DE8801711U1

DE8801711U1 - Mehrlagiger Fadenwickelkörper

Info

Publication number: DE8801711U1
Application number: DE8801711U
Authority: DE
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo GmbH
Priority date: 1987-03-10
Filing date: 1988-02-10
Publication date: 1988-04-07

Description

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A k &zgr; &ogr; GmbH, Wuppertal

Mehrlagiger Fadenwickelkörper

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen mehrlagigen Fadenwickelkörper, bei welchem zumindest ein Teil der Fäden wendelförmig und/oder ein Teil der Fäden spiralförmig ausgebildet ist, die Fäden innerhalb jeder Fadenlage in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind und die Fäden benachbarter aufeinanderfolgender Fadenlagen sich kreuzen.

Es sind Fadenwickelkörper bekannt, die durch Aufwickeln eines Fadens zu einer Kreuzspule hergestellt werden. Diese Art der Herstellung ist sehr aufwendig und bietet nur begrenzte Ausgestaltungsmöglichkeiten der auf diese «eise herstellbaren Fädenwickelkörper.

Es sind auch mehrlagige Fadenwickelkörper aus einem spiralförmig aufgewickelten Gewebe oder Gewirke bekannt. Bei der

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Verwendung von Hohlfäden kann es bei dieser Art von Fadenwickelkörpern an den Uberkreuzungspunkten zum Einknicken der Hohlfaden kommen. Zudem ist die Herstellung von Geweben und Gewirken, insbesondere von gewebten oder gewirkten Hohlfadenmatten aufwendig.

Aus der EP B1 0 093 677 ist ein mehrlagiger Hohlfadenwickelkörper bekannt, der dadurch hergestellt werden kann, daß mehrere Schichten von übereinanderliegenden, sich überkreuzenden Hohlfäden spiralförmig aufgerollt werden. Die einzelnen Hohlfadenschichten dieses Wickelkörpers sind hernach also spiralförmig angeordnet, wobei die Hohlfäden nicht durch mehrere Querfäden gehalten sind. Durch das hierdurch bedingte Fehlen einer ausreichenden Quervermischung läßt der konvektive Wärme- bzw. Stofftransport im extrakapillären Raum bei diesem bekannten Hohlfadenwickelkörper sehr zu wünschen übrig. Außerdem hat sich in der Praxis gezeigt« daß die ursprünglich regelmäßige Anordnung de.J Hohlfäden bei der Weiterverarbeitung stark gestört wird, so daß sich im Hohlfadenwickelkörper durch das Verschieben und Aneinanderlegen von Hohlfäden Lücken bilden, die zur Kanalbildung führen. Das in dieser Patentschrift beschriebene Herstellungsverfahren ist zudem sehr aufwendig und bietet nur beschränkte Ausgestaltungsmöglichkeiten für den Hohlfadenwickelkörper. Außerdem weisen einige der Hohlfaden bei diesem bekannten Hohlfadenwickelkörper Ümlenkstellen auf, die durch die Umkehr der Changierbewegung beim Bewickeln der polygonalen Trommel mit Hohlfäden am Trommelende entstehen. Hierdurch können die Hohlfaden an den umlenkstellen beschädigt werden, d.h. undicht werden oder sogar brechen.

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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, •inen mehrlagigen Fadenwickelkörper zur Verfügung zu stellen, der keine Fäden mit Umlenkstellen aufweist, dessen Fäden in einem gegenseitigen Abstand gehalten sind, der größere Kombinations- und Ausgestaltungrmögllchkeiten hinsichtlich der Anordnung der Fäden bietet, der einen hervorragenden konvektiven Wärme- und/oder Stofftransport gewährleistet und der auf einfache Weise herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Fader.wickelkürper gemäß Anspruch 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Fadenwickelkörper kann einen mit Fäden gefüllten Querschnitt, einen ringförmigen Querschnitt mit einem zentralen axialen Strömungskanal odex einen ringförmigen Querschnitt mit einem den zentralen axialen freien

Hohlraum ausfüllenden rohrförmigen oder vollen Kern auf-

weisen.

\ Der erfindungsgemäße Fadenwickelkörper eignet sich zur

, Behandlung flüssiger, dampfförmiger und gasförmiger Medien.

S Wendelförmig bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung

"in Form einer in Bezug auf die Längsachse des Fadenwickelkörpers steilen Schraubenlinie, also ia Form einer Schraubenlinie mit einem größen Steigungswinkel*&diams; Dies hat zur Folge, daß die Länge der so ausgebildeten Fäden nicht wesentlich größer ist als die Länge des Fadenwick???- körpers.

Fäden bedeutet Vollfäden und/oder Hohfäden.

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Spiralförmig bedeutet im Sinne der vorliegenden Erfindung "in Form einer in einer im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Fadenwickelkörpers liegenden Ebene angeordneten Spirale". Dies hat zur Folge, daß je nach der Anzahl der Fadenlagen und der Fadenschichten und je nach der Länge des Fadenwickelkörpers die so ausgebildeten Fäden auch eine von der Länge des Fadonwickelkörpers wesentlich abweichende Länge aufweisen können.

Die Begriffe Fadenlage und Fadenmatte sind wie folgt zu verstehen; Unter Fadenmatte wird eine flächige einlagige Anordnung von Fäden, bei welcher die Fäden durch faden- oder bandförmige oder ähnlich ausgebildete quer zu den Fäden verlaufende Mittel gehalten werden, verstanden. Unter Fadenlage wird der bei der Herstellung des Fadenwickelkörpers pro volle Umdrehung desselben aufgewickelte Abschnitt einer Fadenmatte verstanden. Wickelt man also beispielsweise zwei Fadenmatten auf einen Kern, indem man diesen zehn volle Umdrehungen ausführen läßt, so erhält man einen Fadenwickelkörper, der insbesamt zweimal zehn, also zwanzig Fadenlagen aufweist.

