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Die
Erfindung betrifft eine Spinnmaschine mit einem Kepa-Streckwerk,
wie es beispielsweise in der europäischen Patentschrift
EP 0 350 797 B1 beschrieben
ist, nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.
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Unter
einem Streckwerk für
eine Spinnmaschine sei hier die letzte Einrichtung im Spinnprozess
vor dem eigentlichen Spinnen verstanden. Sie streckt oder verzieht
den angelieferten Faserverband, die Lunte, von etwa 40000 Fasern
im Querschnitt auf etwa 100. Wird der Faserverband noch stärker verzogen,
spricht man von Hochverzug. Beim Verzug müssen die Fasern unter Überwindung
der Haftreibung möglichst
gleichmässig
gegeneinander verschoben werden, damit ein möglichst gleichmässiger Faserverband
und anschliessend ein möglichst
ebenmässiges
Garn resultiert.
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Ein
Streckwerk umfasst in der Regel mehrere hinter einander liegende
Zylinderpaare, jeweils bestehend aus einem Unterzylinder und einer
oberen Druckwalze, durch welche der Faserverband, der durch die Zylinderpaare
hindurch zum eigentlichen Spinnen transportiert wird, jeweils geklemmt
wird. Der Verzug wird dadurch generiert, dass die Zylinder derart
angetrieben werden, dass in Faserlaufrichtung die Umfangsgeschwindigkeit
von Zylinderpaar zu Zylinderpaar zunimmt. Der Verzug zwischen den
in Faserlaufrichtung beiden letzten Walzenpaaren nennt man Hauptverzug,
die Abschnitte davor Vorverzug. So gibt es Spinnmaschinen mit einem
oder zwei Vorverzügen,
während
solche, die nur zwei Walzenpaare aufweisen, also nur den eigentlichen
Hauptverzug bewirken, selten sind.
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Das
Auseinanderziehen der Fasern geschieht durch Mitnahme der Fasern
an den Walzenoberflächen bzw.
darüber
gelegten Riemchen, wozu die Fasern annähernd die Umfangsgeschwindigkeit
der Walzen annehmen müssen.
Die Übertragung
der Walzenbewegung auf die zu transportierenden Fasern kann nur
durch Reibung geschehen. Da der Faserverband jedoch viel zu dick
ist, als dass jede einzelne Faser in Kontakt mit den Zylinderwalzen
kommen könnte,
ergibt sich hieraus eine unterschiedliche Verteilung der Zugkräfte auf
die einzelnen Fasern und somit ein ungleichmässiger Verzug. Weitere Faktoren,
die den Verzug beeinflussen, sind neben dem Schlupf zwischen den
Walzen bzw. Riemchen und Walzen beispielsweise die Anordnung der
Fasern im Verband, die Haftung zwischen den Fasern, die Faserlänge sowie
die Klemmdistanz. Je mehr ungeführte
schwimmende Fasern transportiert werden, desto weniger kontrolliert
ist der Verzug, desto unregelmässiger
der Faserverband, also auch das Garn, das daraus gesponnen wird.
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Zu
einer guten Faserführung
trägt das
Zylinderpaar bei, ab dessen letztem Klemmpunkt der Hauptverzug abgeschlossen
ist. Hierbei wird häufig
jeder der beiden Zylinder durch mindestens ein weiteres Umlenkelement
und ein um dieses und den Zylinder laufendes Riemchen ergänzt. Diese
Konstruktion gewährt
eine verbesserte und verlängerte
Faserführung.
Ihr Hauptproblem liegt in den auftretenden Drehzahlunterschieden aufgrund
von Schlupf wegen der reibschlüssigen
Kraftübertragung.
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Eine
Alternative dazu ist ein Kepa-Streckwerk, benannt nach seinen Erfindern
Kern und Pauen, ein Streckwerk, das diesen bewährten Aufbau verändert hat:
Unterwalze und Käfig
des Zylinderpaares, das den Hauptverzug einleitet, sind durch eine
grosse Unterwalze ersetzt, während
das Oberriemchen bzw. Käfig
besonders lang gestaltet sind, damit das Riemchen und die grosse
Unterwalze zur optimalen Faserführung
möglichst
lange in Kontakt sind. Das Kepa-Streckwerk
ist wie ein gewöhnliches
Streckwerk als ein Zwei-, Drei- oder Vierzylinderstreckwerk gestaltbar,
d.h. die grosse Unterwalze kann den einzigen Verzug einleiten, oder
trägt nur
teilweise zum Gesamtverzug bei. Das Kepa-Streckwerk wird auch als Hochverzugsstreckwerk
eingesetzt, wodurch die Anforderungen an eine exakte Faserführung noch
steigen.
