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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mechanischen Verdichten
eines Faserverbandes, mit einem einer Klemmstelle eines Lieferwalzenpaares vorgeordneten
Verdichtungselement, welches einen rinnenartigen, sich in Transportrichtung
seitlich verjüngenden
Verdichtungsspalt aufweist, an dessen Spaltgrund der Faserverband
gleitend geführt
ist.
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Eine
Vorrichtung dieser Art ist durch die CH-PS 277 003 Stand der Technik.
Das bekannte Verdichtungselement weist einen ebenen Spaltgrund auf
und ist zwischen zwei Walzenpaaren angeordnet, ohne sie zu berühren. Mit
dieser Vorrichtung soll der Zwirn- oder Spinnvorgang verbessert
werden. Die Verbesserung liegt offensichtlich darin, dass der Faserverband
beim Durchlaufen des Verdichtungsspaltes seitlich zusammengefasst
wird, so dass an der Klemmstelle des Lieferwalzenpaares ein relativ schmaler
Faserverband mit verkleinertem Spinndreieck austritt, so dass ein
qualitativ verbesserter Faden entsteht. Nachteilig an der bekannten
Vorrichtung ist, dass sich der gebündelte Faserverband vor Erreichen
der Klemmstelle des Lieferwalzenpaares wieder etwas auseinander
spreizen kann, so dass das angestrebte Ziel nur unvollständig erreicht
ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den im Verdichtungsspalt
gebündelten
Faserverband in der verdichteten Form an die Klemmstelle heranzuführen, ohne
dass sich der Faserverband wieder aufbauscht.
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Die
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass der Verdichtungsspalt einen in Transportrichtung konvex ausgebildeten
Spaltgrund aufweist.
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Bei
dieser rein mechanischen Faserbündelung
wird der zu verdichtende Faserverband durch einen sich verengenden
und fortwährend
gewölbten Verdichtungsspalt
gezogen, wobei sich der Faserverband immer mehr verdichtet. Da der
Faserverband über
eine konvex ausgebildete, den Spaltgrund bildende Fläche gleitet,
wirkt infolge der Wölbung
auf die Fasern eine gewisse Zugkraft, die zu einer Normalkraft führt, welche
die Fasern an den Spaltgrund drückt.
Diese Normalkraft hat eine Reibkraft zur Folge, welche verhindert,
dass der verdichtete Faserverband während seines Transportes sich
wieder auseinander spreizt.
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Vorzugsweise
ist der Spaltgrund im Querschnitt V-förmig ausgebildet. Dies führt zu einer
besonders intensiven Verdichtung.
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In
Ausgestaltung der Erfindung wird der Spaltgrund am Ende des Verdichtungsspaltes
von einer ebenfalls konvex ausgebildeten Faserführungsfläche des Verdichtungselementes
fortgesetzt. Beim Austreten aus dem Verdichtungsspalt befinden sich die
Fasern des Faserverbandes dadurch weiterhin auf einer gewölbten Fläche. Auf
Grund der entstehenden Zugkräfte
werden die Fasern auf diese Fläche
aufgedrückt,
wobei im Zusammenhang mit der dabei auftretenden Reibung ein Aufbauschen
des Faserverbandes in Querrichtung verhindert wird, auch wenn der
Verdichtungsspalt verlassen ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn
der Faserverband vor dem Erreichen der Klemmstelle längs eines
Teils des Umfanges einer Lieferwalze des Lieferwalzenpaares geführt ist.
Bei dieser Lieferwalze kann es sich um die Oberwalze oder auch die
Unterwalze des Lieferwalzenpaares handeln. Dadurch bleiben die Fasern auch
nach der genannten Faserführungsfläche immer
in einer gewissen Spannung, indem sie weiterhin auf einer gewölbten Fläche aufliegen,
wodurch verhindert wird, dass die Verdichtung wieder verloren geht.
