Sengmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sengmaschine der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.
Ein Beispiel einer derartigen Sengmaschine geht aus der EP 0 814 185 A2 hervor. Hierbei werden mehrere Garnstränge nebeneinander in ihrer Längsrichtung durch einen Sengkanal des Sengbrenners hindurchgeführt, der von einem Ende her mittels Gasflammen beheizt ist, deren Richtung im wesentlichen mit der des Sengkanals übereinstimmen, so daß sich also die Flammgase und das Garn in dem Sengkanal gleichlaufend bewegen.
Die Arbeitsgeschwindigkeit, d.h. die Geschwindigkeit mit der die Garnstränge in ihrer Längsrichtung durch den Seng- brenner hindurchgefördert werden, liegt in der Größenordnung von 300 bis 1000 m/min. Das Sengen wird meist bei Garnen angewendet, aus deren Oberfläche feine Härchen vorstehen, also z.B. bei Garnen aus Naturfasern oder Spinnfasergarnen. Die aus der Garnoberfläche hervorstehen-
den Härchen werden abgebrannt bzw. schmelzen oder backen zu Partikeln zusammen, die zunächst die Geschwindigkeit der Garnstränge aufweisen und sich mit diesen in der gleichen Richtung fortbewegen. Das Sengergebnis des Sengbren- ners nach der EP 0 814 185 A2 , d.h. der Grad der Befreiung der Garnstränge von den durch die hervorstehenden Härchen gebildeten Flusen ist ausgezeichnet. Bei der praktischen Verwirklichung einer Sengmaschine unter Einsatz von Sengbrennern der in der EP 0 814 185 A2 beschriebenen Art hat es jedoch anfänglich Schwierigkeiten gegeben, weil die abgesengten und mit dem Garnstrang mitfliegenden, zunächst noch flüssigen oder klebrigen Partikel eines thermoplastischen Materials die Neigung haben, sich überall im Ausgangsbereich der Maschine an den Wandungen und Führungs- ele enten für die Garnstränge in dicken Schichten festzusetzen und wiederholte und schwierig durchzuführende Reinigungsoperationen verursachen. Bei den angegebenen Arbeitsgeschwindigkeiten kommen im Dauerbetrieb nicht unerhebliche Mengen an abgesengtem Material zustande.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Betriebsweise einer gattungsgemäßen Sengmaschine zu verbessern .
Diese Aufgabe wird in ihrem verfahrensmäßigen Aspekt durch die in Anspruch 1, in ihrem vorrichtungmäßigen Aspekt durch die in Anspruch 2 wiedergegebenen Erfindungen gelöst .
Die hierin zum Ausdruck kommende Grundidee besteht darin, die mitbewegten Partikel zu entfernen, sodaß sie nirgends mehr aufprallen und anbacken können, sondern gesammelt und auf für den Betrieb der Sengmaschine umschädliche Weise entsorgt werden können.
Dies kann in der in Anspruch 3 wiedergegebenen Weise realisiert werden.
Die in dem Sengbrenner abgesengten Materialpartikel müssen also ebenso wie der einzelnen Garnstrang selbst, eine Zeitlang berührungslos durch die Luft geführt werden, damit durch Abkühlung eine Verfestigung der Partikel und der Garnoberfläche in einem Grade erreicht wird, daß keine Klebrigkeit mehr besteht, d.h. keine Neigung zum Anbacken oder Zusammenbacken mehr vorhanden ist. Die Partikel müssen nicht vollkommen hart werden, sollen aber an ihrer Oberfläche keine Neigung mehr zeigen, an einer benachbarten Oberfläche oder einer benachbarten Partikel anzuhaften.
Dieser Zustand ist am Ende der Abkühlstrecke erreicht. Hier ist eine Einrichtung vorgesehen, die die in einer Art Sprühstrahl mit dem Garnstrang mitfliegenden Partikel in einer Weise auffängt, daß sie aus der Maschine entfernbar sind, ohne die Maschine von innen zu bedecken und Führungselemente zu verkleben.
