DE2142990B2 - Vorrichtung zum Verspinnen von Stapelfasern - Google Patents

Description

45 Die Walze 19 besteht aus einem leitfähigen Werk-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ver- stoff, wie z. B. einem Metall, und ist geerdet. Die

tpinnen von Stapelfasern, bei welcher die Fasern Walze 20 umfaßt einen zentralen, leitenden Kern 20 a,

vereinzelt von einer Zuführvorrichtung bis zu einer der an Erde liegt, und eine dielektrische Hülse 20 b.

mit einem aus Isoliermaterial bestehenden Einlauf- Darunter befindet sich die Einheit des Spinnkopfes

trichter versehenen Diehvorrichtung unter Einwirkung 50 21. Diese Einheit 21 umfaßt ein Lagergehäuse 22, 23

eines elektrostatischen Feldes bewegbar sind, dessen und 23 a, bestehend aus einem dielektrischen Körper

eine Elektrode von der Zuführvorrichtung und dessen 22 und einem Drehröhrchen 24, das in Wälzlagern

andere Elektrode von den elektrisch leitenden, ein 25, 26 gelagert ist. Der Körper 22 weist eine zentrierte

Drehröhrchen bildenden Teilen der Drehvorrichtung Bohrung 27 und eine öffnung 28 auf, die sich in seit-

eebildet wird, wobei die beiden Elektroden an eine 55 Hcher Richtung erstreckt, um Zugang zu dem Wirtel

Hochspannungsquelle angeschlossen sind. 29 des Drehröhrchens 24 zu geben, der mittels Rei-

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art (US-PS bung durch einen endlosen Riemen 30 angetrieben

411284) können dadurch Schwierigkeiten auftre- wird.

ten, daß von der Oberfläche des Drehröhrchens Das Drehröhrchen 24 weist eine axiale Bohrung 31 Turbulenzerscheinungen in der das elektrostatische 60 auf, deren unteres Ende eine Öffnung 32 für den AusFeld und den Faserstrom enthaltenden Luft bedingt tritt des Fadens begrenzt, von wo der (nicht dargewerden sowie daß Ladungsansammlungen in dem stellte) fertige Faden durch Aufnahme- oder Zugden Einlauftrichter umgebenden Isoliermaterial auf- rollen 33 und 34 abgezogen wird,
treten, die das Feld deformieren und dadurch den Das obere Ende des Röhrchens 24 ist bei 35 mit Faserstrom zu dem Einlauftrichter ebenso stören wie 65 einer Bohrung versehen, um eine Klemme 36 aufzudie von der Oberfläche des Drehröhrchens bedingten nehmen, in die die (nicht dargestellten) Fasern ge-Luftturbulenzen, so daß ein nicht unerheblicher Teil lenkt werden, um durch Verdrehung und Verspinder Fasern den Einlauftrichter verfehlt. nung in einen Faden umgewandelt zu werden.

Auf dem oberen Ende des Röhrchens 24 sitzt ein Trichter 37 für den Eintritt der Fasern. Der aus einem dielektrischen Werkstoff bestehende Trichter 1st so angeordnet, daß er im Innern einer zentralen Bohrung 38 eines weiteren dielektrischen Körpers 23 umläuft. Die öffnung 39 des Trichters 37, die die Fasern aufnimmt, mündet in einen zylindrischen Kanal 39 β, der in der Achse des Eingangsendes der Klemme 36 liegt und einen im wesentlichen mit dem Durchmesser dieses Eingangs übereinstimmenden Durchmesser aufweist. Das der Klemme 36 anliegende Ende besteht normalerweise aus leitendem Werkstoff, während die Verlängerung 37 aus einem dielektrischen Werkstoff besteht. Der obere Umfangsrand der öffnung 39 liegt nahe der in dem gleichfalls aus dielektrischem Werkstoff bestehenden Körper 23 vorgesehenen Bohrung 38, so daß nur ein minimales Spiel zwischen diesen beiden Teilen besteht. Wegen der wechselseitigen Nähe der Teile der Einheit erstreckt sich die Oberfläche der trichterförmigen öffnung 39 im wesentlichen fortlaufend mit der Außenfläche der Kappe, was die Möglichkeit des Auftretens einer durch den Umlauf des Röhrchens 24 verursachten Lufturbulenz ausschaltet.