Vorteilhaft ist es, wenn das gewölbte
Verdichtungselement dabei an eine der Lieferwalzen angedrückt wird.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dem Spaltgrund auch am
Anfang des Verdichtungsspaltes eine ebenfalls konvex ausgebildete
Einlaufführungsfläche des
Verdichtungselementes vorangehen, die an eine dem Verdichtungselement
vorgeordnete Klemmwalze eines Klemmwalzenpaares angedrückt ist.
Dies ist zum Verdichten im Grunde nicht erforderlich, führt aber
zu dem Vorteil, dass das Verdichtungselement längs dieser Klemmwalzen besser
ausgerichtet werden kann. Der Andruck der Faserführungsfläche und/oder der Einlaufführungsfläche kann
dabei durch eine vorzugsweise einstellbare Belastungsfeder an die
zugehörige
Lieferwalze oder Klemmwalze erfolgen.
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Das
Verdichtungselement kann so gestaltet sein, dass der Verdichtungsspalt
gegebenenfalls durch seitliche Rippen oder dergleichen gebildet wird.
Der Verdichtungsspalt kann jedoch auch in ein vorzugsweise aus Keramik
bestehendes Verdichtungselement eingeformt sein.
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Vorteilhaft
ist vorgesehen, dass die Länge des
Spaltgrundes einschließlich
einer eventuell vorhandenen Faserführungsfläche und Einlaufführungsfläche der
mittleren Faserlänge
des Faserverbandes entspricht.
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Das
Verdichtungselement kann an unterschiedlichen Stellen relativ zu
einem Streckwerk angeordnet sein. Bei einer Ausführung ist vorgesehen, dass
das Verdichtungselement nach der Verzugszone eines Streckwerks angeordnet
ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Verdichtungselement
in der letzten Verzugszone eines Streckwerks angeordnet ist.
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Eine
konstruktiv vorteilhafte Ausführung
wird dann möglich,
wenn das Verdichtungselement zusammen mit weiteren Verdichtungselementen
an einer sich über
mehrere Spinnstellen erstreckenden Leiste angeordnet ist, die sich
beispielsweise über eine
Maschinensektion erstrecken kann. Auch kann vorgesehen sein, das
Verdichtungselement an einem Belastungsträger eines Streckwerks zu haltern.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele.
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Es
zeigen:
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1 eine teilweise geschnittene
Seitenansicht durch eine erste Ausführung nach der Erfindung, wobei
das Verdichtungselement einem Streckwerk nachgeordnet ist,
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2 eine Ansicht in Richtung
des Pfeiles II der 1,
wobei einige Bauteile aus Gründen
vereinfachter Darstellung weggelassen sind,
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3 einen Querschnitt längs der
Schnittfläche
III-III der 2,
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4 einen Querschnitt längs der
Schnittfläche
IV-IV der 2,
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5 eine Darstellung ähnlich 1, bei einer zweiten Ausführung nach
der Erfindung,
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6 eine schematische Darstellung
zur Erläuterung
der Erfindung,
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7 eine Darstellung ähnlich 1 bei einer dritten Ausführung nach
der Erfindung, wobei das Verdichtungselement in der letzten Verzugszone
eines Streckwerks angeordnet ist,
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8 eine Ansicht in Richtung
des Pfeiles VIII der 7,
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9 eine Ansicht ähnlich 7 bei einer weiteren Ausführung nach
der Erfindung,
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10 eine Ansicht ähnlich 7 im Zusammenhang mit einer
Streckwerksausführung
mit nur einem Führungsriemchen.
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Eine
Vorrichtung 1 nach 1 bis 4 zum mechanischen Verdichten
eines Faserverbandes 3 enthält eine Verdichtungszone 2,
welche einem Streckwerk 4 nachgeordnet ist. In einem solchen
bekannten Streckwerk 4 wird ein Faserband oder auch ein
Vorgarn 5 in Transportrichtung A bis zu einer gewünschten
Feinheit verzogen. Von dem Streckwerk 4 sind nur ein Ausgangswalzenpaar 6, 7 sowie
ein vorgeordnetes Riemchenpaar 8, 9 dargestellt.
