Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do tek¬ sturowania przedzy, metoda falszywego skretu, za¬ wierajace obrotowy wirnik majacy postac wydro- zonego walu z turbinowymi lopatkami, a we wne¬ trzu otworu walu wirnika posiadajacy skrecajacy trzpien.Znane sa urzadzenia do teksturowania- przedzy z termoplastycznego syntetycznego materialu me¬ toda falszywego skretu, w którym przedza jest ter¬ micznie utrwadzana w stanie skreconym. Urzadze¬ nie to stanowi zespól wrzecionowy, do ciaglego kar- bikowania przedzy. Przedza po procesie karbiko- wania poddana jest termicznemu utwardzeniu w skreconym stanie, a nastepnie utwardza sie ja ter¬ micznie oraz równoczesnie odkreca i nawija na cewke.Znane jest urzadzenie do teksturowania przedzy w postaci wiazki wlókien, w którym wlókno naj¬ pierw skreca sie wzdluznie na ustalona z góry dlu¬ gosc, a nastepnie przesuwa sie podgrzewajac ten skrecony odcinek.Urzadzenie to posiada niedogodnosc, poniewaz napedowe rolki do ciernego napedu wrzeciona osa¬ dzone sa w lozyskach, które szybko zuzywaja sie na skutek scierania tych elementów, natomiast ko¬ szty ich wymiany i konserwacji sa wysokie nawet przez zastosowanie wrzeciona o specjalnej budowie.Ze wzgledu na te niedogodnosc predkosc obrotowa wrzeciona jest ograniczona i zawarta jest w za-, kresie od okolo 350 000 do 450 000 obr./min.Wydajnosc teksturowania przedzy jest okreslona przez predkosc obrotowa wrzeciona, a liczba skre¬ tów potrzebnych do wytworzenia karbikowatosci przedzy wynosi na przyklad 3 000 do 3 500 skretów na metrze dlugosci w przypadku stosowania prze¬ dzy o grubosci 70 den. Ilosc skretów jest w pew¬ nym zakresie rózna w zaleznosci od grubosci prze¬ dzy. Odpowiednio predkosc przesuwu przedzy nie¬ zbedna dla procesu karbikowania przedzy wynosi od okolo 100 do 120 m/min.Przy karbikowaniu falszywego skretu, w przy¬ padku zastosowania dostepnych zwyklych wrzecion, trzpien skrecajacy jest podgrzewany w wyniku jego ciernego kontaktu z napedzajacymi go rol¬ kami, a poniewaz podgrzana przedza o temperatu¬ rze okolo 100°C przechodzi przez ten skrecajacy trzpien, wiec jest on dalej podgrzewany i jego tem¬ peratura prawie dochodzi do temperatury przedzy.Jezeli temperatura skrecajacego trapienia skreca¬ jacego lub odkrecajacego przedze jest wyzsza od temperatury przemiany drugiego stopnia obrabianej przedzy, to zostaje zmniejszona trwalosc karbików i nastepuje pecznienie gotowej przedzy.W innym znanym rozwiazaniu mozna sie spodzie¬ wac w pewnym stopniu zwiekszenia wydajnosci procesu, poniewaz nie stosuje sie obrotowego wrze¬ ciona. Jednakze zachodzi koniecznosc oddzielania dwóch lub wiekszej ilosci nitek przedzy w miejscu wstepnego skrecania, wystepuja wiec takie zjawi¬ ska jak zrywanie, powstawanie spetlen oraz nie- 98 23198 231 wlasciwe ksztalty karbików na skutek nadmiernego y napinania przedzy przy rozdzielaniu. Poniewaz skreca sie wiazke dwóch lub wiecej nitek, stad krytyczna ilosc skretów powinna byc naturalnie zmniejszona, a gotowa karbikowana przadza jest trudniejsza do specznienia.Urzadzenie wedlug wynalazku zawierajace obro¬ towy wirnik z turbinowymi lopatkami ma postac wydrazonego walka z umieszczonym wewnatrz nie¬ go skrecajacym trzpieniem