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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Benetzen eines laufenden
Fadens gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Bei
der Herstellung und Bearbeitung von synthetischen Fäden ist
es allgemein bekannt, dass die Fäden
mit einer Flüssigkeit,
dem so genannten Präparationsmittel,
benetzt werden. Die Flüssigkeit, die
vorzugsweise aus einer Öl-Wasseremulsion gebildet
ist, dient einerseits dazu, die Reibeigenschaften des Fadens zu
beeinflussen und des weiteren einen Fadenschluss der Vielzahl den
Faden bildenden Filamente herzustellen. Das Präparationsmittel wird bevorzugt
unmittelbar durch Kontakt des Fadens mit der mit Flüssigkeit
benetzten Oberfläche
eines Fadenführungsmittels
aufgebracht. Als Fadenführungsmittel
werden dabei bevorzugt angetriebene Walzen verwendet, die vorzugsweise
in Fadenlaufrichtung bewegt werden, um somit ein an der Oberfläche geführtes Präparationsmittel
möglichst
gleichmäßig an dem
mit Kontakt an der Walzenoberfläche
geführten Faden
abzugeben.
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Aus
der
DE 101 57 136
A1 ist eine derartige Vorrichtung zum Benetzen eines laufenden
Fadens mit einer angetriebenen Walze bekannt. Die bekannte Vorrichtung
verwendet hierbei eine angetriebene Walze, die in einer Mantelfläche eine
umlaufende Radialnut aufweist. Die Walze ist oberhalb einer mit Flüssigkeit
gefüllten
Wanne angeordnet, wobei ein Teilstück des Walzenmantels in das
Flüssigkeitsbad eintaucht
und somit zu einer Benetzung der Nutwandungen der Radialnut führt. Der
Faden wird außerhalb
der Wanne mit Kontakt zu den Nutwandungen der Radialnut geführt, so
dass die in der Radialnut anhaftende Flüssigkeit kontinuierlich von
dem Faden aufgenommen wird.
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Derartige
Vorrichtungen haben sich über Jahrzehnte
bewährt,
um laufende Fäden
mit einem Präparationsauftrag
zu benetzen. So ist beispielsweise aus der
US 545,594 oder der
GB 1 032 157 bekannt, innerhalb der
Radialnut eine Vielzahl von feinen Quernuten in den Nutwandungen
einzubringen, um das Mitnehmen der Flüssigkeit aus der Wanne innerhalb
der Radialnut zu verbessern. Dabei wird die Flüssigkeit im wesentlichen in
den Quernuten gehalten, wobei der Faden jedoch nur mit Kontakt auf
den Radialnuten gebildeten Stegen geführt wird. Dies führt zu unregelmäßigem Flüssigkeitsauftrag
auf dem Faden, so dass sich diese Vorrichtungen nicht behaupten
konnten.
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Aus
der
DE 29 27 741 A1 ist
eine Vorrichtung bekannt, bei welcher die Mantelfläche der
Walze ausschließlich
Quernuten aufweist, um die Flüssigkeitsmitnahme
aus der Wanne zu begünstigen.
Der Faden wird mit Umschlingung über
die Stege geführt. Aufgrund
der ebenen Stegoberflächen
treten hierbei jedoch Fadenführungsprobleme
auf. Zudem wird der Faden nur einseitig benetzt.
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Unabhängig von
der Ausbildung der Radialnut am Umfang der Walze stellt sich jedoch
grundsätzlich
das Problem, dass bei rotierenden Walzen die Gefahr von Fadenwickeln
besteht. Derartige Fadenwickel führen
schnell zu einer Prozessunterbrechung und müssen manuell entfernt werden.
Zum Entfernen derartiger Fadenwickel werden oftmals scharfkantige
Hilfswerkzeuge eingesetzt, die jedoch die Gefahr beinhalten, dass
die Nutwandungen der Radialnut zerkratzt oder Beschädigt werden.
