DE2406405A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE HEAT TREATMENT OF LINE-LIKE FORMATS MOVED IN THE DIRECTION OF ITS AXIS, PREFERRED FEDES OR THREAD-LIKE FORMS USED IN THE TEXTILE INDUSTRY - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR THE HEAT TREATMENT OF LINE-LIKE FORMATS MOVED IN THE DIRECTION OF ITS AXIS, PREFERRED FEDES OR THREAD-LIKE FORMS USED IN THE TEXTILE INDUSTRYInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Waermebehandlimg von .iti Richtung ihrer Achse bewegten linienartigen Gebilden, vorzugsweise in der Textilindustrie verwendeten Faeden oder fadenartigen GebildenMethod and device for heat treatment from .iti direction their axis moving line-like structures, preferably threads or thread-like structures used in the textile industry
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Waermebehandlung von in Richtung ihrer Achse bewegten inienartigen Gebilden, vorzugsweise in der Textilindustrie verwendeten Faeden oder fadenartigen'Gebilden.The invention relates to a method and a device for the heat treatment of linear lines moved in the direction of their axis Formed, preferably used in the textile industry threads or thread-like'Gebilden.
Es sind Verfahren bekannt, nach denen die Waermebehandlung von linienartigen Gebilden durch Kontakt- und/oder Konvektionsheizung erfolgt. Die Erhitzung der dazu erforderlichen Medien kann direkt oder indirekt durch Dampfbeheizung, Widerstandsbeheizung, Hochfrequenzbeheizung oder durch gasfoermige oder fluessige heisse Medien erfolgen. Diese Verfahren sind durch einen schlechten Waermeuebergang auf das zu beheizende linienartige Gebilde und einen damit verbundenen geringen Energiewirkungsgrad gekennzeichnet. Weiterhin treten erhebliche Verluste durch Strahlung und Konvektion an den umgebenden Raum ein, die durch zusaetzliche Maschinen- und EnergieaufWendung, z.B. Klimaanlagen oder Kuehlaggregate abgedeckt werden muessen. Weiterhin sind Verfahren bekannt, bei denen die Erwaermung mittels offener Flamme oder ionisierter und/oder erhitzter Gase vorgenommen wird. Diese Verfahren haben den gleichen Nachteil wie Kontakt- oder Konvektionsheizungen. Darueber hinaus treten neben den Arbeits- und Brandschutzgefaehrdungen zusaetzlich Probleme durch stoerende Erwaermungen von in der Haehe befindlichen Maschinenteilen, wie z.B. Fadenfuehrern und FadenlextOrganen auf. Weiterhin sind Verfahren bekannt, bei denen linienartige Gebilde durch inkohaerente, polychromatische Infrarotstrahlen erwaermt werden. Dabei erweisen sich jedoch die uebertragbaren Waermemengen bei hohen Geschwindigkeiten der linienartigen Gebilde als zu gering und die erreichbaren Energiedichten als zu niedrig.There are known methods according to which the heat treatment of linear structures by contact and / or convection heating he follows. The media required for this can be heated directly or indirectly by steam heating, resistance heating, high-frequency heating or by gaseous or liquid hot media. These procedures are due to poor heat transfer marked on the line-like structure to be heated and an associated low energy efficiency. Farther Significant losses occur through radiation and convection to the surrounding space, which are caused by additional machine and Energy consumption, e.g. air conditioning or cooling units have to. Furthermore, methods are known in which the heating is carried out by means of an open flame or ionized and / or heated gases. These methods have the same disadvantage such as contact or convection heating. In addition, step alongside the occupational and fire protection hazards additional problems caused by annoying heat build-up of machine parts in the vicinity, such as thread guides and thread extender organs. Furthermore are Processes are known in which line-like structures are heated by incoherent, polychromatic infrared rays. In doing so, prove However, the transferable amounts of heat at high speeds the line-like structures as too low and the achievable energy densities as too low.