Unter Fadenschicht wird eine aufgewickelte Fadenmatte verstanden.

Innerhalb einer Fadeneehioht bzw. -matte müssen die Fäden nicht unbedingt parallel zueinander angeordnet sein, obwohl dies in der Regel die zweckmäßigste Ausgestaltungsform sein dürfte.

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Die die Fäden in gegenseitigem Abstand haltenden eingelegten Querfäden können beispielsweise durch ein Web- oder Wirkverfahren also beispielsweise als sogenannte Kett- oder Schußfäden eingebracht worden sein.· Zur Verbesserung aes konvektiven Wärme- bzw. Stofftransports sind die Fäden und/oder die eingelegten Querfäden vorzugsweise strukturiert und/oder profiliert. Werden beispielsweise textile MuItifilamentfäden verwendet/ so sind diese vorzugsweise texturiert. Die Querfäden sollten/ insbesondere bei Hohlfäden/ verhältnismäßig locker um die Fäden geführt sein, um eine winkelsteife Verbindung bzw. ein Einschnüren der Fäden durch die eingelegten Querfäden zu vermeiden.

Die Fäden benachbarter aufeinanderfolgender Lagen des Fadenwickelkörpers können auch gleichsinnig wendelförmig ausgebildet sein/ weisen dann aber eine unterschiedliche Länge auf/ auf Grund der Bedingung/ daß sie sich kreuzen. In der Regel sind die Fäden benachbarter aufeinanderfolgender Lagen jedoch gegensinnig wendelförmig oder abwechselnd wendelförmig und spiralförmig oder abwechselnd wendelförmig und geradlinig (achsparallel) oder abwechselnd spiralförmig und geradlinig (achsparallel) ausgebildet. Jedoch können auch drei oder mehr Schichten unterschiedlich ausgebildeter Fäden abwechselnd/ d.h. in aufeinanderfolgenden Lagen angeordnet sein, also beispielsweise abwechselnd wendelförmig/ spiralförmig und geradlinig ausgebildete Fäden oder abwechselnd zwei Lagen qegensInnig wendelförmig ausgebildeter

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Fäden und eine Lage spiralförmig oder geradlinig ausgebildeter Fäden. In jedem Fall aber kreuzen sich nur solche Fäden, die nicht derselben Fadenschicht angehören.

Der Fadenwickelkörper kann Hohlfäden, die sich zur Wärmeübertragung oder Hohlfäden, die sich zur Stoffübertragung, zum Stoffaustausch oder zur Stofftrennung eignen, aufweisen. Vollfäden und/oder Hohlfäden, die sich hinsichtlich ihrer Eigenschaften und/oder ihrer Abmessungen und/oder ihrer Form unter? ciheiden, können zusammen in einem Fadenwickelkörper angeordnet sein, so daß beispielsweise die Wärmeübertragung von einem Medium A auf ein Medium B durch hierfür geeignete Hohlfäden bewirkt werden kann, während gleichzeitig eine Stoffübertragung vom Medium B auf ein Medium C und/oder umgekehrt mit Hilfe hierfür geeigneter Vollfäden oder Hohlfäden stattfindet. Zur Stoffübertragung können auch mikroporöse Voll- oder Hohlfäden verwendet werden. Die Poren der Fäden können zu diesem Zweck mit entsprechenden Substanzen gefüllt sein, bei Hohlfäden kann (auch) das Hohlfadeninnere, also das Lumen, gefüllt sein.

Die Fäden des Wickelkörpers können sich auch hinsichtlich ihrer Stofftransporteigenschaften unterscheiden, also beispielsweise für unterschiedliche Stoffe unterschiedliche Selektivitäten, d.h. bei Hohlfaden Semipermeabilitäten, aufweisen, hydrophil oder hydrophob sein, porös oder porenfrei sein usw. Unterschiede hinsichtlich der Form können beispielsweise darin bestehen, daß bei einem Teil der Fäden die äußere Kontur, also der Umriß der Fäden, im Querschnitt betrachtet im wesentlichen rund bzw. kreisförmig ausgebildet ist und daß bei einem anderen Teil der Fäden die äußere Kontur im Querschnitt betrachtet dreieckig, viereckig, drei" lappig, vierlappig usw. ausgebildet ist. ·

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Unterschiede können auch hinsichtlich der Fadendurchmesser und der Fadenlängen bestehen. Hohlfäden können unterschiedliche Lumenquerschnittsformen und/oder Wandstärken aufweisen.

Der Fadenwickelkörper ist daher zur Herstellung beispielsweise von Filtern, Oxygenatoren, Hämofiltern, Blutplasmaseparatoren, IV-Filtern, Crossflow-Mikrofiltern. Gasseparatoren, Membrandestillationseiurichtungen, Bioreaktoren, Adsorbern, Absorbern, Desorbern, Dialysatoren, Austauscherkolonnen, Füllköipern für Füllkörperkolonnen, Controlled-Release-Einrichtungen, Einrichtungen zur (kontrollierten) langsamen Abgabe von Wirkstoffen, Duftstoffen u. dergl., usw. geeignet. Zu diesem Zweck wird der Fadenwickelköxper üblicherweise, wie dies auch für die bekannten Hohlfadenwickelkörper aus dem Stand der Technik bekannt ist, in ein entsprechendes Gehäuse eingesetzt, welches die erforderlichen Anschlüsse

■ für das Zu- und Abführen der an der Wärme- und/oder Stoffüber

tragung beteiligten Medien aufweist.

