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Die
Erfindung betrifft eine Gliederstruktur, insbesondere ein Spiralgliederband
für eine Papiermaschinenbespannung, umfassend eine Mehrzahl
paralleler Reihen in Längsrichtung hintereinander angeordneter
Windungen, wobei jeweils zwei einander benachbarte Reihen über
zumindest ein Anlenkelement miteinander gekoppelt sind. Die Erfindung
betrifft ferner Verwendungen einer derartigen Gliederstruktur.
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Gliederstrukturen
in Form von Spiralgliederbändern sind in einer Vielzahl
von Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt.
Diese umfassen im Wesentlichen eine Mehrzahl von parallel zueinander
in Reihen hintereinander angeordneten Windungen, wobei die einzelnen
Reihen über Anlenkelemente in Form von Anlenkfäden
oder Anlenkdrähten miteinander verbunden sind. Die Anlenkdrähte
werden dabei auch als Scharnierdrähte beziehungsweise Scharnierglieder
bezeichnet. Die Reihen aus hintereinander angeordneten Windungen
sind in der Regel aus länglichen schmalen Gebilden, insbesondere Filamenten
geformt, welche sich helisch um eine imaginäre Mittenachse
unter Ausbildung eines Wendelelementes schlingen und somit die einzelnen
Windungen ausbilden. Bei der Ausbildung als spiralförmige
Wendelelemente, die eine Mehrzahl von miteinander gekoppelten Windungen
enthalten, sind die dabei ausgebildeten Windungsschenkel, die die
einzelnen Windungsbögen zwischen den benachbarten Windungen
bilden, in zueinander geneigt ausgerichteten Ebenen angeordnet.
Derartige Ausführungen sind beispielsweise aus der Druckschrift
US 4,345,730 vorbekannt.
Die in dieser Druckschrift offenbarte Ausführung eines
Spiralgliederbandes beschreibt eine grundlegende Form dessen. Dabei
werden einzelne spiralförmige Wendelelemente parallel zueinander
angeordnet, so dass die einander benachbarten Wendelelemente mit
ihren Windungen ineinander greifen unter Ausbildung eines sich in
Längsrichtung des jeweiligen Wendelelementes erstreckenden Durchgangskanals,
der jeweils vom Innenumfang im Bereich der Windungsbögen
der einander benachbarten Windungen gebildet wird und durch welche das
Anlenkelement in Form eines Anlenkdrahtes geführt ist.
Um insbesondere eine ebene, die Faserstoffbahn stützende
Oberfläche am Spiralgliederband zu erhalten, sind Windungen
mit einer flachen Struktur, insbesondere zumindest einer ebenen
Ober- und/oder Unterseite erforderlich. Zur Erzeugung dieser, wird
die derart gekoppelte Anordnung einer thermischen Behandlung sowie
einer Streckkraft in Längs- und Breitenrichtung der Wendelelemente ausgesetzt,
wobei sich das Anlenkelement an den entsprechenden Verbindungsstellen
der Windungsbögen mit den Anlenkdrähten verformt
und die im Ursprungszustand kreisförmigen oder mit ovaler
Struktur beziehungsweise Querschnittsgeometrie ausgebildeten Wendelelemente
in eine abgeflachte Struktur überführt, so dass
hier eine nahezu ebene Oberfläche zur zumindest indirekten
Abstützung der Materialbahn ausgebildet werden kann. Dies
erfolgt in der Regel durch ein thermisches Verfahren, bei welchem gleichzeitig
die Lage der Windungen in Längsrichtung bezogen auf die
Erstreckung der Anlenkelemente durch Verformung dieser thermisch
fixiert wird. Die, die Windung bildenden Elemente werden daher aus
entsprechend thermoplastischem Material ausgeführt.
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Derartige
Spiralgliederbänder werden als Bespannungen in Maschinen
zur Herstellung von Materialbahnen, insbesondere Faserstoffbahnen
in Trockenpartien in Trockensieben oder in Pressenpartien in Pressfilzen
integriert eingesetzt. In beiden Fällen ist eine geringe
Permeabilität erforderlich. Aufgrund der zwischen den Windungen
einer Reihe, insbesondere eines Wendelelementes vorliegenden Zwischenräume
zwischen einer Ober- und Unterseite des über die Spiralgliederstruktur
gebildeten Bandes liegen jedoch hohe Permeabilitäten vor.
Um diese zu vermeiden beziehungsweise zu reduzieren, beschreibt
die
US 5,364,692 eine
Ausführung, bei der im Innenraum der Windungen, insbesondere
dem verbleibenden Innenraum zwischen einander benachbarten Anlenkelementen
Füllmaterial eingebracht wird, vorzugsweise in Form von
Füllfäden, die nach Möglichkeit den Innenraum
des jeweils spiralförmigen Wendelelementes weitestgehend
zwischen Ober- und Unterseite abdichten beziehungsweise eine Dichtwirkung
zwischen Ober- und Unterseite der Gliederstruktur erzielen. Mit dieser
Lösung kann zwar die Luftdurchlässigkeit verringert
werden. Diese Lösung ist jedoch sehr aufwendig in der Herstellung
und ferner auch kostenintensiv, da das Gewicht des jeweiligen aus
einer derartigen Struktur gebildeten Bandes entsprechend durch das
verwendete Füllmaterial zunimmt.