Alle bekannten Verfahren haben dabei den Nachteil, dass die Transportgeschwindigkeit der mit Waerme zu behandelnden, in Richtung ihrer Achse bewegten linienartigen Gebilde mit vertretbarem Aufwand nicht wesentlich gesteigert werden kann, da der Waermeuebergang sehr langsam erfolgt und damit die pro Zeiteinheit auf das mit Waerme zu behandelnde Material uebertragbare Waermemenge zu niedrig bleibt.All known methods have the disadvantage that the transport speed the line-like structures to be treated with heat and moved in the direction of their axis with reasonable effort cannot be increased significantly, since the heat transfer takes place very slowly and thus the per unit of time to that with heat the material to be treated, the transferable amount of heat remains too low.
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Weiterhin ist bekannt, dass zur Leitung, Buendelung, Zerstreuung und Reflexion uebliche, fuer die elektromagnetischen Wellen geeignete Einrichtungen, die die Wirkung von Linsen, insbesondere Zylinderlinsen, Linsensystemen, Spiegeln, insbesondere Parabol- oder Zylinderspiegeln und Spiegelsystemen sowie Kombinationen von Linsen und Spiegeln haben, eingesetzt werden koennen. Darueber hinaus koennen Bi- oder Multisphaeren eingesetzt werden.It is also known that the usual ones suitable for the electromagnetic waves for conduction, bundling, scattering and reflection Devices that control the effect of lenses, especially cylindrical lenses, lens systems, mirrors, especially parabolic or cylinder mirrors and mirror systems as well as combinations of lenses and mirrors can be used. In addition, bi- or multispheres can be used.
Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens anzugeben, die die genannten Nachteile nicht aufweisen.The purpose of the invention is to provide a method and a device for carrying out the method that use the aforementioned Do not have disadvantages.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur vorteilhaften Waermebehandlung von in Richtung ihrer Achse bewegten linienartigen Gebilden, vorzugsweise in der Textilindustrie verwendeter Faeden oder fadenartiger Gebilde, zum Zwecke der Veraenderung der chemischen und der physikalischen Struktur bzw. der Eigenschaften und/oder der geometrischen Form anzugeben.The invention is therefore based on the object of providing a method and a device for the advantageous heat treatment of in Line-like structures moved in the direction of their axis, preferably threads or thread-like threads used in the textile industry Structure for the purpose of changing the chemical and physical structure or properties and / or the geometric shape.
Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Waermebehandlung der in Richtung ihrer Achse bewegten linienartigen Gebilde mit elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise Laserlicht, durchgefuehrt wird, die in Wechselwirkung mit dem Material des linienartigen Gebildes in diesem Material Waerme erzeugt und fuer deren Wellenlaenge das Material des linienartigen Gebildes einen solchen Extinktions- bzw. Absorptionskoeffizienten hat, dass eine verfahrensgemaesse Eindringtiefe der elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise des Laserlichtes, gewaehrleistet ist. Die elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise das Laserlicht, werden dabei so gefuehrt, dass eine verfahrensgemaesse mittlere Energiedichte und eine verfahrensgemaesse Energiedichteverteilung im Querschnitt des mit Waerme zu behandelnden linienartigen Gebildes vorhanden ist. Dabei kann das linienartige Gebilde durch schwach divergierende oder parallele oder schwach konvergierende elektromagnetische Wellen, vorzugsweise Laserlicht, Hochfrequenzwellen oder Licht anderer Wellenlaenge behandelt werden. Erfindungsgemaess ist weiterhin vorteilhaft, das linienartige Gebilde im Brennpunkt oder in der BrennlinieAccording to the invention, the object is achieved in that the heat treatment the linear structure moved in the direction of its axis is carried out with electromagnetic waves, preferably laser light, which interact with the material of the line-like structure in this material generates heat and for its wavelength the material of the line-like structure has such an extinction or absorption coefficient that a procedural penetration depth of the electromagnetic Waves, preferably laser light, is guaranteed. The electromagnetic waves, preferably the laser light, are guided in such a way that an average Energy density and a process-appropriate energy density distribution in the cross-section of the linear to be treated with heat Structure is present. The line-like structure can be characterized by weakly diverging or parallel or weakly converging electromagnetic waves, preferably laser light, high frequency waves or light of other wavelengths treated will. According to the invention it is also advantageous to have the line-like structure in the focal point or in the focal line
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der gebuendelten elektromagnetischen Wellen in Richtung seiner Achse zu bewegen oder den Focus im Inneren des linienartigen Gebildes zu erzeugen.of the bundled electromagnetic waves to move in the direction of its axis or the focus inside the line-like To produce an image.