&igr; Die beiden Endbereiche der Fäden des erfindungsgemäBen

j Fadenwickelkörpers können - wie dies auch bei den aus dem

Stand der Technik bekannten Hohlfadenwicke!körper und Hohlfadenbündeln üblich ist - in eine auehärtbare Vergußmasse eingebettet oder eingeschleudert werden. Durch Ent-

, fernen eines auereichend langen Abschnitts der ausgehärteten

' Vergußmasse wird erreicht, daß bei Hohlfaden diese mit

ihren offenen Enden auf rtet Schnittfläche des dabei ent-

j standenen sogenannten Rohrbodens mitaden. Das Eingießen

j der Fadenendbereiche kann auch nach dem Einbringen des

: Fadenwickelkörpers in ein Gehäuse mit Fluidansehlttssen

erfolgen, so daß die Vergußmasse eine fluiddichte Abdichtung mit dem Gehäuse bildet. Auch dies ist aus dem Strand dar

Technik bekannt und braucht daher hier nleht welter er- U . läutert zu werden.

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Bei Umströmung der Fäden des Fadenwickelkörpers in Längsrichtung desselben wird das betreffende Fluid häufig an einem Ende des Fadenwickelkörpers im allgemeinen radial zugeführt und an seinem anderen Ende im allgemeinen auf der gegenüberliegenden Seite wieder radial abgeführt. Zur Vermeidung von Kanalbildung innerhalb des Fadenwickelkörpers ist daher eine gleichmäßige Beaufschlagung aller Fäden auch bereits im Bereich der Mediumzuführung wichtig. Um dies zu erreichen, sind die Fäden des Fadenwickelkörpers im Vorteil insbesondere im Bereich der Medi lotzuführung in wenigstens einer Fadenschicht in Gruppen angeordnet, wobei in diesem Bereich der Abstand der Fäden voneinander innerhalb einer Gruppe kleiner ist als der Abstand der äußeren Fäden benachbarter Fadengruppen.

Bei Verwendung des Fadenwickelkörpers mit Hohlfäden beispielsweise zur Gastrennung, zur Blutplasmagewinnung, zur Hämofiltration, zur Dead-End-Filtration, zur Entlüftung einer Flüssigkeit u. dgl. können die Hohlfäden wenigstens einer Fadenschicht an einem Ende der Fadenschicht verschlossen sein.

Zur Vergleichmäßigung der Umströmung der Fäden des Fadenwickelkörpers mit einem Fluid kann zwischen wenigstens einem Teil der Fadenlagen des Fadenwickelkörpers ein fluid" durchlässiges mehr oder weniger steifes oder elastisches Flächengebilde angeordnet sein*

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Zum Herstellen des mehrlagigen Fadenwickelkörpers werden wenigstens zwei übereinandergelegte Fadenmatten, wobei die Fäden innerhalb jeder Fadenmatte in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind und von mehreren eingelegten Querfäden gehalten werden, innerhalb jeder Fadenmatte der gegenseitige Abstand der Querfäden wesentlich größer ist als der gegenseitige Abstand der Fäden und keiner der Fäden eine Umlenkstelle aufweist, spiralförmig aufgewickelt, wobei die Fäden benachbarter Fadenmatten spätestens unmittelbar vor dem Aufwickeln in eine sich Uberkreuzende Anordnung gebracht werden.

Zum Herstellen des Fadenwickelkörpers können auch unterschiedliche Fäden verwendet werden, wobei auch innerhalb wenigstens einer Fadenmatte unterschiedliche Fäden angeordnet sein können. Unterschiedlich bedeutet, wie oben bereits ausführlich dargelegt, unterschiedlich hinsichtlich ihrer Abmessungen, ihrer Form, ihres Werkstoffes, ihrer Eigenschaften, ihrer Funktion usw.

Zusammen mit den Fadenmatten kann wenigstens ein fluiddurchlässiges Flächengebilde, also beispielsweise ein Vlies, ein Gewebe, ein Gewirke, ein Schaumstoff usw., aufgewickelt werden. Es können aber auch genauso viele, ggf. auch unterschiedlicher Flächengebilde wie Fadennähten aufgewickelt werden, so daß im fertigen Fädenwickelkörper zwischen jeder Fadenlage eine Lage fluiddurchlässiges Flächengebilde angeordnet ist.

Die Fadenmatten können auf einer Webmaschine, oder auf einer Wirkmaschine hergestellt werden, wobei die die

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Fäden in einem gegenseitigen Abstand haltenden Querfäden als Schuß- bzw. als Kettfäden eingebracht werden können. Die Anzahl der eingelegten Querfäden sollte zumindest so groß sein, daß die Fadenmatten ohne Schwierigkeiten weiter-

es auch möglich» andere/ beispielsweise band- oder streifenförmiges Mittel zum Halten der Fäden zu verwenden. Diese können ebenfalls wie Schuß- oder Kettfäden bei einem Gewebe bzw. Gewirke oder aber einseitig» d.h. jeweils nur auf einer Seite der Fadenmatte» angeordnet sein. Diese können zudem als Abstandshalter zwischen benachbarten Fadenlagen wirken.

Die Verwendung von Querfäden wird dabei jedoch bevorzugt» da hierbei die Verbindung zwischen den eingelegten Querfäden und den Fäden verhältnismäßig locker» d.h. nicht winkelsteif» ist, so daß die Winkellage der Fäden und der eingelegten Querfäden zueinander, also der Kreuzungswinkel zwischen beiden, leicht veränderbar ist, Dies ermöglicht eine äußerst vorteilhafte Herstellung des Fadenwickelkörpers und vielfältige Ausgestaltungsmöglichkeiten desselben selbst dann» wenn von einer Fadenmatte ausgegangen wird, bei welcher sich die Fäden und die eingelegten Querfäden im wesentlichen rechtwinklig kreuzen und bei welcher die Längsachse der Fäden zunächst im wesentlichen senkrecht zur Traasportrichfeung der Fadenmatte und parallel zur Drehachse des Fadenwickelkörpers angeordnet ist, wie dies weiter unten noch ausführliches beschrieben und erläutert wird.

