EP3538697B1 - Kühlvorrichtung für einen synthetischen faden - Google Patents

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EP3538697B1
EP3538697B1 EP17793961.8A EP17793961A EP3538697B1 EP 3538697 B1 EP3538697 B1 EP 3538697B1 EP 17793961 A EP17793961 A EP 17793961A EP 3538697 B1 EP3538697 B1 EP 3538697B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
groove
cooling
thread
base
cross
Prior art date
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Active
Application number
EP17793961.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3538697A1 (de
Inventor
Stefan Conrad
Philip JUNGBECKER
Tobias MÜNSTERMANN
Thomas RAMAKERS
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 Textile GmbH and Co KG
Original Assignee
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
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 Oerlikon Textile GmbH and Co KG filed Critical Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Publication of EP3538697A1 publication Critical patent/EP3538697A1/de
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    • 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
    • D02J13/001—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass in a tube or vessel
    • 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
    • D02J13/003—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass by contact with at least one stationary surface, e.g. a plate
    • 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
    • D02J13/008—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass with elimination of fumes

Definitions

  • the invention relates to a cooling device for a synthetic thread, in particular a twisted thread within a texturing zone according to the preamble of claim 1.
  • cooling devices are usually used, which are designed as a curved cooling rail.
  • the largest possible radii of curvature are used on the cooling rail in order to keep the contact friction between the twisted thread and the surface of the cooling rail low.
  • Such cooling rails only use the ambient air to cool the thread. Therefore required
  • Such cooling devices have relatively long cooling sections, which usually lead to a multi-level construction of the texturing machine.
  • cooling devices are also known in which the cooling of the thread is intensified with the aid of a cooling liquid.
  • a generic cooling device is for example from EP 0 403 098 A2 known.
  • the twisted thread is guided within the texturing zone through a cooling groove on the surface of a cooling body, which holds a cooling liquid in the groove base to wet the thread.
  • the wetting on the thread promotes the frictional behavior of the thread between the thread and the contact bar, so that a transfer of twist is promoted.
  • penetration of the cooling liquid into the thread is problematic.
  • the false twist creates a dynamic of its own on the thread and makes it difficult for cooling liquid to adhere to the thread, which is only carried along by the thread and thrown off by the thread when it leaves the cooling groove.
  • insufficient cooling is achieved inside, so that in the known cooling device the yarn is then guided over a cooling rail for residual cooling.
  • EP312322 A1 describes a device for cooling a heated thread with a heat sink.
  • the heat sink has an elongated cooling groove for guiding the thread, which is connected to a dosing device for supplying a cooling liquid via a dosing opening in the groove base.
  • the cooling groove has several guide sections with a corrugated groove base and at least one guide section with a smooth groove base, which are formed alternately one behind the other.
  • the metering opening is arranged in front of one of the guide sections with a corrugated groove base in an inlet area of the cooling groove.
  • EP3312321 Al describes a cooling device for a synthetic thread, in particular a twisted thread within a texturing zone, which has an elongated cooling body with an open cooling groove for guiding the thread.
  • the cooling groove is connected to a metering device for supplying a cooling liquid via a metering opening.
  • the heat sink has at least one ceramic insert at a thread inlet, which forms a corrugated groove base within the cooling groove and on the surface of which the thread can be guided with contact, the metering opening being Ceramic insert is assigned.
  • the cooling liquid can thus be continuously fed to the thread over a longer distance.
  • WO2018 / 059743 A1 describes a method and a cooling device for cooling a synthetic thread within a texturing zone of a texturing machine.
  • a cooling liquid is introduced into a cooling groove of a cooling body, which is distributed in the groove base of the cooling groove.
  • the heated thread is guided through the cooling groove with contact.
  • the cooling liquid is fed through a metering opening in the groove base of the cooling groove depending on a thread denier of the thread, the delivery rate of cooling liquid being generated by a controllable metering means.
  • WO2018 / 065123 A1 describes a device for cooling a heated thread, wherein the thread can be guided in the groove base of an elongated cooling groove of a cooling body.
  • the cooling groove is connected to a dosing device for supplying a cooling liquid via a dosing opening in the groove base.
  • the heat sink is encapsulated in a housing and the housing has a threading slot for inserting the thread, which threading slot extends between a thread inlet and a thread outlet on the housing.
  • WO2017 / 089191 A1 describes a false twist texturing device for crimping synthetic yarn.
  • the false twist texturing device has a first delivery mechanism for pulling the thread from a supply bobbin, a heating device for heating the thread, a cooling device for cooling the thread, a false twist unit for false twisting of the thread and a second delivery mechanism for stretching the thread.
  • the cooling surface of the cooling device is formed in a longitudinal groove, a groove base of the longitudinal groove having a plurality of guide webs with fluid pockets in between.
  • DE 10 2011 018179 A1 describes a device for applying a fluid to a running multifilament thread, in which a guide groove for receiving the thread is formed on a guide body.
  • the guide body is held on a holder which has an integrated fluid connection.
  • the fluid connection is connected to a groove base of the guide groove via a nozzle bore, the nozzle bore opening into an inlet zone of the guide groove.
  • the inlet zone is followed by a wetting zone which has several groove pockets in the groove base, by means of which the groove base is divided into contact areas and non-contact areas.
  • the contact surfaces in the groove base together form a surface portion of the according to the invention Groove base in the range from 10 to 40%.
  • the contact surfaces form a radius of curvature in the longitudinal direction.
  • Another aim of the invention is to use up the cooling liquid introduced into the cooling groove to cool the thread as much as possible.
  • the cooling groove has a groove cross-section subdivided into several partial cross-sections, in which the groove walls in at least one of the partial cross-sections (guide cross-section) are parallel to one another or each inclined with an opening angle of less than 15 °.
  • the invention is based on the knowledge that the inherent dynamics of the thread caused by the false twist hinders the application of the cooling liquid or the action of the cooling liquid. Part of the cooling liquid is thrown off the thread. Furthermore, the inherent dynamics of the thread, which are mainly noticeable through twists, lead to a transverse evasive movement. There is the possibility that the twisted thread moves up the groove flanks of the cooling groove and leaves the groove base.
  • the cooling groove has a groove cross-section subdivided into several partial cross-sections, the groove walls in at least one of the partial cross-sections being designed parallel to one another or each inclined with an opening angle of less than 15 °. In this way, relatively steep groove flanks can be used within the cooling groove in order to prevent cooling liquid from being thrown out. Furthermore, despite its own dynamics, the thread remains within the cooling groove on the groove base.
  • the groove flanks each having a larger opening angle are designed to be inclined with respect to the groove flanks of the guide section. This realizes a relatively narrow guide area at the bottom of the cooling groove, in which the thread is guided with contact and comes into contact with the cooling liquid.
  • the development of the invention is particularly advantageous in which one of the partial cross-sections (insertion cross-section) forms one end of the groove flanks, the groove flanks of the insertion cross-section each being inclined with a larger opening angle compared to the groove flanks of the basic cross-section are executed.
  • a funnel-shaped opening of the cooling groove can thus be implemented in order to be able to insert the thread in a simple manner at the start of the process.
  • the further development of the invention has proven particularly useful, in which the basic cross-section and the guide cross-section of the cooling groove together form a partial groove depth of the cooling groove that is greater than 50% of a total groove depth of the cooling groove.
  • the twisted thread can thus be guided safely in the groove base of the cooling groove, with intensive consumption of the cooling liquid for cooling the thread being possible.
  • the development of the invention is preferably carried out in which the groove base of the cooling groove has several alternating longitudinal sections in the direction of the thread running direction, one of the longitudinal sections forming a corrugated groove base with a plurality of guide webs and another of the longitudinal sections being one Forms smooth groove bottom formed in the groove depth.
  • the corrugated groove bottom of one of the longitudinal sections can avoid a continuous dragging of the cooling liquid supplied to the thread.
  • the corrugation in the groove base is suitable for wiping off the non-evaporated cooling liquid residues adhering to the thread and for keeping them in the cooling groove. In this way, the thread can be evenly wetted over a longer distance, so that the cooling effects generated are intensified.
  • At least one longitudinal section with a smooth groove base is provided, in which the thread is cooled by the previously supplied cooling liquid.