Die ringförmige Metallelektrode oder Kathode 40 des elektrostatischen Systems ist im Innern des Gehäuses 22 des Endes der Drehvorrichtung 21 fluchtend mit der Achse des Röhrchens 24 unter der Kappe 23 befestigt. Diese Elektrode 40 ist über eine Leitung 41 mit der Klemme einer elektrostatischen Hochspannungsquelle S verbunden, deren andere Klemme geerdet ist. Die Außenfläche der Elektrode 40 wird von einem Kugelabschnitt gebildet, um ein Feld maximaler Konvergenz und Stärke zu erhalten. Das obere metallische Ende der Klemme 36 bildet wirkungsgemäß die Fortsetzung oder Verlängerung der Elektrode 40.

Die Form des elektrostatischen Feldes ist durch gestrichelte Linien 42 dargestellt, wie es sich von der dielektrischen Außenfläche des Körpers 23 zu den metallischen Teilen der Rollen 19, 20 erstreckt, die die Masse für das elektrostatische Feld bilden. Der dielektrische Körper 23 ist ringförmig ausgebildet und koaxial mit dem Drehröhrchen 24 angeordnet und besitzt eine Außenfläche, die ein im wesentlichen mit der Mitte der Kugelfläche der Elektrode 40 konzentrisches Kugelsegment bildet, so daß die sichtbare dielektrische Oberfläche im wesentlichen senkrecht zu den Feldlinien verläuft.

Dadurch, daß der Körper 23 eine Oberfläche aufweist, die den Äquipotentialflächen entspricht, ergibt sich keinerlei Richtungsänderung der Vektoren des elektrischen Feldes.

In der Zeichnung sind die Äquipotentialflächen nut 43 bezeichnet; sie befinden sich in unterschiedlichen

radialen Abständen von der Halbkugel. Die halbkugelige Kappe 23 ist so ausgebildet, daß ein vernünftiger Kompromiß zwischen der exakt erforderlichen Form, um einer Äquipotentialfläche zu entsprechen, und einer leicht herstellbaren Form zu-

stände kommt. Die Ausbildung der Kappe 23 nach dieser Form ermöglicht einen Vorteil, der dann besteht, daß die Stärke des Feldes in dem Raum vermehrt wird, der zwischen den Walzen 19 und 20 und der Kathode 40 eingeschlossen ist. Wenn die dielek-

t₅ trische Oberfläche genau einer Äquipotentialfläche entspricht, wächst die Feldstärke gemäß dem Koeffizienten:

k =

wobei vU> der Wert der Äquipotentialfläche vor der »5 Zufügung des Dielektrikums ist, ν die Gesamtpotentialdiffei ?,πζ zwischen den Elektroden und ε die Dielektrizitätskonstante. Die meisten festen Dielektrika haben eine Dielektrizitätskonstante, die zwischen 2 und 8 liegt. Für die Abmessungen und Werte der verwendeten Dielektrika (ε = 3 bis 4) wurde die obenerwähnte Zunahme geschätzt auf nahezu den doppelten Wert. Diese erhöhte Feldstärke gestattet den Vertrieb der Fasern unter einer geringeren Gesamtspannung.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, daß die Kraftlinien 42 die dielektrische Oberfläche senkrecht sciineiden. Wenn diese Kraftlinien unter einem gewissen von 90° abweichenden Winkel ausgehen würden, würde die Kraft des Feldes eine Tangentialkomponente in der dielektrischen Oberfläche aufweisen. Wegen der begrenzten Leitfähigkeit dieser Oberfläche würde dies zu einem Strom führen, der seinerseits an gewissen Stellen der Oberfläche der Kappe Ladungsansammlungen vei Ursachen würde. Diese Ansammlungen würden eine zusätzliche Verzerrung des Feldes erzeugen. Sie wären von vorübergehender Natur, indem sie mit den Änderungen des Oberflächenwiderstandes infolge der Feuchtigkeit oder der Verschmutzung auftreten und verschwinden wurden. Der Körper 23 läßt dieses Problem nicht zustande kommen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Patentansprüche: vorerwähnten Schwierigkeiten, die bei der bekannten Vorrichtung zum Verspinnen von Stapelfasern auf-

