DE69503076T2 - Radial zusammendrückbare Spule zum Aufwickeln von Faden - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine radial zusammendrückbare Spule zur Aufnahme eines Fadenwickels. Sie bezieht sich insbesondere auf eine Spule, die den Faden sowohl während des Dämpfvorganges als auch während der nachfolgenden Färbevorgänge aufnehmen kann.
• Es ist bekannt, daß das Dämpfen eines Fadens im wesentlichen in der Erhitzung der Fäden in einer feuchten Umgebung besteht, um die Verdrehungen zu fixieren, denen die Filamente, die den Faden bilden, zuvor ausgesetzt wurden. Im allgemeinen folgt diesem Dämpfen ein Färbevorgang, um den auf diese Weise behandelten Fäden die erforderliche Farbe zu verleihen.
• Üblicherweise wird der Faden, um ihn diesen beiden Vorgängen auszusetzen, zuerst zum Dämpfen auf eine erste Spule gewickelt, die aus einem zylindrischen Element mit einer seitlichen Fadenaufwickelwand besteht, die massiv und im erhitzten Zustand zusammenziehbar ist, um die Kontraktion aufzunehmen, die der darauf gewickelte Faden während dieses Vorgangs erfährt, während es für den nachfolgenden Färbevorgang erforderlich ist, eine andere Spule zu verwenden, die eine perforierte Seitenfläche hat, die den Farbstoff durchdringen läßt, um eine gleichmäßige Farbgebung des darauf gewickelten Fadens zu erhalten. Um diese Notwendigkeit, den Faden von den Spulen für die Dämpfbehandlung abzuwickeln, zu vermeiden, um ihn auf die für das Färben vorgesehenen zu wickeln, wurden Spulen vorgeschlagen, die für beide Vorgänge geeignet sind. Diese Spulen bestehen im wesentlichen aus einer perforierten Seitenwand, die zu einer radialen Kontraktion in der Lage sind.
• Diese Spulen werden auch zur Durchführung der oben erwähnten Vorgänge in Autoklaven aufgenommen und aufeinander gestapelt. Sie müssen daher eine Struktur haben, die zusätzlich dazu, daß sie radial zusammenziehbar ist, auch ausreichend starr und stabil ist, um die erheblichen axialen Lasten auszuhalten, denen sie ausgesetzt ist.
• Bekannte radial zusammendrückbare, perforierte Spulen bestehen im wesentlichen aus einem zylindrischen Körper zur Aufnahme eines Fadens, der zwischen zwei ringförmigen Endelementen angeordnet und von peripheren Längsstäben gebildet ist, die alle identisch sind.
• Diese Längsstäbe sind im wesentlichen von zwei Arten: entweder sind sie Stäbe, die in Querrichtung verformt und miteinander durch starre Abstandshalter verbunden werden können, wobei die Querverformung der Stäbe durch Abschnitte hiervon erfolgt, die sich bei einer Last auf die starren Abstandhalter verformen, oder sie bestehen aus starren Elementen, die durch verformbare Zwischenelemente verbunden sind, die selbst die radiale Kontraktion der Spule bewirken. Z. B. bestehen die Längsstäbe aus Elementen mit einem V-Querschnitt, der sich verformt, um die radiale Kontraktion der Spule durch plastische Drehung der Arme des "V" verformen, oder sind in anderen Fällen durch Zwischenelemente verbunden, die durch verformbare "V's" verbunden sind.
• Welche Art auch immer es ist, in der die Längsstäbe hergestellt werden, die die Wickelfläche des Fadens bilden, die alle identisch sind, ist es notwendig, um der Spule eine ausreichende Festigkeit und strukturelle Stabilität zu verleihen, Längsstäbe zu haben, die alle eine erhebliche Größe haben, oder die dicht, d. h. nahe aneinander angeordnet sind und so in beiden Fällen für den Durchgang des Farbstoffs durch die Spule ein beträchtliches Hindernis darstellen (z. B. FR-A-2224699, auf der der Oberbegriff des Anspruchs 1 beruht).
• Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde vorgeschlagen, die Längsstäbe zu perforieren, obwohl man auch in diesem Falle, um die Spule nicht übermäßig zu schwächen, Spulen mit Abmessungen verwenden mußte, die für eine zufriedenstellende Lösung des obigen Problems zu klein waren.
• Ein weiterer Nachteil bestimmter Arten bekannter Spulen besteht darin, daß die radiale Kontraktion die Gefahr des Klemmens des aufgewickelten Fadens mit der Gefahr des Bruchs des Fadens selbst in sich birgt.
• Bei anderen Arten bekannter Spulen brechen während der radialen Kontraktion infolge der übermäßigen Versteifung an der Befestigung zwischen den Längsstäben und den Endflanschen die Längsstäbe an der Befestigung an den Endflanschen dsr Spule.
• Ein weiteres Problem bekannter Radialkontraktionsspulen zum Färben besteht darin, daß die Fadenwickelfläche den gleichen Durchmesser wie die Endflansche der Spule hat. Dies bringt die Gefahr mit sich, daß sich der Faden teilweise von der Spule löst, auf die er lose gewickelt ist, über die dann der Farbstoff in Längsrichtung austritt und daher nicht durch die Seitenfläche der Spule dringt, d. h., durch den Faden, so daß sich ein Verlust an für das Färben vorgesehener Flüssigkeit ergibt und dadurch der Färbwirkungsgrad abnimmt und die Gefahr einer ungleichmäßigen Farbgebung des Fadens hervorgerufen wird.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Spule zum Aufwickeln von Fäden zu schaffen, die radial zusammendrückbar ist und eine strukturell stabile Seitenfläche hat, die einen ausreichend hohen Prozentsatz an Öffnungen hat, die den Durchtritt erheblicher Mengen Färbeflüssigkeit ermöglicht.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine radial zusammendrückbare Spule zu schaffen, die die Gefahr eines Klemmens des Fadens und eines Bruchs der Elemente der Spule während deren Kontraktion vermeidet.
• Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine radial zusammendrückbare Spule zu schaffen, bei der die vorherigen Nachteile des Austretens bzw. in Längsrichtung erfolgenden Durchsickerns der Färbeflüssigkeit vermieden wird.
