sehr genaue Temperaturführung.
In dem Regelbereich 13 ist eine Mehrzahl von Fadenträgem 31 angeordnet. Sämtliche dieser Fadenträger 31, einschließlich des ersten Fadenträgers 31.1 sind als Stege ausgeführt, die sich über den Umfang des Regelabschnittes erstrecken. Diese Stege haben einen bestimmten, vorgegebenen Abstand sowie eine bestimmte Höhe über dem restlichen Mantelbereich des Regelbereiches 13. Die Zahl der Fadenträger wird bestimmt durch die Schwingungsneigung des Fadens sowie die Wärme¬ übertragung. Die Höhe der Stege gegenüber dem Mantel des Regelbe- reiches wird vorzugsweise gering gewählt und beträgt maximal 3 mm. Sie ist vorzugsweise insbesondere kleiner als 1,5 mm.
Der Faden wird über den Außenumfang der Fadenträger geführt. Dabei berührt der Faden den Außenumfang auf einer bestimmten Länge. Diese Länge ist ebenfalls maßgebend für die Wärmeüber¬ tragung.
Zur Schonung des Fadens wird diese Berührlänge kurz gewählt, wobei ein Kompromiß mit den Erfordernissen der Wärmeübertragung erfor- derlich ist. Der axiale Abstand der Fadenträger hat ebenfalls Einfluß auf die Wärmeübertragung. Insgesamt kann ein Verhältnis Berührlänge zu Fadenträgerabstand von bis zu etwa 1 zu 5 angewandt werden, vorzugsweise ist dieses Verhältnis jedoch kleiner, insbesondere kleiner als 1 zu 10.
Der Abstand der Heizoberfläche, d. h. des Mantels des Eingangs¬ bereiches, beträgt das 3- bis 10-fache der Höhe der Stege 31 gegen¬ über dem Mantel des Regelbereiches, ist jedoch vorzugsweise kleiner als das 10-Fache. Insofern sind die Darstellungen der Zeichnung nicht maßstabsgerecht.
Im Ausgangsabschnitt wird der Faden wiederum durch nur wenige Fadenträger geführt, und zwar hier durch den Endfadenträger 31.3 des Regelbereiches sowie die eingangs bereits erwähnte Scheibe 9 mit ihrer Fadenfühmngskerbe 16. Der Abstand zwischen dem Fadenlauf und dem Mantel des Endabschnittes 12 ist wiederum ein Vielfaches größer als die Höhe der Fadenfühmngsstege 31 gegenüber dem Mantel des Regelbereiches, wobei hier dieselben Dimensionierungsregelungen wie für den Eingangsbereich 11 gelten. Insgesamt gesehen ist der Abstand der Fadenträger im Endabschnitt jedoch kleiner als im Eingangsab- schnitt. Der Fadenträgerabstand beträgt 300 mm und ist vorzugsweise kleiner. Es sei erwähnt, daß die gezeigte Heizeinrichtung in der Praxis in einem Isolierkäfig eingeschlossen wird, der einen radialen Schlitz zum Fadeneinlegen besitzt und der gegenüber dem Regelbereich des Rohres einen Umfangsspalt bildet. In diesem Umfangsspalt wird der Faden geführt. Es ist auch möglich, durch Anordnung jeweils eines Paares von Eingangsfadenführern 8 und Fadenführungskerben 16 in der Scheibe 9 zwei Fäden auf einer Heizeinrichtung zu erhitzen.
Der Eingangsfadenführer 8 hat möglichst keinen Kontakt mit der Heizeinrichtung. Dadurch wird eπeicht, daß der Fadenträger 8 sich nicht aufheizt. An dem Fadenträger 8 bilden sich daher nicht die Ablagerungen, die bei erwärmtem Faden entstehen. Der Ausgangs¬ fadenführer des Eingangsabschnittes 11 ist - wie bereits erwähnt - als der erste Fadenträger 31.1 des Regelabschmttes 13 ausgeführt. Wie bei den übrigen Fadenträgem 31.1, 31.2, 31.3 des Regelabschnittes handelt es sich hierbei - wie gesagt - um Stege. Diese Stege sind aus dem Mantel des Regelbereiches herausgearbeitet. Sie haben daher gut wärmeleitenden Kontakt mit der Heizeinrichtung. Durch ihre geringe Höhe ist gewährleistet, daß die Regeltemperatur auch in den Berühr¬ flächen heπscht. Dadurch wird sichergestellt, daß die Heizertemperatur, die über 300° C hegt und so hoch gewählt wird, daß es zum Ver- cracken und Verbrennen der hängenbleibenden Fadenreste kommt, auch in den Berührflächen der Stege 31.1, 31.2, 31.3 besteht. Daher haben diese Fadenträger gute Selbstreinigungseigenschaften.
