-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines laufenden Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen eines laufenden Fadens ist aus der
WO 2018/065123 A1 bekannt.
-
In textilen Prozessen zur Bearbeitung von synthetischen Fäden ist es grundsätzlich üblich, die synthetischen Fäden auf eine Behandlungstemperatur zu erhitzen, die oberhalb der Glasübergangstemperatur liegt, um spezielle Effekte in den multifilen Fäden herstellen zu können. So werden beispielsweise die in einem Schmelzspinnprozess erzeugten Fäden, die eine sehr glatte Struktur aufweisen, in einem Weiterbearbeitungsprozess gekräuselt. Derartige Kräuselungen werden durch eine Verdrallung der multifilen Fäden und einer thermischen Behandlung mit einer Erwärmung und einer Kühlung erzeugt. Zur Abkühlung des Fadens ist es üblich, den Faden über eine gekühlte, metallische Oberfläche in Form einer langgestreckten Kühlschiene zu führen. Zur Intensivierung lässt sich der Faden zusätzlich mit einer Kühlflüssigkeit benetzen. Eine derartige Vorrichtung zum Kühlen eines laufenden Fadens geht aus der
WO 2018/065123 A1 hervor.
-
Bei der bekannten Vorrichtung wird der Faden durch eine langgestreckte Kühlnut geführt. Auf der Einlassseite der Kühlnut ist ein Fluidanschluss ausgebildet, der mit einer Dosierbohrung direkt in den Nutengrund der Kühlnut mündet. So lässt sich vorteilhafte eine kontinuierliche Fluidmenge direkt dem in der Kühlnut geführten Faden zuführen. Die auf den Faden dosierten Fluidmenge ist hierbei im wesentlichen abhängig von dem Öffnungsquerschnitt der Dosierbohrung im Nutengrund der Kühlnut. Insbesondere bei kleinen Dosiermengen ist zusätzlich die Fadengeschwindigkeit zu berücksichtigen, um ein Leersaugen der Dosierbohrung durch Kapillareffekte zu vermeiden.
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen eines laufenden Fadens derart weiterzubilden, dass eine gleichmäßige Benetzung des Fadens mit konstanter Dosiermenge eines Kühlflüssigkeits möglich ist.
-
Diese Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Fluidanschluss an einer Nutwandung des Kühlkörpers oberhalb eines Nutgrundes und quer zur Kühlungsnut angeordnet ist.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
-
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Zufuhr des Kühlflüssigkeits unbeeinflusst vom Faden in den Nutengrund der Kühlungsnut gelangt. Eine Beeinflussung der Dosierung der Kühlflüssigkeit durch eine Fadengeschwindigkeit des Fadens oder eine Dicke des Fadens werden vermieden. Zudem lässt sich die Dosierung der Kühlflüssigkeit unabhängig von einem Austrittsquerschnitt des Filamentschlusses vornehmen. Damit können relativ große Austrittsquerschnitte für den Fluidanschluss gewählt werden.
-
Da der Faden bei Eintritt in die Kühlungsnut eine maximale Fadentemperatur aufweist, ist die Weiterbildung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Fluidanschluss mit einem Auslassröhrchen im Bereich eines Fadeneinlaufs ausgebildet ist, wobei das Auslassröhrchen die Nutwandung des Kühlkörpers bis zur Kühlungsnut durchdringt. Damit ist eine direkte Zufuhr der Kühlflüssigkeit bei Einlauf des Fadens möglich. Sol lässt sich einerseits eine starke Kühlwirkung durch eine Verdampfung der Kühlflüssigkeit erzeugen. Zudem lassen sich damit vorteilhaft Restflüssigkeiten vermeiden. Je nach Ausführung kann dabei das Auslassröhrchen mit einem Auslassende in die Kühlungsnut hineinragen.
-
Um die Benetzung des Fadens über einen Kontakt mit der Kühlungsnut zu gewährleisten, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher eine Auslassende des Auslassröhrchens bündig mit einer Innenkontur der Nutwandung oberhalb der Kühlungsnut abschließt. So kann die Kühlflüssigkeit aus dem Auslassröhrchen austreten und wird über die Nutwandung zum Nutgrund geführt. Hierbei besteht die Möglichkeit, durch besondere Formgebung der Nutwandung im Mündungsbereich des Auslassröhrchens eine Verteilung der Kühlflüssigkeit zu beeinflussen.