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Die
Erfindung des Kepa-Streckwerkes liegt mehrere Jahrzehnte zurück, doch
konnte es trotz der offensichtlichen konstruktiven und ökonomischen
Vorteile (Standzeit und Wartung einer grossen Walze gegenüber Riemchen,
weniger bewegte Elemente, weniger Schlupf) wirtschaftlich nicht
optimal ausgenutzt werden, da sich die üblicherweise angewandte doppelte
Riemchenführung
gegenüber
der Riemchen-Walzenführung in
Bezug auf die Kontrolle des gesamten Faserverbandes immer noch als
weitaus vorteilhafter erweist. Aus dem Stand der Technik ergibt
sich also die Aufgabe für
die vorliegende Erfindung, ein Kepa-Streckwerk für eine Spinnmaschine bereitzustellen,
das gesteigerten Anforderungen an eine gute Faserführung besser
nachkommt. Diese Aufgabe wird durch eine Spinnmaschine mit den Merkmalen
des unabhängigen
Anspruchs gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
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Der
Kern der Erfindung ist die Idee, den Schlupf im Streckwerk zu verringern
bzw. zu eliminieren; dazu ist vorgesehen, wenigstens teilweise mittels
Formschluss statt Reibschluss zu arbeiten. Als weitere Verbesserung
kann ein zusätzlicher
Antrieb vorgesehen werden. Die Erfindung soll im Folgenden anhand
der Zeichnungen näher
erläutert
werden, wobei die Beschreibung nicht als abschliessend verstanden
werden soll, sondern als beispielhaft. Insbesondere die durchgehende
Darstellung des Streckwerkes als Dreizylinderstreckwerk ist nicht
einschränkend
zu verstehen, sondern dient lediglich der Anschaulichkeit.
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Ein
Kepa-Streckwerk nach der Erfindung ist aus zwei oder mehr Zylinderwalzenpaaren
aufgebaut, wobei in einer Oberriemchenanordnung der Hauptverzugszone
ein Oberriemchen über
eine Oberwalze und eine Führung
derart gespannt ist, dass es eine Unterwalze über einen Teil des Umfangs
umschlingt, wobei erfindungsgemäss
die grosse Unterwalze des Zylinderpaares und die Oberriemchenanordnung
zur Vermeidung eines Schlupfes formschlüssig zueinander ausgebildet
sind. Dies bedeutet, dass die Oberfläche der Unterwalze oder wenigstens
Teile davon Vor- und Rückspringe
aufweist, welche mit komplementär
ausgebildeten Rück- bzw.
Vorsprüngen
des Oberriemchens und/oder der Oberwalze im Eingriff stehen. Es
sind also das Oberriemchen bei der zugeordneten Oberwalze und/oder
diese Oberwalze mit der Unterwalze formschlüssig verbindbar ausgebildet.
Das Oberriemchen kann ausser von der Unterwalze der von der Oberwalze
mittels mindestens eines weiteren Antriebselements angetrieben werden.
Weiter kann die innere oder äussere
Oberfläche
des Oberriemchens und die Oberfläche
der Unterwalze jeweils mindestens an einem Teil der jeweiligen Oberfläche formschlüssig, insbesondere
verzahnt, ausgebildet sein.
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Die
erfindungsgemässe
Anordnung ist nicht nur in einem gewöhnlichen Streckwerk denkbar,
sondern ebenso gut in einem Verdichtungsstreckwerk, wie in 6 beschrieben.