Der ausgangsseitige Fadenträger, d. h. Scheibe 9 mit Fadenfühmngs¬ kerbe 16, ist auf der Patrone 1 der Heizeinrichtung drehbar angeord¬ net. Dadurch ist gewährleistet, daß sich die Temperaturen der Heizpa- trone 1 auch der Scheibe 9 mitteilen, so daß auch hier mit guten Selbstreinigungseigenschaften zu rechnen ist.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 18 besitzt eine Besonderheit in der umfangsmäßigen Ausgestaltung der als Fadenträger dienenden Stege 31.1, 31.2. und möglicherweise 31.3. Die Stege besitzen in Umfangs¬ richtung eine zunehmende axiale Erstreckung. Dabei liegt die engste Stelle nicht - wie aus Fig. 18 entnommen werden könnte - auf genau einer Mantellinie sondern im wesentlichen auf einer Linie, die zu der Überlauf-inie des Fadens im wesentlichen parallel ist. Dabei kann diese Überlauflinie des Fadens geändert werden. Es muß hier eine den normalen Betriebsbedingungen entsprechende Überlauf-inie gewählt werden. Sodann ist in Fig. 18 nicht nur der Ausgangsfadenführer in Form der Scheibe 9 mit Fadenfühmngskerbe 16 sondern auch der Fadenführer 8 um die Achse der Heizeinrichtung drehbar. Dadurch kann der Fadenlauf auf dem Umfang der Heizeinrichtung versetzt werden, in einen Bereich, in dem die Kontaktlänge der Fadenf hrungs- Stege 31 ein gewünschtes Maß hat und in dem ein gewünschtes Ver¬ hältnis von Kontaktlänge zu freier Führungslänge zwischen den Stegen besteht. Hierdurch kann die Wärmeübertragung, aber auch die Laufru- he des Fadens beeinflußt werden. Andererseits führt eine zu große Berührlänge zu hohen Fadenreibungen, was zur Schonung des Fadens unerwünscht ist.
In Fig. 19 ist in ausgerolltem Zustand der Rohling 32 einer Manschet- te 33 gezeigt, in welcher sich aneinandergereihte Ausnehmungen 34, 35, 36, 34', 35' und 36' befinden. Die Ausnehmungen einer jeweiligen Reihe sind von gleicher Form und liegen im gleichen Abstand vonein¬ ander. Zwischen den Ausnehmungen befinden sich quer zu dem Rohling verlaufende Verbindungsstege 37, 38, 39, 37', 38' und 39', auf die nachstehend näher eingegangen wird. Die in Längsrichtung des Rohlings 32 verlaufenden Verbindungsstege zwischen den jeweiligen Reihen von Ausnehmungen sind für das Wesen der Erfindung unerheb¬ lich.
Wie in Fig. 20 dargestellt, kann der Rohling 32 gem. Fig. 19 zu einem Hohlzylinder geformt und als solcher auf ein Heizrohr 1 gezogen werden. Dabei entspricht der Innendurchmesser des Hohlzylin- ders dem Außendurchmesser des Heizrohres. Der Zylinder, nachfolgend Manschette 33, ist gegen axiale Verlagerung auf dem Heizrohr 1 gesichert, kann aber auf diesem gedreht werden, wobei ggf. die Drehbewegung vom Lösen einer an sich bekannten aber nicht darge¬ stellten Sperre abhängig ist. In der dargestellten Ausführungsform liegen die Ausnehmungen 34 in einer parallel zur Achse des Heizroh¬ res 1 liegenden Reihe und bilden zwischen sich Stege 37 gleicher Breite. Die Stege 37 dienen als Überlaufstege für einen Faden 7 (der anders als hier zur Vereinfachung dargestellt wendeiförmig um den Zylinder verläuft) und sind gleich breit. Dadurch, daß die Manschette 33 auf dem Heizrohr 1 gedreht werden kann, bietet sich die Möglich¬ keit, den Faden 7 im sich umfangsmäßig erstreckenden Bereich der Stege 32 jeweils über eine saubere Stelle laufen zu lassen, wodurch der nach Maßgabe der oben erwähnten Temperaturen an sich gegebe¬ ne Selbstreinigungseffekt der Stege noch erhöht wird. Die in Fig. 16 gezeigte Reihe von Ausnehmungen 34' liegt den Ausnehmungen 34 diametral gegenüber und dient als Fadenlaufbahn für einen zweiten Faden 7'.