-
Da insbesondere im Einlaufbereich des Kühlkörpers durch den erwärmten Faden eine Erwärmung des Kühlkörpers stattfindet, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher das Auslassröhrchen aus einem Kunststoff gebildet ist und durch einen thermischen Isolierhalter in der Nutwandung des Kühlkörpers gehalten ist. Damit bleibt die Zufuhr der Kühlflüssigkeit und insbesondere die Kühlflüssigkeitstemperatur auf einem konstanten Niveau und ist unabhängig von den Erwärmungseffekten durch den laufenden Faden.
-
Zur Vermeidung von Leckagen ist desweiteren vorgesehen, dass zwischen dem Auslassende des Auslassröhrchens und dem Isolierhalter am Umfang des Auslassröhrchens eine Dichtung innerhalb der Nutwandung angeordnet ist.
-
Zur Anbindung einer Kühlflüssigkeitsleitung ist ein Anschlusskörper mit einem außerhalb des Kühlkörpers ragenden Einlassende des Auslassröhrchens verbunden, wobei der Anschlusskörper einen Schlauchanschluss aufweist.
-
Hierbei hat sich insbesondere bewährt, dass das Auslassröhrchen und der Anschlusskörper einteilig durch einen L-förmigen Steckanschluss ausgebildet sind. Dieser lässt sich leicht montieren und demontieren und begünstigt die thermische Isolierung.
-
Der Steckanschluss wird dabei bevorzugt durch einen Klemmhalter an einem Gehäuse des Kühlkörpers gehalten. Somit lassen sich aufwändige Verschraubungen zur Befestigung des Fluidanschlusses vermeiden.
-
Das Gehäuse wird bevorzugt durch ein einseitig offenes Profil gebildet, um durch eine Seitenplatte des Gehäuses mit dem Profil einen Einlegschlitz zur Einführung des Fadens bei Prozessbeginn zu bilden. Aufwändige Einfädelungen bei Prozessbeginn lassen sich dadurch vermeiden.
-
Um bei der Benetzung des Fadens mögliche dynamische Bewegungen des Fadens nutzen zu können, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher dem Fluidanschluss innerhalb der Kühlungsnut im Nutengrund ein Keramikeinsatz in Fadenlaufrichtung nachgeordnet ist, welcher einen geriffelten Nutgrund bildet. So lässt sich der Faden möglichst reibungsarm führen, um dynamische Effekte wie beispielsweise ein Drall des Fadens für die Benetzung nutzen zu können. Zudem können sich die Rillen des Keramikeinsatzes mit Kühlflüssigkeit füllen, so dass eine fortlaufende Benetzung die Verdampfung der Kühlflüssigkeit behindert.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen eines laufenden Fadens ermöglicht eine intensive Kühlung eines laufenden Fadens unter konstanten Bedingungen.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Kühlen eines laufenden Fadens wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
-
Es stellen dar:
- 1 schematisch eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen eines erwärmten Fadens
- 2 schematisch eine Längsschnittansicht des Ausführungsbeispiels aus 1
- 3 schematisch eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels aus 1
-
In den 1, 2 und 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel in mehreren Ansichten schematisch dargestellt. 1 zeigt eine Seitenansicht, 2 eine Längsschnittansicht und in 3 ist eine Querschnittsansicht dargestellt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für alle Figuren.
-
In den 1 und 2 ist das Ausführungsbeispiel mit einem länglichen Gehäuse 15 dargestellt, das sich zwischen einem Fadeneinlass 8 und einem Fadenauslass 9 erstreckt. In der Seitenansicht befindet sich der Fadeneinlass 8 auf der rechten Seite und der Fadenauslass 9 auf der linken Seite. Demgegenüber ist der Längsschnittansicht der Fadeneinlass 8 auf der linken Seite und der Fadenauslass 9 auf der rechten Seite dargestellt.