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Eine
weitere Schwachstelle sind die zwischen den ineinandergreifenden
Windungen einander benachbarter Wendelelemente im Bereich der Anlenkelemente
ausgebildeten dreiecksförmigen Öffnungsbereiche,
insbesondere in den jeweiligen zueinander weisenden Bereichen der
Windungen benachbarter Reihen, die durch die Übergänge
zwischen den Windungsbögen und Windungsschenkeln charakterisiert
sind und die auch über das Füllmaterial nicht
vollständig abdichtbar sind, da dessen Erstreckung im Innenraum
eines Wendelelementes in Breitenrichtung einer Windung betrachtet
durch die Erstreckung der Windungen des benachbarten Wendelelementes
in das jeweilige Wendelelement begrenzt ist.
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Eine
gattungsgemäße Spiralgliederstruktur ist beispielsweise
aus der Druckschrift
US 4,423,543 vorbekannt.
Diese offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines aus thermofixierbarem
Kunststoff bestehenden Spiralgliederbandes mit einer Vielzahl von nebeneinander
angeordneten und ineinander greifenden Wendelelementen, insbesondere
Drahtwendeln, die im Wesentlichen gerade Windungsschenkel aufweisen,
wobei die einander benachbart angeordneten, mit den Windungsbögen
ineinander greifenden Wendelelemente jeweils durch einen langgestreckten
geradlinigen Gelenkstift als Anlenkelement verbunden werden. Die
spiralförmigen Wendelelemente werden mit über
ihrem gesamten Verlauf gekrümmten Windungen hergestellt
und nach dem Verbinden der einzelnen Wendelelemente mittels der Anlenkelemente
wird die so gebildete Einheit erwärmt und in Längsrichtung
der Spiralgliederstruktur quer zur Achsrichtung der Anlenkelemente
bis zur Geradlinigkeit der Windungsschenkel der Wendelelemente und
darüber hinaus so weit gestreckt, dass die Anlenkelemente
durch die an ihnen anliegenden Windungsbögen der Windungen
der Wendelelemente zu einem über ihre Länge wellenförmigen
Verlauf umgeformt werden. Dadurch wird eine Fixierung der einzelnen
Wendelelemente in Längsrichtung gegenüber den Anlenkelementen
erzielt. Wird eine derartige Struktur noch mit Füllmaterial
befüllt, ergibt sich trotzdem aufgrund der Verläufe
der einzelnen Wendelelemente im Bereich des Anlenkelementes ein Zwischenraum
zwischen diesen, durch welche die Permeabilität erhöht
wird.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Gliederstruktur,
insbesondere Spiralgliederstruktur der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln,
dass die genannten Nachteile vermieden werden. Die erfindungsgemäße
Lösung soll sich dabei durch eine geringe Permeabilität
sowie eine kostengünstige und einfache Herstellung auszeichnen,
ferner wird angestrebt, das Gewicht pro Flächeneinheit
der so geschaffenen Spiralgliederstruktur möglichst gering
zu halten, um diese kostengünstig entweder als Bespannung
oder aber Bespannungsbestandteil in mehrlagigen Bespannungen einsetzen
zu können.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale
der Ansprüche 1 und 20 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind jeweils in den Unteransprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß ist
eine Gliederstruktur, insbesondere Spiralgliederstruktur, in Form
eines Spiralgliederbandes für Papiermaschinenbespannungen
mit einer Mehrzahl paralleler Reihen in Längsrichtung hintereinander
angeordneter Windungen, wobei jeweils zwei einander benachbarte
Reihen über zumindest ein Anlenkelement miteinander gekoppelt
sind, dadurch charakterisiert, dass die einzelne Windung zumindest
einer Reihe aus einem Filament mit einer Querschnittsfläche
ausgebildet ist, deren maximale Breite im Bereich der den Außenumfang
der Windung bildenden Oberseite vorgesehen ist.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ermöglicht damit
eine Abdeckung weitestgehend der Zwischenräume durch einen
nach Möglichkeit zumindest flächigen Kontakt über
einen Teil der benachbarten Anordnung zwischen den einzelnen Windungen
zweier unterschiedlicher Wendelelemente. Die größere
Erstreckung im Bereich des Außenumfanges bewirkt quasi
die Ausbildung jeweils eines Dichtbereiches in Längsrichtung
des einzelnen Wendelelementes betrachtet zwischen einander benachbarten
Windungen einander benachbarter Reihen von hintereinander angeordneten
Windungen mit einfachen Maßnahmen, lediglich durch die
Ausgestaltung des Querschnittsprofiles des das einzelne Wendelelement
bildenden Filamentes.
