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Verfahren zum Behandeln von Spinnkuchen, Spulen oder ähnlichen aus Kunstfäden be- stehenden Körpern
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Weise beeinflussen. Mit den bisher bekannten Hochfrequenztrockenverfahren und Vorrichtungen konnte das nicht erzielt werden, da die Feldverteilung dabei so ungünstig war, dass Teile des zu trocknenden Körpers, die in demselben Abstande von der Achse desselben liegen, auf verschiedene Weise durch dieses Feld beeinflusst werden.
Um das zu vermeiden, verwendet man nach einer beispielsweisen anmeldungsgemässen Aus- führungsform zum Erzielen des Hochfrequenzfeldes einen oder eine Anzahl von Kondensatoren, dessen Achse bzw. deren Achsen mit den Achsen der zu trocknenden Körper zusammenfallen. Es können dabei Kondensatoren benutzt werden, deren Platten halbzylinderförmig ausgebildet sind, oder Kondensatoren mit in einer Entfernung obeneinander angeordneter zylindrischer Platten, innerhalb welchen sich eine Hilfselektrode befindet. Weiter können Kondensatoren benutzt werden, deren Beläge Drittel-, Viertel-, Sechstelusw. -zylinderflächen darstellen, welche an einem mehrphasigen hochfrequenten Wechselstrom angeschlossen sind.
Bei Anwendung eines erstgenannten Kondensators wird zudem der Vorteil erzielt, dass der Körper an der Innenseite stärker als an der Aussenseite vom Hochfrequenzfeld beeinflusst wird, wodurch der Körper im Innern schneller trocknet als an der Aussenseite. Dadurch, dass man das Volumen des Kondensators, den Abstand der Platten, die Stärke des Feldes usw. gemäss den auftretenden Umständen wählt, hat man die Trocknung der Körper derart in der Hand, dass man diese auf die günstigste Weise für den ganzen Faden einstellen kann. Man ist dadurch in der Lage die Feldverteilung derart zu wählen, dass dem Einfluss der verschiedenen Fadenschichten des Körpers aufeinander Rechnung getragen wird.
Bei Anwendung eines oder mehrerer Kondensatoren letztgenannter Art werden die Nachteile infolge einer ungünstigen Feldverteilung dadurch vermieden, dass sich das Hochfrequenzfeld dreht.
Die zu behandelnden Körper können erfin- dungsgemäss auf einen oder eine Anzahl von Stäben, Rohren oder derartigen Gegenständen gesteckt werden und so dem Hochfrequenzfeld zugeführt werden. Dabei können die zu be-
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handelnde Körper wiederum mit ihren Kopf-und Untenflächen aneinander liegen. Diese Stäbe, Rohre oder derartige Gegenstände können an einem Ende mit einer oder einer Anzahl von Vertiefungen und am anderen Ende mit einem oder einer Anzahl von entsprechenden Vorsprüngen versehen sein. Es ist dabei möglich, die mit den zu behandelnden Körpern versehenen Stäbe oder Rohre ununterbrochen durch das Feld hindurchzubewegen, wobei man sie derart ausführen kann, dass die Kopf-und Untenflächen der Körper automatisch mit dem erforderlichen Druck aneinanderliegen.
Eine unterbrochene Behandlungsweise ist auch möglich. In diesem Falle müssen bei den zu behandelnden Körpern, von denen die Endflächen mit gleicher Grösse aneinanderliegen, die beiden äusseren Endflächen der Reihe geschützt werden.
Es ist nicht notwendig, dass die Stäbe oder Rohre denselben Durchmesser wie die Öffnung in den zu behandelnden Körpern haben, sie können einen viel kleineren Durchmesser aufweisen. Im letzteren Falle können bei waagrecht angeordneten Stäben oder Rohren die zu be- handelnden Körper lose darauf aufgehängt werden.
Wenn diese Stäbe oder Rohre gedreht werden, so werden die darauf angeordneten Körper, durch die auftretende Reibung zwischen Rohr oder Stab und diesen Körpern, mitgenommen und ebenfalls gedreht werden.
Vorzugsweise wird der oder jeder Stab, das oder jedes Rohr oder derartiger Gegenstand, auf dem die Körper angeordnet sind, erfindungsgemäss aus einem Material mit einem kleinen dielektri- schen Verlustfaktor hergestellt, derart, dass das
Produkt der dielektrischen Konstanten und des
Verlustwinkels kleiner als das Produkt dieser
Faktoren des Materials des zu behandelnden Körpers ist. Als Material kann z. B. Glas, Poly- Äthylen, Fettstein, Calan od. dgl. benutzt werden.