oraz z lopatkami wy¬ stajacymi na zewnatrz obrzeza jego srodkowej cze¬ sci i obudowe, w której osadzony jest obrotowy wirnik. Wewnatrz obudowy usytuowany jest co najmniej jeden, wlotowy przewód sluzacy do dopro¬ wadzania sprezonego powietrza na lopatki obroto¬ wego wirnika, wywierajacego sile powodujaca jego obracanie, oraz ma co najmniej jeden wlotowy przewód sluzacy do doprowadzania sprezonego po¬ wietrza z obu konców wydrazonego walu dla utrzymywania obrotowego czlonu w stanie uno¬ szenia.Wedlug wynalazku urzadzenie moze miec pred¬ kosc obrotowa do 800 000 o^r./min. dzieki zasto¬ sowaniu obrotowego wirnika z turbinowymi lopat¬ kami, w którym umieszczony jest skrecajacy trzpien. Ponadto dzieki niemu mozna latwo wy¬ twarzac karbikowana przedze o doskonalym specz¬ nieniu i z duza wydajnoscia.Obudowa po stronie wlotowej ma wiele otwo¬ rów wydmuchujacych gaz, które sluza do kiero¬ wania strumieni gazu ukosnie wzgledem drogi prze¬ dzy poddanej karbikawaniu. Co najmniej jedna z bocznych powierzchni lopatek wystajacych z wy¬ drazonego walka jest wykonana z magnetycznego materialu, a wewnatrz obudowy ma usytuowany magnes o tym samym lub róznym biegunie wzgle- % dem tego magnetycznego materialu, natomiast na obrotowy wirnik jest wywierana magnetyczna sila dzialajaca w kierunku przeciwnym do kierunku przesuwu przedzy. Kazda osiowa koncówka obro¬ towego wirnika jest osadzona w pierscieniowym lozysku, zaopatrzonym na obwodzie w promieniowe przelotowe otwory, które polaczone sa z- co naj¬ mniej jednym przewodem do doprowadzania gazu.Powierzchnia zewnetrzna najwezszej czesci skre¬ cajacego trzpienia usytuowana jest w przyblizeniu stycznie do osi pionowej otworu w walku wirnika.Przedmiot wynalazku zostal uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urzadzenie do teksturowania przedzy, w widoku, fig. 2 — urza¬ dzenie skrecajace w widoku z przodu z czesciowym przekroju, fig. 3 — urzadzenie w przekroju III—III z fig. 2 i fig. 4 — urzadzenie w przekroju IV—IV z fig. 3.Urzadzenie 1 do karbikowania jeit usytuowane pomiedzy podgrzewaczem 2 oraz ozlonowa rolka odbierajaca 6 i sluzy do skrecania oraz do od¬ krecania obrabianej przedzy 3. Do obrabiania prze¬ dzy 3 z cewki 4 jest doprowadzana do podgrzewa¬ cza 2 poprzez pierwszy prowadnik 5 za pomoca oslonowej podajacej rolki 7. W podgrzewaczu 2 nieobrobiona przedza jest podgrzewana do tempe¬ ratury w zakresie od temperatury pokojowej do 40 45 50 55 65 okolo 200°C. Korzystne jest na przyklad podgrze¬ wanie przedzy z wlókien poliamidowych do tem¬ peratury okolo 180°C, a z wlókien poliestrowych do temperatury okolo 230°C. Przedza wychodzaca z podgrzewacza 2/jest chlodzona powietrzem do tem¬ peratury nizszej od temperatury przemiany dru¬ giego stopnia czyli dla wlókien poliamidowych po¬ nizej 80°C, a dla wlókien poliestrowych ponizej 100°C.W urzadzeniu 1 do karbikowania wedlug wyna¬ lazku przedza jest poddawana skrecaniu, a nastep¬ nie jest ona odprowadzana w postaci karbikowanej przedzy 10 oraz jest nawijana na papierowa cewke 12 poprzez oslonowa odbierajaca rolke 6 oraz dru¬ gi prowadnik 11. Urzadzenie 1 do karbikowania za¬ wiera szybkobiezny lopatkowy, obrotowy wirnik 17 oraz zainstalowany wewnatrz niego