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Die Erfindung betrifft einen Präparationsfadenführer zum Auftragen eines Fluids auf ein laufendes Filamentbündel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In einem Schmelzspinnprozess zur Herstellung von synthetischen Fäden ist es üblich, dass die aus einer Spinndüse gesponnenen Filamente nach einer Abkühlung zu einem Faden zusammengeführt werden. Um die anschließende Behandlung und Führung über Galetten und Fadenführer zu ermöglichen, wird das Filamentbündel mit einem Fluid benetzt. Somit lassen sich statische Aufladungen, die zu einem Aufspreizen des Filamentbündels führen, vermeiden. Darüberhinaus lässt sich die Fadenreibung durch das an den Filamentbündeln anhaftende Fluid vorteilhaft beeinflussen. Der Auftrag des Fluids erfolgt mit sogenannten Präparationsfadenführern, in denen innerhalb einer Führungsnut im Nutengrund ein Fluid gehalten ist, das bei Führung des Filamentbündels kontinuierlich von den Filamenten aufgenommen wird. Hierbei besteht der Wunsch, dass möglichst eine gleichmäßige Benetzung aller Filamente des Filamentbündels erfolgt. Grundsätzlich besteht jedoch das Problem, dass überschüssiges nicht von dem Filamentbündel angenommene Fluid abtropft oder anschließend vom Faden abgeschleudert wird. Daher wird das Fluid möglichst in solchen kleinen Mengen dem Filamentbündel zugeführt, dass die Menge des Fluids aufgenommen und an den Filamenten haften bleibt. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass die zugeführte Menge des Fluids ausreicht, um alle Filamente des Fadens zu benetzen. Um diese Ballance zwischen einer Überdosierung und einer Mangelbenetzung einhalten zu können, weisen derartige Präparationsfadenführer eine Benetzungsnut auf, an deren Nutengrund an einem Einlaufabschnitt eine Düsenbohrung mündet und an deren Nutengrund in einem Benetzungsabschnitt der Faden mit Kontakt geführt wird. Ein derartiger Präparationsstift ist beispielsweise aus der
DE 10 2016 005 925 A1 bekannt.
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Der bekannte Präparationsfadenführer besteht aus einem Keramikformkörper, der an einem Führungsteil eine offene Führungsnut aufweist. Die Führungsnut erstreckt sich an dem Führungsteil zwischen einem Fadeneinlauf und einem Fadenauslauf und ist durch relativ hohe Nutflanken im Bereich der Fadenführung begrenzt. Ein Fluid wird dabei im Nutengrund eines Einlaufabschnittes zugeführt, der einem Benetzungsabschnitt vorgeordnet ist. Bei dem bekannten Präparationsfadenführem tritt somit das Fluid im Nutengrund zunächst ungehindert aus, so dass der Faden auf dem benetzen Nutengrund trifft. Bei höheren Fadengeschwindigkeiten wurde nun jedoch beobachtet, dass die in der Umgebung des Fadens mitgeführte Schleppluft beim Eintreten in die Benetzungsnut mehr oder weniger stark ausgeprägte Luftverwirbelungen erzeugt. Derartige Luftverwirbelungen behindern jedoch das Austreten und die Verteilung des Fluids innerhalb der Benetzungsnut.
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, den gattungsgemäßen Präparationsfadenführer derart weiterzubilden, dass auch bei hohen Fadengeschwindigkeiten ein in die Benetzungsnut eintretendes Filamentbündel kontinuierlich und gleichmäßig benetzbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Nutflanken des Einlaufabschnittes eine vom Nutengrund aufragende Flankenhöhe im Bereich von 0,2 mm bis 3 mm aufweisen und dass die Nutflanken des Benetzungsabschnittes eine um ein Vielfaches größere Flankenhöhe aufweisen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung besitzt den besonderen Vorteil, dass in dem Einlaufabschnitt der Führungsnut eine im wesentlichen mit dem Faden gerichtete Schleppluftströmung wirkt, die das Austreten des Fluids aus der Düsenbohrung begünstigt und in Richtung des Benetzungsabschnittes fördert. Zudem wird eine Ausrichtung der Schleppluft durch die Nutflanken des Einlaufabschnittes mit zunehmender Wirkung erreicht, die den Fadeneinlauf in dem Benetzungsabschnitt der Führungsnut begünstigt.
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Hierbei hat sich besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Nutflanken des Einlaufabschnittes an einem Nutende zu einem Fadeneinlauf jeweils eine Strömungskante zur Luftführung bilden. Dabei können die Nutflanken eine innere Leitfläche und eine äußere Leitfläche aufweisen, die den Anteil der in die Führungsnut eindringenden Schleppluft mindert.