• Die vorherigen Aufgaben wurden hauptsächlich gelöst durch eine radial zusammendrückbare Spule zum Aufwickeln von Fäden, bestehend aus einem rohrförmigen Körper, der eine Längsachse und eine seitliche zylindrische Fläche zur Aufnahme des Fadens zwischen zwei ringförmigen Endelementen aufweist, wobei der rohrförmige Körper Umfangslängsstäbe für die Verbindung der ringförmigen Endelemente umfaßt, die die Fadenaufnahmefläche bilden, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Umfangslängsstäbe eine erste Reihe starrer Stäbe umfassen, die winklig im gleichen Abstand voneinander angeordnet sind, sowie eine zweite Reihe Stäbe, die in Querrichtung verformt werden können und ebenfalls winklig im gleichen Abstand voneinander und zwischen den starren Stäben der ersten Reihe angeordnet sind, sowie dadurch, daß jeder verformbare Stab mit den benachbarten starren Stangen durch starre versteifende Querstifte verbunden ist, die längs im gleichen Abstand voneinander mit den starren Stiften angeordnet sind, die von den benachbarten starren Stäben ausgehen, und die zwischen den starren Stiften der gegenüberliegenden starren Stäbe angeordnet sind.
• Die Tatsache, daß die starren Stäbe, die die erforderliche strukturelle Stabilität verleihen können, und die verformbaren Stäbe, die die erforderliche radiale Kontraktion bewirken können, vorgesehen sind, ermöglicht es, die verformbaren Stäbe mit einer vorteilhafterweise geringen Dicke zu formen, die dem Durchtritt beträchtlicher Farbstoffmengen zuläßt, ohne, daß dadurch die Struktur der Spule geschwächt wird.
• Außerdem ermöglicht es die Tatsache, daß die Funktion der Kontraktion nur einem Teil der Elemente übertragen wird, die die seitliche Wickelfläche bilden, daß während der Phase der radialen Kontraktion der Fläche Kräfte an den Endflanschen nur in den Bereichen der Befestigung der verformbaren Stäbe erzeugt werden. Die Tatsache, daß die verformbaren Stäbe voneinander erheblich beabstandet sind, bedeutet, daß die Kraft, die die verformbaren Stäbe infolge der Kontraktion an den Flanschen übertragen, innerhalb der Flansche ohne Wechselwirkung mit den Kräften verteilt werden können, die im Bereich der Befestigung der anderen Stäbe erzeugt werden, die der Verformung ausgesetzt sind, so daß die Gefahr vermieden wird, daß maximale Spannungen erreicht werden, die zu einem Bruch der Befestigung zwischen den ringförmigen Endelementen und den Längsstäben führen.
• Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:
• Fig. 1 eine Seitenansicht der radial zusammendrückbaren Spule der vorliegenden Erfindung ist;
• Fig. 2 ein Querschnitt längs der Linie 2-2 des halben Querschnitts der Spule ist;
• Fig. 3 eine Seitenansicht der Spule der Fig. 1 in radial zusammengedrücktem Zustand ist; und
• Fig. 4 eine Seitenansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Spule zum Aufwickeln von Fäden der vorliegenden Erfindung ist.
• In den Figur sind gleiche oder äquivalente Elemente mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
• Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform der radialkompressiblen Spule gem. der vorliegenden Erfindung. Sie hat einen rohrförmigen Körper 10 mit einer Längsachse und einer äußeren, seitlichen, zylindrischen Fläche 11 zur Aufnahme des Fadens, der sich zwischen zwei ringförmigen Endelementen 12, 14 befindet.
• Gem. der Erfindung hat die Spule auch in an sich bekannter Weise einen unteren ringförmigen Bereich 16 zur Bildung einer Fadenreserve, und einen oberen Ring 18 mit einem Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser des unteren Elements 20 entspricht, damit die Spule gestapelt werden kann.
• Der rohrförmige Körper 10 der Spule hat gem. der Erfindung einen Doppelsatz peripherer Längsstäbe, die die ringförmigen Elemente 12, 14 verbinden und mit ihrer Außenseite die Fläche 11 zum Aufwickeln des Fadens bilden.
• Insbesondere ist ein erster Satz starrer Stäbe 22 vorhanden, die winkelmäßig abstandsgleich voneinander angeordnet sind, sowie ein zweiter Satz verformbarer Stäbe 24, die in ihrer Querebene verformt werden können und ebenfalls winkelmäßig ab standsgleich voneinander und in einer Position zwischen den starren Stäben 22 des ersten Satzes angeordnet sind.
• Aus den Figur ist ersichtlich, daß jeder verformbare Stäbe 24 mit den benachbarten starren Stäben 22 mittels Versteifungselementen bzw. starren Stiften 26 verbunden ist, die in Längsrichtung abstandsgleich voneinander derart angeordnet ist, daß die starren Stifte 26, die von einem benachbarten starren Stab 22 ausgehen, in einer Position zwischen den starren Stiften 26 angeordnet sind, die von dem gegenüberliegenden benachbarten starren Stab 22 ausgehen.
• Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird, wenn die Spule radial zur Kontraktion des darauf gewickelten Fadens zusammengedrückt wird, die Verformung nur der verformbaren Stäbe 24 hervorgehoben, während die starren Stäbe 22 vollkommen geradlinig bleiben. Die verformbaren Stäbe 24 verbiegen sich plastisch mit entgegengesetzten Kurven an den Befestigungspunkten der starren Stifte 26 infolge der von letzteren ausgeübten Querkraft.
• Vorteilhafterweise befinden sich gem. dieser ersten Ausführungsform, um der Spule der Erfindung eine größere Festigkeit und strukturelle Stabilität zu verleihen, die Versteifungsstifte 26, die einen starren Stab 22 mit einem benachbarten, verformbaren Stab verbinden, auf der Verlängerung der Stift 26, die denselben starren Stab 22 mit dem benachbarten, verformbaren Stab 24 gegenüber dem vorherigen verbinden.