Ebenso können
zusätzliche
Aggregate zur Herstellung von Effektgarn und/oder Core Garn auf
der Spinnmaschine installiert sein.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Übersicht
einer Anordnung gemäss
der Erfindung in Richtung der Achsen der Walzen mit Aussenverzahnung
bei der Unterwalze und beim Riemchen; wobei der Faserfluss von links nach
rechts angenommen wird
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2 eine
perspektivische Anordnung einer solchen Kombination
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3 eine ähnliche
Anordnung mit Aussenverzahnung bei der Unterwalze und bei der Oberwalze
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4 eine ähnliche
Anordnung, ergänzt
durch eine Innenverzahnung beim Riemchen
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5 eine
Anordnung mit Aussenverzahnung bei der Unterwalze und beim Riemchen,
mit einem zusätzlichen
Führungselement
für das
Riemchen
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6 eine
Anordnung mit mehreren Varianten von Verzahnungen, ergänzt durch
eine Verdichtungseinrichtung
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7a,
b Ansichten auf Anordnungen quer zu den Walzenachsen, in mehreren
Varianten von formschlüssigen
Verbindungen bzw. Verzahnungen
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Allen
Zeichnungen zugrunde liegt die Einbettung des Streckwerks in die
Spinnmaschine: Der Faserverband 40 wird dem Streckwerk
von links zugeführt
und durch es hindurch zu einer nicht dargestellten Spinneinrichtung
transportiert. Der hier dargestellte Vorverzug zwischen dem Eingangs-
und dem Mittelwalzenpaar 10, 20 ist nicht zwingend – es ist
ebenso gut ein Streckwerk ohne Vorverzug oder mit mehreren Vorverzugs-Walzenpaaren
denkbar. Zur besseren Anschaulichkeit ist aber immer ein Dreizylinderstreckwerk
dargestellt, zwi schen dessen erstem und zweiten 10, 20 Walzenpaar
in der Regel der Vorverzug und zwischen dessen zweitem 10, 20 und
dritten Walzenpaar in der Regel der Hauptverzug stattfindet.
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Im
Detail zeigen die Figuren folgende Ausführungen der Erfindung:
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1 ein
erfindungsgemässes
Kepa-Streckwerk zum Verstrecken eines Faserverbandes 40,
bei dem sowohl die grosse Unterwalze 10 wie auch das Oberriemchen 30 an
ihren einander zugeordneten Flächen
so verzahnt ausgebildet sind, dass durch die wie auch immer geartete
Verzahnung ein Formschluss zwischen Unterwalze 10 und Oberriemchen 30 bewirkt
wird. Diese Anordnung vermeidet zum einen Schlupf zwischen Oberriemchen 30 und
Unterwalze 10, gewährleistet
aber auch eine sichere Faserhaftung auf der Walze 10 und damit
eine verbesserte Führung.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung drückt das Riemchen 30 mittels einer
elastischen Führung 70 zusätzlich an
die Unterwalze 10 an. Das Ausgangwalzenpaar 101, 102 ist
hier auch als Beispiel für
eine Verdichtungseinheit zu verstehen.
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2 eine
Variante des Kepa-Streckwerks nach 1, bei dem
nicht je die gesamte Breite von Unterwalze 10 und Oberriemchen 30 verzahnt
ausgebildet ist, sondern nur jeweils ein Teilbereich. Hier ist eine Ausführungsform
dargestellt, bei der nur jeweils die Randbereiche 80, 81 von
Oberriemchen 30 und 82, 83 von Unterwalze 10 Erhebungen
bzw. Vertiefungen aufweisen, die bei Betrieb eine formschlüssige Verbindung
eingehen, der Faserführungsbereich 90 aber
ausgespart bleibt, mit anderen Worten dort keine formschlüssige Oberflächenstrukturen
vorliegen. Diese Variante eignet sich im Besonderen für empfindliche
Fasern, da die Fasern zwar am seitlichen Austreten aus der Führung durch
den Formschluss gehindert, dennoch nicht durch denselben gequetscht
werden können.
Es ist ebenso denkbar, nur jeweils den Randbereich auf einer Seite
der Anordnung, z. B. 88, 82, zu verzahnen. Ebenso
ist denkbar, beliebige andere Teilbereiche von Riemchen 30 und
Walze 10 mit einander in Formschluss zu bringen.