  • the longitudinal sections with the smooth groove base have a greater groove depth. The thread can thus only be guided with contact on the guide webs, so that the alternately arranged longitudinal sections in the cooling groove guide the thread alternately with and without contact.
  • the length of the cooling groove is generally chosen as a function of the thread to be cooled and its thread denier. Threads with relatively large denier require relatively long cooling grooves.
  • the further development of the invention is preferably carried out in which the longitudinal sections with a corrugated groove base and the longitudinal sections with a smooth groove base each extend over a partial length of the cooling groove in the range from 10 mm to 40 mm .
  • the development of the invention is preferably carried out in which the heat sink is at a thread inlet the cooling groove has at least one ceramic insert which forms one of the longitudinal sections with a corrugated groove base within the cooling groove.
  • the thread can thus be guided over a plurality of support points which, despite intensive contact, limit the friction on the thread and do not lead to any obstruction of twist.
  • the cooling liquid is preferably supplied in an inlet zone of the groove base, which is arranged upstream of the corrugated groove base on the ceramic insert.
  • the metering opening ends in the inlet zone through which the thread with contact or preferably without contact. This enables a continuous and metered supply of the cooling liquid into the cooling groove.
  • the heat sink has at least one further ceramic insert with a corrugated groove base at a thread outlet of the cooling groove, the cooling groove having at least one of the longitudinal sections with the smooth groove base between the ceramic inserts.
  • the thread can also be guided in the cooling groove at the thread outlet with sufficient thread contact, without inadmissibly high thread friction occurring.
  • the groove base of the cooling groove on the heat sink is preferably designed in such a way that the thread can be guided in the thread running direction on a guide track with a radius in the range from 300 mm to 1000 mm. This means that very compact texturing zones can be implemented within texturing machines.
  • the heat sink can be made in several parts or in one part to form the cooling groove.
  • the cooling body is preferably formed by a cooling rail which is held within a housing between a thread inlet and a thread outlet. In this way, all vapors that occur can be intercepted in isolation from an environment.
  • the device according to the invention is therefore particularly suitable for use in texturing machines with a large number of processing points.
  • FIG. 1 a first embodiment of the cooling device according to the invention is shown schematically in several views.
  • Figure 1 shows the embodiment in a longitudinal sectional view and in FIG Figure 2 a cross-sectional view of the embodiment is shown.
  • FIG Figure 2 shows a cross-sectional view of the embodiment.
  • the exemplary embodiment has an elongated heat sink 1.
  • An open cooling groove 2 extends on a guide side of the cooling body 1.
  • the cooling groove 2 extends to the front ends of the cooling body 1.
  • the cooling groove 2 thus forms a thread inlet 13 at the front ends and a thread outlet 14 at the opposite front end, as in FIG Fig. 1 shown.
  • the cooling groove 2 has several Longitudinal sections 6.1 with a corrugated groove base 4.1 and several longitudinal sections 6.2 with a smooth groove base 4.2.
  • the longitudinal sections 6.1 and 6.2 are alternately formed in the cooling groove 2 in the thread running direction.
  • a first longitudinal section 6.1 with the corrugated groove base 4.1 is assigned to the thread inlet 13.
  • the corrugated groove base 4.1 of the first longitudinal section 6.1 is preceded by an inlet zone 11 into which a metering opening 3 opens.
  • the metering opening 3 is connected to a fluid line 5.1 via a metering channel 3.1 inside the cooling body 1.
  • the fluid line 5.1 is coupled to a metering device 5 which has a metering means 5.2 and a container 5.3.
  • the dosing means 5.2 is preferably designed as a dosing pump, a cooling liquid being held in the container 5.3.
  • the Figure 2 shows a cross section of the cooling groove 2 in the area of the length section 6.1 with the corrugated groove base 4.1.
  • the corrugated groove base 4.1 is formed here by a plurality of guide webs 8 and a plurality of grooves 9, which run essentially transversely to the cooling groove 2.
  • the groove depth of the guide webs 8 is in Figure 2 with the reference symbol t 1 and the groove depth of the grooves 9 with the reference symbol t 2.
  • the groove cross-section of the cooling groove 2 is divided into several partial cross-sections 7.1, 7.2 and 7.3.
  • the partial cross-sections 7.1, 7.2 and 7.3 of the cooling groove 2 are formed in this embodiment by a basic cross-section 7.3 forming the groove bottom 4.1, a central guide cross-section 7.2 and an upper insertion cross-section 7.1.
  • the groove flanks point in each of the partial cross-sections 7.1 to 7.3 10.1 and 10.2 have different layers.
  • the groove flanks 10.1 and 10.2 are formed parallel to one another in the region of the guide cross section 7.2, so that a guide slot is formed within the cooling groove 2.
  • the groove flanks 10.1 and 10.2 each have an opening angle ⁇ 1 in the area of the base cross section 7.3.
  • the opening angles ⁇ 1 on the groove flanks 10.1 and 10.2 are identical.
  • the groove flanks 10.1 and 10.2 are inclined in the region of the insertion cross-section 7.1 with a larger opening angle ⁇ 3 in such a way that the insertion cross-section 7.1 leads to a funnel-shaped opening of the cooling groove 2.
  • the opening angle ⁇ 3 in the area of the insertion cross-section 7.1 is thus greater than the opening angle ⁇ 1 in the area of the basic cross-section 7.3.
  • the guide cross section 7.2 and the basic cross section 7.3 of the cooling groove 2 form a partial groove depth t F.
  • the partial groove depth t F of the cooling groove is greater than 50% of the total groove depth t 1 in the area of the corrugated groove base 4.1.
  • the longitudinal sections 6.2 with a smooth groove base 4.2 have a greater groove depth in relation to the longitudinal sections 6.1 with the corrugated groove base 4.1.
  • the groove depth of the groove base 4.2 is selected such that a thread is only guided with contact on the corrugated groove base 4.1.
  • the groove bottoms 4.1 of the length sections 6.1 are arranged in the cooling groove 2 with respect to one another in such a way that a thread on a guide track with a radius in the range of 300 mm to 1000 mm can be guided.
  • the radius of curvature of the groove bottoms 4.1 is in Figure 1 with the reference character R. Reliable thread guidance is thus achieved between the thread inlet 13 and the thread outlet 14.
  • the thread is guided with contact only in the longitudinal sections 6.1 with the corrugated groove base 4.1.
  • the thread is guided without contact. This results in 2 contact zones and not contact zones in the thread guide within the cooling groove.
  • the longitudinal section 6.1 has a length L 1 which, depending on the yarn denier, has a range from 10 mm to 40 mm.
  • the length L 1 of the longitudinal section 6.1 is in Figure 1 shown.
  • the longitudinal section 6.2 also extends over a length of the cooling groove 2, which has an equal or unequal length depending on the thread denier.
  • the length is in Figure 1 with the reference character L 2 and is in the range from 10 mm to 40 mm.
  • the cooling groove 2 there follows a contact zone with the corrugated groove base 4.1 and a non-contact zone with the smooth groove base 4.2 and another longitudinal section 6.1 associated with the thread outlet 14 with a corrugated groove base 4.1.
  • the middle longitudinal section 6.1 with the corrugated groove bottom 4.1 on the one hand removes the excess cooling liquid from the thread and at the same time leads to an equalization of the wetting in order to obtain further cooling.
  • the thread is guided out of the cooling groove 2 essentially without adhering excess cooling liquid.
  • the cooling groove 2 has a groove depth t 1 in the range from 4 to 10 mm.
  • the width of the cooling groove 2, in particular in the area of the guide cross-section 7.2, is a few millimeters in order to prevent cooling liquid from being thrown out and the thread from emerging.
  • the width of the cooling groove is preferably 0.5 mm to 4 mm.
  • the illustrated embodiment of the cooling device according to the invention extends the groove cross-section of the cooling groove 2 essentially over the entire length of the cooling groove 2. In principle, however, there is also the possibility of varying the groove cross-section over the length of the cooling groove 2.
  • FIG. 2 shown groove cross-section of the cooling groove as an example.
  • Figure 3 Another exemplary embodiment of a cooling device is shown in which the groove cross section of the cooling groove 2 does not have any parallel groove flanks 10.1 and 10.2 in the area of the guide cross section 7.2.