Die Erfindung wird unten an Hand der Zeichnung näher erörtert werden, in der beispielsweise einige Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt sind.
Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt eines hohlen, in der erfindungsgemässen hochfrequenten Trockenvorrichtung angeordneten Garnkörpers. Fig. 2 ist eine der Fig. l entsprechende Ansicht, die jedoch eine andere Ausführungsform der das Feld bildenden Kondensatoren darstellt.
Fig. 3 ist eine andere, der Fig. 1 auch entsprechende Ansicht, die jedoch eine andere Anordnung der Platten der das Feld bildenden
Kondensatoren darstellt. Fig. 4 ist eine Seitenansicht einer Anzahl von Spinnkuchen, die derart angeordnet und abgedeckt sind, dass ihre Aussen- flächen gegen unerwünschte ungleichmässige Trocknung geschützt sind, wenn sie Hochfrequenz- feldern ausgesetzt sind. Fig. 5 stellt einen Spinn- kuchen dar, ; p dem ein erfindungsgemässer Kern angeordnet ist. Fig. 6 ist ein vertikaler Schnitt nach der Linie 6-6 von Fig. 5. Fig. 7 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung für die erfindungsgemässe ununterbrochene oder intermittierende Trocknung hohler Garnkörper.
In Fig. 1 der Zeichnung stellt 10 einen hohlen Garnkörper dar, der in einer horizontalen Lage auf einen Stab 11 abgestützt ist. Der Garnkörper ist von einer Anzahl von bogenförmigen Platten 12, 13 und 14 umgeben, welche Platten Kondensatoren bilden, zwischen denen sich Hochfrequenzfelder ausbilden. Wenn nun die Platte 12, die Platte 13 und die Platte 14 mit hochfrequenz n Wechselstromquellen verbunden sind, die einen Phasenunterschied von 120 haben, so ist es klar, dass sich das Feld zwischen den verschiedenen Platten 12, 13 und 14 in bezug auf den Garnkörper drehen wird, so dass die mittlere Feldverteilung in allen Teilen des Gr"nkörpers während der ganzen Trocknungsperiode konstant sein wird.
In dieser Weise kann der Garnkörper, sogar wenn er unbewegt bleibt, der Wirkung eines Hochfrequenzfeldes in einer hohen Gleichmässigkeit unterworfen werden, in welches Feld die gleichmässige Trocknung des ganzen Garnkörpers vor sich geht.
Wunschgemäss können die Kondensatorplatten in parallelen Gruppen, statt als gesonderte Einheiten, geschaltet sein. Ein Beispiel dieser geänderten Ausführungsform ist in Fig. 2 gezeigt, in der drei Paare Kondensatorplatten dargestellt sind.
So ist die Platte 15 mit der Platte 16, die Platte 17 mit der Platte 18 und die Platte 19 mit der Platte 20 parallelgeschaltet. Die zusammensetzenden Teile der parallelgeschalteten Paare sind in einem
Abstande von 180'und einen auf einem Stab 22 angeordneten Garnkörper 21 angebracht. Das
Paar 15 und 16 ist durch einen Zuleitungsdraht 23 mit einer hochfrequenten Wechselstromquelle verbunden. Auf dieselbe Weise ist das Paar 17 und 18 durch einen Draht 24 und das Paar 19 und 20 durch einen Draht 25 verbunden.
Die
Drähte 23, 24 und 25 werden mit Strömen mit einem Phasenuntcrschied von 120 -0 gespeist, so dass wiederum ein Hochfrequenzfeld entsteht, das eine hohe Gleichmässigkeit in allen Teilen des Garnkörpers aufweist.
Die Wahl der Drehgeschwindigkeit des Hochfrequenzfeldes wird zum grössten Teile durch die dem zu behandelnden Garnkörper pro Zeiteinheit zugeführte Wärmemengen bestimmt. Je nachdem die Wärmemenge pro Zeiteinheit grösser sein muss, muss die Frequenz grösser gewählt werden.
