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Dokumentenidentifikation DE3641849A1 16.06.1988
Titel Fadenabzuggerät
Anmelder Barmag AG, 5630 Remscheid, DE
Erfinder Lenk, Erich, Dr.-Ing., 5630 Remscheid, DE;
Stitz, Albert, Dipl.-Ing., 5067 Kürten, DE
DE-Anmeldedatum 08.12.1986
DE-Aktenzeichen 3641849
Offenlegungstag 16.06.1988
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.06.1988
IPC-Hauptklasse B65H 51/20
IPC-Nebenklasse D01D 11/04   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Fadenabzuggerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Durch die DE-PS 9 10 712 ist eine Fadenliefervorrichtung bekannt, die im übrigen die Merkmale des Fadenabzuggeräts nach dem Oberbegriff aufweist. Die bekannte Fadenliefervorrichtung dient dem Zweck, einen Faden der Strickmaschine mit konstanter Fadenzugkraft anzuliefern.

Demgegenüber löst die Erfindung die Aufgabe, die sog. Saugpistolen zu ersetzen. Saugpistolen dienen dem Zweck, kontinuierlich anfallende Fäden, insbesondere Chemiefasern während der Betriebsunterbrechung, z.B. während des Spulenwechsels in einer Chemiefaser-Spinnmaschine, von der Liefergalette abzuziehen und dem Abfall zuzuführen. In diesen Saugpistolen wird der Faden einer starken Luftströmung unterworfen. Die Grenze der Einsatzmöglichkeit solcher Geräte liegt jedoch bei Fadengeschwindigkeiten von ca. 4000 m/min (65 bis 70 m/s). Dabei wird es insbesondere unmöglich, die erforderlichen Fadenspannungen aufzubringen, wenn der Faden mittels Galetten gefördert wird. Es besteht hierbei die Gefahr, daß der Faden infolge zu geringer Fadenspannung einen Wickler auf der Galette bildet. Bei diesen Fadengeschwindigkeiten stellen zudem die wegen des sehr hohen Leistungsbedarfs erforderlichen Kompressoren oder Vakuumpumpen einen bedeutenden Kostenfaktor dar, obwohl diese Maschinen jeweils nur kurzfristig bei Betriebsunterbrechungen benötigt werden.

Schließlich ist der Wirkungsgrad derartiger Saugpistolen und Luftinjektoren derart gering, daß bei hohen Fadengeschwindigkeiten ein wirtschaftlicher Einsatz nicht mehr gegeben ist.

Um die Grenze von ca. 4000 m/min durch Fadenabsauggeräte überschreiten und ausreichende Fadenzugkräfte erzeugen zu können, wurde vorgeschlagen, die Saugströmung durch eine Flüssigkeit, insbesondere durch Wasser, zu erzeugen, wobei Drücke von ca. 80 bar und mehr genannt wurden. Dieses Verfahren führte jedoch nicht zum Erfolg. Einmal stellte die Notwendigkeit, die anfallenden Wassermengen jeweils ohne übermäßigen Aufwand zu beseitigen, eine kaum zu bewältigende Aufgabe dar. Außerdem ergaben sich strömungstechnische Hindernisse, da selbst für das freie Ausströmen einer reibungsfreien Flüssigkeit ein Druck von 51 bar erforderlich ist, um eine Strömungsgeschwindigkeit von 6000 m/min (100 m/s) zu erhalten. Schließlich muß der Faden zunächst von einer Luft-Saugströmung und dann von dem Flüssigkeitsstrom übernommen werden, was nur unvollständig gelingt.

Nach der Erfindung wird der den Faden fördernde Luftstrom tangential auf und in einem Wirbel um eine konische Walze geführt und sodann tangential wieder abgezogen. Die konische Walze wird ständig angetrieben. In der Normalebene, in der der Luftstrom auf den Walzenumfang im Bereich des dickeren Endes trifft (Fadeneinlaufebene), ist die Umfangsgeschwindigkeit mindestens gleich der Fadengeschwindigkeit. Der Luftwirbel setzt sich sodann in Richtung auf das dünnere Ende der konischen Walze fort.