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Unter
Filament wird dabei ein im unverformten Zustand längliches
flexibles oder starres Gebilde verstanden, dessen Längserstreckung
entlang einer imaginären Achse beziehungsweise der Längsachse erheblich
größer ist als die Abmessungen in Breiten- und
Höhenrichtung. Im verformten Zustand ist das Filament durch
eine Führung und damit Erstreckung in Umfangsrichtung um
eine Windungsachse charakterisiert. Das Filament ist dabei im verformten
Zustand betrachtet durch eine, den Innenumfang einer Windung beschreibende
Unterseite und eine, den Außenumfang der Windung beschreibende
Oberseite charakterisiert. Weitere Verformungen der derart gebildeten
Windungen sind durch Streckung und/oder thermische Verfahren möglich.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ermöglicht
in einfacher Art und Weise eine Reduzierung der Permeabilität
durch Verringerung oder vollständige Vermeidung von dreiecksförmigen
Zwischenräumen zwischen den ineinandergreifenden Windungen zweier
einander benachbarter Reihen von Windungen.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführung wird die einzelne
Windung aus zumindest einem Filament erzeugt wird, das eine Querschnittsfläche
aufweist, deren maximale Breite im Bereich von > 0,9 mm bis ≤ 1,4 mm im Bereich
der den Außenumfang der Windung bildenden Oberseite aufweist.
Dadurch erfolgt in einfacher Art und Weise eine Reduzierung der
Permeabilität durch Reduzierung der Anzahl der in Reihe
angeordneten Windungen einer Gliederstruktur, um so die Anzahl der
kritischen Übergangsstellen zwischen den einzelnen benachbart
angeordneten Reihen von Windungen am Anlenkelement und damit die
Anzahl der dreiecksförmigen Durchlässe zu verringern,
da diese insbesondere auch durch das Vorsehen von Füllmaterial
aufgrund der Nichterstreckung dessen in diese Bereiche nicht beseitigt werden
können. Ferner erlauben die größeren Breiten
der einzelnen Filamente auch bei geringer Höhe dieser eine
hohe Festigkeit und Steifigkeit der jeweiligen Gliederstrukturen.
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Die
maximale Breite des Filamentes im Bereich des Außenumfanges
der Windung kann gemäß einer ersten Ausführung
direkt durch die Auswahl der geometrischen Form der Querschnittsfläche
bestimmt werden oder aber durch beidseitig in Breitenrichtung des
Filamentes ausgebildete und sich erstreckende Vorsprünge,
wobei die maximale Breite des Filamentes durch die Vorsprünge
bestimmt wird. In diesem Fall können die Vorsprünge,
die quasi seitlich angeordnet einander entgegengesetzt ausgerichtet
sind, sich über die gesamte Erstreckung des Filamentes
in Längs- beziehungsweise Windungsrichtung frei von Versatz
zueinander oder aber mit Versatz in Höhenrichtung bezogen
auf die Querschnittsfläche erstrecken.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführung mit einfacher Herstellung
und Formgebung des Filamentes und frei von hohem Aufwand bei der
Zusammenstellung der Gliederstruktur, insbesondere der Ausrichtung
der einzelnen Windungen ist die Querschnittsfläche des
Filamentes bezüglich zumindest einer Achse in Höhenrichtung
symmetrisch ausgeführt.
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Die
einzelne Windung der Gliederstruktur umfasst zwei Windungsbögen,
die über Windungsschenkel miteinander verbunden sind. Die
Breite der einzelnen Windung wird dabei durch den maximalen Abstand
zwischen dem Außenumfang der eine Windung bildenden Windungsbögen
im Umschlingungsbereich mit dem jeweiligen Anlenkelement charakterisiert.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung
wird eine größere Breite der Windung angestrebt,
beispielsweise im Bereich zwischen einschließlich 5 mm
bis einschließlich 11 mm. Dadurch wird ferner die Anzahl
der erforderlichen Anlenkelemente gering gehalten.
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Bezüglich
der Ausführung der Reihen von Windungen bestehen grundsätzlich
zwei Möglichkeiten, welche durch die Ausbildung entweder
separater Windungen oder aber Windungsstrukturen in Form von Wendelelementen
charakterisiert sind. Im ersten Fall liegen die Windungsbögen
und Windungsschenkel einer Windung vorzugsweise in einer Ebene und bilden
separate Windungsglieder, die vorzugsweise als in Umfangsrichtung
geschlossene ringförmige Elemente ausgeführt sind.
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Im
zweiten Fall sind die beiden eine Windung beschreibenden Windungsschenkel
in, in einem Winkel zueinander ausgerichteten Ebenen angeordnet und
jeweils mit weiteren diesen nach und vorgeordneten Windungen unter
Ausbildung von spiralförmigen Wendelelementen verbunden.
Dadurch werden bei der Fertigung der Gliederstrukturen einfach handelbare
Bauteile bereitgestellt, die einfach positionierbar sind, insbesondere
da die Wendelelemente parallel zueinander angeordnet sind und Windungen einander
benachbarter Wendelelemente ineinander greifen.