Neben der Reihe von Ausnehmungen 34 befindet sich eine weitere
Reihe von hier trapezförmig gezeigten Ausnehmungen 35, zwischen denen sich keilförmige Stege 38 befinden. Dieser Reihe diametral gegenüberliegend befindet sich eine gleiche Anordnung von trapezför- migen Ausnehmungen 35' bzw. keilförmigen Stegen 38'. Damit ist die Möglichkeit gegeben, die mit dem Faden in Berührung stehende Länge der Beheizungsflächen durch einfaches Drehen der Manschette 33 auf dem Heizrohr 1 zu verändern.
Schließlich ist in der dargestellten Ausführungsform der Manschette 33 eine weitere Variante von aneinandergereihten Ausnehmungen 36 vorgesehen. Hierbei handelt es sich um Ausnehmungen, die in axialer Richtung relativ schmal sind, dafür aber breite Verbindungsstege 39 zwischen sich belassen, die als Fadenüberlaufstege einem Faden 7 eine größere Heizfläche bieten. Entsprechend den anderen Ausnehmungen ist auch im Falle der Ausnehmungen 36 eine diesen diametral gegen¬ überliegende Reihe von Ausnehmungen 36' mit entsprechenden Stegen 39' vorgesehen, die eine zweite Fadenüberlaufbahn bilden.
Der radiale Abstand zwischen der Mantelfläche des Heizrohres 1 und der Oberfläche der Stege entspricht den oben angeführten Abmessun¬ gen, hegt also im bevorzugten Bereich von 0,5 - 5 mm, vorzugsweise 0,5 - 3 mm.
Die Manschette 33 kann mit jeweiligen Arbeitsbedingungen genügenden Ausnehmungen anderer Form versehen sein.
Weitere Ausfühmngsformen der Erfindung sind in den Figuren 21 und 22 dargestellt. Diese Ausfühmngsformen haben gemeinsam, daß die die Fadenüberlaufstege, bzw. Ringe 2 tragenden Rohre 1 aus Abschnitten 1' zusammengesetzt sind.
Im Falle der Ausführungsform gemäß Figur 21 bestehen die Abschnitte 1' aus jeweils einem Teil l'a größeren Durchmessers und einem Teil l'b kleineren Durchmessers, wobei letzterer dem Innendurchmesser des Teils l'a mit größerem Außendurchmesser entspricht. Zweckmäßi¬ gerweise sind in die innere Mantelfläche des Teils l'a mit dem größeren Außendurchmesser und in die äußere Mantelfläche des Teils l'b mit dem geringeren Außendurchmesser Gewinde G geschnitten, mit denen die einzelnen Rohrabschnitte 1' miteinander verbunden werden können. Gegebenenfalls können die Schraubverbindungen durch Kon¬ termuttern K gesichert werden, wodurch sich die Lage der Abschnitte 1' zu einander genau einstellen läßt.
Am Außenumfang der Abschnittsteile l'a mit dem größeren Durch¬ messer ist jeweils ein Fadenträger 2 vorgesehen, der nach Maßgabe der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgebildet sein kann, in Fig. 21 jedoch schematisch als einfacher Ring 2 angezeigt ist. Der Ring 2 kann den Teil l'a koaxial umfassen, er kann aber auch außer¬ mittig angeordnet sein. Dabei kann er um seinen gesamten Umfang hemm eine einheitliche Breite haben oder allmählich oder absatzweise zunehmende Breiten aufweisen. Die Außenfläche des Ringes 2 kann von wenigstens einer Achsialnut 2' unterbrochen sein, womit durch ent- sprechende Einstellung der Ringe 2 zusätzlich zu den Abständen zwischen den Ringen 2 auf dem Rohr 1 Zonen entstehen, die von einem überlaufenden Faden 7 nicht berührt werden.