Das oben genannte Verfahren kann weiter verbessert werden, wenn auf das linienartige Gebilde durch verfahrensgemaess geformte Duesen ein Gasstrom einwirkt, der die Lage der Achse des linienartigen Gebildes stabilisiert und/oder der Oberflaeche des linienartigen Gebildes zusaetzlich Waermeenergie zu- oder abfuehrt.The above-mentioned method can be further improved if the line-like structure is shaped by the method according to the method Nozzles a gas flow acts, which stabilizes the position of the axis of the line-like structure and / or the surface of the line-like structure additionally supplies or removes heat energy.
Eine vorteilhafte Ausnutzung der elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise des Laserlichtes, bei gleichzeitiger Stabilisierung der Achse des linienartigen Gebildes erhaelt man durch Verwendung einer Vorrichtung, bei der die elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise das Laserlicht, gebuendelt werden und bei der das mit Waerme zu behandelnde linienartige Gebilde derart angeordnet is,t, dass die gebuendelten elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise das Laserlicht, aus dem vollen Azimutwinkelbereich von 360° auf die Achse des linienartigen Gebildes treffen und Teilbereiche der ungebuendelten oder gebuendelten elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise Laserlicht, ebenfalls auf das linienartige Gebilde einwirken.An advantageous use of the electromagnetic waves, preferably the laser light, with simultaneous stabilization the axis of the line-like structure is obtained by using a device in which the electromagnetic waves, preferably the laser light, are bundled and in which the line-like structure to be treated with heat is arranged in such a way that the bundled electromagnetic waves, preferably the laser light, from the full azimuth angle range of 360 ° to the The axis of the line-like structure and parts of the unbundled or bundled electromagnetic waves, preferably laser light, also on the line-like structure act.
Das Geraet zur Erzeugung der elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise des Laserlichtes, kann Bestandteil der Maschine zum Transport des linienartigen Gebildes in Richtung seiner Achse oder eine separate Einrichtung sein.The device for generating electromagnetic waves, preferably of the laser light, can be part of the machine for transporting the line-like structure in the direction of its axis or be a separate facility.
Das erfindungsgemaesse Verfahren wird durch die anhand der nachstehenden Figuren 1-8 beschriebenen Vorrichtungen realisiert. An sich bekannte Einrichtungen zur Fuehrung und Stabilisierung der Achse des linienartigen Gebildes einsehliesslich der genannten Duesensvsteme, die zur Fuehrung der Gasstroeme, zur Stabilisierung der Achse des linienartigen Gebildes und zusaetzlich zur Zu- oder ' Abfuehrung von Waermeenergie auf die Oberflaeche des linienartigen Gebildes dienen, sind in den Figuren nicht dargestellt.The method according to the invention is carried out with the aid of the following Figures 1-8 described devices realized. Facilities known per se for guidance and stabilization the axis of the line-like structure including those mentioned Nozzle systems, which are used to guide the gas flows, for stabilization the axis of the line-like structure and in addition to the addition or ' Dissipation of heat energy to the surface of the line-like structure are not shown in the figures.
Gemaess Fig. 1 werden in parallelen oder leicht konvergierenden oder leicht divergierenden elektromagnetischen Wellen, Vorzugs- , weise Laserlicht, linienartige Gebilde 2 so laengs ihrer Achse bewegt, dass auf jedes fadenartige Gebilde 2 die elektromagneti-According to Fig. 1, in parallel or slightly converging or slightly diverging electromagnetic waves, preferential, wise laser light, line-like structure 2 is moved along its axis so that on each thread-like structure 2 the electromagnetic
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tischen Wellen, vorzugsweise das Laserlicht, 1 einwirken koennen. Dabei kann auch nur ein linienartiges Gebilde 2 vorhanden -sein.table waves, preferably laser light, 1 can act. It is also possible for only one line-like structure 2 to be present.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens, bei der das linienartige Gebilde 2 durch den Brennpunkt 3 bzw.