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Um einerseits den Verschleiß im Nutengrund der Führungsnut zu minimieren und andererseits eine schonende Fadenführung zu ermöglichen, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Nutengrund des Einlaufabschnittes eine oder mehrere Düsenbohrungen aufweist, die am Ende des Einlaufabschnittes unmittelbar vor dem gekrümmten Nutengrund des Benetzungsabschnittes ausgebildet sind, wobei der Führungsteil mit den Nutabschnitten derart zu einem Fadenlauf eines Fadens gehalten ist, das am Nutengrund des Benetzungsabschnittes ein erster Kontakt zu dem Faden erzeugbar ist. Damit wird gewährleistet, dass ein trockener Faden nicht in Kontakt mit dem Nutengrund der Führungsnut gelangt. Der Faden kontaktiert den Nutengrund der Führungsnut erst in dem Benetzungsabschnitt, in welchem der Nutengrund bereits mit einem Fluid befeuchtet ist.
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Um eine vergleichmäßigte Auftragung des Fluids auf alle Filamente des Filamentbündels zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher der Nutengrund des Benetzungsabschnittes mehrere quer zu den Nutflanken laufende Benetzungsrillen aufweist. Insoweit lassen sich sehr genau dosierte Fluidmengen mit hoher Gleichmäßigkeit den Filamenten zuführen. Eine Überschussbenetzung kann dadurch vermieden werden.
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Den Schmelzspinnprozessen ist es üblich, dass die Fäden als eine Fadenschar parallel nebeneinander innerhalb einer Spinnposition erzeugt werden. Daher werden derartige Präparationsfadenführer mit Abstand nebeneinander eingesetzt, um mehrere parallel laufende Fäden zu benetzen.
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Um die durch die Fadenschar mitgeführte Schleppluft zu führen ist desweiteren vorgesehen, dass das Führungsteil des Keramikkörpers eine tropfenförmige Außenkontur aufweist. So lassen sich Luftturbulenzen zwischen benachbarten Präparationsfadenführem vorteilhaft vermeiden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Präparationsfadenführers unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es stellen dar:
- 1 schematisch eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Präparationsfadenführers
- 2 schematisch eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels aus 1
- 3 schematisch eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels aus 1
- 4 schematisch eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Präparationsfadenführers
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In den 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Präparationsfadenführers zum Auftragen eines Fluids auf ein laufendes Filamentbündel in mehreren Ansichten dargestellt. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel in einer Querschnittansicht, 2 in einer Draufsicht und in 3 in einer Seitenansicht. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für alle Figuren.
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Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Präparationsfadenführers zum Auftragen eines Fluids auf ein laufendes Filamentbündel ist aus einem Keramikformkörper 1 gebildet, der ein Führungsteil 1.1 und ein Halteteil 1.2 aufweist. Der Halteteil 1.2 ist zylindrisch ausgebildet und dient zur Fixierung in einer hier nicht dargestellten Halterung. Der Führungsteil 1.1 und der Halteteil 1.2 sind in diesem Ausführungsbeispiel einteilig ausgeführt. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, diese mehrteilig auszubilden. Der Keramikformkörper 1 ist aus einem keramischen verschleißfesten Werkstoff gebildet.
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Das Halteteil 1.2 ist hohlzylindrisch ausgeführt und weist im Innern einen Fluidkanal 11 auf. Der Fluidkanal 11 durchdringt das Halteteil 1.2 und endet mit einem geschlossenen Ende im Führungsteil 1.1. Am freien Ende des Halteteils 1.2 bildet der Fluidkanal 11 eine Fluidöffnung 12.
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Das Führungsteil 1.1 weist eine tropfenförmige Außenkontur auf, wobei auf einer zum Halteteil 1.2 gegenüberliegenden Seite eine offene Führungsnut 2 ausgebildet ist. Die Führungsnut 2 durchdringt das Führungsteil 1.1 von einem oberen Fadeneinlauf 8 bis hin zu einem unteren Fadenauslauf 9. Die Führungsnut 2 erstreckt sich somit von einem ersten Nutende 7.1 bis zu einem zweiten Nutende 7.2. Zwischen den Nutenden 7.1 und 7.2 weist die Führungsnut 2 mehrere Nutabschnitte 2.1, 2.2 und 2.3 auf. Dem Fadeneinlauf 8 ist ein Einlaufabschnitt 2.1 der Führungsnut 2 zugeordnet. Der Einlaufabschnitt 2.1 weist einen rampenförmigen Nutengrund 3.1 auf. In dem Nutengrund 3.1 mündet eine Düsenbohrung 5, die die Führungsnut 2 mit dem Fluidkanal 11 verbindet. Die Mündung der Düsenbohrung 5 ist im kurzen Abstand zu einem Benetzungsabschnitt 2.2 der Führungsnut 2 angeordnet. Der Abstand zu einem Nutengrund 3.2 des Benetzungsabschnittes 2.2 liegt in einem Bereich von 0,2 mm bis 2 mm.