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Um
eine möglichst großflächige Anlage an den
Anlenkdrähten zu gewährleisten, wird das Filament
gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung
mit zumindest einem in Breitenrichtung ebenen und die Anlagefläche
am Anlenkelement bildenden Bereich ausgeführt. Vorzugsweise
weist das Filament dazu einen Querschnitt auf, der in Breitenrichtung
betrachtet durch die Ausbildung einer im wesentlichen ebenen Fläche
an der den Innenumfang der Windung bildenden Unterseite charakterisiert
ist, beispielsweise in Form eines Polygons, insbesondere Trapezes.
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In
einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist auch der Außenumfang
der Windung bildende Flächenbereich des Filamentes durch
einen in Breitenrichtung ebenen Flächenbereich charakterisiert.
Dadurch kann, insbesondere bei Vorsehen von Füllmaterialelementen
auch an diesen zumindest ein linienförmiger Kontakt realisiert
werden, der Abdichtfunktion übernimmt.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführung zur Erzielung flacher
Windungsstrukturen weist das Filament einen trapezoiden, halbovalen oder
halbellipsoiden Querschnitt auf. Diese Querschnittsform kann vor
der thermischen Fixierung vorliegen und bleibt auch nach dieser
bestehen oder aber wird durch diese ausgebildet.
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Das
Filament kann als Monofilament, Multifilament, Faden, Zwirn oder
Garn und/oder zur Einstellung und Steuerbarkeit weiterer mechanischer
oder physikalischer Eigenschaften in einer Ummantelung eingelagerten
Mono- oder Multifilamenten ausgebildet sein.
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Der
Querschnitt der einzelnen Windungen ist bei Projizierung in eine
Ebene oval oder rechteckig mit gerundeten Seitenflächen
ausgeführt.
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Bezüglich
der verwendeten Materialien für das Filament bestehen keine
Restriktionen. Denkbar sind Ausführungen aus Materialien,
die durch eine Komponente charakterisiert sind oder auch Mehrkomponentenwerkstoffe.
Vorzugsweise wird ein thermoplastisches synthetisches Material verwendet.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführung enthält das
die Windung bildende Filament wenigstens eines der nachfolgenden
Komponenten: ein Einzelpolymer eines Polyesters, ein Copolymer eines
Polyesters, ein Einzelpolymer eines Polyamides, ein Copolymer eine
Polyamides.
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Die
Verwendung einer derartigen Gliederstruktur, insbesondere eines
Spiralgliederbandes erfolgt vorzugsweise in einer Bespannung einer
Papiermaschine, insbesondere einem endlosen Band.
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Gemäß einer
ersten vorteilhaften Ausführung wird die Gliederstruktur
als Bestandteil in einem Formierband oder als Formierband, insbesondere Siebband
eingesetzt.
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Gemäß einer
weiteren zweiten vorteilhaften Verwendung wird die erfindungsgemäße
Gliederstruktur als Bestandteil in einem Trockensieb oder als Trockensieb
eingesetzt.
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Eine
weitere vorteilhafte Anwendung besteht in der Integration in einer
Lage in einem Pressfilz, wobei die Lage ferner aus beispielsweise
wenigstens einem Flächengebilde in Form eines Gewebes,
Gewirkes, Geleges, Vlieses oder einer Fadenschar, gegebenenfalls
uni- oder multidirektional orientiert oder einer Kombination aus
diesen besteht.
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Eine
weitere vorteilhafte Anwendung der Gliederstruktur erfolgt in oder
als Filterelement.
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In
allen Anwendungen in Bespannungen kann die Gliederstruktur hinsichtlich
ihrer Ausrichtung parallel zur Längsrichtung der Bespannung
oder in einem Winkel dazu angeordnet werden.
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Die
erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend
anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes
dargestellt:
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1a bis 1c verdeutlichen
einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäß ausgeführten Gliederstruktur
in mehreren Ansichten;
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2a bis 2e verdeutlichen
theoretisch mögliche Profilformen für das Wendelelement
bildende Element;
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1c verdeutlicht
in einer Ansicht gemäß 1c eine
Ausführung mit Füllmaterialelement.