Das Ausgangswalzenpaar 6, 7 enthält eine
angetriebene Unterwalze 6 und eine Druckwalze 7.
An der Ausgangsklemmlinie 10 des Ausgangswalzenpaares 6, 7 ist
die Verzugszone des Streckwerks 4 beendet.
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Wenn
einem verstreckten Faserverband 3 unmittelbar im Anschluss
an die Ausgangsklemmlinie 10 der Spinndrall erteilt würde, dann
entstünde
an der Ausgangsklemmlinie 10 ein relativ breites Spinndreieck,
was dadurch zu Stande kommt, dass der Faserverband 3 mit
einer relativ großen
Breite die Ausgangsklemmlinie 10 verlässt und dann zu einem relativ
schmalen Faden verdreht wird. Dieses Spinndreieck enthält dann
Randfasern, die wenig oder nichts zur Festigkeit des ersponnenen
Fadens beitragen, so dass sie nicht ordnungsgemäß in den verdrehten Faden eingebunden
werden. Aus diesem Grunde wird dem Streckwerk 4 vorteilhaft
die genannte Verdichtungszone 2 nachgeordnet, die ihrerseits
von einer Klemmstelle 13 auslaufseitig begrenzt wird. Diese Klemmstelle 13 wird
durch ein Lieferwalzenpaar 11, 12 gebildet, welches
eine angetriebene Lieferwalze 11 und eine Druckwalze 12 enthält. Ab der
Klemmstelle 13 entsteht der gedrehte Faden 14,
indem er in Lieferrichtung B einem nicht dargestellten Drallorgan, beispielsweise
einer Ringspindel, zugeführt
wird. Bezüglich
des Spinndralls wirkt die Klemmstelle 13 als Drallstopp,
so dass die Verdichtungszone 2 drallfrei bleibt. Der auf
diese Weise entstehende Faden 14 wird, wegen des deutlich
an der Klemmstelle 13 verkleinerten Spinndreiecks, fester,
gleichmäßiger und weniger
haarig.
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Die
Vorrichtung 1 arbeitet rein mechanisch und enthält ein vorzugsweise
aus Keramik bestehendes Verdichtungselement 15, welches
zwischen der Ausgangsklemmlinie 10 und der Klemmstelle 13 angeordnet
ist und einen rinnenartigen, sich in Transportrichtung A seitlich
verjüngenden
Verdichtungsspalt 16 aufweist. Die Verdichtungszone 2 befindet sich
somit nach der Verzugszone des Streckwerks 4.
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Erfindungsgemäß weist
der Verdichtungsspalt 16 einen in Transportrichtung A konvex
ausgebildeten Spaltgrund 17 auf, über welchen der zu verdichtende
Faserverband 3 gleitend geführt ist. Der Spaltgrund 17 ist
im Querschnitt vorzugsweise V-förmig
ausgebildet. Der Faserverband 3 wird durch den in Transportrichtung
A sich verengenden, fortwährend
gewölbten
Verdichtungsspalt 16 gezogen, wobei er unter einer gewissen
Spannung steht, die den Faserverband 3 in den Spaltgrund 17 hineindrückt. Auf
Grund der Kräfte
bewegen sich die Fasern des Faserbandes 3 immer im Spaltgrund 17 des
V-förmigen
Verdichtungsspaltes 16 und werden entlang des sich verengenden
Verdichtungsspaltes 16 mehr und mehr verdichtet.
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Naturgemäß kann der
Verdichtungsspalt 16 nicht bis an die Klemmstelle 13 heranreichen.