skrecajacy trzpien 14. Odpowiednio sprezone powietrze jest doprowadzane w kierunku strzalki 8 (fig. 1). Obro¬ towy wirnik 17 obraca sie z duza predkoscia 750 000 do 800 000 obr./min dla skrecania i odkrecania nie¬ obrobionej przedzy 3. Sprezone powietrze po wy¬ konaniu pracy polegajacej na napedzeniu obroto¬ wego wirnika 17 odprowadzane jest pod .obnizonym cisnieniem w kierunku strzalki 9 (fig. 1).Urzadzenie 1 do karbikowania jest uwldoczniojie na fig. 2—4. Urzadzenie 1 do karbikowania ma przelotowy otwór 13 w wydrazonym walku wirnika 17 przeznaczony dla obrabianej przedzy 3 oraz skre¬ cajacy trzpien 14 umieszczony w tym otworze.Obrotowy wirnik 17 ma turbinowe lopatki. Wirnik 17 z otworem 13 osadzony jest w obudowie 16, w której obraca sie z duza predkoscia na skutek kie¬ rowania strumienia sprezonego powietrza na jego lopatki 15 wystajace na obwodzie srodkowej czes¬ ci wirnika. W górnej pokrywie 18 oraz dolnej po¬ krywie 19 usytuowane sa cylindryczne otwory od¬ powiednio w górnej i dolnej osiowo koncowej czesci obudowy. Górne powietrzne lozysko "20 jest przy¬ mocowane na przyklad za pomoca srub do dolnej czesci górnej pokrywy 18, a dolne powietrzne lo¬ zysko 21 jest przymocowane na przyklad za po¬ moca srub do górnej czesci dolnej pokrywy 19.Sprezone powietrze pest wprowadzone poprzez wlotowy przewód 22 w obudowie 16 i jest kiero¬ wane z dyszy 23 na lopatki 15 obrotowego wirni¬ ka 17. Nastepnie powietrze jest wydalane z obu¬ dowy 16 poprzez wylotowy powietrzny kanal 24.Powietrzne lozyska 20 i 21 sluza do odbierania sprezonego powietrza z wlotowego przewodu 25 i do kierowania go na obrotowy wirnik 17 poprzez promieniowe otwory 26. W ten sposób obrotowy wirnik 17 jest utrzymywany w stanie unoszenia.- Na skutek róznicy napiecia w nieobrobionej prze¬ dzy 3 i karbikowanej przedzy 10 (fig. 3) sila na¬ pedzajaca przedze jest skierowana w kierunku jej przesuwu do dolu fig. 3. W urzadzeniu do karbi¬ kowania obrotowy wirnik 17 jest wykonany z ma¬ gnetycznego materialu, zas górne powietrzne lo¬ zysko 20 i dolne powietrzne lozysko 21 wykonane sa z niemagnetycznego materialu. Magnes 30 jest umieszczony na górnej powierzchni dolnego po¬ wietrznego lozyska 21 stykajac sie z nia, a sila napedowa dzialajaca na obrotowy wirnik 1-7 jest5 redukowana na skutek dzialania magnetycznej sily odpychajacej, która wytwarzana jest pomiedzy na¬ przeciwleglymi powierzchniami magnesu 30 i obro¬ towego czlonu wirnika 17, które maja te same bie¬ guny. W górnej pokrywie 18 umieszczonej na obu¬ dowie 16 po stronie wprowadzania przedzy znaj¬ duje sie wiele otworów 27 wdmuchujacych powie¬ trze dla ochlodzenia podgrzanej przedzy do tem¬ peratury -nizszej od jej temperatury przemiany drugiego stopnia. Otwory 27 sa polaczone z powy¬ zej wspomnianym wylotowym powietrznym kana¬ lem 24 poprzez kanal 28 (fig. 2), tak ze wydmuchi¬ wane powietrzne jest zuzywane do chlodzenia pod¬ grzewanej przedzy. Ponadto na górnej pokrywie 18 jest rozlacznie zamontowany chlodzacy cylinder 31.W urzadzeniu 1 do karbikowainia sprezone po¬ wietrze zostaje wprowadzone do wlotowego kanalu 22 i zostaje wdmuchiwane- z dyszy na lopatki 15 obrotowego wirnika 17, który obraca sie z duza predkoscia, a nieobrobiona