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3 ein
erfindungsgemässes
Kepa-Streckwerk, wobei sowohl die grosse Unterwalze 10 wie
auch der Oberzylinder 20, der entweder das Oberriemchen 30 antreibt
oder um den das Oberriemchen 30 mittels der Unterwalze 10 nur
herumgeführt
wird, an ihrer jeweiligen Aussenfläche verzahnt ausgebildet sind.
Die Verzahnung an der Oberwalze 20 und das Riemchen 30 selbst
können
so ausgebildet sein, dass ein Durchgriff in die Verzahnung der Unterwalze 10 erfolgt,
wenn die Oberwalze 20 gegen die Unterwalze 10 gedrückt wird. Auch
hier weist eine bevorzugte Ausgestaltung das zusätzliche Führungselement 70 auf.
Die verschiedenen Ausführungen
dieser Variante sind analog zu denen in Bezug auf 2 beschriebenen
zu denken, der wegen der zu erwartenden grösseren Laufpräzision der
Vorzug zu geben ist.
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4 ein
erfindungsgemässes
Kepa-Streckwerk, wobei sowohl die grosse Unterwalze 10 wie
auch die Oberwalze 20, der das Oberriemchen 30 antreibt
oder um den das Oberriemchen 30 mittels der Unterwalze herumgeführt wird,
an ihrer jeweiligen Aussenfläche,
und das Oberriemchen 30 selbst an seiner Innenfläche verzahnt
ausgebildet sind.
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Hier
sind verschiedene Varianten möglich:
Die Walze 10, ebenso wie die zugeordnete Oberwalze 20 und/oder
das Oberriemchen 30 können
in Faserlaufrichtung neben der Transportfläche für den Faserverband 40 auf
einer, ebenso auf beiden Seiten verzahnt ausgebildet sein. Auch
ist es möglich,
die unterschiedlichen Verzahnungen in derselben Anordnung zu verwenden,
d.h. Oberriemchen 30 und Oberwalze 20 weisen – zumindest
auf einem Teilbereich – eine
Verzahnung zur formschlüssigen
Verbindung auf, während
das Oberriemchen 30 auf einem anderen Bereich eine Oberfläche aufweist,
die in der Lage ist, mit Unterwalze 10 den Formschluss
einzugehen.
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5 eine
Ausführungsform
mit einem zusätzlichen
Antrieb 60 für
das Oberriemchen 30. Hierbei sind alle Walzen-Riemchen-Anordnungen
nach den 1-4 vorstellbar.
Auch ist nicht erfindungswesentlich, an welcher Stelle der zusätzliche
Oberriemchenantrieb angeordnet sein soll: Denkbar ist er sowohl innerhalb als
auch ausserhalb des Riemchens. Hier ist er innerhalb der Oberriemchenanordnung 50 dargestellt,
indem eines der Umlenkelemente als Antrieb 60 ausgebildet
ist. Unter dem Begriff „Oberriemchenanordnung" sollen die Elemente
Oberwalze 20, Oberriemchen 30 sowie ein weiteres
Umlenkelement, beispielsweise ein Käfig 134 nach 6,
verstanden werden.
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6 zeigt
eine modifizierte Ausführung
eines Kepa-Streckwerks in mehreren Varianten. Das Oberriemchen 30 kann
eine Aussenverzahnung 30 aufweisen, welche im Eingriff
mit einer Aussenverzahnung 10a an der Unterwalze 10 im
Eingriff steht. Andererseits kann das Oberriemchen 30 eine
Innenverzahnung 30b aufweisen, welche mit einer Aussenverzahnung 20a der
Oberwalze 20 im Eingriff steht. Diese Verzahnung 20a kann
mit der Verzahnung 10a der Unterwalze 10 im Eingriff
stehen. Es kann an der Oberwalze 20 auch eine weitere Verzahnung 20b angebracht
sein, welche mit der Verzahnung 10a der Unterwalze 10 in
Verbindung steht. Es sei hier angemerkt, dass unter dem Begriff
Verzahnung eine beliebige geordnete Anordnung von Erhöhungen und/oder
Vertiefungen in der Oberfläche
des entsprechenden Maschinenteils zu verstehen ist, wobei am gegenüberliegenden
Maschinenteil gleich ausgebildete Vertiefungen und/oder Erhöhungen zu
finden sind, so dass die beiden erwähnten Teile im formschlüssigen Eingriff
miteinander stehen. Im rechten Teil der 6 ist schematisch
eine Verdichtungseinrichtung gezeigt, welche ablaufseitig der Kepa-Unterwalze 10 den Faserverband
zusammenfasst. Die Verdichtungseinrichtung 120 kann aus
einem Saugzylinder 122 und einer darin befindlichen Saugeinrichtung 128 bestehen,
wobei der Saugzylinder eine Perforation aufweist. Anstatt eines
Saugzylinders 122 kann auch ein perforiertes Riemchen 124 angeordnet
sein, wobei dieses Riemchen einen Antrieb ebenso wie der alternativ
einsetzbare Saugzylinder aufweisen muss. Dies lässt sich beispielsweise dadurch
realisieren, dass zwischen der Unterwalze 10 und dem Saugzylinder 122 bzw.