  • the embodiment according to Figure 3 is essentially identical to the exemplary embodiment according to FIG Figure 1 and 2 so that at this Place only the cross section is shown. To avoid repetition, only the difference in the groove cross-sections is explained.
  • the groove cross section of the cooling groove 2 of the embodiment according to Figure 3 has slightly inclined groove flanks 10.1 and 10.2 in the area of the central guide cross-section 7.2.
  • the groove flanks 10.1 and 10.2 are designed to be inclined by an opening angle ⁇ 2 in the region of the guide cross section 7.2.
  • the opening angle ⁇ 2 is limited, however, in order to obtain the steepest possible wall of the groove flanks 4.1 and 4.2.
  • the opening angle ⁇ 2 is preferably below 15 °.
  • the following size ratio results in the execution of the opening angles ⁇ 1 , ⁇ 2 and ⁇ 3 .
  • the guide cross-section 7.2 and the basic cross-section 7.1 of the cooling groove 2 have a sufficient partial groove depth t F , in particular to avoid cooling liquid being thrown out.
  • the longitudinal sections 6.1 with the corrugated groove base 4.1 are integrated directly into the groove base of the cooling body 1.
  • the cooling groove 2 in the groove base 4.1 preferably has a wear protection layer in order to be able to guide the thread with contact.
  • Figure 4 and 5 another embodiment of the Shown cooling device according to the invention.
  • Figure 4 shows here schematically a longitudinal sectional view and in Figure 5 a cross-sectional view of the cooling groove is shown.
  • the further exemplary embodiment of the cooling device according to the invention likewise has an elongate cooling body 1.
  • An open cooling groove 2 extends on an upper side of the cooling body 1.
  • the cooling groove 2 extends between a thread inlet 13 and a thread outlet 14, which are formed on the front ends of the cooling body 1.
  • a ceramic insert 12.1 is held on the heat sink 1 in the cooling groove 2 at the thread inlet 13.
  • the ceramic insert 12.1 is integrated in the cooling groove and forms a corrugated groove base 4.1.
  • An inlet zone 11, which forms the thread inlet 13, is arranged upstream of the corrugated groove base 4.1.
  • a metering opening 3 opens into the inlet zone 11 of the ceramic insert 12.1.
  • the metering opening 3 is connected to a metering device 5 via a metering channel 3.1, which penetrates the ceramic insert 12.1 and the heat sink 1.
  • the metering device 5 is according to the exemplary embodiment Figure 1 and 2 executed.
  • the ceramic insert 12.1 extends within the cooling groove 2 over a partial length and forms a length section 6.1, which in Figure 4 is identified by the reference character L 1 .
  • the thread outlet 14 is also assigned a ceramic insert 12.2.
  • the ceramic insert 12.2 is integrated within the cooling groove 2 and forms a second length section 6.1 with a corrugated groove base 4.1.
  • the corrugated groove base 4.1 of the ceramic inserts 12.1 and 12.2 is essentially identical.
  • a cross-sectional view of the ceramic insert 12.1 is shown in the area of the corrugated groove base 4.1.
  • the ceramic insert 12.1 to form the cooling groove 2 is embedded in the cooling body 1 and integrated in the groove cross-section of the cooling groove 2.
  • the groove cross-section is identical to the embodiment according to FIG Figure 3 executed. In this respect, reference is made to the above description to explain the groove cross section of the cooling groove 2 and only the differences are explained at this point.
  • the basic cross section 7.3 is formed by the ceramic insert 12.1.
  • the groove flanks 10.1 and 10.2 of the ceramic insert 12.1 have an opening angle ⁇ 1 with respect to the groove base 10.1.
  • the ceramic insert 12.1 is integrated into the heat sink 1 in such a way that, in the further course of the groove cross-section, the groove flanks 10.1 and 10.2 gradually merge into one another in the area of the basic cross-section 7.3 and the guide cross-section 7.2.
  • the heat sink is usually encapsulated in a housing.
  • FIG. 11 is a schematic longitudinal sectional view and FIG Figure 7 a cross-sectional view of the cooling device is shown.
  • the cooling body 1 is formed by a cooling rail 20.
  • Several ceramic inserts 12.1 to 12.4 are integrated within the cooling rail 20.
  • the ceramic inserts 12.1 to 12.4 form the length sections 6.1 with the corrugated groove base 4.1.
  • the groove cross-section is essentially identical to the exemplary embodiment according to FIG Figure 5 .
  • the basic cross-section 7.3 containing the groove base 4.1 is formed by the ceramic inserts 12.1 to 12.4.
  • the basic cross section 7.3 is V-shaped, with the groove flanks 10.1 and 10.2 being inclined with an opening angle ⁇ 1.
  • the groove base 4.1 of the ceramic inserts 12.1 to 12.4 is formed by several grooves 9 and several guide webs 8, the thread being guided with contact on the guide webs 8. This is the one at the thread inlet 13 arranged ceramic insert 12.1 upstream of an inlet zone in which a metering opening 3 opens, as in Figure 6 shown.
  • the partial cross-sections 7.2 and 7.3 of the cooling groove 2 are identical to the embodiment according to FIG Figure 5 carried out, so that no further explanation is given at this point and reference is made to the aforementioned description.
  • the cooling rail 20 is held by a carrier 19 within a housing 15.
  • the housing 15 encloses the cooling rail 20, the cooling rail 20 being arranged within the housing 15 between a thread inlet 16 and a thread outlet 17.
  • a suction opening 21 is formed within the housing 15 in a housing base 18.
  • the suction opening 21 is arranged between the thread outlet 14 and the thread outlet 17.
  • the suction opening 21 is coupled via a suction line 22 to a suction device not shown here.
  • the housing 15 On the opposite side in the inlet area, the housing 15 has an air opening 23.
  • the air opening 23 is formed in the area between the thread inlet 16 and the thread inlet 13 of the cooling rail. The air opening 23 opens into an area surrounding the housing 15.
  • the supply of a cooling liquid is ensured by a metering device 5 which is arranged outside the housing 15.
  • the metering device 5 is designed identically to the aforementioned exemplary embodiment, so that reference is made to the aforementioned description at this point.
  • the vapors released by evaporation of the cooling liquid on the heated thread are collected inside the housing 15 and discharged via the suction opening 21.
  • a continuous stream of fresh air is introduced into the interior of the housing 15 via the air opening 23.
  • An air flow that is uniform in the direction of travel of the thread is thus established, which favors the removal of the vapors above the cooling groove 2.
  • the cooling device according to the invention for a synthetic thread, in particular a twisted thread within a texturing zone is particularly suitable to enable intensive cooling on the thread when the supplied cooling liquid is completely used up.
  • the steep-walled cooling groove ensures that the twisted thread is guided reliably in the groove base.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für einen synthetischen Faden, insbesondere einen gedrallten Faden innerhalb einer Texturierzone gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei der Herstellung von synthetischen Fäden ist es bekannt, dass die in einem Schmelzspinnprozess erzeugten multifilen Fäden in einem nachgeordneten Prozess für textile Zwecke gekräuselt werden. Hierdurch erhalten die synthetischen Fäden eine der Naturfaser ähnliche Struktur. Die Weiterbehandlung der synthetischen Fäden erfolgt mittels Texturiermaschinen, die eine Vielzahl von Bearbeitungsstellen aufweisen, um in jeder Bearbeitungsstelle jeweils einen Faden zu kräuseln. Die Kräuselung des Fadens, die auch als so genannte Texturierung bezeichnet wird, lässt sich durch eine Falschdrallbehandlung erreichen. Dabei wird an dem Faden ein mechanischer Falschdrall erzeugt, der innerhalb einer Texturierzone thermisch behandelt wird. Zur thermischen Behandlung wird der gedrallte Faden auf eine Temperatur von ca. 200°C erwärmt und anschließend wieder abgekühlt. Da der in dem Faden erzeugte Falschdrall sich entgegengesetzt der Fadenlaufrichtung fortpflanzt, muss gewährleistet sein, dass der an dem Faden erzeugte Drall möglichst ungehindert die Kühlvorrichtung passiert und in die Heizvorrichtung einlaufen kann. Zu diesem Zweck werden üblicherweise Kühlvorrichtungen verwendet, die als eine gekrümmte Kühlschiene ausgebildet sind. Hierbei werden möglichst große Krümmungsradien an der Kühlschiene verwendet, um die Kontaktreibung zwischen dem gedrallten Faden und der Oberfläche der Kühlschiene gering zu halten. Derartige Kühlschienen nutzen lediglich die Umgebungsluft, um den Faden zu kühlen. Daher erfordem derartige Kühlvorrichtungen relativ lange Kühlstrecken, die üblicherweise zu einer mehretagigen Bauweise der Texturiermaschine führt.