• Gem. dieser ersten bevorzugten Ausführungsform ist auch auf der Verlängerung der starren Stäbe 26 ein Vorsprung bzw. Anschlag 28 vorgesehen, der, wie Fig. 3 deutlich zeigt, ein Element zur Begrenzung der radialen Kontraktion der Fadenaufnahmefläche bildet. Er ermöglicht es, die radiale Kontraktion der Wickelfläche der Spule zu steuern, und erlaubt es vorteilhafterweise, da er den verformbaren Stab 24 selbst nach der Verformung und losgelöst vom benachbarten starren Stab, daß eine seitliche Wickelfläche erhalten wird, die selbst im zusammengedrückten Zustand einen erheblichen Prozentsatz Öffnungen hat.
• Wie sich sehr deutlich aus Fig. 2 ergibt, haben die Versteifungsstifte 26 und die Anschläge 28 ein bogenförmiges Profil und eine äußere Fläche, die bzgl. der äußeren Fläche der Stäbe 22, 24 zurückgesetzt ist, so daß die Fadenwickelfläche gebildet wird, und auf diese Weise wird die Gefahr für erstere bei der Kontraktionsbewegung der Spule auf den Faden einen Zug auszuüben, und für letztere die Gefahr, den Faden während der radialen Kontraktion zu klemmen, vermieden.
• Die Spule wird allgemein als einzelnes Gußteil aus Kunststoff hergestellt, um die starren Stäbe 22 und die verformbaren Stäbe 24 zu bilden, wofür es ausreicht, wie Fig. 2 zeigt, die starren Stäbe 22 mit einem Widerstandsquerschnitt ausreichend größer als der der verformbaren Stäbe 24 zu versehen, indem z. B. die starren Stäbe 22 mit einem Querschnitt gleich etwa dem zweifachen Querschnitt der verformbaren Stäbe 24 versehen werden.
• Um die Gefahr eines Austritts bzw. in Längsrichtung erfolgenden Durchsickerns der Färbeflüssigkeit zu vermeiden, sind an den ringförmigen Endelementen 12, 14 im Bereich der Befestigung der Stäbe 22, 24 an den ringförmigen Endelementen 12, 14 dünne und flexible Ringe 30, 32 vorgesehen, die eine Art Membran bilden, die am Umfang die starren Stäbe mit den verformbaren Stäben verbinden, um den Austritt von Färbeflüssigkeit zu den ringförmigen Endelementen 12 und 14 zu verhindern.
• Um diese Anti-Durchsickerwirkung weiter zu verbessern, sind die ringförmigen Elemente 12, 14 in einem ersten ringförmigen Endabschnitt 34, 36, der einen speziellen Außendurchmesser hat, und einem zweiten, mittleren ringförmigen Abschnitt 38, der zwischen dem ersten ringförmigen Endabschnitt und der zylindrischen Fläche zur Aufnahme des Fadens angeordnet ist und einen geringeren Außendurchmesser als der des ersten ringförmigen Endabschnitts hat, unterteilt, so daß es möglich ist, den Faden in Kontakt mit diesem zweiten, zurückversetzten ringförmigen Abschnitt aufzubringen, so daß die ringförmige Stufe 42, 44, die den ersten ringförmigen Abschnitt vom zweiten ringförmigen Abschnitt trennt, ein weiteres Durchsickern der Färbeflüssigkeit in Längsrichtung verhindert.
• Außerdem bedeutet die Tatsache, daß die ringförmigen Abschnitte 38, 40 der ringförmigen Endelemente 12, 14, die zur Befestigung der Längsstäbe 22, 24 dienen, mit einem geringeren Durchmesser bzw. einer geringeren Dicke versehen sind, so daß sie weniger starr sind, daß die selben Abschnitte 38, 40 verformt werden können, um den Verformungen der verformbaren Stäbe 24 zu folgen, so daß für diese ein Bruch der Befestigung zwischen den Stäben 24 und den ringförmigen Endabschnitten 12, 14 vermieden wird.
• Wie sich aus den Figur ergibt, haben die starren Stifte 26 die Form von Stäben, die einen vergrößerten Verstärkungsquerschnitt 27 an der Befestigung der Stäbe 26 mit den starren Stäben 22 aufweisen. Dies ermöglicht es, zusätzlich dazu, daß der Spulenstruktur insgesamt eine größere Festigkeit und Stabilität während der Kontraktion verliehen wird, jede unerwünschte Drehung oder jedes unerwünschte Kippen des Stiftes 26 während der Kontraktion der Spule vermieden wird, die axialen Beanspruchungen des Stiftes 26 besser auf den starren Stab 22 verteilt werden, und der konzentrierte Belastungseffekt, der am verformbaren Stab 24 hervorgerufen wird, vermieden wird, was zusammen mit der geringeren Querschnittsfestigkeit des letzteren der Grund für sein plastisches Durchbiegen ist.
• Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Spule der Erfindung ist in Fig. 4 gezeigt. Sie hat einen rohrförmigen Körper 10 mit einer Längsachse und einer seitlichen zylindrischen Fläche zur Aufnahme des Fadens zwischen zwei ringförmigen Endelementen 12, 14. Der rohrförmige Körper 10 hat auch hier einen ersten Satz starrer Stäbe 22, die winkelmäßig abstandsgleich voneinander angeordnet sind, und einen zweiten Satz Stäbe 24, die in ihrer Querrichtung verformt werden können und ebenfalls winkelmäßig abstandsgleich voneinander und in Positionen zwischen den starren Stäben des ersten Satzes angeordnet sind. Jeder verformbare Stab 24 ist mit den benachbarten starren Stäben 22 mittels starrer Querversteifungsstifte 26' verbunden, die in Längsrichtung abstandsgleich voneinander angeordnet sind, wobei die starren Stifte 26', die von einem benachbarten starren Stab 22 ausgehen, in einer Position zwischen den starren Stiften 26' des gegenüberliegenden starren Stabes 22 angeordnet sind.
• Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten durch die Tatsache, daß sie die Stifte 26' nicht aufweist, die von dem selben starren Stab 26 in Richtung der beiden benachbarten verformbaren Stäbe 24 ausgehen, die auf der selben Umfangslinie liegen, sondern statt dessen beabstandet voneinander angeordnet sind, und auch durch die Tatsache, daß sie die Stifte 26' hat, die konvexe Seitenflächen haben.
• Es ist ersichtlich, daß, was zuvor beschrieben und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gezeigt wurde, nur ein nicht einschränkendes Beispiel des beanspruchten Erfindungsprinzips darstellt.