dem perforierten Riemchen 124 eine Zwischenwalze 10' die Bewegung
der Unterwalze 10 mit einer definierten Umfangsgeschwindigkeit
an den Saugzylinder 122 oder das perforierte Riemchen 124 überträgt. Ablaufseitig
der Verdichtungseinrichtung 120 und/oder ablaufseitig der
Unterwalze 10, wenn keine Verdichtungseinrichtung vorhanden ist,
kann sich eine Drehungserteilungs- und Aufwindevorrichtung für das zu
bildende Garn angeordnet sein, beispielsweise eine Ringspinneinrichtung,
eine Tricherspinneinrichtung oder eine Topfspinneinrichtung. Am Umfang
der Verdichtungseinrichtung 120 muss mindestens eine Drehungssperrwalze 123 sitzen,
welche den Faserverband am Umfang des Saugzylinders 122 klemmt,
damit die Drehung von der Drehungserteilungseinrichtung nicht zurück in den
Verdichtungsbereich oder in den Streckbereich wandern kann. Zusätzlich zur
Drehungssperrwalze 123 kann auch noch eine weitere Oberwalze 101 angeordnet
sein. Alternativ zu der Verdichtungseinrichtung 120 oder
zusätzlich
zu dieser Einrichtung kann ein mechanischer Kondenser 130 ablaufseitig der
Kepa-Unterwalze 10 angeordnet sein, zur Bündelung
des Faserverbands 40.
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Im
oberen Teil von 6 ist innerhalb des Oberriemchens 30 ablaufseitig
des Faserverbandes 40 von der Unterwalze 10 ein
sogenannter Käfig 134 angeordnet,
der das Oberriemchen 30 führt, und ablaufseitig des Faserverbands
von der Unterwalze 10 einen bestimmten Abstand zur Unterwalze 10 aufweist.
Zur Einhaltung oder zur Veränderung
dieses Abstandes, Maulweite genannt, kann ein Distanzstück, vorzugsweise
zwischen einer Lagerung der Unterwalze 10 und einer Käfigführung 138 des
Käfigs 134 eingesetzt,
sein, wobei zur Veränderung
des erwähnten
Abstandes verschiedene Ausführungen
des Distanzstücks 142 verwendet
werden können.
Das Distanzstück 142 kann
auch direkt zwischen dem Käfig 134 und
der Unterwalze 10 eingesetzt sein. Alternativ zu einem
Distanzstück
kann der Abstand des Käfigs 134 von
der Unterwalze 10 durch eine Stellvorrichtung 146 veränderbar
sein, entsprechend dem Doppelpfeil bei 138 in 6.
Die Stellvorrichtung kann als Stellschraube, Stellhebel, Kolben-Zylinder-Einheit
etc. ausgebildet sein.
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In 7a ist
in einer Ansicht quer zu den Walzenachsen eine Unterwalze 10 mit
einer Verzahnung 12a versehen, welche im Eingriff mit einer
Verzahnung 22a an der Oberwalze 20 steht. Der
Wälzkreis
der Verzahnungen, angedeutet mit der strichpunktierten Linie zwischen 12a und 22a,
soll bevorzugt den selben Durchmesser haben wie der Aussendurchmesser
der Unterwalze 10 im Bereich der Auflagefläche für den Faserverband 40.