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Der Nutengrund 3.1 des Einlaufabschnittes 2.1 erstreckt sich zwischen zwei Nutflanken 4.1. Die Nutflanken 4.1 des Einlaufabschnittes 2.1 weisen eine in Fadenlaufrichtung ausgerichtete Neigung auf, so dass sich der Nutengrund 3.1 zunehmend verengt. Die Nutflanken 4.1 des Einlaufabschnittes 2.1 sind dabei mit einer relativ geringen Flankenhöhe ausgeführt, die im Bereich von 0,2 mm bis 3 mm hoch ist. Dabei bilden die Nutflanken 4.1 des Einlaufabschnittes 2.1 jeweils eine Strömungskante 6, die mit einer inneren Leitfläche 6.1 und mit einer äußeren Leitfläche 6.2 zur Luftführung zusammenwirkt. Die Formgebung der inneren Leitfläche 6.1 kann hierbei gegenüber der Formgebung der äußeren Leitfläche 6.2 unterschiedlich an den Nutflanken 4.1 ausgebildet sein. Wesentlich hierbei ist, dass die durch das zulaufende Filamentbündel mitgeführte Schleppluft möglichst bei Eintritt in die Führungsnut 2 keine Turbulenzen bildet.
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Damit das Filamentbündel bei allen in einem Schmelzspinnprozess vorkommenden Betriebszuständen sicher in der Führungsnut 2 verbleibt, ist der Benetzungsabschnitt 2.2 mit Nutflanken 4.2 ausgeführt, deren Flankenhöhe um ein Vielfaches größer ist als die Flankenhöhe der Nutflanken 4.1 des Einlaufabschnittes 2.1. So liegt die Flankenhöhe der Nutflanken 4.2 des Benetzungsabschnittes 2.2 in einem Bereich von vorzugsweise 8 mm bis 16 mm.
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In der 1 sind die Flankenhöhen der Nutflanken 4.1 und 4.2 mit den Kennbuchstaben FE und FB gekennzeichnet. Die Flankenhöhe FB der Nutflanken 4.2 des Benetzungsabschnittes 2.2 ist um ein Vielfaches größer als die Flankenhöhe FE der Nutflanken 4.1 des Einlaufabschnittes 2.1. Die Flankenhöhe FE liegt im Bereich von 0,2 mm und 3,0 mm, um einerseits eine Luftführung der Schleppluft zu ermöglichen und andererseits ein Eintreten ohne Luftturbulenzen zu erreichen.
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Der Übergang zwischen den Nutflanken 4.1 und 4.2 ist mit einem Übergangsradius R gestaltet, wobei die Leitflächen 6.1 und 6.2 an den Nutflanken 4.1 kontinuierlich in die Wandungen der Nutflanken 4.2 verlaufen.
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Wie insbesondere aus den Darstellungen in 2 und 3 hervorgeht, sind die Nutflanken 4.2 des Benetzungsabschnittes 2.2 V-förmig angeordnet und begrenzen den Nutengrund 3.2 des Benetzungsabschnittes 2.2. Der Nutengrund 3.2 des Benetzungsabschnittes 2.2 weist eine Mehrzahl von quer angeordneten Benetzungsrillen 10 auf. Die Benetzungsrillen 10 sind mit Abstand zueinander in dem Nutengrund 3.2 eingebracht. Der Krümmungsradius im Nutengrund 3.2 ist im Bereich des Übergangs zwischen dem Einlaufabschnitt 2.1 und dem Benetzungsabschnitt 2.2 derart gewählt, dass der Nutengrund 3.1 tangential in den Nutengrund 3.2 einläuft, wie in 1 gezeigt.
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Der Nutengrund 3.2 ist in Fadenlaufrichtung verengend ausgeführt und mündet in den Auslaufabschnitt 2.3 der Führungsnut 2.
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Am Nutenende 7.2 weist die Führungsnut 2 einen Auslaufabschnitt 2.3 auf, der durch den Nutengrund 3.3 und den Nutflanken 4.3 begrenzt ist. Der Nutengrund 3.3 und die Nutflanken 4.3 sind mit einer Neigung zum Nutenende 7.2 hin ausgeführt.