Gemäß Anspruch 4 kann die Einrichtung einen offenen Behälter umfassen, in den die mit dem Garn mitbewegten Partikel hineinfliegen können. Dieser Behälter hat für jeden Garnstrang oder jede Gruppe von Garnsträngen einen Öffnungsquerschnitt, der ausreicht, um die Gesamtheit der fliegenden abgesengten Partikel aufzunehmen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die konstruktive Anordnung nach Anspruch 5 getroffen.
Die Vorsehung des Sengbrenners gewissermaßen in einer oberen "Ecke" des Gehäuses der Sengmaschine und die diago- nale Führung der Garnstränge im Gehäusequerschnitt erlauben die Unterbringung einer maximalen Abkühlstrecke bei einem Gehäuse bestimmter Größe.
Außerdem aber führt die schräge Garnstrangführung schon zu einer ersten Trennung der mitbewegten abgesengten Partikel von den Garnsträngen, weil die Partikel unter Schwerewirkung eine parabelförmige Flugbahn nach unten zurücklegen. Die Öffnung des Behälters muß sich über den gesamten Grundrißbereich erstrecken, in dem die fliegenden bzw. fallenden abgesengten Partikel ankommen können. Ein gefüllter Behälter kann während des Betriebs der Sengmaschine rasch gegen einen leeren Behälter ausgetauscht werden.
Der Garnstrang bzw. die Garnstränge einer Gruppe werden frei und berührungslos gegen die Öffnung des Behälters geführt. Dort ist das Ende der Kühlstrecke gelegen. Nach einem weiteren Merkmal der bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 6 wird das Ende der Kühlstrecke durch Umlenkrollen gebildet, an denem der Garnstrang bzw. die Garnstränge in eine Aufwärtsstrecke umgelenkt werden, um aus dem Bereich der Öffnung des Behälters wegzukommen und weitergeleitet werden zu können. Die Umlenkung an den Umlenkrollen erfolgt in einem spitzen Winkel. Etwa noch an dem Garn haftende Partikel werden durch diese abrupte Richtungsänderung abgeschleudert und gelangen ebenfalls in den Behälter. In der Aufwärtsstrecke findet noch eine merkliche Nachkühlung statt, so daß die Garnstränge sich bis zu ihrer Weiterförderung zu einem nachgeschalteten Aggregat weiter abkühlen können. Als ein konstruktives Beispiel ist in Anspruch 7 eine Länge der Aufwärtsstrecke von einem Drittel bis zwei Drittel der Länge der Abkühlstrecke genannt .
Am oberen Ende der Aufwärtsstrecke können gemäß Anspruch 8 weitere Umlenkrollen vorhanden sein, mittels derer der Garnstrang oder die Garnstränge aus dem Gehäuse der Sengmaschine herausgeleitet werden können.
Die Länge der Abkühlstrecke sollte mindestens 1,20 m betragen (Anspruch 9).
Die je nach Arbeitsgeschwindigkeit für die Zurücklegung dieser Strecke benötigte Zeit reicht aus, um die relativ kleinen abgesengten Partikel oberflächlich so weit abkühlen zu lassen, daß sie ihre Klebrigkeit verlieren.
Der Schrägstellungswinkel des Garnstrangs bzw. der Garn- stränge in der Abkühlstrecke hängt von den konstruktiven Gegebenheiten ab. Gemäß Anspruch 10 sollte er 45° bis 75° betragen.
Die am Ende der Abkühlstrecke und auch am Ende der Auf- wärtsstrecke vorgesehenen Umlenkrollen für jeden einzelnen Garnstrang sollten im Anlagebereich des Garnstrangs, z. B. im Grund einer etwa vorhandenen Führungsrille, Durchmesser von etwa 15 bis 30 mm aufweisen (Anspruch 11), wodurch die Umlenkrollen bei Garngeschwindigkeiten von 300 bis 1000 m/min sehr hohe Drehzahlen in der Größenordnung von ca. 5.000 bis 20.000 min"1 erhalten, was dazu führt, daß etwa zum Anbacken neigende angesengte Partikel abgeschleudert werden. Die Umlenkrollen können auf diese Weise sauber gehalten werden.