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Die 1a bis 1c verdeutlichen
einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäß ausgeführten Gliederstruktur 1,
wie als Bespannung oder Bestandteil einer Bespannung einer Maschine
zur Herstellung von Faserstoffbahnen einsetzbar. Diese Gliederstruktur 1 ist
gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung
als Spiralgliederstruktur 2 in Form eines Spiralgliederbandes
ausgebildet. Die Gliederstruktur 1 umfasst eine Mehrzahl
paralleler Reihen 3.1 bis 3.n mit n > 1, hier 3.1 bis 3.3 von
in Reihe angeordneten Windungen 4.11 bis 4.1n beziehungsweise 4.n1 bis 4.nn,
hier 4.11 bis 4.1n, 4.21 bis 4.2n und 4.31 bis 4.3n bildenden
Gliedern. Bei Ausführung als Spiralgliederstruktur 2 werden
die einzelnen Reihen 3.1 bis 3.3 von hintereinander
in Reihe angeordneten Windungen 4.11 bis 4.3n von
spiralförmigen Wendelelementen 5.1 bis 5.n,
hier 5.1 bis 5.3 gebildet. Die einzelnen Wendelelemente 5.1 bis 5.3 bestehen
dabei aus zumindest einem Filament 6.1, 6.2 bis 6.3,
das um eine imaginäre Achse, welche im Endzustand des einzelnen
Wendelelementes 5.1 bis 5.3 in der Regel auch
die Mittenachse des Wendelelementes M5.1 bis M5.3 bildet, geführt ist. Die Führung
erfolgt schraubenlinienförmig beziehungsweise helisch.
Je nach Neigungsrichtung können somit bezüglich
der Ausrichtung der einzelnen Windungen 4.11 bis 4.3n beziehungsweise
der durch die Windungen beschreibbaren Windungsgänge unterschiedliche
Steigungen realisiert werden, die einen Einfluss auf die gesamte Wendelelementstruktur
hinsichtlich der Festigkeitseigenschaften haben. Die Führung
erfolgt dabei nicht zwangsläufig direkt in Umfangsrichtung
unter Ausbildung eines kreisrunden Querschnittes des einzelnen Wendelelementes 5.1 bis 5.3.
Denkbar sind auch ovale oder mit im Querschnitt anderweitig ausgestattete
Wendelelemente 5.1 bis 5.3. Die Kopplung der Wendelelemente 5.1 bis 5.3 erfolgt über
Anlenkelemente 7.1 bis 7.n, hier 7.1 bis 7.3 wobei
jeweils zwei hinsichtlich ihrer Mittenachse M5.n und
M5.n+1 parallel zueinander angeordnete benachbarte
Wendelelemente 5.1 und 5.2 beziehungsweise 5.n und 5.n
+ 1 jeweils über ein derartiges Anlenkelement 7.1 bis 7.n, hier 7.1 und 7.2 miteinander
gekoppelt sind. Die Kopplung erfolgt in der Regel über
einen Stoffschluss, wobei dieser thermisch oder durch zusätzliche
Hilfsmittel erzeugt wird. Die Anlenkelemente 7.1 bis 7.3 beziehungsweise 7.n sind
in der Regel als Anlenkfäden oder Anlenkdrähte
ausgebildet. Dabei umschlingt beispielsweise eine Windung 4.2n in
Umfangsrichtung zwei parallel zueinander angeordnete Anlenkelemente 7.1, 7.2.
Die einzelnen Wendelelemente 5.1, 5.2, 5.3 sind
dazu einander überlappend, das heißt, dass die
einander benachbarten Windungen 4.21 bis 4.2n und 4.11 bis 4.1n beziehungsweise 4.21 bis 4.2n und 4.31 bis 4.3n in
ineinander eingreifender Anordnung angeordnet sind und die ineinander
greifenden Windungen jeden Paares benachbarter Wendelelemente 5.n und 5.n
+ 1 beziehungsweise 5.n und 5.n – 1,
hier 5.1, 5.2 und 5.2, 5.3 mit
ihren Innenumfängen einen Führungskanal 8.1 bis 8.n, hier 8.1 bis 8.2 bilden,
durch den das jeweilige Anlenkelement 7.1 bis 7.2 führbar
ist. Zur Fixierung der Wendelelemente 5.1 bis 5.n an
den Anlenkelementen 7.1 bis 7.n, hier des Wendelelementes 5.2 an
den Anlenkelementen 7.1 und 7.2 und die Ausbildung einer
mit Eignung für den Einsatz als Papiermaschinenbespannung
zum Tragen beziehungsweise Abstützen einer Materialbahn,
insbesondere Faserstoffbahn geeigneten ebenen Oberfläche 9 wird
eine derart gebildete Struktur einem Fixierungsverfahren, in der
Regel einem thermischen Fixierungsverfahren und einer Längsspannung
ausgesetzt.
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Die 1a verdeutlicht
dabei den Zustand der Gliederstruktur 1 nach der thermischen
Fixierung und dem Einfluss der Längsspannung. Die Filamente 6.1 bis 6.3 sind
hier in einem geformten Zustand in Form des Wendelelementes 5.1 beziehungsweise 5.n wiedergegeben.
Dieses ist hinsichtlich seiner Dimensionierung als verformtes Längengebilde 10 mit einem
Querschnitt 11 ausgebildet. Der Querschnitt 11 ist
vorzugsweise über die gesamte Erstreckung des einzelnen
Filamentes 6.1 beziehungsweise 6.2, 6.3 konstant.
Andere Ausführungen sind denkbar. Das Längengebilde 10 ist
dabei durch eine Länge charakterisiert, sowie die Abmessungen
der Querschnittsfläche 11 in Form einer Breite
b6 und einer Höhe h6.