  • Im Stand der Technik sind auch Kühlvorrichtungen bekannt, bei welchen die Abkühlung des Fadens mit Hilfe einer Kühlflüssigkeit intensiviert wird. Eine gattungsgemäße Kühlvorrichtung ist beispielsweise aus der EP 0 403 098 A2 bekannt. Dabei wird der gedrallte Faden innerhalb der Texturierzone durch eine Kühlnut an der Oberfläche eines Kühlkörpers geführt, die im Nutgrund eine Kühlflüssigkeit zur Benetzung des Fadens vorhält. Die Benetzung an dem Faden begünstigt das Reibungsverhalten des Fadens zwischen dem Faden und der Kontaktschiene, so dass eine Drallübertragung begünstigt wird. Aufgrund der gedrallten Fadenstruktur ist ein Eindringen der Kühlflüssigkeit in den Faden jedoch problematisch. Der Falschdrall erzeugt an dem Faden eine Eigendynamik und erschwert in dem Faden das Anhaften von Kühlflüssigkeit, die von dem Faden nur mitgeführt und beim Verlassen der Kühlnut von dem Faden abgeschleudert wird. Insbesondere bei größeren Fadentitern wird im Inneren eine unzureichende Kühlung erreicht, so dass bei der bekannten Kühlvorrichtung der Faden anschließend über eine Kühlschiene zur Restkühlung geführt wird.
  • EP312322 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Kühlen eines erwärmten Fadens mit einem Kühlkörper. Der Kühlkörper weist eine längliche Kühlnut zur Führung des Fadens auf, die über eine Dosieröffnung im Nutgrund mit einer Dosiereinrichtung zur Zuführung einer Kühlflüssigkeit verbunden ist. Um den Faden mit geringen Kühlflüssigkeiten ohne einen Kühlflüssigkeitsüberschuss zu kühlen, weist die Kühlnut mehrere Führungsabschnitte mit einem geriffelten Nutgrund und zumindest einem Führungsabschnitt mit einem glatten Nutgrund auf, die abwechselnd hintereinander ausgebildet sind. Die Dosieröffnung ist in einem Einlaufbereich der Kühlnut einem der Führungsabschnitte mit geriffeltem Nutgrund vorgeordnet.
  • EP3312321 Albeschreibt eine Kühlvorrichtung für einen synthetischen Faden, insbesondere einen gedrallten Faden innerhalb einer Texturierzone, die einen länglichen Kühlkörper mit einer offenen Kühlnut zur Führung des Fadens aufweist. Die Kühlnut ist über eine Dosieröffnung mit einer Dosiereinrichtung zur Zuführung einer Kühlflüssigkeit verbunden. Um aufgrund der Dynamik des Fadens eine gleichmäßige Benetzung und intensive Kühlung zu erhalten, weist der Kühlkörper an einem Fadeneinlauf zumindest einen Keramikeinsatz auf, der innerhalb der Kühlnut einen geriffelten Nutgrund bildet und an dessen Oberfläche der Faden mit Kontakt führbar ist, wobei die Dosieröffnung dem Keramikeinsatz zugeordnet ist. Somit kann die Kühlflüssigkeit über eine längere Strecke dem Faden kontinuierlich zugeführt werden.
  • WO2018/059743 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Kühlvorrichtung zum Abkühlen eines synthetischen Fadens innerhalb einer Texturierzone einer Texturiermaschine. Hierzu wird eine Kühlflüssigkeit in eine Kühlnut eines Kühlkörpers eingeleitet, die sich im Nutgrund der Kühlnut verteilt. Der erwärmte Faden wird mit Kontakt durch die Kühlnut geführt. Um am Ende der Kühlung einen Überschuss an Kühlflüssigkeit zu vermeiden, wird die Kühlflüssigkeit durch eine Dosieröffnung im Nutgrund der Kühlnut in Abhängigkeit von einem Fadentiter des Fadens zugeführt, wobei die Fördermenge an Kühlflüssigkeit durch ein steuerbares Dosiermittel erzeugt wird.
  • WO2018/065123 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Kühlen eines erwärmten Fadens, wobei der Faden im Nutgrund einer länglichen Kühlnut eines Kühlkörpers führbar ist. Die Kühlnut ist über eine Dosieröffnung im Nutgrund mit einer Dosiereinrichtung zur Zuführung einer Kühlflüssigkeit verbunden. Um die dabei auftretenden Umgebungsbelastungen durch Dämpfe und Restkühlflüssigkeiten zu verhindern, ist erfindungsgemäß der Kühlkörper in einem Gehäuse gekapselt und das Gehäuse weist einen Einfädelschlitz zum Einführen des Fadens auf, welcher Einfädelschlitz sich zwischen einem Fadeneinlass und einem Fadenauslass am Gehäuse erstreckt.
  • WO2017/089191 A1 beschreibt eine Falschdrall-Texturiervorrichtung zum Kräuseln eines synthetischen Fadens. Die Falschdrall-Texturiervorrichtung weist ein erstes Lieferwerk zum Abziehen des Fadens von einer Vorlagespule, eine Heizeinrichtung zum Aufheizen des Fadens, eine Kühleinrichtung zum Abkühlen des Fadens, ein Falschdrallaggregat zum Falschdrallen des Fadens und ein zweites Lieferwerk zum Verstrecken des Fadens auf. Die Kühloberfläche der Kühleinrichtung ist in einer Längsnute ausgebildet ist, wobei ein Nutengrund der Längsnute mehrere Führungsstege mit dazwischen liegenden Fluidtaschen aufweist.
  • DE 10 2011 018179 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Auftragen eines Fluids auf einen laufenden multifilen Faden beschrieben, bei welcher an einem Führungskörper eine Führungsnut zur Aufnahme des Fadens ausgebildet ist. Der Führungskörper ist an einer Halterung gehalten, die einen integrierten Fluidanschluss aufweist. Der Fluidanschluss ist über eine Düsenbohrung mit einem Nutgrund der Führungsnut verbunden, wobei die Düsenbohrung in einer Einlaufzone der Führungsnut mündet. Der Einlaufzone folgt eine Benetzungszone, die im Nutgrund mehrere Nuttaschen aufweist, durch welche der Nutgrund in Kontaktflächen und Nichtkontaktflächen unterteilt ist. Um die Benetzung des Fadens im wesentlichen aber die Nichtkontaktflächen zu ermöglichen, bilden die Kontaktflächen im Nutgrund erfindungsgemäß gemeinsam einen Flächenanteil des Nutgrundes im Bereich von 10 bis 40%. Dabei bilden die Kontaktflächen in Längsrichtung einen Krümmungsradius.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Kühlvorrichtung derart weiterzubilden, dass eine möglichst intensive Kühlung des Fadens durch den Auftrag einer Kühlflüssigkeit innerhalb der Kühlnut erreicht wird.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, die in die Kühlnut eingeleitete Kühlflüssigkeit möglichst zur Kühlung des Fadens zu verbrauchen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kühlnut einen in mehreren Teilquerschnitten unterteilten Nutquerschnitt aufweist, bei welchem die Nutwandungen in zumindest einem der Teilquerschnitte (Führungsquerschnitt) parallel zueinander oder jeweils mit einem Öffnungswinkel kleiner 15° geneigt ausgeführt sind.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
  • Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die durch den Falschdrall bedingte Eigendynamik des Fadens das Auftragen der Kühlflüssigkeit beziehungsweise das Einwirken der Kühlflüssigkeit behindert. So wird ein Teil der Kühlflüssigkeit vom Faden abgeschleudert. Des Weiteren führt die Eigendynamik des Fadens, die sich im Wesentlichen durch Drehungen bemerkbar machen, zu einer quergerichteten Ausweichbewegung. Dabei besteht die Möglichkeit, dass der gedrallte Faden sich an den Nutflanken der Kühlnut hochbewegt und den Nutgrund verlässt. Um derartige Effekte zu vermeiden, weist die Kühlnut einen in mehreren Teilquerschnitten unterteilten Nutquerschnitt auf, wobei die Nutwandungen in zumindest einem der Teilquerschnitte parallel zueinander oder jeweils mit einem Öffnungswinkel kleiner 15° geneigt ausgeführt sind. So lassen sich relativ steile Nutflanken innerhalb der Kühlnut nutzen, um das Herausschleudern von Kühlflüssigkeit zu vermeiden. Des Weiteren bleibt der Faden trotz seiner Eigendynamik innerhalb der Kühlnut am Nutgrund.