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I Innerhalb der Fadenmatten können auch Vollfäden und Hohl- I fäden, und zwar In regelmäßigen, aber auch in unregelmäßigen

l^;j Abständen voneinander angeordnet sein, falls sich dies »ei

:'.', der Herstellung der Fadenmatten oder des Fadenwickelkörpers

r; oder bei dessen Gebrauch als vorteilhaft erweisen sollte.

% Ein Teil der Fäden kann aber aueh nur eine rein mechanische

Funktion erfüllen/ also beispielsweise dem Fadenwickel-

; körper eine größere Formatabilität verleihen.

Zum Herstellen des Fadenwickelkörpers wird für jede Schicht ^₁ mit wendelförmig auszubildenden Fäden in besonders vorteil-

I hafter Weise von einer Fadenmatte mit parallel zueinander I angeordneten Fäden ausgegangen, bei der die Langsachse der

'; Fäden zunächst im wesentlichen senkrecht zur Transport-

;_: richtung der Fadenmatte ausgerichtet ist. Wird nun eine

, Seite der Fadenmatte über eine längere Transportwegstrecke

J geführt als die andere Seite der Fadenmatte, so eilen die

;, Fadenenden auf dieser einen Seite der Fadenmatte^ den Faden-

I enden auf der anderen Seite der Fadenmatte nach, was ^

\. zur Folge hat, daß die Fäden in Bezug auf ihre Ausgsngs-

V lage in eine Schräglage gebracht werden, d.h. in Bezug auf

|- die Transportrichtung einen Winkel bilden, der größer bzw.

^:' kleiner als ^3" ist. Werden die Fäden beim Aufwickeln auf

I diese Weise auch in Bezug auf die Drehachse des Faden

wickelkörpers in eine Schräglage gebracht, so daß sie mit der Drehachse also einen Winkel bilden, so fuferfc dies zwangsläufig 2u einer wendeiförmigen Ausbildung der betreffenden Fäden beim Aufwickeln derselben z.B. auf eit*«»n Kern oder den im Entstehen befindlichen Faderäeic.V " -Jrper.

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Beispielsweise kann jede dieser Fadenmatten vor dem Aufwickeln zunächst in einer zur Drehachse des Fadenwickelkörpers parallelen Ebene transportiert werden, wobei die Transportrichtung jedoch parallel oder schräg, also nicht ' senkrecht, zur Drehachse des Fadenwickelkörpers verläuft. Um den Transport der Fadenmatte schließlich senkrecht auf die Drehachse des Fad&nwickelkörpers hin erfolgen zu lassen, muß die Fadenmatte umgelenkt werden. Erfolgt die Umlenkung der Fadenmatte vor dem Aufwickeln dabei in derselben Ebene derart, daß die Fadenenden auf der einen Seite der Fadenmatte einen Kreisbogen mit einem größeren Radius beschreiben als die Fadenenden auf der anderen Seite der Fadenmatte, so eilen die Fadenenden auf dem größeren, d.h. längeren, Kreisbogen den Fadenenden auf dem kleineren, d.h. kürzeren Kreisbogen nach, so daß die Fäden auf diese Weise in eine Schräglage zur Drehachse des Fadenwickelkörpers gebracht werden.

Eine weitere, besondere bevorzugte Herstellungsmethode be- ' steht darin, jede für wendelförmig auszubildende Fäden bestimmte Fadenmatte zunächst mit parallel zueinander und zur Drehachse dee Fadenwickelkörpers ausgerichteten Fäden senkrecht zu deren Längsachse und somit senkrecht zur Drehachse dee Fadanwickelkörpers in einer zu dieser parallelen Ebene auf die Drehachse zuzubewegen. Lenkt man eine Seite der Fadenmatte dabei vor den Aufwickeln im wesentlichen senkrecht zu der Ebene aue, in welcher die Fadenmatte an eich transportiert wird, beiepieleweiee durch eine Auelenkrolle, bo ist der Traneportweg der Fadenenden, die über die Auelenkrolle laufen, grttJer als der der Fadenenden % auf der anderen Seite der Fadenmatte, die die Traneport- ' ebene nicht verlaeeen. Durch diese Auslenkung wird bewirkt, .-

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daß die ausgelenkten Fadenenden den anderen Fadenenden nacheilen, so daß die Fäden in eine Schräglage, d.h. in eine nicht parallele Lage, in Bezug auf die Drehachse des Fadenwickelkörpers gebracht werden.

Bei Fadenmatten mit nicht parallel zueinander angeordneten Fäden kann auf diese Weise erreicht werden, daß Fäden nach dem Aufwickeln Im Fadenwickelkörper eine unterschiedliche Ausbildung annehmen, also gleichsinnig aber unterschiedlich stark wendelförmig, gleichsinnig und/oder gegensinnig wendelförmig und geradlinig (achsparallel) oder gegensinnig wendelförmig ausgebildet sein können.

Die Hohlfäden bestehen vorzugsweise aus einem schmelzspinn baren Polymeren oder regenerierter Cellulose, wobei für den Einsatz des Fadenwickelkörpers im medizinischen Bereich die Fäden bevorzugt aus einem biokompatiblen Werkstoff bestehen«

Die Vollfäden können ebenfalls aus einem Polymeren oder aus regenerierter Cellulose, aber z.B. auch ganz oder teilweise aus Aktivkohle bestehen. Auch kann die Oberfläche der Fäden mit Sorbentien belegt sein.

