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Vorrichtung zur Falschdrallerzeugung bei thermoplastischen Garnen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Falschdrallerzeugung bei thermoplastischen
Garnen mittels Reibungskontakt auf der Außenfläche eines Drehkörpers-.
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Es sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, mit denen dem Garn durch
Reibungskontakt mit einer umlaufenden Außenfläche ein Falschdrall erteilt wird.
Zum Beispiel ist eine Vorrichtung vorgeschlagen worden, die die zylindrischen Drehkörper
aufweist, welcher angetrieben wird und um den die Fäden unter
Spannung
herumgeführt werden. Mit dieser Vorrichtung ist es schwierig, eine stabile Bahn
für das Garn zu erhalten, weil sich die Bahnkurve aufgrund eines labilen Gleichgewichtes
ergibt, welches vom Reibungskoeffizienten, der Garnspannung und der augenblicklichen
Drehungsdichte abhängt. Zudem wird bei dieser Anordnung der Drall nur unter schwierig
aufrechterhaltbaren Bedingungen vom Drallkörper aus in bezug auf die Bewegungsrichtung
des Garns rückwärts übertragen. Mit dieser Vorrichtung ist es deshalb fast unmöglich,
eine befriedigende Garnqualität zu erhalten.
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Es wurden auch Verfahren bekannt, bei denen der Faden schräg über
einen in mehrere beheben aufgeteilten, als Ganzes eine Faßform aufweisenden Drehkörper
geführt wird. Bei dieser Ausführung sind sowohl zwischen den einzelnen Scheiben
als auch vor und nach der Drehkopf-Einheit Fadenführer vorgesehen, um die Fadenbahn
stabil zu halten. Außerdem ist der Steigungswinkel sehr groß, um eine einwandfreie
Übertragung des Dralles auf das freie Garn vor dem Drehkörper zu erreichen. Hierdurch
ergibt sich eine beträchtliche Gleitgeschwindigkeit zwischen Faden und Reibkörper
in Richtung der Garnachse, was eine starke Abnützung des Reibkörpers zur Folge hat.
Außerdem ist der Mechanismus zur Änderung des Garn-Stgungswinkels kompliziert.
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Eine andere bekannte Vorrichtung besitz-t zwei parallele Wellen, von
denen jede mehrere Reibscheiben trägt, welche mit geringen seitlichen Abständen
in die Zwischenräume zwischen
den Scheiben der andern Welle greifen.
Das Garn wird in den so gebildeten Keilspalten an den kurzen Reibflächen der Scheiben
vorbeigezogen. Es gleitet also in seinLängsrichtung, was eine hohe Abnützung der
Reibscheiben und eine große Beanspruchung des Garnes zur Folge hat. Außerdem ist
hier, wie bei den meisten Friktionskräuselverfahren mit Innenabrollung, eine teure
Regeleinrichtung notwendig, um die Garngeschwindigkeit mit der Drehgeschwindigkeit
in Übereinstimmung zu bringen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten
Vorrichtungen zu vermeiden und insbesondere eine Vorrichtung zu schaffen, bei der
das Gleiten des Garnes auf dem Reibkörper fast vollständig vermieden wird, die eine
stabile Garnbahn und eine konstante Drehungszahl im Heiz-und Fixierbereich ergibt
und einfach im Aufbau ist. Zudem soll die Änderung der Drehungsdichte ohne komplizierte
Mechanismen oder Geschwindigkeitsregulierungen möglich sein.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Garn einen Drehkörper,
dessen Durchmesser mindestens im Bereich des Garneintrittes gegen das Abzugsende
hin stetig abnimmt, vorzugsweise mindestens 1800 umschlingt, und daß der-Steigungswinkel
des Garnes beim Beginn der Berührungslinie mit dem Drehkörper ungefähr gleich dem
halben Spitzenwinkel des Berührungskegels am Eintrittspunkt ist. Weitere Merkmale
der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und sind in den Unteransprüchen
genannt.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der rein schematischen Figuren
der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt
aus einer Falschdrahtzwirnmaschine mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in Ansicht, Fig. 2 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, Fig. 3 eine Darstellung zur Erklärung der Stabilisierungswirkung infolge
der erfindungsgemäßen Form und Fig. 4 eine Anordnung, bei der mehrere Garne gleichzeitig
auf dem gleichen Drehkörper hochgedreht werden.
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Gemäß Fig. 1 läuft ein thermoplastisches Fadenbündel bzw.