  • Zur Führung des Fadens im Nutgrund der Kühlnut ist des Weiteren vorgesehen, dass einer der Teilquerschnitte (Grundquerschnitt) den Nutgrund bildet, wobei die Nutflanken mit jeweils einem größeren Öffnungswinkel gegenüber den Nutflanken des Führungsabschnittes geneigt ausgeführt sind. Hierdurch wird ein relativ enger Führungsbereich am Nutgrund der Kühlnut realisiert, in welchem der Faden mit Kontakt geführt ist und mit der Kühlflüssigkeit in Berührung kommt.
  • Damit der Faden in einer möglichst engen Kühlnut geführt werden kann, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher einer der Teilquerschnitte (Einlegquerschnitt) ein Ende der Nutflanken bildet, wobei die Nutflanken des Einlegequerschnittes jeweils mit einem größeren Öffnungswinkel gegenüber den Nutflanken des Grundquerschnitts geneigt ausgeführt sind. Damit lässt sich eine trichterförmige Öffnung der Kühlnut realisieren, um den Faden in einfacher Art und Weise bei einem Prozessbeginn einlegen zu können.
  • Bei einer Nutbreite im Bereich des Führungsquerschnitts von wenigen Millimetern hat sich die Weiterbildung der Erfindung besonders bewährt, bei welchem der Grundquerschnitt und der Führungsquerschnitt der Kühlnut zusammen eine Teilnuttiefe der Kühlnut bilden, die größer 50% einer Gesamtnuttiefe der Kühlnut ist. Damit lässt sich der gedrallte Faden sicher im Nutgrund der Kühlnut führen, wobei ein intensiver Verbrauch der Kühlflüssigkeit zur Kühlung des Fadens möglich ist.
  • Um die Kühleffekte innerhalb der Kühlnut zu intensivieren, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Nutgrund der Kühlnut in Fadenlaufrichtung mehrere abwechselnde Längsabschnitte aufweist, wobei einer der Längsabschnitte einen geriffelten Nutgrund mit einer Mehrzahl von Führungsstegen bildet und wobei ein anderer der Längsabschnitte einen in der Nuttiefe ausgebildeten glatten Nutgrund bildet. Durch den geriffelten Nutgrund einer der Längsabschnitte lässt sich ein kontinuierliches Mitschleifen der dem Faden zugeführten Kühlflüssigkeit vermeiden. Zudem ist die Riffelung im Nutgrund geeignet, um die an dem Faden anhaftende nicht verdampften Kühlflüssigkeitsreste abzustreifen und in der Kühlnut zu halten. So lässt sich der Faden über eine längere Strecke gleichmäßig benetzen, so dass die erzeugten Kühleffekte intensiviert werden.
  • Um diese Effekte zum Kühlen des Fadens vollständig Nutzen zu können, ist zumindest ein Längsabschnitt mit einem glatten Nutgrund vorgesehen, in welchem der Faden durch die zuvor zugeführte Kühlflüssigkeit gekühlt wird. Hierbei weisen die Längsabschnitte mit dem glatten Nutgrund eine größere Nuttiefe auf. Der Faden lässt sich somit nur mit Kontakt an den Führungsstegen führen, so dass die abwechselnd angeordneten Längsabschnitte in der Kühlnut den Faden abwechselnd mit Kontakt und ohne Kontakt führen.
  • Die Länge der Kühlnut wird im Allgemeinen in Abhängigkeit von dem jeweils zu kühlenden Faden und dessen Fadentiter gewählt. So erfordern Fäden mit relativ großen Fadentitern relativ lange Kühlnuten. Um bei jedem Fadentyp die erfindungsgemäße Wirkung zur effektiven Kühlung zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Längsabschnitte mit geriffeltem Nutgrund und die Längsabschnitte mit glattem Nutgrund sich jeweils über eine Teillänge der Kühlnut im Bereich von 10 mm bis 40 mm erstrecken.
  • Zur Führung des Fadens im Nutgrund wird bevorzugt die Weiterbildung der Erfindung ausgeführt, bei welcher der Kühlkörper an einem Fadeneinlauf der Kühlnut zumindest einen Keramikeinsatz aufweist, der innerhalb der Kühlnut einen der Längsabschnitte mit geriffeltem Nutgrund bildet. So kann der Faden über eine Mehrzahl von Stützstellen geführt werden, die trotz intensivem Kontakt die Reibung an dem Faden begrenzen und zu keiner Drallbehinderung führen.
  • Die Zufuhr der Kühlflüssigkeit erfolgt bevorzugt in einer Einlaufzone des Nutgrundes, die dem geriffelten Nutgrund am Keramikeinsatz vorgeordnet ist. So mündet die Dosieröffnung in der Einlaufzone, die vom Faden mit Kontakt oder vorzugsweise ohne Kontakt durchquert wird. Damit ist eine kontinuierliche und dosierte Zufuhr der Kühlflüssigkeit in die Kühlnut möglich.
  • Zur stabilen Fadenführung ist des Weiteren vorgesehen, dass der Kühlkörper an einem Fadenauslass der Kühlnut zumindest einen weiteren Keramikeinsatz mit einem geriffelten Nutgrund aufweist, wobei die Kühlnut zwischen den Keramikeinsätzen zumindest einen der Längsabschnitte mit dem glatten Nutgrund aufweist. Somit kann der Faden auch am Fadenauslass mit ausreichendem Fadenkontakt in der Kühlnut geführt werden, ohne dass unzulässige hohe Fadenreibungen entstehen.
  • Aufgrund der geriffelten Nutgrundstrukturen der Längsabschnitte innerhalb der Kühlnut lassen sich relativ große Fadenumlenkungen innerhalb der Texturierzone realisieren. So ist der Nutgrund der Kühlnut am Kühlkörper vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Faden in Fadenlaufrichtung auf einer Führungsbahn mit einem Radius im Bereich von 300 mm bis 1000 mm führbar ist. Damit können sehr kompakte Texturierzonen innerhalb von Texturiermaschinen realisiert werden.
  • Der Kühlkörper lässt sich zur Ausbildung der Kühlnut mehrteilig oder auch einteilig ausführen. Vorzugsweise wird der Kühlkörper durch eine Kühlschiene gebildet, welche innerhalb eines Gehäuses zwischen einem Fadeneinlass und einem Fadenauslass gehalten ist. So können alle auftretenden Dämpfe isoliert von einer Umgebung abgefangen werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher besonders geeignet, um in Texturiermaschinen mit einer Vielzahl von Bearbeitungsstellen eingesetzt zu werden.
  • Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung für einen synthetischen Faden insbesondere einen gedrallten Faden innerhalb einer Texturierzone wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
  • Es stellen dar:
    • Figur 1 schematisch eine Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung,
    • Figur 2 schematisch eine Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels aus Figur 1,
    • Figur 3 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung,
    • Figur 4 schematisch eine Längsschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung,
    • Figur 5 schematisch eine Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels aus Figur 4,
    • Figur 6 schematisch eine Längsschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung,
    • Figur 7 schematisch eine Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung aus Figur 6.