Die obenstehend Beschreibung in bezug auf die Fig. 1, 2 und 3 betraf nur einen einzigen bzw. auf den Stäben 11, 22 und 31 angeordneten Kuchen oder Garnkörper. Es hat sich jedoch als ein wichtiger Teil der Erfindung erwiesen, dass eine Anzahl von auf einem Stabe aus isolierendem Material angeordneten Garnkörpern gleichzeitig getrocknet werden kann. In dieser Hinsicht wird auf Fig. 4 hingewiesen, in der die von innen recht zylindrischen und von aussen abgestumpft konischen Kuchen mit den Endflächen aneinander- liegend auf einem in Konstruktion und Wirkung den obenbeschriebenen Stäben 11, 22 und 31 entsprechenden Stab 32 angeordnet sind.
Das
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Kopfende des Kuchens 36 liegt an dem Kopfende des Kuchens 37 an, das Untenende des Kuchens 37 liegt an dem Untenende des Kuchens 38 an, das Kopfende des Kuchens 38 liegt an dem Kopfende des Kuchens 39 an usw. Deshalb liegt nur die Unterfläche des ersten Kuchens 36 und das Kopfende des ersten Kuchens 40 frei, und diese Enden sind mit dünnen Ringen bedeckt, die aus einem Material, z. B. Glas, Poly-Äthylen, Fettstein, Calan od. dgl., hergestellt sind, das einen Verlustwinkel aufweist, der dem des Garnes gleich ist oder kleiner als dieser ist.
Der grössere Ring 41 liegt an dem Untenende des Kuchens 36 und der kleinere Ring 42 liegt an dem Kopfende des Kuchens 40. Die ganze
Konstruktion von Kuchen 36, 37, 38, 39 und 40 ist mit einer Umhüllung 43 umgeben, die so geartet ist, dass sie die Oberfläche der Kuchen während der Trocknung schützt, jedoch genügend porös ist, um das Entweichen des entwickelten
Dampfes zu ermöglichen. Dazu kann das um- hüllende Material 43 mit Perforationen oder an- deren Öffnungen versehen sein. Eine ideale
Umhüllung ist eine solche, die dielektrische
Eigenschaften aufweist, die möglichst weitgehend mit den des zu behandelnden Körpers über- einstimmen. Das gilt auch für die Platten und
Ringe, die an den Endflächen der zu behandelnden
Körper anliegen.
Es muss jedoch bemerkt werden, dass, wenn eine trockene Umhüllung oder trockene
Platten benutzt werden, die mit den zu behan- delnden Körpern in Berührung sind, die Um- hüllung oder die Platte nicht so heiss werden darf, dass sie die zu behandelnden Körper nachteilig beeinflusst. Um das zu vermeiden, können die
Umhüllung und die Platten aus einem Material hergestellt sein, das einen kleineren Verlustwinkel als das Material des zu behandelnden Korpers hat.
Die Endplatten 41 und 42 werden vorteilhaft aus einem feuchtigkeitsabsorbierenden Material hergestellt, und auf diese Weise werden die Fadenschichten an den Kuchenenden, an denen die Ringe 41 und 42 anliegen, auf dieselbe Weise wie die Teile in der Mitte des Spinnkuchens vom Hochfrequenzfelde beeinflusst werden.
Im Gegensatz zu der in Fig. 4 dargestellten Anordnung der Platten 41 und 42, ist es auch möglich, Platten zu benutzen, die sich in einem Abstande von den Endflächen der gestapelten Garnkörper befinden. Diese Platten können mit Öffnungen oder Perforationen versehen sein, und wenn sich während der Trocknung eine bedeutende Dampfmenge entwickelt, kann dieser Dampf zwischen den Kuchenenden und den Platten ebenso wie durch die Platten selbst entweichen. Wenn solche in einem Abstande angeordnete Platten benutzt werden, ist es vorteilhaft, sie aus einem Material herzustellen, das einen höheren Verlustwinkel als das Garn aufweist.
Das hat zur Folge, dass die Temperatur am
Kuchenende auf demselben Wert wie die inner- halb des Kuchens herrschende Temperatur ge- halten wird.
Die Endplatten oder Ringe können konisch oder schüsselförmig sein, was die der Behandlung unterworfenen Körper in den Stand setzt, sich in einer ununterbrochenen Reihe durch das Feld zu bewegen.
Die Kondensatorplatten, die das Hochfrequenzfeld erzeugen, das die Trocknung bewirkt, sind in Fig. 4 nicht dargestellt, es versteht sich jedoch, dass sie sich über die ganze Länge der Gruppe
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dargestellten Schemen angeordnet sind.