przedza 3 jest karbiko- wana za pomoca skrecajacego trzpienia 14 i odbie¬ rana w postaci karbikowanej przedzy 10 za pomoca oslonowej odbierajacej rolki 6. Czesc wydmuchi¬ wanego powietrza, po oddaniu swej energii obro¬ towemu wirnikowi 17, jest wprowadzana do otwo¬ rów 27 w górnej pokrywie 18 ze srodkowej czesci wylotowego powietrznego kanalu 24 poprzez kanal 28 oraz.jest wydmuchiwana z otworów 27 w kie¬ runku podgrzanej nieobrobionej przedzy 3, uwi¬ docznionej strzalka 29, fig. 3, dzieki czemu tempe¬ ratura nieobrobionej przedzy 3 zostaje obnizona ponizej temperatury przemiany drugiego stopnia.Niezaleznie sprezone powietrze jest wprowadzane przez wlotowy kanal 25 do powietrznych lozysk 20 i 21 i jest ono wydmuchiwane w kierunku zwezonej czesci obrotowego wirnika 17 z promieniowych otworów 26 w odpowiednich lozyskach 20 i 21.Obrotowy czlon 17 jest utrzymywany w stanie unoszenia i moze byc swobodnie obracany z duza predkoscia. Podczas procesu karbikowania sila na¬ pedzajaca powinna byc wytwarzana w kierunku przesuwu nitkowej przedzy ze wzgledu na róznice; napiecia w przedzy po stronie wlotowej i wyloto¬ wej.W przypadku obróbki przedzy z wlókien poli¬ amidowych o grubosci 40 den w urzadzeniu do karbikowania wedlug wynalazku predkosc obroito- wa obrotowego wirnika 17 wynosi od 750 000 obr/min przy ilosci skretów na metr 4 000, wspól¬ czynnik nadmiaru zasilania — 2% oraz predkosc przesuwu przedzy — 187 m/min. Tak wiec uzyska¬ na predkosc obróbki jest w przyblizeniu dwukrot¬ nie wieksza od predkosci uzyskiwanej w znanej metodzie karbikowania. W urzadzeniu do karbi¬ kowania wedlug wynalazku odchylka, predkosci obrotowej srednio dla wiekszej ilosci zespolów wy¬ nosi ±1%, cisnienie sprezonego powietrza wynosi 3 kG/cm2 w czesci lozyskowej i 3,5 kG/cm2 w dy¬ szy 23 dla wydmuchiwania sprezonego powietrza na lopatki 15 obrotowego wirnika 17. Ilosc zuzytego sprezonego powietrza wynosi 0,025 Nm3/min.Dane uzyskane w przykladzie wytwarzania kar¬ bikowanej przedzy o dobrej jakosci uwidoczniona na tablicy 1. 231 6 Tablica 1 Cisnienie sprezonego powietrza (kG/cm2) 1 2 3 4 Predkosc obrotowa obrotowego wirnika , (obr/min) 200 000 550 000 740 000 840 000 Ilosc % skretów na dlugosci 1 metra 1070 2 940 3 970 4 600 Predkosc przesuwu przedzy (m/min) 187 187 187 187 Jak widac z danych zawartych w tablicy 1 ilosc skretów na metr dlugosci przedzy zmienia sie pro¬ porcjonalnie do wielkosci cisnienia wydmuchiwa¬ nego powietrza. Dlatego tez karbikowana przedze o dobrej jakosci i o róznym wygladzie latwo moz¬ na uzyskac przez odpowiednie ustalanie wspól¬ czynnika zmiany wielkosci cisnienia sprezonego powietrza i odpowiednio zmieniajac okres nadmu¬ chu sprezonego powietrza na obrotowy wirnik pod danym cisnieniem.W urzadzeniu do karbikowania wedlug wyna- iazu strumien wydmuchiwanego gazu dla wywo¬ lywania obrotu oraz strumien wydmuchiwanego gazu dla uzyskania funkcji lozyskowania moga byc regulowane niezaleznie od siebie pozwalajac jednak na dokladne okreslenie wielkosci tych strumieni.Odpowiednio warunki lozyskowania oraz wartosci predkosci obrotowej moga byc dobierane wedlug zyczenia zaleznie od grubosci nieobrabiainej prze- dzy. Jakosc gotowej przedzy moze byc takze