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Garn 1, z.B. von einer nicht dargestellten Spule über ebenfalls nicht
gezeigte Mittel zur Führung des Fadens zum Lieferwerk 4. Von dort gelangt es durch
ein Heizrohr 5 und den Ring 6 zum Drehkörper 7, den es mit einem zunehmenden Steigungswinkel
unter Spannung ungefähr 3600 umschlingt. Die Garnspannung wird durch den Antrieb
des Abzugs-Lieferwerkes 10 und die Bremswirkung am Lieferwerk 4 erzeugt. Vom Drehkörper
wird das Garn über die Umlenkrolle 8 zum Abzugs-Lieferwerk 10 gezogen und gelangt
von dort zu einer nicht dargestellten Aufwickelvorrichtung.
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Der Drehkörper 7 mit der Welle 70 ist in den Lagern 13 und 14 frei
drehbar, kann sich aber axial nicht verschieben. Er wird
infolge
der Spannung und dem Reibungskontakt des um ihn laufenden Fadens mitgenommen.
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Infolge dieser Spannung rollt sich das Garn 1 quer zu seiner Achse
auf dem Drehkörper ab. Bei der erfindungsgemäßen Form stellt sich als Gleichgewichtszustand
eine Garnbahn ein, bei der die aus Längsbewegung und Verdrehung zusammengesetzte
Geschwindigkeit der Garnoberfläche entlang der ganzen Beftihrungslinie äußerst wenig
von der Umfangsgeschwindigkeit des Drehkörpers abweicht. Dies bewirkt ein fast vollständiges
Vermeiden des Gleitens und damit der Abnützung des Drehkörpers 7.
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Die Umlenkrolle 8 kann auf der schematisch dargestellten Schiene 9
des Maschinengestells verschoben werden. Hierdurch läßt sich der'Abzugswinkel (Fig.
2) und damit die Drehungsdichte, d.h. die Anzahl der Windungen pro Längeneinheit
in der Zone zwischen Drehkörper 7 und Lieferwerk 4, verändern.
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Beim erfindungsgemäßen Drehkörper pflanzen sich die Drehungen vom
Drehkörper rückwärts fort und die Drehungsdichte in der Zone zwischen Drehkörper
und Lieferwerk 4 bleibt unabhängig von der Garngeschwindigkeit konstant. Dieser-Effekt
wird später anhand der Fig. 3 erklärt.
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Der Ring 6 stellt eine Sicherheitseinrichtung dar, die bei abnormen
Betriebsbedingungen, z.B. beim Durchlaufen eines Knotens durch die Texturiervorrichtung,
die Stabilisierwirkung des Drehkörpers 7 unterstützt.
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Dank der langen Berührungslinie zwischen Garn und Drehkörper ist eine
einwandfreie Verdrehung des Garnes gewährleistet.
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Fig. 2 stellt eine besonders günstige Form des Erfinclungsgegenstandes
dar. Der Drehkörper 7 hat die Form eines Trompetenbechers mit von der Eintritt zur
Abzugsseite abnehmendem Durchmesser. Das Garn trifft beim )2'intrittspunlct tangential
auf den Drehkörper, umschlingt diesen entlalg der Berührungslinie 101 und verläßt
ihn beim Abzugspunkt A.
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Der Kegel 71 stellt denjenigen gedachten Berührungskegel dar, welcher
den Drehkörper 7 auf dem Kreis 72 durch den Eintrittspunkt E berührt. Ebenso ist
73 der Berührungskegel mit dem Drehkörper im Punkt A. Die Berührungskegel 71 und
73 sind zum Drehkörper koaxiale Kreiskegel. γ E bzw.
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bezeichnen ihre Spitzenwinkel. g bezeichnet den Steigungswinkel des
Garnes beim Eintrittspunkt E und oC den Steigungswinkel beim Abzugspunkt A.
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Bei dieser Ausführungsform ist es auch möglich, die Drehungsdichte
des Garnes dadurch zu verändern, daß man den Drehkörper axial verschiebt, d.h. daß
man den Spitzenwinkel γE des Berührungskegels 71 beim Garneintritt verändert.
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Fig. 3 dient zur Erklärung des mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erzielten Stabilisiereffektes. Zur Verbesserung der Ubersicht wurden hierbei folgende
Voraussetzungen
gemacht: Die Auslenkung des Garnes von 1 zu 1' ist
stark übertrieben. Es werden nur die Kraftkomponenten in der Projektionsebene berücksichtigt.
Der Umschlingungswinkel wird mit 1800 angenommen.