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Um die Führung der Filamente eines Fadens zu begünstigen, ist das Führungsteil 1.1 derart zum Fadenlauf angeordnet, dass die Filamente ausschließlich durch den Nutengrund 3.2 des Benetzungsabschnittes 2.2 geführt werden. Der Nutengrund 3.1 des Einlaufabschnittes 2.1 als auch der Nutengrund 3.3 des Auslaufabschnittes 2.3 sind vorzugsweise tangential zu dem Nutengrund 3.2 geneigt ausgeführt. Somit kann der Nutengrund 4.2 des Benetzungsabschnittes 2.2 mehrere Krümmungsbereich mit unterschiedlichen Krümmungsradien aufweisen.
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Das in 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel des Präparationsfadenführers zum Auftragen eines Fluids auf ein laufendes Filamentbündel eines Fadens wird üblicherweise unmittelbar unterhalb einer Spinneinrichtung derart angeordnet, dass die aus einer Spinndüse erzeugten Filamente gemeinsam in die Führungsnut 2 einlaufen können. Insoweit sind der Fadeneinlauf 8 und der Fadenauslauf 9 vorzugsweise vertikal ausgerichtet. Daher ist der Einlaufabschnitt 2.1 der Führungsnut 2 nach oben gehalten, so dass das aus der Düsenbohrung 5 austretende Fluid zum Benetzen der Filamente über den Nutengrund 3.1 in den Nutengrund 3.2 des Benetzungsabschnittes 2.2 eintritt und in die Vertiefungen der Benetzungsrillen 10 gelangt. Über die Nutflanken 4.1 des Einlaufabschnittes 2.1 wird dabei eine Luftführung beim Eintreten des Filamentbündel in die Führungsnut 2 erreicht, die das Austreten und die Zuführung des Fluids zu dem Benetzungsabschnitt 2.2 begünstigen. Plötzliche bereits im Einlaufbereich auftretende Luftturbulenzen lassen sich vorteilhaft vermeiden. Über eine erzwungene Aufspreizung des Filamentbündels am Nutengrund 3.2 wird über die Benetzungsrillen 10 den Filamenten am Nutengrund 3.2 ein Fluid zugeführt.
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Die Fluidmenge zum Benetzen der Filamente wird dabei durch den Austrittsquerschnitt der Düsenbohrung 5 bestimmt. Der Durchmesser der Düsenbohrung 5 ist abhängig vom Fadentiter des Filamentbündels und liegt üblicherweise in einem Bereich von 0,2 mm bis max. 1 mm. Bei größeren Fadentitern erfolgt die Dosierung des Fluids bevorzugt durch mehrere Düsenbohrungen.
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In 4 ist schematisch eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Präparationsfadenführers gezeigt, welcher insbesondere zum Benetzen von technischen Fäden mit großen Fadentitern verwendbar ist. Das Ausführungsbeispiel nach 4 ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 bis 3, so dass auf zusätzliche Darstellungen verzichtet wurde und nur die Unterschiede erläutert werden.
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Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel münden in dem Nutengrund 3.1 des Einlaufabschnittes 2.1 der Führungsnut 2 mehrere Düsenbohrungen 5. Die Düsenbohrungen 5 sind in einer Reihenanordnung ausgebildet, wobei die Mündungen der Düsenbohrungen 5 unmittelbar den Nutengrund 3.2 des Benetzungsabschnittes 2.2 zugeordnet ist. Die Düsenbohrungen 5 münden im Innern des Führungsteils 1.1 in einen Fluidkanal 11, der den Halteteil 1.2 bis zu einer Fluidöffnung 12 durchdringt.
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Der Nutengrund 3.1 des Einlaufabschnittes 2.1 ist durch die Nutflanken 4.1 begrenzt, die ebenfalls durch jeweils eine Strömungskante 6 mit einer inneren Leitfläche 6.1 und einer äußeren Leitfläche 6.2 ausgebildet sind. Die Nutflanke 4.1 geht mit einem Übergangsradius in die Nutflanken 4.2 des Benetzungsabschnittes 2.2 über. Die Flankenhöhe der Nutflanken 4.2 wird dabei um ein Vielfaches höher als die Nutflanken 4.1. Hierzu ist in 4 die Nutflankenhöhe der Nutflanke 4.1 mit dem Kennbuchstaben FE und die Nutflankenhöhe der Nutflanken 4.2 mit dem Kennbuchstaben FB gekennzeichnet. Die Nutflankenhöhe der Nutflanken 4.1 kann hierbei sowohl mit konstanter Höhe als auch mit ansteigender Höhe in Fadenlaufrichtung ausgeführt sein.
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Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Präparationsfadenführers ist besonders für Fäden mit relativ großem Fadentiter geeignet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016005925 A1 [0002]