  • In den Figuren 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung schematisch in mehreren Ansichten dargestellt. Figur 1 zeigt das Ausführungsbeispiel in einer Längsschnittansicht und in der Figur 2 ist eine Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels gezeigt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
  • Das Ausführungsbeispiel weist einen länglichen Kühlkörper 1 auf. An einer Führungsseite des Kühlkörpers 1 erstreckt sich eine offene Kühlnut 2. Die Kühlnut 2 erstreckt sich bis zu den Stirnenden des Kühlkörpers 1. Die Kühlnut 2 bildet somit an den Stirnenden einen Fadeneinlauf 13 und an dem gegenüberliegenden Stirnende einen Fadenauslauf 14, wie in Fig. 1 dargestellt.
  • Um einen Faden zwischen dem Fadeneinlauf 13 und dem Fadenauslauf 14 innerhalb der Kühlnut 2 am Nutgrund zu führen, weist die Kühlnut 2 mehrere Längsabschnitte 6.1 mit einem geriffelten Nutgrund 4.1 und mehrerer Längsabschnitte 6.2 mit einem glatten Nutgrund 4.2 auf. Die Längsabschnitte 6.1 und 6.2 sind in Fadenlaufrichtung abwechselnd in der Kühlnut 2 ausgebildet.
  • Dem Fadeneinlauf 13 ist ein erster Längsabschnitt 6.1 mit dem geriffelten Nutgrund 4.1 zugeordnet. Dem geriffelten Nutgrund 4.1 des ersten Längsabschnittes 6.1 ist eine Einlaufzone 11 vorgeordnet, in welcher eine Dosieröffnung 3 mündet. Die Dosieröffnung 3 ist über einen Dosierkanal 3.1 innerhalb des Kühlkörpers 1 mit einer Fluidleitung 5.1 verbunden. Die Fluidleitung 5.1 ist mit einer Dosiereinrichtung 5 gekoppelt, die ein Dosiermittel 5.2 und einen Behälter 5.3 aufweist. Das Dosiermittel 5.2 ist vorzugsweise als eine Dosierpumpe ausgebildet, wobei in dem Behälter 5.3 eine Kühlflüssigkeit vorgehalten ist.
  • Die Figur 2 zeigt einen Querschnitt der Kühlnut 2 im Bereich des Längenabschnittes 6.1 mit dem geriffelten Nutgrund 4.1. Der geriffelte Nutgrund 4.1 wird hierbei durch eine Mehrzahl von Führungsstegen 8 und eine Mehrzahl von Rillen 9 gebildet, die im Wesentlichen quer zur Kühlnut 2 verlaufen. Die Nuttiefe der Führungsstege 8 ist in Figur 2 mit dem Bezugszeichen t1 und die Nuttiefe der Rillen 9 mit dem Bezugszeichen t2 gekennzeichnet.
  • Wie aus der Darstellung in Figur 2 hervorgeht, ist der Nutquerschnitt der Kühlnut 2 in mehrere Teilquerschnitte 7.1, 7.2 und 7.3 aufgeteilt. Die Teilquerschnitte 7.1, 7.2 und 7.3 der Kühlnut 2 sind in diesem Ausführungsbeispiel durch einen den Nutgrund 4.1 bildenden Grundquerschnitt 7.3, einen mittleren Führungsquerschnitt 7.2 und einem oberen Einlegequerschnitt 7.1 gebildet. In jedem der Teilquerschnitte 7.1 bis 7.3 weisen die Nutflanken 10.1 und 10.2 unterschiedliche Lagen auf. So sind die Nutflanken 10.1 und 10.2 im Bereich des Führungsquerschnittes 7.2 parallel zueinander ausgebildet, so dass sich ein Führungsschlitz innerhalb der Kühlnut 2 ausbildet. Um gegenüber dem Führungsquerschnitt 7.2 einen relativ schmalen Nutgrund 4.1 zu realisieren, weisen die Nutflanken 10.1 und 10.2 im Bereich des Grundquerschnittes 7.3 jeweils einen Öffnungswinkel α1 auf. Hierbei sind die Öffnungswinkel α1 an den Nutflanken 10.1 und 10.2 identisch ausgeführt. Am offenen Ende der Kühlnut 2 sind die Nutflanken 10.1 und 10.2 im Bereich des Einlegquerschnittes 7.1 mit einem größeren Öffnungswinkel α3 derart geneigt ausgeführt, dass der Einlegquerschnitt 7.1 zu einer trichterförmigen Öffnung der Kühlnut 2 führt. Der Öffnungswinkel α3 im Bereich des Einlegquerschnittes 7.1 ist somit größer als der Öffnungswinkel α1 im Bereich des Grundquerschnittes 7.3.
  • Zur Führung des Fadens im Nutgrund 4.1 der Kühlnut 2 bilden der Führungsquerschnitt 7.2 und der Grundquerschnitt 7.3 der Kühlnut 2 eine Teilnuttiefe tF. Die Teilnuttiefe tF der Kühlnut ist größer als 50 % der Gesamtnuttiefe t1 im Bereich des geriffelten Nutgrundes 4.1.
  • Somit gilt: tF > 0,5 x t1
  • Wie aus der Darstellung in Figur 1 hervorgeht, weisen die Längsabschnitte 6.2 mit einem glatten Nutgrund 4.2 eine größere Nuttiefe im Verhältnis zu den Längsabschnitten 6.1 mit dem geriffelten Nutgrund 4.1 auf. Die Nuttiefe des Nutgrundes 4.2 ist dabei derart gewählt, dass ein Faden nur mit Kontakt an dem geriffelten Nutgrund 4.1 geführt wird. Die Nutgründe 4.1 der Längenabschnitte 6.1 sind in der Kühlnut 2 derart zueinander angeordnet, dass ein Faden auf einer Führungsbahn mit einem Radius im Bereich von 300 mm bis 1000 mm führbar ist. Der Krümmungsradius der Nutgründe 4.1 ist in Figur 1 mit dem Bezugszeichen R dargestellt. Somit wird zwischen dem Fadeneinlauf 13 und dem Fadenauslauf 14 eine sichere Fadenführung erreicht. Der Faden wird dabei nur in den Längsabschnitten 6.1 mit dem geriffelten Nutgrund 4.1 mit Kontakt geführt. In den Längsabschnitten 6.2 mit dem glatten Nutgrund 4.2 wird der Faden ohne Kontakt geführt. Somit ergeben sich innerhalb der Kühlnut 2 Kontaktzonen und nicht Kontaktzonen bei der Fadenführung.
  • Im Betrieb wird über die Dosiereinrichtung 5 eine Kühlflüssigkeit in kleinen Mengen dosiert der Einlaufzone 11 im Bereich des Längenabschnittes 6.1 zugeführt. Durch den laufenden Faden wird die Kühlflüssigkeit zum Teil unmittelbar aufgenommen und über die geriffelte Struktur des Nutgrundes 4.1 verteilt. Damit wird eine relativ lange Kontaktzone zur Benetzung des Fadens erreicht. Der Längsabschnitt 6.1 weist hierzu eine Länge L1 auf, der je nach Fadentiter einen Bereich von 10 mm bis 40 mm aufweist.Die Länge L1 des Längsabschnitts 6.1 ist in Figur 1 dargestellt.
  • Im weiteren Verlauf der Kühlnut 2 folgt eine Nicht-Kontaktzone, bei welchem der Faden in einem der Längsabschnitte 6.2 ohne Kontakt geführt wird. In diesem Abschnitt wirkt die auftragende Flüssigkeit zur Kühlung des Fadens. Der Längsabschnitt 6.2 erstreckt sich ebenfalls über eine Länge der Kühlnut 2, der je nach Fadentiter eine gleiche oder ungleiche Länge besitzt. Die Länge ist in Figur 1 mit dem Bezugszeichen L2 gekennzeichnet und liegt im Bereich von 10 mm bis 40 mm.
  • Im weiteren Verlauf der Kühlnut 2 folgt eine Kontaktzone mit dem geriffelten Nutgrund 4.1 sowie eine Nicht-Kontaktzone mit dem glatten Nutgrund 4.2 und ein weiterer dem Fadenauslauf 14 zugeordneter Längsabschnitt 6.1 mit geriffeltem Nutgrund 4.1. Der mittlere Längsabschnitt 6.1 mit dem geriffelten Nutgrund 4.1 nimmt einerseits die überschüssige Kühlflüssigkeit von dem Faden ab und führt gleichzeitig zu einer Vergleichmäßigung der Benetzung um weitere Kühlung zu erhalten. Im letzten Längsabschnitt 6.1 am Fadenauslauf 14 wird der Faden im Wesentlichen ohne anhaftende überschüssige Kühlflüssigkeit aus der Kühlnut 2 herausgeführt.