in der Eaehe des Brennpunktes 3 der elektromagnetischen Wellen,
vorzugsweise des Laserlichtes, laengs seiner Achse bewegt wird. Die elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise das Laserlicht,
werden dabei durch an sich bekannte, geeignete Einrichtungen
zur Buendelung, hier als Linse 4 dargestellt, focussiert.Fig. 2 shows a device for performing the method, in which the line-like structure 2 through the focal point 3 or
in the vicinity of the focal point 3 of the electromagnetic waves, preferably the laser light, is moved along its axis. The electromagnetic waves, preferably the laser light,
are in this case by means of suitable facilities that are known per se
for bundling, shown here as lens 4, focused.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens,
bei der das linienartige Gebilde durch den Brennpunkt der elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise des Laserlichtes, 3 bzw.
in der Eaehe des Brennpunktes 3 gefuehrt wird. Die·elektromagnetischen
Wellen, vorzugsweise das Laserlicht, werden durch eine .an sich bekannte geeignete Einrichtung - hier als Parabolspiegel 5
dargestellt - focussiert. Auf die dem Spiegel 5 abgewendete Seite des linienartigen Gebildes 2 wirken Teilbereiche der unfocussierten
elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise des Laserlichtes,
ebenfalls ein.Fig. 3 shows a device for performing the method, in which the line-like structure through the focal point of the electromagnetic waves, preferably the laser light, 3 or
in the vicinity of the focal point 3 is performed. The electromagnetic waves, preferably the laser light, are focused by a suitable device known per se - shown here as a parabolic mirror 5. On the side of the line-like structure 2 facing away from the mirror 5, partial areas of the unfocussed electromagnetic waves, preferably the laser light, act
also a.
Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens, bei der zur Verbesserung der Ausnutzung der elektromagnetischen
Wellen, vorzugsweise des Laserlichtes, zusaetzlich zur Vorrichtung gemaess Fig. 2 ein Parabolspiegel 5 angewendet wird, um die
nicht ausgenutzten Teilbereiche der elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise des Laserlichtes 6 auf das fadenartige Gebilde 2
zurueckzulenken.Fig. 4 shows a device for performing the method, in which to improve the utilization of the electromagnetic waves, preferably the laser light, in addition to the device according to FIG 6 on the thread-like structure 2
to steer back.
Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens,
bei der das linienartige Gebilde 2 in der Brennlinie 7 der elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise des Laserlichtes bzw. in
der Haehe der Brennlinie 7 so laengs seiner Achse bewegt wird, dass
die Achse des linienartigen Gebildes mit der'Brennlinie 7 einen
Winkel von ITuIl oder nahezu Hull Grad bildet. Die elektromagnetischen
Wellen, vorzugsweise das Laserlicht, werden durch an sich bekannte Einrichtungen -hier als Zylinderlinse 8 dargestellt-Fig. 5 shows a device for performing the method, in which the line-like structure 2 in the focal line 7 of the electromagnetic waves, preferably the laser light or in
the height of the focal line 7 is moved along its axis so that the axis of the line-like structure with the focal line 7 forms an angle of ITull or almost Hull degrees. The electromagnetic waves, preferably the laser light, are represented by means known per se - here as a cylindrical lens 8 -
focussiert.focused.
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Pig. 6 zeigt eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens, bei der zusaetzlich zur Vorrichtung gemaess Pig. 5 zur Verbesse-' rung der Ausnutzung der elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise des Laserlichtes, ein Zylinderspiegel 9 angewendet wird, um die nicht genutzten Teilbereiche der elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise des Laserlichtes 6 auf den Faden 2 zurueckzulenken. Pig. 6 shows a device for carrying out the method in which, in addition to the device according to Pig. 5 for improvement ' tion of the utilization of the electromagnetic waves, preferably the laser light, a cylinder mirror 9 is used, in order to deflect the unused parts of the electromagnetic waves, preferably the laser light 6, back onto the thread 2.