-
So ist in 1 an dem Gehäuse 15 im Bereich des Fadeneinlasses 8 ein Fluidanschluss 6 dargestellt. Der Fluidanschluss 6 ist an einer Längsseite des Gehäuses 15 angeordnet. Der Fluidanschluss 6 ist mit einer Dosiereinrichtung 5 verbunden. Die Dosiereinrichtung 5 umfasst zumindest eine Dosierpumpe 5.1 und einen Tank 5.2, welcher eine Kühlflüssigkeit beinhaltet. Der Aufbau des Fluidanschlusses 6 wird nachfolgend noch näher erläutert.
-
An einer Unterseite des Gehäuses 15 ist im Bereich des Fadenauslasses 9 ein Sauganschluss 21 angeordnet. Zur weiteren Erläuterung des Ausführungsbeispiels wird nun Bezug zu der 2 genommen.
-
Bei der in 2 dargestellten Längsschnittansicht ist ein Kühlkörper 1 innerhalb des Gehäuses 15 angeordnet. Der längliche Kühlkörper 1 weist an seiner Oberseite eine offene Kühlungsnut 2 auf, die sich bis zu den Stirnenden des Kühlkörpers 1 erstreckt. Die Kühlungsnut 2 weist einen gekrümmten Nutgrund 4 auf. In einem Einlaufbereich der Kühlungsnut 2 mündet der Fluidanschluss mit einem Auslassende 7.1 in einer Nutenwandung 3 der Kühlungsnut 2. Wie bereits zuvor erwähnt, wird der Fluidanschluss 6, der in 2 nicht näher dargestellt ist, nachfolgend noch weiter erläutert. Der Fluidanschluss 6 mündet somit an der Nutwandung 3 des Kühlkörpers 1 oberhalb eines Nutengrundes 4 und quer zur Kühlungsnut 2.
-
In Fadenlaufrichtung ist dem Auslassende 7.1 des Fluidanschlusses 6 ein Keramikeinsatz 18 im Nutengrund 4 nachgeordnet. Der Keramikeinsatz 18 ist in den Nutengrund eingelassen und bildet in Verlängerung des Nutengrundes 4 eine geriffelte Nutengrundoberfläche 4.1.
-
Am gegenüberliegenden Ende des Kühlkörpers 1 ist ein weiterer Keramikeinsatz 18 im Nutengrund 4 der Kühlungsnut 2 eingelassen. Auch hierbei bildet der Keramikeinsatz 18 eine geriffelte Nutengrundoberfläche 4.1 im Nutengrund 4.
-
Innerhalb des Gehäuses 15 ist dem Kühlkörper 1 jeweils ein Einlassfadenführer 19 und gegenüberliegend ein Auslassfadenführer 20 angeordnet. Der Einlassfadenführer 19 ist dem Fadeneinlass 8 des Gehäuses 15 zugeordnet. Dementsprechend ist der Fadenauslassfadenführer 20 dem Fadenauslass 9 des Gehäuses 15 zugeordnet. Auf der Auslassseite weist das Gehäuse 15 zusätzlich den Sauganschluss 21 auf.
-
Zur Erläuterung des Fluideinflusses 6 wird nun Bezug auf 3 genommen. In der 3 ist eine Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels aus 1 und 2 dargestellt. Der Querschnitt ist im Bereich des Fluidanschlusses 6 gezeigt. Innerhalb des Gehäuses 15 ist der Kühlkörper 1 eingeschlossen. Das Gehäuse 15 ist in diesem Fall durch ein seitlich offenes Profil 15.1 gebildet. An der offenen Profilseite des Gehäuses 15 ist eine Seitenplatte 16 angeordnet. Hierbei ist zwischen dem Profil 15.1 und der Seitenplatte 16 ein Einlegschlitz 17 ausgebildet. Der Einlegschlitz 17 erstreckt sich über die gesamte Länge des Gehäuses 15.