  • Zur sicheren Führung des gedrallten Fadens weist die Kühlnut 2 eine Nuttiefe t1 im Bereich von 4 bis 10 mm auf. Die Breite der Kühlnut 2 insbesondere im Bereich des Führungsquerschnittes 7.2 liegt bei wenigen Millimetern, um das Herausschleudern von Kühlflüssigkeit und das Heraustreten des Fadens zu verhindern. Die Breite der Kühlnut beträgt vorzugsweise 0,5 mm bis 4 mm.
  • Bei dem in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung erstreckt sich der Nutquerschnitt der Kühlnut 2 im Wesentlichen über die gesamte Länge der Kühlnut 2. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, über die Länge der Kühlnut 2 den Nutquerschnitt zu variieren.
  • Ebenso ist der in Figur 2 dargestellte Nutquerschnitt der Kühlnut beispielhaft. In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung gezeigt, bei welchem der Nutquerschnitt der Kühlnut 2 keine parallel angeordneten Nutflanken 10.1 und 10.2 im Bereich des Führungsquerschnitts 7.2 aufweist. Das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist im Wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2, so dass an dieser Stelle nur der Querschnitt dargestellt ist. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird nur der Unterschied der Nutquerschnitte erläutert.
  • Der Nutquerschnitt der Kühlnut 2 des Ausführungsbeispiels nach Figur 3 weist im Bereich des mittleren Führungsquerschnittes 7.2 leicht geneigte Nutflanken 10.1 und 10.2 auf. Die Nutflanken 10.1 und 10.2 sind im Bereich des Führungsquerschnitts 7.2 um einen Öffnungswinkel α2 geneigt ausgeführt. Der Öffnungswinkel α2 ist jedoch begrenzt, um eine möglichst steile Wandung der Nutflanken 4.1 und 4.2 zu erhalten. So liegt der Öffnungswinkel α2 vorzugsweise unterhalb von 15°.
  • Im Verhältnis zu dem Einlegquerschnitt 7.1 und dem Grundquerschnitt 7.3 ergibt sich folgendes Größenverhältnis in der Ausführung der Öffnungswinkel α1, α2 und α3.
  • Es gilt: α3 > α1 > α2
  • Wesentlich hierbei ist, dass der Führungsquerschnitt 7.2 und der Grundquerschnitt 7.1 der Kühlnut 2 eine ausreichende Teilnuttiefe tF aufweist, um insbesondere das Herausschleudern von Kühlflüssigkeit zu vermeiden.
  • Bei dem in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Längsabschnitte 6.1 mit dem geriffelten Nutgrund 4.1 unmittelbar in dem Nutgrund des Kühlkörpers 1 integriert. Hierbei weist die Kühlnut 2 im Nutgrund 4.1 vorzugsweise eine Verschleißschutzschicht auf, um den Faden mit Kontakt führen zu können. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Kontaktzonen innerhalb der Kühlnut 2 durch Keramikeinsätze zu bilden. Hierzu ist in Figur 4 und 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung dargestellt. Figur 4 zeigt hierbei schematisch eine Längsschnittansicht und in Figur 5 ist eine Querschnittansicht der Kühlnut gezeigt.
  • Wie aus der Darstellung in Figur 4 hervorgeht, weist das weitere Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ebenfalls einen länglichen Kühlkörper 1 auf. An einer Oberseite des Kühlkörpers 1 erstreckt sich eine offene Kühlnut 2. Die Kühlnut 2 erstreckt sich zwischen einem Fadeneinlauf 13 und einem Fadenauslauf 14, die an den Stirnenden des Kühlkörpers 1 ausgebildet sind. An dem Fadeneinlauf 13 ist in der Kühlnut 2 ein Keramikeinsatz 12.1 an dem Kühlkörper 1 gehalten. Der Keramikeinsatz 12.1 ist in der Kühlnut integriert und bildet einen geriffelten Nutgrund 4.1. Dem geriffelten Nutgrund 4.1 ist eine Einlaufzone 11 vorgeordnet, die den Fadeneinlauf 13 bildet. In der Einlaufzone 11 des Keramikeinsatzes 12.1 mündet eine Dosieröffnung 3. Die Dosieröffnung 3 ist über einen Dosierkanal 3.1, der dem Keramikeinsatz 12.1 und den Kühlkörper 1 durchdringt mit einer Dosiereinrichtung 5 verbunden. Die Dosiereinrichtung 5 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2 ausgeführt.
  • Der Keramikeinsatz 12.1 erstreckt sich innerhalb der Kühlnut 2 über eine Teillänge und bildet einen Längenabschnitt 6.1, der in Figur 4 mit dem Bezugszeichen L1 gekennzeichnet ist.
  • Wie aus der Darstellung in Figur 4 weiter hervorgeht, ist dem Fadenauslass 14 ebenfalls ein Keramikeinsatz 12.2 zugeordnet. Der Keramikeinsatz 12.2 ist innerhalb der Kühlnut 2 integriert und bildet einen zweiten Längenabschnitt 6.1 mit einem geriffelten Nutgrund 4.1. Der geriffelte Nutgrund 4.1 der Keramikeinsätze 12.1 und 12.2 ist im Wesentlichen identisch ausgeführt. Zur weiteren Erläuterung der Keramikeinsätze 12.1 und 12.2 ist in der Figur 5 eine Querschnittsansicht des Keramikeinsatzes 12.1 im Bereich des geriffelten Nutgrundes 4.1 gezeigt.
  • Wie aus der Darstellung in Figur 5 hervorgeht, ist der Keramikeinsatz 12.1 zur Bildung der Kühlnut 2 in dem Kühlkörper 1 eingebettet und in dem Nutquerschnitt der Kühlnut 2 integriert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Nutquerschnitt identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ausgeführt. Insoweit wird zur Erläuterung des Nutquerschnittes der Kühlnut 2 Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen und an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert.
  • Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Grundquerschnitt 7.3 durch den Keramikeinsatz 12.1 gebildet. Hierbei weisen die Nutflanken 10.1 und 10.2 des Keramikeinsatzes 12.1 gegenüber dem Nutgrund 10.1 einen Öffnungswinkel α1 auf. Der Keramikeinsatz 12.1 ist hierbei derart in den Kühlkörper 1 integriert, dass im weiteren Verlauf des Nutquerschnitts die Nutflanken 10.1 und 10.2 im Bereich des Grundquerschnittes 7.3 und des Führungsquerschnittes 7.2 stetig ineinander übergehen.
  • Bei dem in Figur 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind somit alle vom Faden kontaktierten Bereiche der Kühlnut durch die Keramikeinsätze 12.1 und 12.2 gebildet. Wie aus der Darstellung in Figur 4 hervorgeht, sind die Keramikeinsätze 12.1 und 12.2 derart in der Kühlnut 2 integriert, dass sich eine Führungsbahn mit einem Krümmungsradius R einstellt. Zwischen den Keramikeinsätzen 12.1 und 12.2 ist in der Kühlnut 2 ein Längenabschnitt 6.2 ausgebildet, mit einem glatten Nutgrund 4.2. In diesem Bereich wird der Faden ohne Kontakt geführt.
  • Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Anzahl der Keramikeinsätze sowie die Anzahl der Längsabschnitte mit glattem Nutgrund beispielhaft. So können vorteilhaft auch mehrere Keramikeinsätze verteilt über die gesamte Kühlnut vorgesehen sein.
  • Um die bei der Kühlung auftretenden Dämpfe nicht in die Maschinenumgebung abzugeben, ist der Kühlkörper üblicherweise in einem Gehäuse gekapselt. Hierzu ist in den Figuren 6 und 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung in mehreren Ansichten dargestellt. In der Figur 6 ist schematisch eine Längsschnittansicht und in Figur 7 eine Querschnittsansicht der Kühlvorrichtung gezeigt.