Pig. 7 zeigt eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens, bei der ein linienartiges Gebilde 2 oder mehrere linienartige Gebilde 2 in der Brennlinie 7 der elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise des Laserlichtes bzw. in der Naehe der Brennlinie so gefuehrt wird bzw. werden, dass die Achse des linienartigen Gebildes oder der linienartigen Gebilde mit der Brennlinie 7 nicht einen Winkel von Null oder nahezu Hull Grad bildet. Der Winkel betraegt vorzugsweise nahezu 90° zur Brennlinie. Die elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise das Laserlicht wird durch an sich bekannte Vorrichtungen -hier als Zylinderlinse 8 dargestellt- focussiert.Pig. 7 shows a device for carrying out the method, in which a line-like structure 2 or more line-like structures Form 2 in the focal line 7 of the electromagnetic waves, preferably the laser light or in the vicinity of the focal line is or are guided so that the axis of the line-like Structure or the line-like structure with the focal line 7 does not form an angle of zero or almost Hull degrees. The angle is preferably almost 90 ° to the focal line. The electromagnetic waves, preferably the laser light is focused by devices known per se - shown here as cylindrical lens 8.
Pig. 8 zeigt eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens, bei der zusaetzlich zur Vorrichtung gemaess Fig. 5 zur Verbesserung der Ausnutzung der elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise des Laserlichtes, ein Zylinderspiegel 9 angewendet wird, um die nicht genutzten Teilbereiche der elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise des Laserlichtes 6, auf den Paden 2 zurueckzulenken. Die Verwendung des Spiegels 9 ohne Verwendung der Linsenanordnung gemaess Pig. 5 ist analog der Anordnung von Pig. 3 moeglich.Pig. 8 shows a device for carrying out the method, in which, in addition to the device according to FIG. 5, for improvement the utilization of the electromagnetic waves, preferably the laser light, a cylinder mirror 9 is applied to the Unused partial areas of the electromagnetic waves, preferably the laser light 6, to be directed back onto the pads 2. The use of the mirror 9 without using the lens arrangement according to Pig. 5 is analogous to Pig's arrangement. 3 possible.
Pig. 9 zeigt -eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens, bei der der Paden rundum von den elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise vom Laserlicht, getroffen wird. Die parallelen oder leicht konvergierenden oder leicht divergierenden elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise Laserliaht 1, werden so bereit gestellt, dass die Achse der elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise des Laserlichtes 1, naeherungsweise parallel zur Achse des linienartigen Gebildes verlaeuft bzw. mit dieser zusammenfaellt. Dazu werden uebliche Einrichtungen verwendet, hier dargestellt durch einen gegenueber der Achse des linien-Pig. 9 shows a device for carrying out the method, in which the pad is hit all around by electromagnetic waves, preferably laser light. The parallel or slightly converging or slightly diverging electromagnetic waves, preferably Laserliaht 1, are so made available that the axis of the electromagnetic waves, preferably the laser light 1, approximately parallel to the Axis of the line-like structure runs or coincides with this. The usual facilities are used for this purpose, represented here by an opposite the axis of the line
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— D —- D -
• - 6 -• - 6 -
artigen Gebildes 2 geneigten Planspiegels 10 mit Bohrung 11, durch die das linienartige Gebilde 2 durchgeführt wird. Die Focussierung der bereit gestellten elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise des Laserlichtes, wird wiederum durch eine bekannte Einrichtung vorgenommen, hier dargestellt durch einen Parabolspiegel 12 mit Bohrung 13, durch die das linienartige Gebilde 2 ebenfalls gefuehrt wird. Durch die Fuehrung des linienartigen Gebildes in den Bohrungen 11 und 13 wird gleichzeitig eine Stabilisierung der Achse des linienartigen Gebildes erreicht. like structure 2 inclined plane mirror 10 with hole 11, through which the line-like structure 2 is carried out. The focus the provided electromagnetic waves, preferably the laser light, is in turn by a known Device made, shown here by a parabolic mirror 12 with a bore 13 through which the line-like Form 2 is also performed. Through the guidance of the linear Structure in the holes 11 and 13 is simultaneously stabilization of the axis of the line-like structure is achieved.
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