do¬ kladnie okreslana i regulowana. Stanowi to jedna z zalet wynalazku. Ponadto mozna zapewnic dosta- v teczna nosnosc lozysk w zaleznosci od masy czlonu obrotowego oraz wlasciwosci przedzy za pomoca 40 strumienia wydmuchiwanego gazu, który nieza¬ leznie kierowany jest na.oba konce waskiej czesci wydrazonego walu. Tak wiec praca z duza pred¬ koscia obrotowa moze byc utrzymywana stabilnie a dzieki stosowaniu oddzielnego strumienia gazu 45 dla wywolania obrotu mozliwe jest zwiekszenie predkosci obrotowej w znanych stosunkowo wolno¬ bieznych urzadzeniach o stalej predkosci do. po¬ ziomu przekraczajacego 800 000 obr/min.Ponadto gdy strumien gazu dla uzyskania efektu 50 lozyskowania oraz strumien gazu dla wywolania obrotu sa doprowadzane oddzielnie i niezaleznie od siebie w powyzej opisany sposób i przy dobra¬ niu róznych sprezarek dla wytworzenia odpowied¬ nich strumieni gazu, wówczas znacznie zmniejsza 55 sie mozliwosc wystepowania pulsujacego przeply¬ wu gazu, a wiec eliminuje sie w znacznym stopniu jego skutki i dlatego mozna utrzymywac stabilnosc ruchu obrotowego przy tak duzych predkosciach.Odpowiednio w urzadzeniu do karbikowania prze- 60 dzy wedlug .wynalazku lozyskowe elementy nie zuzywaja sie, a ich trwalosc zostaje zwiekszona.Ponadto nie wystepuja wahania predkosci obroto¬ wej, gdyz obrotowy wirnik nie zuzywa sie na sku¬ tek tarcia i uzyskuje sie pozadana karbikowana- 65 przedze. - •98 231 8 W razie stosowania sprezonego powietrza do obracania obrotowego czlonu temperatura powie¬ trza w chwili jego uderzania o obrotowy czlon spada do okolo 0°C w wyniku rozprezania adiaba¬ tycznego i powietrze dziala chlodzaco na obroto- . 5 wy czlon, gdyz liczba Macha w tym przeplywie wynosi 1,5—2. Dlatego skrecajacy trzpien jest utrzymywany w zimnym stanie i wywiera chlo¬ dzacy efekt na przedze przed jej odkrecaniem.W ten sposób poprawiona zostaje trwalosc i pecz- io nienie karbikowanej przedzy. Ponadto, poniewaz obrotowy wirnik jest napedzany za pomoca spre¬ zonego powietrza i jest utrzymywany w stanie calkowitego unoszenia za pomoca powietrznych lozysk, bardzo latwo mozna realizowac przerywana 15 . prace tego obrotowego wirnika. Odpowiednio w ra¬ zie potrzeby mozna czesciowo zmieniac forme kar¬ bikowania i dlatego mozna latwo wytwarzac ozdob¬ na karbikowana przedze.Szczególna zaleta urzadzenia wedlug wynalazku polega na tym, ze gwaltowny wzrost predkosci obrotowej wystepujacy na przyklad przy urucha¬ mianiu wrzeciona moze byc lat a o wyeliminowa¬ ny, a czestotliwosc zerwan przedzy w momencie doprowadzenia jej do skrecajacego trzpienia w bardzo prosty sposób zostaje znacznie zredukowa¬ na. Ponadto na skutek tego, ze gaz jest stosowany zarówno do napedu jak i do lozyskowania obroto¬ wego wirnika, wiec bardzo latwo i tanio moze byc zrealizowane zautomatyzowanie operacji napedza¬ nia i zatrzymywania. Takze wymagana jest mniej¬ sza wytrzymalosc trzpienia dla uzyskania falszy¬ wego skretu w porównaniu ze znanym urzadze¬ niem wrzecionowym i stad znacznie zmniejszony zostaje koszt urzadzenia, gdyz szybkoobrotowy wir- ' nik urzadzenia do karbikowania przedzy moze miec mniejsze wymiary i moze byc bardziej zwarty niz w znanym urzadzeniu wrzecionowym, poniewaz