  • Bei dem in Figur 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kühlkörper 1 durch eine Kühlschiene 20 gebildet. Innerhalb der Kühlschiene 20 sind mehrere Keramikeinsätze 12.1 bis 12.4 integriert. Die Keramikeinsätze 12.1 bis 12.4 bilden dabei die Längenabschnitte 6.1 mit dem geriffelten Nutgrund 4.1. Dabei ist der Nutquerschnitt im Wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5.
  • Wie aus der Darstellung in Figur 7 hervorgeht, ist der den Nutgrund 4.1 enthaltende Grundquerschnitt 7.3 durch die Keramikeinsätze 12.1 bis 12.4 gebildet. Der Grundquerschnitt 7.3 ist v-förmig ausgeführt, wobei die Nutflanken 10.1 und 10.2 mit einem Öffnungswinkel α1 geneigt ausgeführt sind. Der Nutgrund 4.1 der Keramikeinsätze 12.1 bis 12.4 ist durch mehrere Rillen 9 und mehrere Führungsstege 8 gebildet, wobei der Faden mit Kontakt an den Führungsstegen 8 geführt ist. Dabei ist dem am Fadeneinlauf 13 angeordnete Keramikeinsatz 12.1 eine Einlaufzone vorgeordnet, in welcher eine Dosieröffnung 3 mündet, wie in Figur 6 gezeigt.
  • Die Teilquerschnitte 7.2 und 7.3 der Kühlnut 2 sind hierbei identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ausgeführt, so dass an dieser Stelle keine weitere Erläuterung erfolgt und zu der vorgenannten Beschreibung Bezug genommen wird.
  • Wie aus der Darstellung in Figur 6 hervorgeht, wird die Kühlschiene 20 durch einen Träger 19 innerhalb eines Gehäuses 15 gehalten. Das Gehäuse 15 umschließt die Kühlschiene 20, wobei die Kühlschiene 20 innerhalb des Gehäuses 15 zwischen einem Fadeneinlass 16 und einem Fadenauslass 17 angeordnet ist. Im Bereich des Fadenauslasses 17 ist eine Saugöffnung 21 innerhalb des Gehäuses 15 in einem Gehäuseboden 18 ausgebildet. Die Saugöffnung 21 ist zwischen dem Fadenauslauf 14 und dem Fadenauslass 17 angeordnet. Die Saugöffnung 21 ist über eine Saugleitung 22 mit einer hier nicht näher dargestellten Absaugeinrichtung gekoppelt.
  • Auf der gegenüberliegenden Seite im Einlaufbereich weist das Gehäuse 15 eine Luftöffnung 23 auf. Die Luftöffnung 23 ist im Bereich zwischen dem Fadeneinlass 16 und dem Fadeneinlauf 13 der Kühlschiene ausgebildet. Die Luftöffnung 23 mündet in einer Umgebung des Gehäuses 15.
  • Die Zufuhr einer Kühlflüssigkeit wird durch eine Dosiereinrichtung 5 gewährleistet, die außerhalb des Gehäuses 15 angeordnet ist. Die Dosiereinrichtung 5 ist identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispielen ausgeführt, so dass an dieser Stelle Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.
  • Im Betrieb werden die durch Verdampfung der Kühlflüssigkeit an dem erwärmten Faden freiwerdenden Dämpfe innerhalb des Gehäuses 15 gesammelt und über die Saugöffnung 21 abgeführt. Hierbei wird ein kontinuierlicher Frischluftstrom über die Luftöffnung 23 in das Innere des Gehäuses 15 eingeleitet. Es stellt sich so eine in Fadenlaufrichtung gleichmäßige Luftströmung ein, die die Abfuhr der Dämpfe oberhalb der Kühlnut 2 begünstigt.
  • Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung für einen synthetischen Faden insbesondere einen gedrallten Faden innerhalb einer Texturierzone ist besonders geeignet, um an dem Faden eine intensive Kühlung bei vollständigem Aufbrauch der zugeführten Kühlflüssigkeit zu ermöglichen. Durch die steilwandige Kühlnut wird eine sichere Fadenführung des gedrallten Fadens im Nutgrund erreicht.

Claims (11)

  1. Kühlvorrichtung für einen synthetischen Faden, insbesondere einen gedrallten Faden innerhalb einer Texturierzone, mit einem länglichen Kühlkörper (1), der an einer Führungsseite eine offene Kühlnut (2) zur Führung des Fadens aufweist, wobei die Kühlnut (2) über eine Dosieröffnung (3) im Nutgrund (4.1) mit einer Dosiereinrichtung (5) zur Zuführung einer Kühlflüssigkeit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlnut (2) einen in mehreren Teilquerschnitten (7.1, 7.2, 7.3) unterteilten Nutquerschnitt aufweist, bei welchem die Nutflanken (10.1, 10.2) in zumindest einem der Teilquerschnitte (7.2) (Führungsquerschnitt) parallel zueinander oder jeweils mit einem Öffnungswinkel (α2)< 15° geneigt ausgeführt sind.
  2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Teilquerschnitte (7.3) (Grundquerschnitt) den Nutgrund (4.1, 4.2) bildet, wobei die Nutflanken (10.1, 10.2) mit jeweils einem größeren Öffnungswinkel (α3) gegenüber den Nutflanken (10.1, 10.2) des Führungsabschnittes (7.2) geneigt ausgeführt sind.
  3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Teilquerschnitte (7.1) (Einlegquerschnitt) ein Ende der Nutflanken (10.1, 10.2) bildet, wobei die Nutflanken (10.1, 10.2) des Einlegquerschnittes (7.1) jeweils mit einem größeren Öffnungswinkel (α3) gegenüber den Nutflanken (10.1, 10.2) des Grundquerschnitts (7.3) geneigt ausgeführt sind.
  4. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundquerschnitt (7.3) und der Führungsquerschnitt (7.2) der Kühlnut (2) zusammen eine Teilnuttiefe (tF) der Kühlnut (2) bilden, die größer 50% einer Gesamtnuttiefe (t1) der Kühlnut (2) ist.
  5. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (4.1, 4.2) der Kühlnut (2) in Fadenlaufrichtung mehrere abwechselnde Längsabschnitte (6.1, 6.2) aufweist, wobei einer der Längsabschnitte (6.1) einen geriffelten Nutgrund (4.1) mit einer Mehrzahl von Führungsstegen (8) bildet und wobei ein anderer der Längsabschnitte (6.2) einen in der Kühlnut (2) tiefer ausgebildeten glatten Nutgrund (4.2) bildet.
  6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenabschnitte (6.1) mit geriffeltem Nutgrund (4.1) und die Längenabschnitte (6.2) mit glattem Nutgrund (4.2) sich jeweils über eine Teillänge der Kühlnut (2) im Bereich von 10 mm bis 40 mm erstrecken.
  7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (1) an einem Fadeneinlauf (13) der Kühlnut (2) zumindest einen Keramikeinsatz (12.1) aufweist, der innerhalb der Kühlnut (2) einen der Längsabschnitte (6.1) mit geriffelten Nutgrund (4.1) bildet.
  8. Kühlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosieröffnung (3) dem geriffelten Nutgrund (4.1) am Keramikeinsatz (12.1) vorgeordnet ist und in eine Einlaufzone (11) des Nutgrundes (4.1) der Kühlnut (2) mündet.
  9. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (1) an einem Fadenauslauf (14) der Kühlnut (2) zumindest einen weiteren Keramikeinsatz (12.2) mit einem geriffelten Nutgrund (4.1) aufweist, wobei die Kühlnut (2) zwischen den Keramikeinsätzen (12.1, 12.2) zumindest einen der Längenabschnitte (6.2) mit dem glatten Nutgrund (4.2) aufweist.
  10. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (4.1, 4.2) der Kühlnut (2) am Kühlkörper (1) derart ausgebildet ist, dass der Faden in Fadenlaufrichtung auf einer Führungsbahn mit einem Radius (R) im Bereich von 300 mm bis 1000 mm führbar ist.
  11. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (1) durch eine längliche Kühlschiene (20) gebildet ist, welche innerhalb eines Gehäuses (15) zwischen einem Fadeneinlass (16) und einem Fadenauslass (17) gehalten ist.
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