Bei der ununterbrochenen Trocknung einer grossen Anzahl von Kuchen kann vorteilhaft
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kann jeder Kuchen mit einem Kern 44 aus irgendeinem isolierenden Material, wie Keramik, versehen sein. Dieser Kern passt in das Zentrum der Kuchen und ist selbst mit einer Anzahl von axial verlaufenden Ausnehmungen oder
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in Verbindung stehen. Während der Trocknung entwickelter Dampf kann auf diese Weise durch die radialen Löcher und in die axialen Kanäle und von dort in die Aussenluft entweichen.
Die Öffnungen 45 a, 46 a, 47 a und 48 können in der Entweichungsrichtung des Dampfes gekrümmt sein, um das Entweichen des Dampfstromes zu fördern. Durch die Kanäle oder Leitungen 45, 46, 47 und 48 geführte warme oder kalte Luft wird die Dampfabfuhr fördern und kann wunschgemäss in besonderen Fällen als Hilfstemperaturregelung benutzt werden.
In der Mitte des Kernes 44 ist ein Stab 49 aus elektrisch leitendem Material angeordnet. Der Stab 49 ist am einen Ende mit einer Vertiefung 50 und am anderen Ende mit einem Vorsprung 51 versehen. Die Vertiefung 50 liegt in derselben Höhe wie die eine Endfläche des
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Wenn die Garnkörper sich durch die Führung 56 bewegen, sind sie der Wirkung eines Hochfrequenzfeldes ausgesetzt.
In Fig. 7 sind zylindrische Kondensatorplatten 59 und 60 dargestellt, die in Reihe mit einer hochfrequenten Stromquelle 63 geschaltet sind. Aus der Darstellung der elektrischen Vorrichtung in Fig. 7 geht hervor, dass nicht ein Drehfeld angewendet wird, sondern eine Innenelektrode als ein Teil eines Kondensators wirkt, wodurch die Kondensatoren 59 und 60 in Reihe geschaltet werden. Diese Hilfselektrode besteht aus den Leitern 49, die bei fortschreitender Trocknung laufend durch andere ersetzt werden, wodurch Anschlussverbindungen nicht notwendig sind. Die Kuchenenden sind dadurch geschützt, dass die Kuchen in einem Stapel mit den Enden aneinanderliegend angeordnet sind.
Es ist klar, dass, wenn der zentrale Kern oder Stab ein Leiter ist, der sich elektrisch an der Trocknung beteiligt, der Kuchen an der Innenseite stärker als an der Aussenseite vom Felde beeinflusst wird, was vollkommen deutlich aus einer Vergleichung der Innen-und Aussenoberflächen des Kuchens hervorgeht. Die Trocknung erfolgt somit schneller von innen als von aussen. Daraus folgt, dass dadurch, dass die Bemessungen des Kondensators, die Abstände der Platten und die Feldstärke in Zusammenhang mit den Umständen gewählt werden, die Trocknung der Kuchen vollstandig geregelt werden kann, um freie Schrumpfung und gleichmässige Eigenschaften nach der Trocknung zu ermöglichen.
Obschon es in Fig. 7 nicht dargestellt ist, liegt es in dem Gebiete der Erfindung, das Drehfeld nach den Fig. 1-3 auf die ununterbrochene Behandlungsvorrichtung nach Fig. 7 anzuwenden, gleichfalls ob die Kuchen mit oder ohne Leiter versehen sind.
Nachdem die Kuchen dem Hochfrequenzfelde ausgesetzt sind, werden sie von den Förder- organen 57 und 58 einem, unter denselben be- findlichen Aufnahmebehälter 64 abgegeben. Da die Vertiefungen und Vorsprünge des Stabes 49 die Garnkörper schnell lösbar miteinander ver- binden, konnen die Garnkörper ohne Schwierig- keiten am oberen Ende der Führung 56 mit- einander verbunden werden und am unteren
Ende derselben gelöst werden.
Es ist klar, dass die Kuchen abwechselnd aufrecht und umgekehrt auf dem Transportband 53 an- geordnet sind, so dass die Kuchen beim Passieren durch das Hochfrequenzfeld auf nahezu dieselbe
Weise wie in Fig. 4 mit den Endflächen aneinander- hegen. Selbstverständlich ist der Kern 44 mit dem Vorsprung 51 immer aufrecht in dem Kuchen angeordnet.