zu¬ pelnie nie potrzeba stosowac napedowych rolek lub podobnych elementów.W przykladzie wykonania urzadzenia do karbi¬ kowania wedlug wynalazku, w którym wiele otwo¬ rów wydmuchajacych gaz i ustawionych pod katem do drogi, po której porusza sie przedza jest umiesz- 45 czonych po stronie wlotowej urzadzenia, do tych otworów moze byc doprowadzony nie tylko wyda¬ lany gaz, który uprzednio przekazal czesc swej energii obrotowemu wirnikowi, jak w powyzszym przykladzie, lecz takze i sprezone powietrze z in- 50 nego zródla strumienia gazu, poniewaz znajduja sie one wewnatrz obudowy. Odpowiednio mozliwe jest przyspieszenie chlodzenia podgrzanej przedzy wprowadzonej do strefy skrecania przez nadmuchi¬ wanie sprezonego gazu na przedze i stad polep- 55 szanie jej utrwalania. Równoczesnie mozliwe jest skrócenie strefy czyszczenia w urzadzeniu karbi- kujacym w wyniku zastosowania sprezonego gazu.Dodatkowo, wiele otworów wydmuchujacych gaz jest ustawionych pod katem w kierunku wlotowej 60 strony obudowy, mianowicie w kierunku przeciw¬ nym do kierunku przesuwu przedzy, wiec wydmu¬ chiwane strumienie gazu wywieraja sile reguluja¬ ca sile dzialajac na przedze' w kierunku ruchu, a wiec przeciwdzialajajej. 65 40 Gdy co najmniej jedna z bocznych powierzchni kazdej z lopatek wystajacych z wydrazonego walka jest wykonana z magnetycznego materialu, zas ma¬ gnes jest o tym samym lub przeciwnym biegunie wzgledem tego magnetycznego materialu umiesz¬ czonego wewnatrz obudowy w polozeniu naprzeciw tej bocznej powierzchni dla wywierania. obrotów czlonu przez sily magnetyczne dzialajace w kie¬ runku przeciwnym do sily napedowej oddzialo- wujacej w kierunku przesuwu przedzy, wiec latw, mozna uzyskac stosunkowo duza sile magnetyczna dzialajaca na obrotowy wirnik. Ta magnetyczna sila jest dobrze równowazna nawet przy duzej predkosci obrotowej obrotowego wirnika i dlatego zawisize zapewniona jest stabilnosc ruchu obroto¬ wego i uniemozliwiony jest niepozadany kontakt - obrotowego wirnika z lozyskami. 4 Jak widac z powyzszego opisu budowa urzadze¬ nia do karbikowania przedzy wedlug wynalazku jest bardzo prosta, a dzialanie niezawodne. Dlatego tez efekty zastosowania wynalazku moga byc zna¬ cznie zwiekszone. W przykladzie wykonania urza¬ dzenia, srodek skrecajacego trzpienia pokrywa sie ze srodkiem obrotowego czlonu, ale dopuszczalne je~t przyjecie modyfikacji, w której skrecajacy trzpien zostanie ustawiony w polozeniu odsunietym od osi prowadzonej w otworze nitkowej przedzy o odleglosc równa co najmniej promieniowi naj¬ wezszej czesci skrecajacego trzpienia tak, ze sila odsrodkowa wywierana na przedze na skutek du¬ zej predkosci obrotowej moze byc zmniejszona, a odchylanie przedzy moze byc zmniejszone do mi¬ nimum.Ponadto w celu zredukowania sily napedowej dzialajacej na obrotowy czlon w kierunku przesu¬ wu przedzy, która jest wytworzona przez róznice naciagu przedzy po stronie wlotowej i wylotowej, stosuje sie dwie metody postepowania. Jedna z nich polega na tym, ze magnetyczne materialy sa tak usytuowane i maja taka sama biegunowosc, ze od¬ pychaja sie wzajemnie, zas w drugiej, magnetyczne materialy sa tak ustawione, ze maja rózna biegu¬ nowosc i wzajemnie sie przyciagaja. PL