Insbesondere bei multifilen Fäden,
die aus einer Vielzahl von Filamentsträngen gebildet sind, können derartige Beschädigungen
in der Radialnut einzelne Filamentbrüche verursachen.
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Es
ist somit Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zum Benetzen eines
laufenden Fadens der gattungsgemäßen Art
derart zu verbessern, dass derartige Nachteile vermieden werden
und insbesondere kurze Prozessunterbrechungen infolge von Fadenwickel
realisierbar sind.
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Diese
Aufgabe wird Erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Walze in der Mantelfläche
zumindest eine Axialnut aufweist, die die Radialnut mit größerer Nuttiefe
durchkreuzt.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen
der jeweiligen Unteransprüche
definiert.
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Überraschender
Weise hat sich herausgestellt, dass die durch die Axialnut hervorgerufene zwangsläufige Unterbrechung
des Fadenkontaktes zwischen dem Faden und der Radialnut sich nicht
negativ in der Benetzung des Fadens auswirkte. Insbesondere bei
der Führung
des Fadens in dem Nutgrund der Radialnut hat sich gezeigt, dass
die durch die Axialnut bedingte Vertiefung im Nutgrund der Radialnut
eine ausreichende Flüssigkeitsmenge
mit sich führt,
die trotz fehlendem Fadenkontakt eine Fortführung der Benetzung an dem
Faden gewährleistet.
Andererseits wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung
gewährleistet, dass
ein im Nutgrund der Radialnut gewickelter Faden durch ein in der
Axialnut geführtes
Hilfswerkzeug sicher entfernt werden kann.
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Zur
Benetzung von textilen, synthetischen Fäden, die beispielsweise in
einem Falschdralltexturierprozess geführt werden, hat sich die Ausbildung der
Axialnut gemäß der vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung bewährt,
bei welcher die Axialnut eine V-förmige Nutform aufweist und
die Nuttiefe der Axialnut um einen Betrag von maximal 1,5 mm größer ist als
die Nuttiefe der Radialnut. Damit wurde eine örtlich sehr begrenzte Unterbrechung
der Radialnut erreicht, die zu keiner Fehlstelle an dem präparierten Faden
führte.
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Die
Weiterbildung der Erfindung, bei welcher die Axialnut die Mantelfläche der
Walze von einer Stirnseite der Walze bis zur gegenüberliegenden Stirnseite
der Walze durchdringt, ist besonders Vorteilhaft, um mit einfachen
Hilfswerkzeugen Fadenwickel zu entfernen.
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Zur
Benetzung mehrerer parallel laufender Fäden ist die Weiterbildung der
Erfindung bevorzugt ausgeführt,
bei welcher die Walze in der Mantelfläche mehrere parallel nebeneinander
verlaufende Radialnuten aufweist, wobei die Axialnut alle Radialnuten durchkreuzt.
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In
Textilmaschinen ist es üblich,
dass eine Vielzahl von Fäden
gleichzeitig in einer Vielzahl von Bearbeitungsstellen geführt und
behandelt werden. Hierzu werden bevorzugt die Prozessaggregate durch
Gruppenantriebe angetrieben. Um möglichst eine Vielzahl von an
einer Antriebswelle angeordneten Walzen mit möglichst geringer Antriebsleistung antreiben
zu können,
sind die Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 5 bis 7 besonders vorteilhaft.
Die bevorzugte aus einem Duroplast hergestellte Walze lässt sich
hierbei an beliebiger Position einer Antriebswelle befestigen.
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Der
Herstellungsprozess der Walze lässt sich
insbesondere durch mehrere am Umfang der Walze gleichmäßig verteilte
Axialnuten derart verbessern, in dem die Axialnuten gleichzeitig
eine Werkzeugteilung bilden, so dass die Walze als Spritzgussteil
herstellbar ist.