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Die infolge der Drehung entstehenden Reibkräfte auf dem Drehkörper
werden nicht berücksichtigt. Diese bewirken für'sich allein ebenfalls einen Gleichgewichtszustand,
der aber labil ist und vom nachfolgend beschriebenen Gleichgewichtszustand dank
der Wirkung einer schiefen Ebene dominiert wird.
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Beide Wirkungen unterstützen sich aber weitgehend.
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In Fig. 3 bedeuten B die Bremskraft des Lieferwerkes 4, P die Zugkraft
in der Abzugsrichtung des Garnes, S eine Stützkraft durch den Drehkörper und F eine
Friktionskraft, die die Verdrehung des Fadens bewirkt. 1 stellt das Garn im Gleichgewichtszustand
dar, 1' ein Garen, das infolge einer Störkraft ausgelenkt worden ist.
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In Fig. 3a sind mit ausgezogenen Linien die Kräfte auf den Faden im
Gleichgewichtszustand dargestellt, deren Summe natürlich gleich Null ist. Die punktierten
Linien zeigen die Kräfte bei einer Störung gemäß der punktierten Garnbähn in Fig.
3. Die Summe der Kräfte ist hier nicht mehr Null, sondern gleich der strichpunktiert
gezeichneten Rückstellkraft R, welche die Wiederherstellung des ursprünglichen Gleichgewichts
bewirkt. Der Ring Gwird im Gleichgewichtszustand nicht berührt.' Er hat die Aufgabe,
bei
einer Störung mit gegebener Auslenkung a den uslenkwinkel X und damit die Rückstellkraft
R zu vergrößern. Den gleichen Effekt erhält man bei einem Drehkörper in Form eines
Kegelstumpfes, die Rückstellkraft bei gleicher Auslenkung ist Jedoch bei diesem
geringer.
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Beim erfindungsgemäßen Drehkörper ist also der Steigungswinkel 6 am
Eintritt nie gleich Null. Dies bewirkt, daß sich eine durch die Wahl der geometrischen
Verhältnisse bestimmbare Drehungsdichte auch dann einstellt, wenn ohne Vordrall
eingefädelt wird, und daß die Drehungsdichte nach einer kurzen Einlaufzeit immer
konstant bleibt. Im Gegensatz dazu ist bei einem zylindrischen Drehkörper der Steigungswinkel
beim Eintritt im Gleichgewichtszustand je nach dem gegebenen Vordrall fast Null
oder sogar gleich Null, und es ist deshalb fast unmöglich, eine stabile Drehungszahl
zwischen Drehkörper und Lieferwerk zu erhalten.
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Fig. 4 zeigt eine Anordnung, bei der auf der gleichen Spindel gleichzeitig
mehrere Garne hochgedreht werden.
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Der Einfachheit halber werden hier nur zwei Garne gezeigt, doch können
auf gleiche Weise mit regelmäßiger Verteilung am Umfang auch mehr Garne angeordnet
werden. Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung mit drei Garnen. Bei dieser Anordnung
wirkt sich vor allem günstig aus, daß die radialen Belastungen auf die Lager 13
und 14 aufgehoben werden und daß zum Wählen der Drehungsdichte ein einziges Element,
nämlich der Drehkörper 7, verstellt werden muß,
sofern dieser trompetenbecherförmig
ausgebildet ist. Bei einem kegeligen Drehkörper können die Rollen 8, 8" usw.
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ebenfalls durch ein gemeinsames Verstellorgan verschoben werden. Eine
einfache Verstelvorrichtung für den gezeigten Drehkörper ist stark schematisiert
in Fig. 4 durch die Verstellschraube 17 und die Blattfeder 16 dargestellt, welche
die Welle 70 des Drehkörpers gegen die Verstellschraube 17 drückt und in einer Nut
151 des Supports 15 gehalten wird.
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Um eine kompakte Falschzwirnmaschine zu erhalten, werden die Garne
in den Ringen 6, 6t umgelenkt und die Heizrohre 5, 5' parallel zueinander angeordnet.
Die Ringe 6, 6' lasset die Verdrehungen des Garnes ungehindert passieren.
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Eine weitere Vereinfachung der Falschzwirnmaschine ist dadurch möglich,
daß die Garne, welche auf dem gleichen Drehkörper hochgedreht werden, in ein gemeinsames'Heizrohr
5 geführt werden, was z.B. mit Hilfe der Umlenkrollen 18, 181 erreicht werden kann.
Dabei folgt das Garnden Linien 1"', "".