1. Vorrichtung zum Verspinnen von Stapel- treten, zu beseitigen und eine solche Vorrichtung anfasern, bei welcher die Fasern vereinzelt von 5 zugeben, bei der die von der Oberfläche des Dreheiner Zuführvorrichtung bis zu einer mit einem röhrchens ausgehenden Turbulenzerscheinungen veraus Isoliermaterial bestehenden Einlauftrichter mieden werden und Ladungsansammlungen in den versehenen Drehvorrichtung unter Einwirkung das Drehröhrchen umgebenden Teilen nicht mehr eines elektrostatischen Feldes bewegbar sind, auftreten.

dessen eine Elektrode von der Zuführvorrichtung io Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei der ein- und dessen andere Elektrode von den elektrisch gangs angegebenen Vorrichtung zum Verspinnen von leitenden, ein Drehröhrchen bildenden Teilen der Stapelfasern dadurch gelöst, daß der Einlauftrichter, Drehvorrichtung gebildet wird, wobei die beiden die das Drehröhrchen umgebenden Teile und die Elektroden an eine Hochspannungsquelle ange- Drehvorrichtung in Richtung des elektrostatischen schlossen sind, d a d u r c h gekennzeichnet, 15 Feldes durch einen dielektrischen Körper abgedeckt daß der Einlauftrichter (39), die das Drehrohr- sind, der an dem ortsfesten Lagergehäuse des Drehchen (24) umgebenden Teile und die Drehvor- röhrchens befestigt ist und dessen Außenfläche eine richtung (21) in Richtung des elektrostatischen Form aufweist, die im wesentlichen der einer Äqul-Feldes (42, 43) durch einen dielektrischen Kör- potentialfläche des sich von der mit der Drehvorper (23) abgedeckt sind, der an dem ortsfesten 30 richtung verbundenen Elektrode aus erstreckenden Lagergehäuse (22) des Drehröbrchens (24) be- elektrostatischen Feldes entspricht,
festigt ist und dessen Außenfläche eine Form Durch die Abdeckung der oberen Teile des umaufweist, die im wesentlichen der einer Äqui- laufenden Drehröhrchens mittels des ortsfesten dipotentialfläche (43) des sich von der mit der Dreh- elektrischen Körpers werden Turbulenzerscheinungen vorrichtung (21) verbundenen Elektrode (40) aus as in der umgebenden Luft praktisch ausgeschaltet, wäherstreckenden elektrostatischen Feldes (42) ent- rend die Äquipotentialflächenform der Außenfläche spricht. des dielektrischen Körpers dem Auftreten von Span-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die nungsänderungen längs der dielektrischen Oberfläche mit der Drehvorrichtung verbundene Elektrode und damit Ladungsansammlungen auf ihr entgegenmindestens ef^en Teil des Drehröhrchens umgibt 30 wirkt.

und in Richtung auf die Zuführvorrichtung eine Zweckmäßige Weiterbildungen und bevorzugte

kugelförmige Oberfläche auf /eist, dadurch ge- Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand

kennzeichnet, daß der dielektrische Körper (23) der obigen Ansprüche 2 und 3.

eine kugelförmige Oberfläche aufweist, die im Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt, zum Teil

wesentlichen konzentrisch zu der Oberfläche der 35 J_n schematischer Darstellung, einer Vorrichtung zum

Elektrode (40) angeordnet ist. elektrostatischen Verspinnen von Stapelfasern mit der

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- erfindungsgemäßen Einrichtung.

kennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante Die Spinnvorrichtung umfaß«. ein Streckwerk 10

des dielektrischen Körpers (23) zwischen 3 und 4 _Und eine Spinnkopfeinheit 21. Das Streckwerk besteht

Hegt. 40 aus einem Zuführrollenpaar 11 und 12, einem Paar

Riemen 13 und 14, die über die Antriebsrollen 15 und

16 und die Führungsstangen 17 und 18 sowie über

eine Umkehrrolle 18 a laufen, und den Ausgangsoder Tiefwalzen 19 und 20.