Bei der von der in Fig. 7 dargestellten Aus- f l1hrungsform der ver skalen Anordnung erfolgt das Entweichen von Dampf sehr leicht durch die Kanäle 45, 46, 47 und 48, die dadurch in Übereinstimmung gebracht werden können, dass der Vorsprung 51 und die entsprechende Ver- tiefung 50 irgendeinen nichtrunden, z. B. einen viereckigen Schnitt haben, wie in Fig. 5 dargestellt ist.
Die in Fig. 7 dargestellte Verfahrensform kann kontinuierlich oder absatzweise durchgeführt werden, was von der Länge und Stärke des Hochfrequenzfeldes, durch das die Kuchen geführt werden, abhängt. Wenn diskontinuierlich gearbeitet wird, so werden die Förderorgane 53, 57 und 58 periodisch in bestimmten Zwischenpausen betätigt. Wenn eine kontinuierliche Behandelt beabsichtigt ist, werden diese Organe ununterbrochen mit einer verhältnismässig geringen Geschwindigkeit betätigt. Es ist klar, dass einer der Vorteile der in Fig. 7 dargestellten vertikalen Ausführungsform der ist, dass durch das Gewicht der Kuchen bewirkt wird, dass die Kuchenenden während ihrer Bewegung durch das Hochfrequenzfeld aneinanderliegend gehalten werden.
Wenn die Kuchen trockener werden, befinden sie sich zudem weiter unten im Stapel als die nassen Kuchen, so dass, wenn die Gefahr für Zusammendrücken der jetzt nahezu trockenen Kuchen am grössten ist, der Druck nie so gross werden kann, dass die Kuchen beschädigt werden, da die zentralen Kerne 44 nur ein bestimmtes Mass von axialer Kompression jedes Kuchens erlauben werden.
Es versteht sich, dass der in den Fig. 5 und 6 dargestellte Kern nur schematisch dessen Aufbau zeigt. Es müssen darüber hinaus Massnahmen getroffen werden, um die bei der Behandlung im Hochfrequenzfeld entstehende Schrumpfung auszugleichen. Das kann dadurch erfolgen, dass der zu behandelnde Körper lösbar auf dem Kern angeordnet wird, wobei der Körper auf einer horizontalen Erweiterung des Kernes aufliegt, oder dadurch, dass irgendein Teil, wie die Aussenschicht des Kernes, zusammendrückbar gemacht wird.
Im vorstehenden ist wenig von den Temperaturen, denen die Körper während der Trocknung ausgesetzt sind, gesagt. Der Grund dafür ist, dass die Temperaturen von den Eigenschaften der die Kuchen zusammensetzenden Fäden abhängen.
Da die Körper nur kurze Zeit behandelt werden, können höhere Temperaturen als die, welche bisher in der Technik als maximal angenommen wurden, benutzt werden. Selbstverständlich bleiben die Temperaturen in Spinnkuchen, bzw. in den Spulen niedrig, solange sie nass sind, da die den Spinnkuchen zugeführte Wärme für die Verdampfung des Feuchtigkeitsgehaltes be- nutzt wird, oder kann den Spinnkuchen eine genügende Wärmemenge zugeführt werden, um die Trocknung bei einer Temperatur von ungefähr 100 C ohne nachteilige Folgen vor sich gehen lassen zu können. Es kann jedoch erwünscht sein, die Trocknung bei niedrigeren Temperaturen fort- zusetzen, nachdem ein Teil der Feuchtigkeit beseitigt ist. Gegebenenfalls kann das in einem zweiten, dem ersten Felde nachgeschalteten Felde stattfinden.
Es ist selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die oben beispielsweise beschriebenen
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und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist. Ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen, können die Körper horizontal statt, wie in Fig. 7 dargestellt ist, vertikal durch das Feld geführt werden. Obschon in der ganzen Beschreibung Spinnkuchen oder Garnkuchen des nach dem Topfspinnverfahren erhaltenen Typus beschrieben sind, ist es klar, dass die Erfindung auch auf andere Typen Garnkörper, wie z. B. zylindrische Wickel, anwendbar ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Behandeln von Spinnkuchen, Spulen od. ähnl. aus Kunstfäden bestehenden Körpern durch Hochfrequenzerhitzung, dadurch gekennzeichnet, dass diese Körper derart ins Hochfrequenzfeld gebracht werden, dass wenigstens ihre Endflächen geschützt sind.