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Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine Ausführungsform des Fadenwickelkörpers im Querschnitt,

Figur 2

bis 4 Ausgestaltungsfonnen des Fadenwickelkörpers,

Figur 6 eine besondere Fadenanordnung,

Figur 7 in vereinfachter schematischer Darstellungsweise ein· bevorzugtes Verfahren . zum Herstellen des Fadenwickelkörpers,

Figur 8 in vereinfachter schematischer Darstellungsweise ein weiteres Verfahren zum Herstellen des Fadenwickelkörpers,

Figur 9 verschiedene Ausgestaltungsformen von zum Herstellen des Fadenwickelkörpers geeigneten Fadenmatten,

Figur Io eine Vorrichtung mit einem Fadenwickelkörper mit Hohlfäden.

In Figur 1 ist in vereinfachter schematischer Daretellungsweise der Aufbau des mehrlagigen Fadenwickelkörper&bgr;, im Querschnitt betrachtet, dargestellt. Der Fadenwickelkörper besteht hierbei aus insgesamt zwei spiralförmig aufgewickelten

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j Fadenmatten la und Ib, wobei, wie durch die Linien l'a und

■' l'b angedeutet/ der Fadenwickelkörper beliebig viele Faden-

', lagen aufweisen kann. Zur Verdeutlichung des Aufbaus des

■ Fadenwickelkörpers sind die Fäden Ib als schwarze Funkte

f gezeichnet. Diese könnten jedoch wie die Hohlfaden la ebenfalls

f Hohlfäden sein. Umgekehrt könnten die Fäden la esvtch Vollfäden

sein. Die Fäden la und Ib sind innerhalb der Schicht/ der sie angehören, in einem gegenseitigen Abstand angeordnet und von eingelegten Querfäden «nicht dargestellt) gehalten. Die Fäden la und/oder Ib sind wendelförmig ausgebildet. Die Fäden la oder Ib können jedoch auch geradlinig, also achsparallel, ausgebildet sein. In jedem Fall kreuzen die Fäden la die Fäden Ib.

Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform des Fadenwickelkörpers sind die Fäden la wendelförmig ausgebildet, während die Fäden Ib geradlinig ausgebildet und achsparallel angeordnet sind. Die Fäden 1&lgr; bilden mit der Längsachse des Fadenwickelkörpers den Winkel Ji/_m.

Bei der in Fxgur 3 dargestellten Ausführungsform des Fadenwickelkörpers sind sowohl die Fäden la als auch die Fäden Ib wendelförmig, jedoch gegensinnig wendelförmig, ausgebildet. Die Fäden la bilden mit der Längsachse des Faden-Wickelkörpers den Winkel «£,_ der im Sinne der hier vor-

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liegenden Erfindung als gröBer als 0 definiert let, während die Fäden Ib mit der Längsachse des Fadenwickelkörpers den Winkel _tP_h bilden, der definitionsgemäB kleiner als 0 ist, absolut betrachtet, jedoch genauso gtoß wie der Winkel J,_a sein kann.

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Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform des Fadenwickelkörpers sind die Fäden la wendelförmig und die Fäden 1 b spiralförmig ausgebildet. Der Aufbau des Fadenwickelkörpera und die Ausgestaltung der Fäden la und Ib dieser AusfUhrungsform wird in Figur 5 verdeutlicht/ die den Fadenwickelkörper gemäß Figur 4 im Querschnitt zeigt. Wie in Figur 5 darüberhinaus durc'T die Pfeile A, B und C veranschaulicht wird« kann ein in dieser Weise ausgestalteter Hohlfadenwickelkörper dazu verwendet werden, drei Medien gleichzeitig an einem Stoff- und/eier Wärmeaustausch teilnehmen zu lassen. Dabei strömt das Medium A durch die wendelförmig ausgebildeten Kohlfäden la, das Medium B durch die spiralförmig ausgebildeten Hohlfäden Ib und das Medium C um die Hohlfäden la und Ib, wobei dessen Strömungsrichtung im wesentlichen quer zur Längsachse des Hohlfadenwickelkörpers verläuft.

Bei den in den Figuren 2 bis 5 gezeigten Fadenwickelkörpern sind die eingelegten Querfäden mit der Positionszahl 2 gekennzeichnet.

Bei der in Figur 6 dargestellten Fadenmatte sind am linken Ende der Fadenmatte jeweils drei Fäden 1 durch besondere Anordnung der eingelegten Querfäden 2 zu Gruppen zusammengefaßt, wobei innerhalb jeder Gruppe der Abstand der Fäden voneinander kleiner ist als der Abstand der äußeren Fäden der beiden dargestellten benachbarten Fadengruppen vonein' ander. Die durch diese Art der Anordnung der Fadenenden gebildete Lücke 3 zwischen den Fadengruppen gestattet ein besseres Eindringen des die Fäden umströmenden Mediums in den Fadenwickelkörper. Die weiter zur Mitte der Fäden 1

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eingelegten Querfäden 2 sind so angeordnet/ daß sie die Fäden 1 In einem gegenseitigen Im wesentlichen gleichen Abstand halten.