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Um
Wicklerbildungen insbesondere bei kurzen Fadenspannungsunterbrechungen
zu vermeiden, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt verwendet,
bei welcher eine schaltbare Zulaufeinrichtung zur Zuführung der
Flüssigkeit
der Wanne zugeordnet ist, wobei die Zulaufeinrichtung durch einen Schwimmerschalter
aktivierbar und deaktivierbar ist, welche einen Flüssigkeitsstand
innerhalb der Wanne sensiert. Damit lässt sich eine gleichmäßige Benetzung
des Fadens gewährleisten.
So lassen sich sowohl ein Trockenlauf als auch eine übermäßige Benetzung
durch einen zu hohen Flüssigkeitsstand
der Wanne innerhalb der Radialnut verhindern.
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Zur
Vermeidung von ungewünschten
Umgebungseinflüssen
ist die Walze und die Wanne bevorzugt durch eine Abdeckung zur Umgebung
hin abgeschirmt, wobei die Abdeckung lediglich ein Einschnitt im
Bereich der Radialnut aufweist, durch welchen der Faden führbar ist.
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Die
erfindungsgemäße Walze
ist besonders geeignet um im Stand der Technik bereits bekannten Walzen
in derartigen Vorrichtungen in einfacher Art und Weise zu ersetzen.
Ihre Ausbildung ist insbesondere darauf abgestellt, um synthetische,
textile Fäden,
die aus einer Vielzahl von feinsten Filamenten gebildet sind, zu
präparieren.
Die umlaufende Radialnut sowie die quergerichtete Axialnut weisen
dabei beide bevorzugt eine V-förmige
Nutform auf.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und der erfindungsgemäßen Walze
unter Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
stellen dar:
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1 schematisch
eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
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2 schematisch
eine Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels aus 1 3 schematisch
eine Teilansicht des Querschnitts der Walze des Ausführungsbeispiels
aus 1
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4 schematisch
eine Teilansicht der Seitenansicht der Walze des Ausführungsbeispiels
aus 1
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5 schematisch
eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Walze
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In
den 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in mehreren Ansichten dargestellt. 1 zeigt
hierbei eine Seitenansicht und 2 eine Querschnittsansicht der
Vorrichtung. Soweit kein ausdrücklicher
Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung
für beide
Figuren.
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Die
Vorrichtung besteht aus einer Wanne 2, die Teilweise mit
einer Flüssigkeit 16 beispielsweise eine Öl-Wasseremulsion
gefüllt
ist. Oberhalb der Wanne 2 ist eine Walze 1 angeordnet.
Die Walze 1 eins ist über
eine Nabe 15 mit einer Antriebswelle 3 drehfest
verbunden. Die Antriebswelle 3 ist über Lagerbuchsen 9.1 und 9.2 in
den Seitenwandungen 21.1 und 21.2 der Wanne 2 gehalten.
Zur Aufnahme und Halterung der Lagerbuchsen 9.1 und 9.2 weisen die
Seitenwände 21.1 und 21.2 an
ihrer Oberseite jeweils eine Aussparung 17.1 und 17.2 auf.
Die Antriebswelle 3 ist außerhalb der Wanne 2 mit
einem Antrieb 10 gekoppelt.
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Der
Flüssigkeitsstand
der Flüssigkeit 16 innerhalb
der Wanne 2 ist derart bemessen, dass die Walze 1 mit
einem Mantelstück
in die Flüssigkeit 16 eintaucht.
Am Umfang der Walze 1 ist in der Mantelfläche 12 eine
Umlaufende Radialnut 13 enthalten, so dass bei Drehung
der Walze 1 eine Benetzung der Radialnut 13 mit
der Flüssigkeit 16 stattfindet.
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Oberhalb
der Wanne 2 sind zwei in Abstand zueinander gehaltene Fadenführer 4.1 und 4.2 angeordnet,
die einen Fadenlauf eines laufenden Fadens 6 oberhalb der
Wanne 2 derart bilden, dass der Faden 6 mit Kontakt
in der Radialnut 13 am Umfang der Walze 1 geführt ist.
Die Laufrichtung des Fadens 6 so wie die Drehrichtung der
Walze 1 sind in diesem Ausführungsbeispiel gleich gerichtet.