Um auch die Abstützungen der Umlenkrollen vor anbackenden Partikeln zu schützen, empfiehlt sich die Ausgestaltung nach Anspruch 12. Die Abstützungen sind auf diese Weise aus dem Bereich des Garns und der abgesengten Partikel herausgerückt.
Die Ansprüche 13 bis 16 geben konstruktive Ausgestaltungen der Umlenkrollen und ihrer Wellen wieder.
Es ist von Vorteil, wenn in der Abkühlstrecke oberhalb des Garnstrangs eine Absaugeinrichtung für aus dem Sengbrenner
austretende Flammgase vorgesehen ist (Anspruch 17).
Auf diese Weise können die Flammgase aus dem Gehäuse der Sengmaschine herausgeführt werden. Die Flammgase haben durch ihre Temperatur die Neigung nach oben, der Absaugeinrichtung entgegen, zu steigen. Zusammen mit dem Umstand, daß die abgesengten Partikel unter der Schwerewirkung nach unten fallen, wird hierdurch die Trennung der Flammgase von den abgesengten Partikeln gefördert.
Je nach Arbeitsgeschwindigkeit und Art des Garnmaterials kann es sich empfehlen, gemäß Anspruch 18 im Bereich der Abkühlstrecke eine Sprüheinrichtung vorzusehen, mittels derer ein fluides Medium auf den laufenden Garnstrang sprühbar ist.
Das fluide Medium kann Luft, Wasser oder dergleichen sein und die Abkühlung unterstützen.
Der Gegenstand des Anspruchs 19, nämlich die Regelung der Sengwirkung über eine Temperaturmessung, wirkt im Sinne einer optimalen Abtrennung der mitbewegten abgesengten Partikel mit, insofern auf diesem Wege jede übermäßige Temperatursteigerung über den für das Sengen notwendigen Wert vermieden und die Abkühlstrecke tatsächlich eine Abkühlung bis zu einer ausreichenden zu Verfestigung der Partikel ergibt.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Sengmaschine;
Fig. 2 zeigt eine Ansicht gemäß Fig. 1 von links in verkleinertem Maßstab;
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Einzelheit aus dem Bereich der Umlenkrollen;
Fig. 4 und 5 zeigen Ansichten von Umlenkrollen.
Die in Fig. 1 als Ganzes mit 100 bezeichnete Sengmaschine umfaßt ein Maschinengehäuse 1, in welchem in dem gezeigten Ausführungsbeispiel sechs nebeneinanderliegende Brennereinheiten 2 untergebracht sind, die in Fig.2 nur durch ihre Mittellinien angedeutet sind. Jede Brennereinheit weist einen Sengbrenner 10 auf, in welchem in dem Ausführungsbeispiel vier in einer Ebene übereinanderliegende Garnstränge 3 gesengt werden. Der Sengbrenner kann z. B. in der in der EP 814 185 A2 beschriebenen Weise ausgebil- det sein. Die Garnstränge werden bei 4 herangeführt und im Inneren des Maschinengehäuses 1 bei 5 durch entsprechende nicht im einzelnen dargestellte Umlenkrollen schräg nach unten umgelenkt. Die Garnstränge 3 passieren sodann in einer Ebene übereinanderliegend den gasbeheizten Sengbren- ner 10, wobei die Gasflammen an dem Ende 6 des Sengbrenners 10 erzeugt werden und eine parallel zu der Förderrichtung 7 der Garnstränge 3 sich erstreckende Flammrichtung aufweisen. Die Flammgase treten an dem dem Einlaßende 6 gegenüberliegenden Ende 8 zusammen mit den Garnsträngen 3 in der Richtung 7 aus dem Sengbrenner 10 aus.