In Figur 7 1st ein besonders bevorzugtes

Verfahren zum Herstellen des Fadenwickelkörpers dargestellt. Die Wirkungsweise des Verfahrens wird durch den Schnitt A - A und B-B verdeutlicht» wobei ein Teil der Fadenenden mit a, b usw. bis m und die anderen Enden der betreffenden Fäden 1 mit a', b* usw. bis m' bezeichnet sind. Die jeweilige Lage der Fadenenden ist sowohl in der Draufsicht als auch im Schnitt A-A und B - B zu sehen. Zur Vereinfachung ist nur eine Fadenmatte dargestellt/ die durch die Fäden 1 und die eingelegten Querfäden 2 gebildet wird und spiralförmig zu dem Fadenwickelkörper 5 aufgewickelt wird, in welchem die Fäden 1 wendelförmig ausgebildet angeordnet sind. Die Fäden 1 werden durch die eingelegten Querfäden 2 in einem gegenseitigen Abstand gehalten. Zunächst sind die Fäden 1 parallel zur Drehachse, d.h. Längsachse/ desFadenwickelkörpers 5/ also senkrecht zu der durch den Pfeil 7 angedeuteten Förderrichtung der Fadenmatte, ausgerichtet. Die Fadenmatte wird dabei über die Rollen 3/ 4 und 6 mit gleichbleibender Geschwindigkeit auf die Drehachse bzw. den Fadenwickelkörper 5 zubewegt. Während die Fadenmatte an der Seite mit defi Fadenenden a bis Bt im wesentlichen keine nennenswerte Auslenkung auf ihrem tteg zur Drehachse bzw. zum Fädenwickelkörper 5 erfährt, wird die Fadenmatte an der Seite mit den Fadenenden a* bis m* über die Auslenkrolle 4 geführt/ wodurch die Fädenenden a' bis m* eine längere Wegstrecke zurücklegen/ als die Fadenenden a bis m, diesen

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dadurch nacheilen und somit in eine nicht parallele Lage in Bezug auf die Drehachse (= Längsachse) des Fadenwickelkörpers 5 gebracht werden. Wie die Figur 7 weiter zeigt, wird durch die Schräglage der Fäden 1 die Breite der Fadenmatte geringfügig verringert. Die zuvor beschriebene Verfahrensweise wird erleichtert/ wenn die Verbindung zwischen den Fäden 1 und den eingelegten Querfäden 2 eine Veränderung der Winkellage zueinander ohne Knicken der Fäden an dieser Stelle gestattet, d.h. wenn diese Verbindung nicht winkelsteif ist. Dies gilt auch für das in Figur 8 dargestellte Verfahren. Wie der Figur 7 darüberhinaus entnommen werden kann, läßt sich die Schräglage der Fäden 1 unmittelbar vor dem Aufwickeln durch das MaB der Auslenkung mit Hilfe der Auslenkrolle 4 beliebig variieren. Je stärker nämlich die Auslenkung ist, desto größer ist die Nacheilung der Fadenenden a*, b' usw. auf dieser Seite der Fadenmatte und desto stärker ist die Schräglage der Fäden 1, d.h. desto größer ist der Winkel, den die Fäden 1 mit der Längsachse (Drehachse) des Fadenwickelkörpers 5 bilden. Die Darstellung in Figur 7 zeigt außerdem, daß auch eine zu der dargestellten Schräglage der Fäden 1 spiegelbildliche Schräglage der Fäden 1 dadurch erreicht werden kann, daß die Umlenkrolle 6 in eine Position gebracht wird, die der dargestellten Position der Umlenkrolle 4 entspricht und umgekehrt. Hierdurch wird diejenige Seite der Fädenmatte, an welcher sich die Faden-* enden a bis m befinden ausgelenkt, nicht dagegen die Seite, an welcher sich die Fadenenden a¹ bis m* befinden, so daß die Fadenenden a, b usw. bis m gegenüber den Fadenenden a¹, b¹ usw. bis m¹ eine Nacheilung erfahren.

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Zur Herstellung eines Fadenwickelkörpers mit in zwei spiralförmig aufgewickelten Fadenmatten angeordneten gegensinnig wendelförmig ausgebildeten Fäden kann somit beispielsweise von zwei Fadenmatten ausgegangen werden, deren Fäden 1 zunächst wie in Figur 7 dargestellt parallel zur Drehachse des Fadenwickelkörpers 5 angeordnet sind und deren Fäden 1 in eine entgegengesetzt verlaufende Schräglage dadurch gebracht werden, daß bei der einen Fadenmatte die Seite mit den Fadenenden a, b usw. und bei der anderen Fadenmatte die Seite mit den Fadenenden a¹, b¹ usw. ausgelenkt wird. Bs ist bfei dem geschilderten Beispiel jedoch auch möglich, die beiden Fadenmatten auf derselben Seite, jedoch unterschiedlich stark auszulenken. Hierdurch wird erreicht, dafi die Fäden derjenigen Fadenmatte, deren Seite stärker ausgelenkt wird, in eine stärkere Schräglage gebracht werden als die Fäden der anderen Fadenmatte und sich die Fäden der beiden Fadenmatten somit überkreuzen und im FadaAwickelkörper gleichsinnig wendelförmig ausgebildet sind.

In Figur 8 ist in vereinfachter schematischer Darstellungsweise ein weiteres Verfahren dargestellt, bei welcher der Fadenwickelkörper 5 mit in zwei spiralförmig . ^aordneten Schichten angeordneten gegensinnig wendelförmig ausgebildetem Fäden 1 aus zwei Fadenmatten hergestellt wird» Jede Fadenmatte besteht aus den Fäden 1 unä den eingelegten Qüe£fääea 2. Jöd» FfrJftnOTfttft wird in einer zur Drehachse (Längsachse) des Fadenwickelkörpers 5 parallelen Ebene transportiert. Wobei die durch die Pfeile 7 angedeutete Transportrichtung zuniöiji· ihräg zur Drehachse des Fadenwickelkörpers 5 verläuft, unmittelbar vor dem Aufwickeln der Fadenmatten werden diese umgelenkt,

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so daß der Transport der Fadenmatten schließlich senkrecht auf die Drehachse des Fadenwickelkörpers 5 hin erfolgt. Die Umlenkung der Fadenmatten erfolgt in der jeweiligen Ebene derart/ daß die Fadenenden auf der einen Seite jeder Fadenmatte einen größeren und damit längeren Kreisbogen beschreiben als die Fadenenden auf der anderen Seite der Fadenmatten. Die Fadenenden/ die den äußeren und damit längeren Kreisbogen beschreiben, eilen den Fadenenden, die den inneren, also kürzeren Kreisbogen beschreiben, nach, so daß die Fäden auf diese Weise in eine Schräglage zur Drehachse des Fadenwickelkörpers 5 gebracht werden, und zwar ist die Schräglage der Fäden der einen Fadenmatte derjenigen der Fäden der anderen Fadenmatte entgegengesetzt. Auch bei dieser Ausführungsform des Verfahrens kann durch die Stärke der Umlenkung der Fadenmatten die Schräglage der Fäden verändert werden und kann auch ein Fadenwickelkörper mit sich kreuzenden jedoch gleichsinnig wendelförmig ausgebildeten Fäden hergestellt werden.