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Die
Wanne 2 und die Walze 1 sind nach oben hin gegenüber der
Umgebung durch eine Abdeckung 5 abgeschirmt. Die Abdeckung 5 besitzt
zur Fadenführung
im Bereich oberhalb der Radialnut 13 einen Einschnitt 11,
durch welchen der Faden 6 geführt wird.
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Um
den Flüssigkeitsstand
der Flüssigkeit 16 innerhalb
der Wanne 2 auf einem im wesentlichen konstanten Niveau
zu halten, ist der Wanne 2 eine Zuführeinrichtung 7 zugeordnet.
Wie in 1 dargestellt, wird die Zuführeinrichtung 7 durch
eine Zufuhrleitung 22 und einen Schwimmerschalter 8 gebildet. Die
Zufuhrleitung 22 ist mit einer Flüssigkeitsquelle (hier nicht
dargestellt) verbunden. Die Flüssig keitsquelle
wird bevorzugt durch eine oberhalb der Wanne 2 angeordneten
Vorratstank gebildet. Um in Abhängigkeit
von dem Flüssigkeitsstand
der Flüssigkeit 16 innerhalb
der Wanne 2 eine Zufuhr der Flüssigkeit über die Zufuhrleitung 22 zu
steuern, weist der Schwimmerschalter 8 ein Sensormittel
auf, das in Abhängigkeit
von dem jeweiligen Flüssigkeitsstand
ein Öffnen
oder Schließen
der Zufuhrleitung 22 vornimmt. In dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist das Sensormittel gestrichelt durch einen mechanisch gekoppelten
Schwimmkörper
dargestellt.
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Bei
dem in 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weißt
die Walze 1 neben der umlaufenden Radialnut 13 an
einer Stelle der Mantelfläche 12 eine Axialnut 14 auf.
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Zur
weiteren Erläuterung
der Ausgestaltung der Radialnut 13 und der Axialanut 14 am
Umfang der Walze 1 wird neben den 1 und 2 auf
die 3 und 4 Bezug genommen. In der 3 ist eine
Teilansicht des Querschnitts der Walze 1 und in 4 eine
Teilansicht der Seitenansicht der Walze 1 vergrößert dargestellt.
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In
der Mantelfläche 12 der
Walze 1 ist die umlaufende Radialnut 13 V-förmig eingebracht.
Die Nutflanken der Radialnut 13 bilden dabei einen Winkel α. Der Nutgrund
der Radialnut 13 ist durch eine Verrundung gebildet, wobei
die Radialnut 13 eine Nuttiefe TR aufweist,
die im wesentlichen über
den gesamten Umfang der Walze 1 konstant ist. Die zu der
Radialnut 13 quer gerichtete Axialnut 14 ist ebenfalls
V-förmig
in die Mantelfläche 12 eingebracht.
Die Nutflanken der Axialnut 14 bilden hierbei einen Öffnungswinkel β. Die Nuttiefe
der Axialnut 14 ist mit dem Bezugszeichen TA gekennzeichnet.
Die Axialnut 14 durchdringt die Mantelfläche 12 der
Walze 1 von einer Stirnseite 18.1 bis zur gegenüberliegenden Stirnseite 18.2.
Dabei wird die Radialnut 13 von der Axialnut 14 durchkreuzt.
Die Axialnut 14 weist dabei eine Nuttiefe TA auf,
die größer ist
als die Nuttiefe TR der Radialnut 13.