Zur Erzeugung des Luftwirbels ist die konische Walze von einem Strömungskanal umgeben, der mit der Walze einen engen Spalt bildet und zur Walze hin geschlitzt ist oder so offen ist, daß der Faden aus dem Strömungskanal heraus kann. Der Strömungskanal kann ein spiralartig gebogenes, geschlitztes Rohr sein. Für die Vermeidung von Wicklern ist es noch günstiger - aus Gründen, die weiter unten erklärt werden - wenn die konische Walze mit einem ebenso konischen Gehäuse umgeben wird. Der Innenmantel dieses Gehäuses bildet mit der konischen Walze einen engen Spalt. Die Spaltweite ist so bemessen, daß der Faden auf der konischen Walze auch einen geringen Wickler bilden kann. In den Gehäuseinnenmantel ist als Strömungskanal eine schrauben- oder spiralförmige Nut eingeschnitten, die sich mit mindestens einer halben Windung um die konische Walze erstreckt. Fadeneinlaufkanal und Fadenauslaufkanal, die das Gehäuse durchdringen, münden jeweils vor bzw. hinter dieser Nut. Vorzugsweise fluchten die Kanäle mit den Nutenden.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das Einfangen des abgelieferten Fadenendes durch eine Saugpistole bzw. eine Luftströmung unproblematisch ist, daß jedoch die Aufbringung der Zugkraft, die erforderlich ist, um an dem vorgeschalteten Lieferwerk Wicklerbildung zu vermeiden, nur mit mechanischer Unterstützung der Luftströmung durch die Walze möglich ist. Andererseits bietet die Erfindung durch Verwendung der konischen Walze den unverzichtbaren Vorteil, daß eine Wicklerbildung an der konischen Walze unmöglich wird. Eventuelle Wickler rutschen an der konischen Walze ab und werden stets auch von der durch das Fadenauslaufrohr entweichenden Luftströmung mitgenommen.

Zur Wicklervermeidung ist jedoch weiterhin vorgesehen, daß die konische Walze fliegend gelagert und daß das Gehäuse zum freien Ende hin offen ist. Hierdurch wird erreicht, daß eventuelle Wickler über das freie Ende der Walze abrutschen und aus dem Gehäuse herausfallen bzw. herausgezogen werden können. Es ist auch möglich, das offene Ende des Gehäuses an einen weiteren Saugkanal anzuschließen, der sodann in den Abfall mündet.

Als konische Walze werden in dieser Anmeldung sämtliche Walzen bezeichnet, die von der Fadenauflaufebene bis mindestens zu der Normalebene, in der der Fadenablaufkanal liegt (Fadenablaufebene), einen stetig abnehmenden Durchmesser besitzen. Vor allem in der offenen Ausführung ohne Gehäuse und in der Ausgestaltung nach Anspruch 7 nimmt der Durchmesser bis zum freien Ende der Walze hin stetig ab. In Betracht kommen neben Kegelstümpfen auch Paraboloide, Hyperboloid-Stümpfe u.ä.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt;

Fig. 2, 3 Normalschnitte.

Die konische Walze 1 ist mit der Welle 2 und dem Turbinenrad 3 fest verbunden. Die Welle 2 ist zwischen der konischen Walze 1 und dem Turbinenrad 3 durch Lager 4 im Gehäuse 5 drehbar gelagert. Das Gehäuse 5 besteht aus einem Abzugteil 6, einem Lagerteil 7 und einem Turbinenteil 8. In dem Abzugteil 6 ist eine konische Bohrung 9 eingebracht, die in einer zylindrischen Bohrung 10 ausläuft. Die konische Bohrung umgibt die konische Walze 1 mit einem engen Spalt 11. Der Spalt 11 ist z.B. 1 mm breit. In den Innenmantel der konischen Bohrung ist eine Nut 12 eingeschnitten, die spiralförmig angelegt ist. Das Einlaufende 13 der Nut 12 fluchtet mit dem Fadeneinlaßkanal 14. Das Auslaufende 15 der Nut 12 fluchtet mit dem Fadenauslaßkanal 16.

Der Fadeneinlaufkanal 14 ist mit Injektordüsen 17 besetzt, die über Luftanschluß 18 und Ringkanal 19 gespeist werden. Der Injektor 17, 18, 19 erzeugt im Eingang des Fadeneinlaßkanals 14 einen Unterdruck, so daß ein angeliefertes Fadenende 20 hier eingesaugt wird.

Der Fadenauslaßkanal 16 ist mit den Injektordüsen 21 besetzt, die ebenfalls in Fadenlaufrichtung weisen und die durch Lufteinlaßrohr 22 und Ringkanal 23 gespeist werden. Der Injektor 21, 22, 23 unterstützt die Luftströmung in dem Kanalzug, der aus Fadeneinlaßkanal 14, Nut 12 und Fadenauslaßkanal 16 besteht.