Zusätzlich
kann an der Oberwalze 20 eine Verzahnung 22b vorhanden
sein, welche mit einer Innenverzahnung 32b des Riemchens 30 kämmt. Alternativ
dazu oder zusätzlich
zu dieser Verzahnung kann auf der Aussenfläche der Oberwalze im Bereich
des Faserverbandes 40 eine Verzahnung 22e angebracht
sein, welche im Eingriff mit einer Innenverzahnung 32e des
Oberriemchens 30 steht. Weiterhin kann zusätzlich eine Profilierung
oder Verzahnung 12c bzw. 32c an der Unterwalze 10 bzw.
aussen am Oberriemchen 30 vorhanden sein. Lagerungen 10b bzw. 20f für die Unterwalze
bzw. die Oberwalze 10 bzw. 20 sind schematisch
angedeutet.
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Eine
andere Ausführung
in verschiedenen Varianten ist in
7b enthalten:
Die
Unterwalze
10 weist eine Verzahnung
12b auf, welche
mit einer Aussenverzahnung
32b des Oberriemchens
30 im
Eingriff steht. Der Wälzkreis
dieser Verzahnungen, angedeutet durch die strichpunktierte Linie
bei
32b, ist vorteilhaft gleich gross wie der Aussendurchmesser
der Unterwalze
10 im Bereich der Auflage des Faserverbandes
40.
Zusätzlich
oder alternativ dazu kann am äusseren
Umfang der Unterwalze
10 eine Verzahnung
12c,
mit der gepunkteten Linie bei
12c angedeutet, vorhanden
sein, welche im Eingriff mit einer Verzahnung
32c des Oberriemchens
30 steht.
Die Verzahnungen
12c bzw.
32c in den Ausführungen
gemäss
7a und
7b können neben
dem Bereich liegen, in dem sich der Faserverband
40 befindet,
oder sich auch über den
Bereich der Auflage des Faserverbandes
40 erstrecken. Zusätzlich kann
die Innenseite des Oberriemchens
30 eine Verzahnung
32e aufweisen,
welche mit einer Aussenverzahnung
22e der Oberwalze
20 im
Eingriff steht. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn zusätzlich die
Unterwalze
10 eine Verzahnung
12a aufweist, welche
mit einer Verzahnung
22a der Oberwalze
20 im Eingriff
steht. Lagerungen für
die Unterwalze
10 bzw. die Oberwalze
20 sind wiederum
mit den Bezugszeichen
10b bzw.
20f markiert. Es
versteht sich von selbst, dass die Funktion des Streckwerks um so
genauer ist, je mehr Verzahnungen zwischen der Unterwalze
10 und
den Oberriemchenanordnungen
50 bzw. innerhalb dieser Anordnung
vorgesehen sind, die den Schlupf reduzieren bzw. vermeiden. Bezugszeichenliste
| 10 | Unterwalze |
| 10' | Zwischenwalze |
| 10a | Verzahnung |
| 10b | Lager |
| 14b | Stellvorrichtung |
| 18 | Streckwerk |
| 20 | Oberzylinder/Oberwalze |
| 20a | Aussenverzahnung |
| 20b | Verzahnung |
| 20f | Lager |
| 22a | Verzahnung |
| 22b | Verzahnung |
| 22e | Verzahnung |
| 30 | Oberriemchen |
| 30a | Aussenverzahnung |
| 30b | Innenverzahnung |
| 32b | Verzahnung |
| 32c | Verzahnung |
| 32e | Verzahnung |
| 40 | Faserverband |
| 50 | Oberriemchenanordnung |
| 60 | Weitere Führung |
| 60a | Führung |
| 70 | Führungselement |
| 80 | Randbereich |
| 81 | Randbereich |
| 90 | Faserführungsbereich |
| 101 | Ausgangswalze |
| 102 | Ausgangswalze |
| 118 | Core-Garn-Zuführeinrichtung |
| 120 | Verdichtungseinrichtung |
| 122 | Saugzylinder |
| 123 | Drehungssperrwalze |
| 124 | Perforiertes Riemchen |
| 126 | Führung |
| 128 | Saugeinrichtung |
| 130 | Kondenser |
| 134 | Käfig, Führung |
| 138 | Käfigführung |
| 142 | Distanzstück |
| 146 | Stellvorrichtung |