Claims (9)

1. Radial zusammendrückbare Spule zum Aufwickeln von Fäden, bestehend aus einem rohrförmigen Körper (11), der eine Längsachse und eine seitliche zylindrische Fläche zur Aufnahme des Fadens zwischen zwei ringförmigen Endelementen (12, 14) aufweist, wobei der rohrförmige Körper Umfangslängsstäbe für die Verbindung der ringförmigen Endelemente (12, 14) umfaßt, die die Fadenaufnahmefläche bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangslängsstäbe eine erste Reihe starrer Stäbe (22) umfassen, die winklig im gleichen Abstand voneinander angeordnet sind, sowie eine zweite Reihe Stäbe (24), die in Querrichtung verformt werden können und ebenfalls winklig im gleichen Abstand voneinander und zwischen den starren Stäben der ersten Reihe (22) angeordnet sind, sowie dadurch, daß jeder verformbare Stab (24) mit den benachbarten starren Stangen (22) durch starre, versteifende Querstifte verbunden ist, die längs im gleichen Abstand voneinander mit den starren Stiften (26, 26') angeordnet sind, die von den benachbarten starren Stäben (22) ausgehen, und die zwischen den starren Stiften (26, 26') der gegenüberliegenden starren Stäbe (22) angeordnet sind.