In der geformten und in der Gliederstruktur 1 integrierten
Form ist die Breite b6 durch die Abmessung
in Richtung des Anlenkelementes 7.n realisiert. Legt man
ein Koordinatensystem X, Y, Z in die Gliederstruktur 1,
ist die Gliederstruktur 1 zwar hinsichtlich ihrer Anordnung
aufgrund der Anlenkung an den Anlenkelementen 7.1 bis 7.n in
gewisser Weise flexibel, das heißt gelenkig. Jedoch bildet
die Gliederstruktur 1 ein flächiges Gebilde. In
diese aufgespannte Ebene wird ein Koordinatensystem gesetzt, welches
durch eine X- und eine Y-Komponente beschreibbar ist. Im dargestellten
Fall beschreibt hier die Breite b6 des Filamentes 6,
insbesondere der Filamente 6.1 bis 6.3 in Einbaulage
die Erstreckung in X-Richtung, während die Breite in Richtung
der parallelen Anordnung der einzelnen Wendelelemente 5.1 bis 5.n die
Y-Richtung charakterisiert. Die Z-Richtung, das heißt die
Richtung vertikal zur durch die Gliederstruktur 1 aufgespannten
Ebene ist durch die Dicke des Filamentes 6, 6.1 bis 6.3 charakterisiert. Die
Breitenabmessung b6 des Filamentes 6,
hier 6.1 bis 6.3 entspricht dabei der Abmessung, über
die der Kontakt mit den Anlenkelementen 7.n realisiert
wird und die neben dem Steigungswinkel der einzelnen Windungen entscheidend
für die Anzahl erforderlicher Windungen eines Wendelelementes 5.1 bis 5.n ist.
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Die
Breite b5 eines Wendelelementes 5.1 bis 5.n wird
hier durch die Erstreckung, insbesondere den Abstand der maximalen
Außenabmessungen im Umschlingungsbereich der Windungen 4.11 beziehungsweise 4.nn an
den Anlenkelementen 7.1 und 7.2 charakterisiert.
Diese entspricht der Windungsbreite. Jede einzelne Windung 4.11 bis 4.nn wird
dabei durch einen Windungsbogen beziehungsweise zwei Windungsbögen,
die den Umschlingungsbereich für die Anlenkelemente 7.n bilden,
gebildet und ferner zwei Windungsschenkeln. Die Windungsbreite beziehungsweise
die Breite b5 des einzelnen Wendelelementes 5.1 bis 5.n wird
dabei an den äußeren Abmessungen der Windungsbögen
bestimmt. Die Windungsbögen sind hier beispielhaft für
eine Windung 4.11 mit 13.11 und 13.12 bezeichnet,
während die die Windungsbögen verbindenden Windungsschenkel
mit 14.11 beziehungsweise 14.12 bezeichnet sind.
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Um
den Durchtrittsquerschnitt für insbesondere gasförmige
und/oder flüssige Medien so gering wie möglich
zu halten, wird ein möglichst geringer Abstand zwischen
den einzelnen in Reihe angeordneten Windungen 4.1n bis 4.nn angestrebt.
Dazu wird, hier jedoch im einzelnen nur für das Wendelelement 5.2 beispielhaft
verdeutlicht, der vom Wendelelement 5.2 umschlungene Innenraum
mit einem Füllmaterial, insbesondere einem Füllmaterialelement 24,
beispielsweise in Form eines Füllfadens befüllt. Die
Breite des Füllmaterialelementes 24 entspricht dabei
dem Abstand zwischen den Außenumfängen 20 der
Filamente 6.1 und 6.3 zweier benachbart zum Wendelelement 5.2 angeordneter
und in das Wendelelement 5.2 eingreifender Wendelelemente 5.1 und 5.3.
Da bei Ausführungen der Spiralgliederstruktur 2 mit
Wendelelementen 5 herkömmlicher Filamentausführungen
im Eingriffsbereich einander benachbarter Wendelelemente 5.1, 5.2 beziehungsweise 5.3, 5.4 ineinander
dreiecksförmige Öffnungen verbleiben, wird erfindungsgemäß zumindest
ein Wendelelement der einander benachbart angeordneten und ineinandergreifenden
Wendelelemente aus einem Filament 6 gebildet, dass durch
eine von der kreisförmigen Ausbildung der Querschnittsfläche
abweichende Geometrie charakterisiert ist und an der den Außenumfang 20 der
jeweiligen Windungen des Wendelelementes bildenden Oberseite 25 durch
eine größere Erstreckung b6 in
Breitenrichtung charakterisiert ist, als im Bereich der den Innenumfang 21 bildenden
Unterseite 26.
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Die 1b verdeutlicht
eine Schnittdarstellung A-A gemäß 1a.
Die 1c verdeutlicht eine Schnittdarstellung durch
das Spiralgliederband 2 in einer Ansicht von oben bezogen
auf die Darstellung in 1a.