Der Sengbrenner 10 jeder Brennereinheit 2 ist im Bereich der in Fig. 1 rechten oberen Ecke des dargestellten Gehäusequerschnitts angeordnet, der im wesentlichen die Gestalt eines aufrechten Rechtecks aufweist. Die Förderrichtung 7 erstreckt sich schräg nach unten, d.h. etwa diagonal zu dem dargestellten Gehäusequerschnitt bis zu im Bereich der linken unteren Ecke des Gehäusequerschnitt gelegenen, in Fig. 1 nur angedeuteten, in Fig. 3 und 4im einzelnen dargestellten Umlenkrollen 9. In dem Ausführungsbeispiel nehmen die von den oberen Umlenkrollen 5 bis
zu den unteren Umlenkrollen 9 geradlinig und berührungslose verlaufenden Garnstränge 3 mit der Horizontalen einen Winkel 11 von etwa 60° ein. An den Umlenkrollen 9 erfolgt eine Umlenkung nach oben in einem spitzen Winkel 12 bis zu oberen Umlenkrollen 13, an denen die Garnstränge 3 aus dem Gehäuse 1 in Sinne des Pfeiles 14 herausgeleitet werden.
Zwischen der Austrittsstelle 8 aus dem Sengbrenner 10 legen die Garnstränge 3 bis zu den Umlenkrollen 9 eine Abkühlstrecke 15 zurück, die in einem konkreten Ausführungsbeispiel eine Länge von etwa 1,40 m aufweist. An die Abkühlstrecke 15 schließt sich eine Aufwärtsstrecke 16 an, die in dem Ausführungsbeispiel etwa halb so lang ist.
Die Garnstränge 3 bestehen in dem Ausführungsbeispiel aus einem thermoplastischen Spinnfaser-Teppichgarn, auf dessen Oberfläche im ungesengten Zustand feine Härchen hervorstehen, die bei der Ausrüstung des Teppichs und auch noch bei seiner nachfolgenden Ingebrauchnahme eine sehr stören- de Flusenbildung verursachen. Die vorstehenden Härchen werden beim Passieren des Sengbrenners 10, in welchem eine sehr hohe Temperatur herrscht, abgebrannt bzw. abgeschmolzen und fliegen zusammen mit den Garnsträngen 3 in der Richtung 7 mit. Im Bereich des Austrittsendes 8 des Seng- brenners 10 sind die abgesengten Partikel noch klebrigplastisch, kühlen sich aber auf der Abkühlstrecke 15 soweit ab, daß sie zumindest an der Oberfläche ihre Klebrigkeit verlieren und nicht mehr die Neigung besitzen, an einer Aufprallfläche oder einer anderen Partikel anzuhaf- ten.
Die mit der Geschwindigkeit der Garnstränge 3, die in der Größenordnung von 300 bis 1000 m/min liegt, mitfliegenden abgesengten Partikel treffen nun auf einen im Grundrißbe- reich der Abkühlstrecke 15 angebrachten, nach oben offenen Sammelbehälter 20, oberhalb dessen Öffnung die Umlenkrol-
len 9 angeordnet sind, der aber auch in der Lage ist, Partikel aufzufangen, die unter der Schwerewirkung in einer Parabelbahn 17 unterhalb der Garnstränge 3 nach unten fallen. Auch an den Umlenkrollen 9 für den jeweili- gen Garnstrang, die nur einen Durchmesser von 15 bis 30 mm aufweisen, abgeschleuderte, an der Garnstrangoberfläche noch anhaftende abgesengte Partikel werden von dem Sammelbehälter 20 erfaßt. Der Sammelbehälter 20 kann in Richtung des Pfeiles 18 während des Betriebs der Sengmaschine 100 aus dem Maschinengehäuse herausgezogen und entleert oder durch einen leeren Behälter ersetzt werden.