Um eine für
die Fadenbenetzung ausreichende Flüssigkeitsmitnahme der Axialnut 14 zu
erhalten, ist die Differenz zwischen der Nuttiefe TA der
Axialnut 14 und die Nuttiefe TR der
Radialnut 13 begrenzt auszuführen. Dabei hat sich herausgestellt, dass
textile, multifile Fäden
bei einer maximalen Differenz von 1,5 mm ohne Erzeugung von Fehlstellen benetzbar
sind. Somit gilt die Bedingung: TA < TR +
1,5
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Um
den im Nutgrund der Radialnut 13 geführten Faden hinreichend zu
benetzen wird der V-förmige
Nutquerschnitt bevorzugt mit einem Winkel α von < 90° bevorzugt < 70° ausgeführt. Dem
gegenüber
ist der Öffnungswinkel
der V-förmigen
Axialnut 14 bevorzugt mit einem Winkel β größer 90° ausgebildet. Hierbei ist insbesondere
darauf zu achten, dass einfache Hilfswerkzeuge durch seitliches
Einführen
in die Axialnut 14 Verwendung finden können, um gegebenenfalls Fadenwickel
innerhalb der Radialnut 13 zu entfernen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Walze,
wie sie beispielsweise in der vorgeschriebenen Vorrichtung einsetzbar
wäre, geht
aus der in 5 dargestellten Ansicht hervor.
Die Walze 1 ist als ein Bauteil aus einem Kunststoff vorzugsweise
aus einem Duroplast hergestellt, wobei das Bauteil durch eine Spritzgießverfahren
herstellbar ist. Hierzu sind eine zylindrische Nabe 15,
die eine Aufnahmeöffnung 23 zur
Aufnahme eine Antriebswelle aufweist, und ein konzentrisch zur Nabe 15 ausgebildeter
Walzenmantel 19 über
einen mittleren Steg 20 miteinander verbunden. Der Walzenmantel 19 weist an
seiner äußeren Mantelfläche 12 eine
umlaufende Radialnut 13 auf. An insgesamt vier Stellen
wird die Mantelfläche 12 jeweils
durch eine Axialnut 14 durchdrungen. Die Positionen der
Axialnuten 14 am Umfang des Walzenmantels 19 sind
mit gleichem Abstand zueinander ausgebildet. Die Form und die Ausbildung
der Radialnut 13 sowie der Axialnut 14 ist dabei
identisch zu den in 3 und 4 gemachten Angaben.
In soweit wird auf die zuvor genannte Beschreibung Bezug genommen.
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Die
gleichmäßig am Umfang
des Walzenmantels 19 verteilten Axialnuten 14 bilden
bei der Herstellung der Walze 1 als Spritzgussteil gleichzeitig Werkzeugtei lungen
aus, so dass eine gratlose Ausformung der Radialnut 13 und
insbesondere der Fadenführungsflächen innerhalb
der Radialnut 13 möglich
sind.
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In
soweit ist die in 5 dargestellte Walze besonders
geeignet, um in einer Textilmaschine in einer Vielzahl von Bearbeitungsstellen,
einer Vielzahl von Fäden
Einzelpräparationen
der Fäden
durchzuführen,
wobei die Walzen der Bearbeitungsstellen gemeinsam über eine
Antriebswelle angetrieben werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit,
das am Umfang der Walze mehrere nebeneinander laufende Radialnuten
eingebracht sind, die von den jeweiligen Axialnuten alle durchkreuzt
werden. Der Verlauf der nebeneinander angeordnete Radialnuten von
dem jeweiligen Fadenabstand zur Behandlung der Fäden abhängig. Auf eine Darstellung
eines derartigen Ausführungsbeispiels
wurde an dieser Stelle verzichtet.
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- 1
- Walze
- 2
- Wanne
- 3
- Antriebswelle
- 4.1,
4.2
- Fadenführer
- 5
- Abdeckung
- 6
- Faden
- 7
- Zuführeinrichtung
- 8
- Schwimmerschalter
- 9.1,
9.2
- Lagerbuchsen
- 10
- Antrieb
- 11
- Einschnitt
- 12
- Mantelfläche
- 13
- Radialnut
- 14
- Axialnut
- 15
- Nabe
- 16
- Flüssigkeit
- 17.1,
17.2
- Aussparung
- 18.1,
18.2
- Stirnseite
- 19
- Walzenmantel
- 20
- Steg
- 21.1,
21.2
- Seitenwand
- 22
- Zuführleitung
- 23
- Aufnahmeöffnung