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Die
Schnittebene A-A ist durch die Erstreckung des Anlenkelementes 7.1 in
Längsrichtung, d. h. X-Richtung und eine Senkrechte dazu
in Z-Richtung charakterisiert. Erkennbar sind das Anlenkelement 7.1,
die Wendelelemente 5.1, 5.2, insbesondere der
Innenumfang 26 und der Außenumfang 25 des Wendelementes 5.1 in
Schnittdarstellung. Auf die Schraffur wurde aus Übersichtlichkeitsgründen
verzichtet. Dies gilt in Analogie für das benachbarte Wendelelement 5.2.
Erfindungsgemäß sind zumindest eines, vorzugsweise
beide einander benachbarte Wendelelemente 5.1, 5.2 aus
einem Filament 6.1 beziehungsweise 6.2 gebildet,
welche im geformten, die Wendelelemente 5.1, 5.2 bildenden
Zustand durch eine Querschnittsfläche 11 charakterisiert
sind, die in Breitenrichtung des Filamentes 6.1, 6.2 betrachtet
im Bereich des Außenumfanges 25 des Wendelementes 5.1, 5.2 durch
eine Erstreckung charakterisiert sind, die größer
bemessen ist die des den Innenumfang 26 bildenden Bereiches,
insbesondere der Unterseite 21 des Filamentes 6.1, 6.2.
Vorzugsweise werden, wie in 1b verdeutlicht
jeweils beide einander benachbart angeordnete Wendelelemente 5.1, 5.2 aus
Filamenten 6.1, 6.2 mit einer derartigen Ausführung
der Abmessungen gewählt. Dadurch werden insbesondere in
den Bereichen, die durch die Ausbildung der dreiecksförmigen Öffnungen
im Eingriffsbereich der beiden einander benachbarten Wendelelemente 5.1, 5.2 charakterisiert
ist, zwischen diesen einander benachbarten Wendelelementen 5.1, 5.2,
insbesondere den ineinandergreifenden Windungen Dichtwirkungen erzielt,
wobei durch die Ausführung der Querschnittsfläche
in Breitenrichtung des Filamentes 6.1, 6.2 betrachtet
mit in dieser Richtung ausgerichteten Vorsprüngen 22, 23 Dichtkanten
oder gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung
Dichtflächen erzeugt werden, die im Zusammenwirken mit
dem das benachbarte Wendel element 5.1, 5.2 bildenden
Filament 6.1 beziehungsweise 6.2 eine Abdichtung
der dreiecksförmigen Öffnungen ermöglichen.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführung wird ein Trapezquerschnitt
für das Filament 6 gewählt, dessen Seite
mit der größten Breite die Oberseite 20 des
Filamentes 6 und damit den Außenumfang 25 des
Wendelelementes 5 bildet. Die Ober- und Unterseiten 20, 21 werden
vorzugsweise von ebenen Flächen gebildet. Die breitere
Ausführung im Bereich der Oberseite des Filamentes 6.1 bietet
ferner den Vorteil, die ohnehin vorhandenen Durchtrittsquerschnitte
zwischen den in Reihe angeordneten Windungen 4.n1 bis 4.nn eines
Wendelelementes 5.n zu minimieren.
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Die 1c verdeutlicht
eine Ansicht von oben auf eine Schnittebene in X, Y-Richtung bezogen auf 1a.
Erkennbar ist hier die Fixierung der Filamente 6, hier 6.1 in
X-Richtung an den Anlenkelementen, hier 7.1, was aufgrund
Verformung der Anlenkelemente 7 bei der thermischen Fixierung
mit Streckung realisiert wird.
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Werden
vorzugsweise für die Ausbildung der Windungen Filamente
genutzt werden, die eine Breite b6 größer
als 0,9 mm verwendet, wird dadurch zusätzlich die Anzahl
der erforderlichen Windungen pro Längeneinheit in X-Richtung
gegenüber bekannten Ausführungen zusätzlich
minimiert, so dass über die Längeneinheit weniger
kritische, dreiecksförmige Öffnungen bildende
Bereiche vorliegen.
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Bezüglich
der Auswahl der geometrischen Formen der Querschnittsfläche
für das Filament 6 bestehen eine Vielzahl von
Möglichkeiten. Ganz besonders bevorzugt werden jedoch flache
Filamentstrukturen mit ebenen Flächenbereichen zumindest
an der Unterseite 25, 26 des Filamentes 6 gewählt,
die ein flächiges Anliegen am Anlenkelement 7 aufgrund ihrer
Ausbildung am Filament ermöglichen. Besonders bevorzugt
wird ein Filament 6 mit einem im Wesentlichen polygonen
Querschnitt eingesetzt, wobei vorzugsweise die Erstreckung in Breitenrichtung
und damit die Breite b6 größer
als die Erstreckung in Höhenrichtung ist.
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Die 2a bis 2d verdeutlichen
in schematisiert vereinfachter Darstellung beispielhaft mögliche
Querschnittsformen erfindungsgemäß eingesetzter
Gebilde, insbesondere Filamente 6 für die Ausbildung
der Wendelelemente 5.