In Figur 9 sind unterschiedliche Aueführungsformen von Fadenmatten A-F dargestellt, die in beliebiger Anzahl, mindestens jedoch zwei, kombiniert werden können und zur Herstellung des Fadenwickelkörper· spiralförmig aufgewickelt werden. Öle Herstellung der dargestellten Fadenmatten A-F kann mit den zuvor beschriebenen Verfahren aber auch mit den zum Stand der Technik gehörenden Verfahren erfolgen. Eine ausführliche Besehreibung dieser an sich bekannten Verfahren zum Herstellen von Fadenmatten erscheint daher hier entbehrlieh. Die Drehachse de· Fadenwiekelkörpere muß man sieh hierbei wie angedeutet in der Bildebene

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senkrecht verlaufend vorstellen, d.h. der Transport der Fadenmatten erfolgt in der Bildebene waagerecht von rechts nach links auf die angedeutete Drehachse (Längsachse) des Fadenwickelkörpers zu. Jede Fadenmatte A-F besteht aus den Fäden 1 und den eingelegten Querfäden 2, mit denen sie den jeweils angegebenen Winkel bilden. Durch (gleichzeitiges) Aufwickeln der Fadenmatten A und B ergeben sich (gegensinnig) wendelförmig ausgebildete Fäden. Durch Aufwickeln der Fadenmatte C ergeben sich geradlinig ausgebildete im wesentlichen parallel zur Längsachse des Fadenwickelkörpers verlaufende Fäden. Durch Aufwickeln der Fadenmatten D bis F ergeben sich spiralförmig ausgebildete Fäden/ die in Ebenen angeordnet sind, die im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Fadenwickelkörpers verlaufen. Bei den Fadenmatten D und E handelt es sich um Hohlfadenmatten, bei denen die Hohlfäden 1 an einer Seite verschlossen sind. Das verschlossene Ende der Hohlfäden 1 kann am Außenumfang des Fadenwickelkörpers oder im Innern desselben angeordnet sein.

Das Beispiel G in Figur 9 ergibt siwl; Mi einer Kombination der Fadenmatte A (Fäden la) mit der Fadenmatte B (Fäden Ib). Hie nachfolgend gezeigt wird, gibt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten, wobei lediglich darauf zu achten ist» daß die Fäden zweier benachbarter Fadenmatten bzw. Schichten so anzuordnen sind, daß si« sich überkreuzen. Das Aufwickeln beispielsweise von einer Fadenmatte D und E oder F mit der dargestellten Anordnung der Fäden 1 würde demnach nicht zu einem erfindungsgemM&en Fadenwieke!körper führen.

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Die nachfolgend beispielshalber aufgezählten Kombinationen sind nur als Beispiele gedacht, nicht als Einschränkung.

Mögliche Kombinationen der in Figur 9 dargestellten Fadenmdtten A bis F:

A + B oder C oder D oder E oder F

A + B + C oder D oder E oder F

A + B + A + B (ggf. + A + B usw.)

A+B+C+A+B+C (ggf. + A + B + C usw.) B + C oder D oder E oder F C + D oder E oder F C + D + C + E (ggf. +C+D+C+E usw.)

Der Vorteil der in den Figuren 7 und 8 schematisch dargestellten Verfahren zum Herstellen des Fadenwickelkörpers besteht insbesondere darin, da&bgr; es hierbei möglich ist, Fadenmatten unmittelbar nach ihrer Herstellung z.B. auf einer Web- oder Wirkmaschine zu Fadenwickelkörpern zu verarbeiten/ wobei die Ausbildung der Fäden dabei auch schnell und auf einfache Weise ohne Unterbrechung des Verfahrens verändert werden kann.

Figur 10 zeigt eine Vorrichtung/ bei welcher ein Fadenwickelkörper in dem Gehäuse 8 mit den Fluidanschltlssen 9 und 10 angeordnet ist. Der Hohlfadenwickelkörper weist die Hohlfäden la und Ib auf/ deren Bndbereiche in den VerguBmaseeblöcken 11a bzw. 11b eingebettet sind/ wobei die Vergußmasseblöcke 11a; 11b mit dem Gehäuse &bgr; fluiddicht verbunden sind. Der

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R Fadenwickelkörper weist darüberhinaus die eingelegten Querfäden 2 auf. Die Hohlfaden la; Ib sind porös, d.h. der ! Mantel (die Wand) der Hohlfaden la; Ib weist durchgehende

;' mich innen und außen offene Poren auf, so daß ein Fluid

oder auch nur ein ganz bestimmtes Fluid durch die Poren ;· hindurchtreten kann. Die Endbereiche der Hohlfäde¹¹ la; Ib