An dem Wellenende 2, das von der konischen Walze 1 abgewandt ist, ist das Turbinenrad 3 fest angebracht. Das Turbinenrad 3 besteht aus den beiden Stirnscheiben 24 und 25, zwischen denen die Turbinenschaufeln 26 (Schnitt nach Fig. 2) befestigt sind, z.B. durch Schweißen. Die Stirnscheibe 24 des Turbinenrades 3 sitzt fest an der Welle 2. Das Turbinenteil 8 des Gehäuses 5 bildet mit dem und um das Turbinenrad 3 einen Ringkanal. In diesem Ringkanal mündet der Druckluftkanal 27. Der Druckluftkanal 27 ist im wesentlichen tangential in den Ringkanal gerichtet. Seine Ausrichtung und die Formung seiner Mündung ist beim Bau von Druckluftturbinen allgemein bekannt und wird hier nicht näher beschrieben. In dem Ringkanal kann sich der erforderliche Luftdruck aufbauen. Das Turbinenrad kann mit Drehzahlen bis zu 10.000 U/s angetrieben werden.

Die Schaufeln 26 des Turbinenrades 3 lassen im Zentrum des Turbinenrades den Abströmkanal 28 frei. Der Abströmkanal ist zur Lagerseite durch die Stirnscheibe 24 verschlossen. Der Abströmkanal 18 mündet zum freien Ende der Welle 2 in den axialen Luftauslaß 29 des Gehäuses, wobei auch die Stirnscheibe 25 ein entsprechend großes Loch aufweist.

Zur Funktion

Zur Inbetriebnahme des Fadenabzuggerätes wird der Druckluftkanal 27 mit Druckluft beaufschlagt und hierdurch das Turbinenrad 3 mit Welle 2 und Aufwickelkörper 1 in Umdrehung versetzt. Gleichzeitig werden über Luftanschlußleitungen 18 und 22 die Injektordüsen 17 bzw. 21 mit Druckluft beschickt. Dadurch entsteht am Eingang des Fadeneinlaßkanals 14 eine Saugströmung, die sich als Wirbelströmung um die Walze 1 und als Luftströmung im Auslaßkanal 16 fortsetzt. Die Luftgeschwindigkeit ist höher als die Fadengeschwindigkeit. Zum Einfangen des von dem Lieferwerk 30 angelieferten Fadens ist allerdings nur erforderlich, daß die Luft mindestens mit der Fadengeschwindigkeit strömt. Es ist nicht erforderlich, daß auch große Impulskräfte auf den Faden ausgeübt werden. Vielmehr wird der Faden in Bruchteilen einer Sekunde in einem Luftwirbel um die Konuswalze 1 geschlungen. Dabei kann es nicht ausbleiben, daß der Faden in Kontakt mit der Konuswalze gerät. Nunmehr wird der Faden durch reibschlüssigen Kontakt mit der Konuswalze 1 abgezogen. Dabei ist zu beachten, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Konuswalze 1 im Bereich der Fadeneinlaufebene mindestens gleich der durch Lieferwerk 30 vorgegebenen Fadengeschwingigkeit ist. Vorzugsweise ist die Umfangsgeschwindigkeit der Konuswalze 1 auch im Bereich des Fadenauslaufs (Nutende 15) größer als die Fadengeschwindigkeit. Daher wird durch den Konus eine erhebliche Reibkraft auf den Faden ausgeübt. Diese Reibkraft reicht aus, um den Faden mit so hoher Fadenzugkraft von dem Lieferwerk 30 abzuziehen, daß sich an dem Lieferwerk 30 kein Fadenwickler bildet.

Nach dem Einfangen kann die Luftströmung in dem Kanalzug aus Fadeneinlaßkanal 14, Nut 12 und Fadenauslaßkanal 16 wesentlich herabgesetzt werden, da die Fadenförderung nunmehr im wesentlichen durch reibschlüssigen Kontakt mit der Konuswalze 1 erfolgt.