Bei entsprechender Gestaltung der Ringe 2 bietet diese Ausführungs- form der Erfindung den Vorteil, daß durch Verdrehen der Rohrab- schnitte 1' je nach Breite der einzelnen Ringe 2 und ihrem Abstand zueinander Fadenberührlängen und berührungsfreie Zonen in weiten Grenzen variierbar sind.
Darüberhinaus besteht im Sinne der oben beschriebenen Ausfühmngs- formen die weitere Möglichkeit, den Umfang der Ringe 2 exzentrisch zur Achse der Abschnitte 1' auszulegen oder im Umfang Stufen vor¬ zusehen, um den Faden 7 in varierbarem Abstand von der Mantel¬ fläche der Abschnitte 1' zu führen. Im übrigen wird auf die Aus- führungsbeispiele nach Fig. 1-20 verwiesen.
Die in Fig. 22 dargestellte Ausfühmngsform unterscheidet sich von der nach Figur 21 dadurch, daß anstelle der abgestuften Rohrabschnitte 1' innen- und außenliegende Muffen 1" vorgesehen sind, die über Au- ßen - bzw. Innengewinde G miteinander verschraubt und gegebenenfalls mit Kontermutter K in ihrer Lage zueinander gesichert werden können. Die äußeren Muffen 1" sind auf Ihrer Mantelfläche jeweils mit einem als Fadenträger dienenden Ring 2" versehen, wobei die Ringe 2" in Längsrichtung des aus den Muffen 1" bestehenden Rohres beispielhaft als in ihrer Breite beständig zunehmend dargestellt sind.
Im übrigen gilt auch für diese Ausfühmngsform der Heizeinrichtung und ihrer Fadenträger rücksichtlich deren Gestaltung das in Bezug auf die übrigen Ausführungsformen Gesagte.
Die vorhegende Erfindung ermöglicht die optimale Ausnutzung von Selbstreinigungseigenschaften einer Heizeinrichtung bei gleichzeitig gutem Aufheizverhalten, insbesondere bei Falschzwirnkräuselmaschinen.
Bezu szeichen

Claims

Patentansprüche
1. Heizeinrichtung zur Aulheizung eines Fadens (7), insbesondere für eine Falsch--wirakräuselmaschine, mit einem Heizkörper (1), der sich längs eines Fadenweges erstreckt und über dessen Heizober¬ fläche der Faden (7) mit einem Abstand geführt wird, wobei auf der Heizoberfläche eine Mehrzahl von als Fadenträger wirkenden Längsbereichen (2) vorhanden ist, durch deren Länge und deren Höhe über der Heizoberfläche die Wärmeübertragung von der
Heizoberfläche auf den Faden (7) festgelegt ist, wobei durch Einstellung der Relativlage zwischen den Fadenträgern (2) und Fadenweg die Wärmeübertragung veränderbar ist.
2. Heizeinrichtung nach Anspmch 1, wobei der Abstand zwischen Fadenweg und Heizoberfläche für einen einzelnen Fadenträger (2), eine Gruppe von Fadenträgem (2) oder sämtüche Fadenträger (2) durch Einstellung der Relativlage zwischen Heizkörper (1) und Fadenweg quer zum Fadenweg veränderbar ist.
3. Heizeinrichtung nach Anspmch 1 oder 2, wobei die Berührlänge zwischen einem einzelnen Fadenträger (2), einer Gmppe von Fadenträgem (2) oder sämtlichen Fadenträgem (2) und dem Faden (7) durch Einstellung der Relativlage zwischen Heizkörper (1) und Fadenweg quer zum Fadenweg veränderbar ist.
4. Heizeinrichtung nach Anspmch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Berührlänge der Fadenträger (2) zu der kon- taktfreien Länge in der Heizeinrichtung veränderbar ist.
5. Heizeinrichtung nach Anspmch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenträger (2) quer zur Fadenlaufrichtung eine Arbeitsbreite in der Größenordnung eines vielfachen Fadendurchmessers besit- zen, daß die Berührlänge der Fadenträger (2) im jeweiügen
Fadenweg über die Arbeitsbreite unterschiedlich ist und daß der Fadenweg relativ zur Arbeitsbreite der Fadenträger (2) veränderbar ist.
6. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand der Fadenträger (2) voneinander verstellbar ist.
7. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Fadenlaufrichtung am Eingangs- und Ausgangsende der Heiz¬ oberfläche bezüglich einander verstellbare Fadenführer (8, 9) vor¬ gesehen sind.
8. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenträger (2) eine quer zur Fadenlaufbahn veränderliche Breite aufweisen.
9. Heizeinrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Fadenträger (2) zueinander durch Verstellung quer zur Fadenlaufbahn veränderlich ist.
10. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizoberfläche von der Mantelfläche eines um seine Achse drehbaren Rohres (1) gebildet wird.
11. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativlage zwischen Fadenweg und Heizkörper (1) in Ab¬ hängigkeit von einer am Heizkörper (1) gemessenen Temperatur einstellbar ist.
12. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativlage zwischen Fadenweg und Heizkörper (1) in Ab¬ hängigkeit von einer in Fadenlaufrichtung hinter dem Heizkörper (1) gemessenen Fadenspannung einstellbar ist.
13. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativlage zwischen Fadenweg und Heizkörper (1) in Ab- hängigkeit von der hinter dem Heizkörper gemessenen Fadentem¬ peratur einstellbar ist.
14. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Fadenträger wirkenden Längsbereiche (2) so gestaltet und/- oder wäπnetechnisch mit der Heizoberfläche verbunden sind, daß sie im Betrieb annähernd die Temperatur der Heizoberfläche annehmen können, vorzugsweise eine zur Selbstreinigung genügend hohe Temperatur.
15. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenträger (2) gegenüber der Heizoberfläche eine Höhe (H) von nicht mehr als 5 mm haben und in gut wärmeleitendem Kon- takt mit der Heizoberfläche stehen.
16. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (H) der Fadenträger (2) im Bereich zwischen 0,5 und 3 mm hegt.
17. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenträger (2) durch in die Heizoberfläche eingearbeitete Nuten voneinander beabstandet sind.
18. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (1) voneinander beabstandete Fadenträger (2) aufweist, welche den Faden (7) mit Abstand zu der Heizoberfläche tragen und wobei die Fadenträger (2) gegenüber der Heizober¬ fläche eine Höhe (H) von nicht mehr als 5 mm haben und in gut wärmeleitendem Kontakt mit der Heizoberfläche stehen.
19. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Längsabschnitte (11, 13), in deren Eingangsabschnitt (11) die Fadenträger (2) relativ große und in deren Endabschnitt (13) die Fadenträger (2) geringe Abstände haben.
20. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch drei Längsabschnitte (11, 13, 12), in deren Eingangsabschnitt (11) die Fadenträger (2) große Abstände, in deren Mittelabschnitt (13) die Fadenträger (2) geringe Abstände und in deren Endabschnitt
(12) die Fadenträger (2) große Abstände haben.
21. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (H) der Fadenträger (2) quer zum Fadenweg unter¬ schiedlich ist.
22. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenträger (2) mit der Heizoberfläche fest verbunden, ins¬ besondere einstückig, sind.
23. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenträger (2) relativ zur Heizoberfläche quer zum Faden (7) verstellbar sind.
24. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 oder 23 dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenträger (2) relativ zur Heizoberfläche in Längsrichtung des Fadens (7) verstellbar sind.
25. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizoberfläche von der Mantelfläche eines Rohres gebildet wird.
26. Heizeinrichtung nach Anspmch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) um seine Achse (17) drehbar ist.
27. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflächen der Fadenträger (2) zur Achse (17) des Rohres (1) außermittig hegen.
28. Heizeinrichtung nach Anspmch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenträger (2) ringförmig und drehbar auf dem Rohr (1) angeordnet sind.
29. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 25 - 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenträger (2) auf dem Rohr (1) axial verstellbar angeordnet sind.
30. Heizeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenträger (2) durch eine auf dem Rohr (1) steckende Manschette (33) gebildet werden, die perforiert ist.
31. Heizeinrichtung nach Anspmch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen in axialer Richtung der Manschette (33) gleich¬ förmige Reihen und in Umfangsrichtung unterschiedliche Reihen büden.
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