{ sind so in die Vergußmasseblöcke lla; Hb eingebettet, daß

die Hohlfäden la an der Schnittfläche 12a des Vergußmasseblocks Ha enden und somit in di«- Kammer 13 münden, während

jj ihre anderen Enden innerhalb des Vergußmasseblockes Hb

eingebettet und somit verschlossen sind. Bei den Hohlfäden Ib ist es genau umgekehrt, d.h. die Hohlfäden Ib enden an der Schnittfläche 12b des Vergußmasseblocks Hb und münden somit in die Kammer 14, während ihre anderen Enden innerhalb des Vergußmasseblockes Ha eingebettet und somit verschlossen sind. Diese Vorrichtung kann somit nach Art eines zweistufigen Dead-End-Filters (Kaskadenfilter) zum Filtrieret« oder zu einer anderen Art der Stofftrennung verwendet werden. Die Poren der Hohlfäden la können zu diesem Zweck auch andere Porengrößen aufweisen als die Poren der Hohlfaden Ib. Eine Stofftrennung ist aber auch mi*- als nichtporös bezeichneten (sogenannten dichten) Hohlfadenmembranen möglich. Läßt man ein Fluid beispielsweise durch den Fluidanschluß in die Hohlfaden la strömen, so tritt das von irgendeinem Stoff ganz oder teilweise befreite Fluid, das sogenannte Filtrat oder Permeat, durch den Mantel (die Wand) der Hohlfäden la in den extrakapiHären Raam 15 und von dort durch den Hantel (die Wand) der Hohlfäden Ib, von wo aus das nunmehr zweifach gefilterte Fluid durch die Kammer 1'. v«* *."n FJ«idanschlufl 10 die Vorrichtung wieder verläßt, nachdem beim Durchtritt durch die Wand der Hohlfaden Ib eine weitere Stoffabtrennung erfolgt ist.

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Der in Figur lü dargestellte Fadenwickelkörper ist beispielsweise dadurch verhaltlisch, daß man die Hohlfadenmatte(n) mit den Hohlfaden la und die Hohlfadenmatte(n) mit den Hohlfäden Ib seitlich versetzt zueinander aufwickelt/ so daß die Enden der Hohlfäden la an der einen Seite und die Enden der Hohlfäden Ib an der anderen Seite überstehen. Nach dem Einbetten der Fadenenden, beispielsweise in eine aushärtbare Vergußmasse, wird nach dem Aushärten der Vergußmasse nur soviel der beiden Vergnßmasseblöcke entfernt, daß auf der einen Seite nur die Hohlfaden la und auf der anderen Seite nur die Hohlfäden Ib freigelegt werden, also an der Schnittfläche 12a bzw. 12b münden.

Bei der in Figur 10 dargestellten Ausführungsform des Fadenwickelkörpers sind die Hohlfäden la wendelförmig und die Hohlfäden Ib im Vergleich zu diesen gegensinnig wendelförmig ausgebildet. Dies ist - wie sich aus dem oben Gesagten ergibt - jedoch nur eine der möglichen Ausgestaltungsformen des Wickelkörpers auch für diesen hier beschriebenen Anwendungsfall.

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Claims

&Ggr; &Pgr; A3GW32172 GM-i A k &zgr; &ogr; GmbH, Wuppertal Mehrlagiger Fadenwickelkörper Schut zensprüche

1. Mehrlagiger Fadenwickelkörper, bei welchem zumindest ein Teil der Fäden wendelförmig und/oder ein Teil der Fäden spiralförmig ausgebildet ist, die Fäden innerhalb jeder Fadenlage in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind und die Fäden benachbarter aufeinanderfolgender Fadenlagen sich kreuzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden in Form von wenigstens zwei übereinandergelegten und dann spiralförmig aufgewickelten Fadenmatten angeordnet sind, daß die Fäden innerhalb jeder Fadenmatte von mehreren eingelegten Querfäden gehalten werden, daß innerhalb jeder Fadenmatte der gegenseitige Abstand der Querfäden wesentlich größer ist als der gegenseitige Abstand der Fäden und daß keiner der Fäden eine Umlenkstelle aufweist.

2. Fadenwickelkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Fäden wendelförmig ausgebildet sind.

3. Fadenwickelkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden wenigstens einer Fadenmatte zu den übrigen Fäden gegensinnig wendelförmig auegebildet sind.

4. Fadenwickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden und/oder die eingelegten Querfäden strukturiert und/oder profiliert sind.

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5. Fadenwickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden wenigstens einer

; Fadenmatte in Gruppen angeordnet sind, wobei mindestens

&ngr; in ausgewählten Bereichen der Abstand der laden vonein-

t ander innerhalb einer Gruppe kleiner ist als der Abstand

'■ der äußeren Fäden benachbarter Fadengruppesb. voneinander.

6. Fadenwickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis S,

* dadurch gekennzeichnet, dsß wenigstens ein Teil der Fäden

Hohlfäden sind.

7. Fadenwickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden der unterschiedlichen Fadenmatten unterschiedliche Eigenschaften und/oder Funktionen haben.

8. Fadenwickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden der unterschiedlichen Fadenmatten hinsichtlich ihres inneren Omxanges und/oder ihres äußeren Umfanges und/oder ihrer »fandstärke und/oder ihrer Länge unterschiedliche Abmessungen aufweisen.

9. Fadenwickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

' dadurch gekennzeichnet, daß die Faden der unterschied-

&iacgr; liehen Fadenmatten eine untereohiedliehe Quersehnltts-

\ form aufweisen.

10. FadenwickelkLrper nach einem der Ansprüche 6 bis 9,

dadurch gekennzeichnet« daß die Hohlfaden wenigstens einer Fadenmatte wenigstens an einem Ende 4ur Fadenmatte verschlossen sind.

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11. Fadenwickelkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10/ dadurch gekennzeichnet/ cUiß zwischen wenigstens einem Teil der Fadenlagen ein flulddurchlässlges Flächengebilde angeordnet 1st.