Von wesentlicher Bedeutung ist, daß die Konuswalze in dem gesamten Bereich, der in Kontakt mit dem Faden gerät, einen zu ihrem freien Ende hin stetig abnehmenden Durchmesser besitzt. Dabei sind Reibungskoeffizient und Kegelwinkel so aufeinander abgestimmt, daß der Faden nicht durch Selbsthemmung auf der Oberfläche festgehalten werden kann, sondern jedenfalls abrutscht, wenn er unter der entsprechenden Fadenspannung steht. Aus diesem Grunde ist es ausgeschlossen, daß sich auf der Konuswalze 1 ein Wickler bildet. Ein Wickler wird automatisch die Tendenz haben, zum freien Ende der Walze abzurutschen. Dabei muß der Wickler auch das Nutende 15 bzw. den Eingang des Fadenauslaufskanals 16 passieren. Die meisten Wickler werden daher bereits hier aufgefangen und durch den Fadenauslaßkanal 16 mittels der Injektoren 21 abgesaugt. Wenn der Wickler hierfür zu hartnäckig ist, rutscht er weiter bis an das freie Ende der Konuswalze 1, wo er von der Konuswalze 1 abfällt und entweder aus dem Gehäuse herausfällt oder herausgenommen werden kann. Wie durch 31 angedeutet, kann an das freie Ende des Gehäuses auch ein flexibler Schlauch angeschlossen werden, der in den Abfall führt. Es ist davon auszugehen, daß in dem Spalt 11 zwischen der Gehäuseinnenwand 9 und dem Konus 1 ein beträchtlicher Luftdruck besteht infolge der Luftströmung in dem Kanalzug 14, Nut 12, Fadenauslaß 16. Daher befindet sich in diesem Spalt 11 eine ausreichende Luftströmung zum freien Ende, um Fadenreste und Wicklerreste abzutransportieren. Darüberhinaus wurde festgestellt, daß ein eventueller Wickler den Spalt 11 kolbenartig versperrt und daher durch den Luftdruck, der sich hinter ihm aufbaut, in Richtung auf das freie Ende gefördert wird.

  • Bezugszeichenaufstellung:

    1 konische Walze

    2 Welle

    3 Turbinenrad

    4 Lagerung

    5 Gehäuse

    6 Abzugteil

    7 Lagerteil

    8 Turbinenteil

    9 konische Bohrung

    10 zyindrische Bohrung

    11 Spalt

    12 Nut

    13 Einlaßende der Nut

    14 Fadeneinlaßkanal

    15 Auslaßende der Nut

    16 Fadenauslaßkanal

    17 Injektordüsen, Injektor

    18 Luftanschluß, Injektor

    19 Ringkanal, Injektor

    20 Fadenende

    21 Injektordüsen, Injektor

    22 Lufteinlaßrohr, Injektor

    23 Ringkanal, Injektor

    24 Stirnscheibe

    25 Stirnscheibe

    26 Turbinenschaufeln

    27 Druckluftkanal

    28 Abströmkanal

    29 Luftauslaß

    30 Lieferwerk


Anspruch[de]
  1. 1. Fadenabzuggerät zum Abziehen eines mit hoher Geschwindigkeit angelieferten Fadens

    mit einer konischen Walze, die der Faden mit mindestens 180° umschlingt und die in einer Normalebene des Fadenzulaufs (Fadenzulaufebene) mit einer Geschwindigkeit angetrieben ist, die mindestens gleich der Liefergeschwindigkeit des Fadens ist,

    dadurch gekennzeichnet, daß

    die Walze über den Bereich der Fadenumschlingung von einem Strömungskanal umgeben wird,

    der die Rolle mit wenigstens 180°, vorzugsweise mit 360° umschlingt,

    der eine axiale Vorschubkomponente hat,

    der mit der Oberfläche der Rolle einen Spalt von mindestens der Fadendicke bildet

    und der auf seiner der Rolle zugewandten Seite offen ist.
  2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal die Rolle mit wenigstens 360° umschlingt.
  3. 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strömungskanal ein Luftstrom im Drehsinn der Walze erzeugt wird.
  4. 4. Gerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze in einem konischen Gehäuse gelagert ist, welches mit der Walze einen engen Spalt bildet, daß in das Gehäuse als Strömungskanal eine schraubenoder spiralförmige Nut geschnitten ist, die die Walze mit mindestens 180° umschlingt, und daß die Nut an ihren Enden mit einem Fadenzulaufkanal und einem Fadenabzugkanal verbunden ist.
  5. 5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fadenzulaufkanal, der Nut und dem Fadenabzugkanal eine Luftströmung mit Richtung vom Fadenzulaufkanal zum Fadenabzugkanal hergestellt wird.
  6. 6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenzulaufkanal und/oder der Fadenabsaugkanal mit den Nutenden im wesentlichen fluchten.
  7. 7. Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze einseitig gelagert und das Gehäuse am freien Ende der Walze axial offen ist.






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