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2a verdeutlicht
eine besonders vorteilhafte Ausführung mit einem Trapezquerschnitt.
Dargestellt ist in 2a ein Schnitt durch die Windung 4. Erkennbar
ist hier die jeweils den Außenumfang 20 der Windung 4 bildende
Oberfläche beziehungsweise Oberseite 25 des Filamentes 6 und
die den Innenumfang 21 beschreibende Unterseite 26.
Die Ausbildung seitlicher Vorsprünge 22, 23 im
Bereich des Außenumfanges 20 der Windung 4 werden
hier aufgrund der geometrischen Form der Querschnittsfläche 11 ausgebildet,
insbesondere der Trapezform mit Ausbildung der breitesten Seite
im Querschnitt betrachtet am Außenumfang 20. 2a verdeutlicht dabei
eine Ausbildung des Filamentes 6, bei welchem die Oberseite 25 breiter
als die Unterseite 26 ausgebildet ist und Ober- und Unterseite 25, 26 jeweils
durch eine ebene Fläche beschreibbar sind. Demgegenüber
verdeutlicht die 2b eine Weiterentwicklung gemäß 2a,
wobei hier die Oberseite 25 ebenfalls mit einer ebenen
Fläche ausgeführt ist, die Unterseite 26 jedoch
abgerundet ausgebildet ist.
-
Die
Darstellungen in den 2b bis 2e beziehen
sich nur auf eine Schnittdarstellung durch das einzelne, die Windung
bildende Filament 6 und nicht die Windung 4.
-
Die 2c verdeutlicht
eine Ausführung mit konkaver Erweiterung der Querschnittsfläche
zwischen der Unterseite 26 und der Oberseite 25.
-
Die 2d und 2e verdeutlichen
Ausführungen mit im Bereich des Außenumfanges 20 ausgebildeten
Vorsprüngen 22, 23, die sich in Längsrichtung,
d. h. X-Richtung in Einbaulage des Wendelelementes 5 erstrecken
beziehungs weise bezogen auf das Gebilde im noch ungeformten Zustand
in Breitenrichtung beidseitig des Filamentes 6 im Bereich
der Oberseite 25.
-
2d verdeutlicht
eine Ausbildung mit seitlichen Vorsprüngen 22, 23 in
scharfkantiger Ausführung zur Ausbildung von im wesentlichen
linienförmigen Dichtkontakten, 2e verdeutlicht
eine Ausführung mit abgerundeten Vorsprüngen 22, 23 zur
Ausbildung von flächigen Dichtstellen im Zusammenwirken
mit den Filamenten 6 des in Eingriff stehenden Wendelelementes 5.
-
Die 2a bis 2d verdeutlichen
besonders vorteilhafte Querschnittsflächengeometrien, die durch
eine symmetrische Ausbildung der Querschnittsflächen 11 bezüglich
zumindest einer geometrischen Achse charakterisiert sind. Denkbar,
jedoch im Einzelnen nicht dargestellt, wären auch unsymmetrische
Lösungen, wobei diese insbesondere durch einen Versatz
zwischen den Vorsprüngen 22, 23 in Höhenrichtung
des Filamentes 6 betrachtet charakterisiert wären.
-
3 verdeutlicht
in einer Ansicht gemäß 1c eine
besonders vorteilhafte Weiterentwicklung der erfindungsgmäßen
Lösung mit einem zusätzlich im Innenraum des Wendelelementes
angeordneten Füllmaterialelement 24. Daraus ersichtlich ist,
dass aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
der Querschnittsfläche 11 des Filamentes 6 im
Bereich des Außenumfanges 20 der Windung 4, diese
flächig am Füllelementmaterialelement 24 anliegt.
-
- 1
- Gliederstruktur
- 2
- Spiralgliederstruktur
- 3.1
- Reihe
- 3.n
- Reihe
- 4.1.1–4.n.n
- Windungen
- 5.1–5.n
- Wendelelemente
- 6.1–6.n
- Filament,
lineares Gebilde
- 7.1–7.n
- Anlenkelemente
- 8.1–8.n
- Führungskanal
- 9
- Oberfläche
- 10
- Gebilde
- 11
- Querschnitt
- 13.1.1
- Windungsbogen
- 13.1.2
- Windungsbogen
- 14.1.1
- Windungsschenkel
- 14.1.2
- Windungsschenkel
- 20
- Außenumfang
- 21
- Innenumfang
- 22
- Vorsprung
- 23
- Vorsprung
- 24
- Füllmaterialelement
- 25
- Oberseite
- 26
- Unterseite
- b5
- Wendelbreite
- b6
- Breite
des Filamentes
- h6
- Höhe
des Filamentes
- M5.1, M5.n
- Mittenachse,
X-, Y-, Z-Koordinatensystem
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
-
- - US 4345730 [0002]
- - US 5364692 [0003]
- - US 4423543 [0005]