Das Wesentliche an der Führung der Garnstränge 3 im Anschluß an den Sengbrenner 10 besteht also darin, daß die Garnstränge 3 und die mit ihnen mitbewegten abgesengten Partikel in den Behälter 20 dirigiert werden und nicht an der Gehäusewandung oder Führungselementen für die Garnstränge 3 haften bleiben können.
Oberhalb der Garnstränge 3 ist eine Absaugeinrichtung 21 in Gestalt eines sich quer über die Abkühlstrecken 15 der Brennereinheiten 2 erstreckenden dachförmigen Sammelelements 22 vorgesehen, welches über ein Gebläse 23 (Fig. 2) die aus dem Sengbrenner 10 in Richtung 7 austretenden und sich nach dem Verlassen des Sengbrenners 10 nach oben bewegenden Flammgase absaugt und aus dem Inneren des Maschinengehäuses 1 entfernt. Das Gebläse 23 ist im Ausführungsfall auf der Oberseite des Maschinengehäuses 1 angebracht, ebenso wie ein Gebläse 24, welches über eine Lei- tung 25 die sechs Sengbrenner 10 mit Verbrennungsluft versorgt .
In Fig. 3 ist der Bereich der unteren Umlenkrollen 9 noch einmal separat dargestellt. Zwischen zwei seitlichen mit dem Maschinengehäuse 1 verbundenen Tragplatten 26 erstrecken sich die Wellen 27 der Umlenkrollen 9, die die
aus Fig. 4 ersichtliche Gestalt aufweisen. Sie weisen eine V-förmige Umfangsnut 28 auf, in deren Grund eine Führungsrille 31 für den jeweiligen Garnstrang 3 ausgearbeitet ist. Die V-Form der Umfangsnut 28 trägt dazu bei, abge- sengte Partikel von dem Garnstrang 3 wegzuführen. Für jeden Garnstrang 3 ist eine separate Umlenkrolle 9 vorgesehen, deren Wellen 27 in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 auf Lagern 29 in den seitlichen Tragplatten 26 gelagert sind. Der Abstand 30 von der Führungsrille 31 in axialer Richtung der Welle 27 bis zu den jeweiligen Lagern 29 beträgt mindestens 5 cm, damit die Lager 29 aus dem Bereich der Garnstränge 3 und der sich mit diesen mitbewegenden abgesengten Partikel herausbleiben.
Der Durchmesser 32 der Führungsrille 31 beträgt etwa 15 bis 30 mm, so daß die Führungsrollen 9 bei den üblichen Fördergeschwindigkeiten der Garnstränge 3 in der Größenordnung von 300 bis 1000 m/min mit einer Drehzahl von etwa 5.000 bis 20.000 min"1 umlaufen, was ausreicht, um etwa zum Anhaften bereite, von dem jeweiligen Garnstrang 3 abgesengte Partikel abzuschleudern, so daß die Umlenkrollen 9 auf diese Weise einen Selbstreinigungseffekt erfahren.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 wie- dergegeben. Die Welle 27' dreht sich hierbei nicht mit. Die Umlenkrolle 9' ist auf Lagern 29' auf der feststehenden Welle 27' gelagert. Auch die Umlenkrolle 9' hat eine Umfangsnut 28 mit einer Führungsrille 31. Die Abmessungen entsprechen denjenigen der Fig. 4.
Oberhalb des Garnstranges 3 bzw. der Garnstränge 3 ist im Bereich der Abkühlstrecke 15 eine Sprüheinrichtung 19 vorgesehen, aus der ein Wassernebel oder Kühlluft zur Unterstützung der Abkühlung auf die laufenden Garnstränge 3 gerichtet werden kann.
In der Nähe des Auslaßendes 8 des Sengbrenners 10 ist ein Temperaturmeßwandler 33 vorgesehen, der die Temperatur der auslaufenden Garnstränge 3 bzw. der austretenden Flammgase erfaßt und dessen Signal über die Leitung 34 einem Regler 35 zugeführt wird, der den Brennerinnendruck und damit die Sengwirkung regelt.