-
Zwischen der Seitenplatte 16 und dem Profil 15.1 ist der Kühlkörper 1 gehalten. Der Kühlkörper 1 wird von der Kühlungsnut 2 durchdrungen, die sich zwischen den Nutwandungen 3 erstreckt. Eine der Nutwandungen 3 weist eine Stufenbohrung 3.1 auf. Die Stufenbohrung 3.1 durchdringt die Nutwandung 3 bis zur Kühlungsnut 2. Innerhalb der Stufenbohrung 3.1 ist ein Auslassröhrchen 7 gehalten. Das Auslassröhrchen 7 erstreckt sich mit dem Auslassende 7.1 bis zur Kühlungsnut 2. Hierbei schließt das Auslassende 7.1 des Auslassröhrchens 7 bündig mit der Nutwandung 3 ab.
-
Innerhalb der Stufenbohrung 3.1 wird das Auslassröhrchen 7 durch einen thermischen Isolierhalter 10 gehalten. Zwischen dem thermischen Isolierhalter 10 und dem Auslassende 7.1 des Auslassröhrchens 7 ist am Umfang des Auslassröhrchens 7 eine Dichtung 11 angeordnet.
-
Das Auslassröhrchen 7 ist durch ein Einlassende mit einem Anschlusskörper 12 verbunden. Der Anschlusskörper 12 und das Auslassröhrchen 7 sind einteilig als ein Steckanschluss 13 ausgebildet. Der Steckanschluss 13 mit dem Anschlusskörper 12 und dem Auslassröhrchen 7 sind aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Dadurch ist der Fluidanschluss 6 insbesondere gegenüber dem Kühlkörper 1 thermisch isoliert an dem Gehäuse 15 angeordnet. Die Zufuhr der Kühlflüssigkeit kann in einer konstanten Kühlflüssigkeitstemperatur erfolgen.
-
Der Steckanschluss 13 ist über einen Klemmhalter 14 an dem Gehäuse 15 gehalten. Diese Situation ist auch in 1 schematisch dargestellt. Der Anschlusskörper 12 weist dabei einen Schlauchanschluss 12.1 auf, um über eine Fluidleitung 22 mit der Dosiereinrichtung 5 verbunden zu sein.
-
Im Betrieb wird dem in 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel bei Prozessbeginn ein kontinuierlich laufender Faden über den Einlegschlitz 17 zugeführt. Anschließend wird zur Kühlung des Fadens die Dosiereinrichtung 5 aktiviert, um über den Fluidanschluss 6 ein Kühlflüssigkeit insbesondere ein Wasser der Kühlungsnut 2 zuzuführen. Das Kühlflüssigkeit wird über das Auslassröhrchen 7 am Auslassende 7.1 der Kühlungsnut 2 zugeführt. Dabei fliest das Kühlflüssigkeit selbsttätig über die Nutwandung 3 hin zum Nutgrund 4 der Kühlungsnut 2. Der laufende Faden, der durch den Einlassfadenfiihrer 19 geführt ist, gleitet entlang dem Nutengrund 4 und wird im Einlassbereich mit dem Kühlflüssigkeit benetzt. Im weiteren Verlauf trifft der Faden auf den Keramikeinsatz 18 mit der geriffelten Nutgrundoberfläche 4.1. Dadurch lässt sich eine weiter Vergleichmäßigung der Benetzung des Fadens erreichen. Nach Durchlauf der Kühlungsnut 2 wird der Faden über den Auslassfadenführer 20 abgeführt.
-
Die sich innerhalb des Gehäuses 15 angesammelten Dämpfe und eventuellen Restfluide werden im Bereich des Fadenauslasses 9 durch den Sauganschluss 21 aufgenommen und abgeführt.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abkühlen eines laufenden Fadens ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel besonders geeignet, um in einem Texturierprozess einen gedrallten Faden auf kurzer Strecke zu kühlen. Ein besonderer Vorteil ist zudem dadurch gegeben, dass der Öffnungsquerschnitt des Auslassröhrchens 7 relativ groß gewählt werden kann und somit unempfindlich gegenüber Verschmutzungen ist. Darüberhinaus können mögliche Ablagerungen am Nutengrund 4 der Kühlungsnut 2 ohne Behinderung des Fluidanschlusses 6 entfernt werden. Die thermische Isolierung des Fluidanschlusses 6 gegenüber dem Kühlkörper 1 gewährleistet zudem eine gleichbleibende Temperierung der zugeführten Kühlflüssigkeit.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- WO 2018065123 A1 [0002, 0003]