2. Radial zusammendrückbare Spule zum Aufwickeln von Fäden gem. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die versteifenden Stifte (26), die starren Stäbe (22) und die verformbaren Stäbe (24) verbinden, die einander benachbart sind, und zwar so, daß jeder Stift (26), der jede starre Stange (22) mit der benachbarten verformbaren Stange (24) verbindet, sich auf der Verlängerung des Stifts (26) befindet, der die starre Stange (22) mit der gegenüberliegenden, benachbarten, verformbaren Stange (24) verbindet.

3. Radial zusammendrückbare Spule zum Aufwickeln von Fäden, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsprung (28) vorgesehen ist, der sich von jedem verformbaren Stab (24) auf der Verlängerung jedes Stifts (26) erstreckt, um die verformbaren Stäbe (24) mit den starren Stäben (22) zu verbinden, und der geeignet ist, die Elemente zu bilden, die die radiale Kontraktion der Fläche für die Fadenaufnahme begrenzen.

4. Radial zusammendrückbare Spule zum Aufwickeln von Fäden, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der ringförmigen Endelemente (12, 14) jeweils einen ersten ringförmigen Abschnitt (34, 36) mit einem Außendurchmesser und einen entsprechenden zweiten ringförmigen Zwischenabschnitt (38, 40) aufweist, der zwischen den ringförmigen Endabschnitten (34, 36) und der zylindrischen Fadenaufnahmefläche angeordnet ist und einen geringeren Außendurchmesser als der des ersten ringförmigen Endabschnitts (34, 36) aufweist.

5. Radial zusammendrückbare Spule zum Aufwickeln von Fäden, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dünne, flexible Ringe (30, 32) an der Befestigung der starren und verformbaren Stäbe (22, 24) mit den ringförmigen Endelementen (12, 14) vorgesehen sind, um die starren und verformbaren Stäbe (22, 24) am Umfang mit den ringförmigen Endelementen (12, 14) zu verbinden.

6. Radial zusammendrückbare Spule zum Aufwickeln von Fäden, nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die versteifenden Stifte (26) und die vorstehenden Anschläge (28) eine Außenfläche aufweisen, die im Verhältnis zu den Außenflächen der starren und verformbaren Stäbe (22, 24), die die Fadenaufnahmefläche bestimmen, zurückgesetzt ist.

7. Radial zusammendrückbare Spule zum Aufwickeln von Fäden, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stifte (26) die Form von Stäben aufweisen, die einen verbreiterten Verstärkungsabschnitt (27) im Befestungsbereich der starren Stäbe (22) aufweisen.

8. Radial zusammendrückbare Spule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder starre Stab (22) Stifte (26') von einem benachbarten verformbaren Stab (24) aufnimmt, die zwischen denen angeordnet sind, die er vom gegenüberliegenden, benachbarten, verformbaren Stab (24) aufnimmt.

9. Radial zusammendrückbare Spule zum Aufwickeln von Fäden, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die versteifenden Stifte (26') konvexe Seitenflächen aufweisen.