Damit sich der Faserverband 3 jedoch nach Verlassen des Verdichtungsspaltes 16 vor
der Klemmstelle 13 nicht wieder seitlich aufbauscht, ist
vorgesehen, dass der Spaltgrund 17 am Ende des Verdichtungsspaltes 16 von
einer ebenfalls konvex ausgebildeten Faserführungsfläche 18 des Verdichtungselementes 15 fortgesetzt
wird. Beim Austreten des Faserverbandes 3 aus dem Verdichtungsspalt 16 befinden
sich dadurch die Fasern weiterhin unter Spannung auf einer gewölbten Fläche. Auf
Grund der entstehenden Zugkräfte
werden sie auf diese Fläche
aufgedrückt,
wobei zusammen mit der dabei auftretenden Reibung in Querrichtung
verhindert wird, dass sich die Fasern des bereits verdichteten Faserverbandes 3 wieder auseinander
bewegen. Im Anschluss an die Faserführungsfläche 18 wird dann der
Faserverband 3 vor Erreichen der Klemmstelle 13 auch
noch längs
eines Teils des Umfanges 19 der Druckwalze 12 des
Lieferwalzenpaares 11, 12 geführt. Da der Umfang 19 ebenfalls
eine gewölbte
Fläche
darstellt, verbleibt der verdichtete Faserverband 3 weiterhin
im verdichteten Zustand, bis er die Klemmstelle 13 erreicht,
wonach er dann zu dem Faden 14 verdreht wird. Dabei ist
es vorteilhaft, wenn die Faserführungsfläche 18 des Verdichtungselementes 15 an
die Druckwalze 12 des Lieferwalzenpaares 11, 12 federnd
angedrückt
ist. Es entsteht dann zwischen der Faserführungsfläche 18 und dem Umfang 19 der
Druckwalze 12 eine Klemmlinie 20.
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In
entsprechender Weise kann dem Spaltgrund 17 am Anfang des
Verdichtungsspaltes 16 eine ebenfalls konvex ausgebildete
Einlaufführungsfläche 21 des
Verdichtungselementes 15 vorausgehen, die ihrerseits an
die Druckwalze 7 des Ausgangswalzenpaares 6, 7 des
Streckwerks 4 federnd angedrückt ist. Zwischen der Einlaufführungsfläche 21 und
der Druckwalze 7 wird eine weitere Klemmlinie 22 gebildet.
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Die
in 1 schematisch dargestellte
Belastungsfeder 23 ist vorzugsweise einstellbar. Sie ist
so gestaltet, dass sich das Verdichtungselement 15 bezüglich der
beiden Druckwalzen 7 und 12 ausrichtet.
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Der
Verdichtungsspalt 16 des Verdichtungselementes 15 ist
im vorliegenden Falle durch seitliche Rippen 24 und 25 gebildet.
Die Länge
des Spaltgrundes 17 einschließlich der Faserführungsfläche 18 und
der Einlaufführungsfläche 21 ist
so bemessen, dass sie der mittleren Faserlänge des Faserverbandes 3 entspricht.
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Das
Verdichtungselement 15 kann zusammen mit weiteren nicht
dargestellten Verdichtungselementen an einer sich über mehrere
Spinnstellen erstreckenden Leiste 26 angeordnet sein.
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Die
Ausgestaltung nach 5 entspricht weitgehend
derjenigen nach 1 bis 4, mit dem Unterschied, dass
bei 5 ein Verdichtungselement 515 vorgesehen
ist, welches nicht an die Druckwalzen 7 und 12,
sondern an die jeweils angetriebenen Unterwalzen 6 und 11 angedrückt ist.
Es entstehen dann Klemmlinien 520 und 522, wobei
die Faserführungsfläche 518 an
die Unterwalze 11 und die Einlaufführungsfläche 521 an die Unterwalze 6 angedrückt sind.
Auch hier wird der Faserverband 3 über den konvex gewölbten Spaltgrund 517 des
Verdichtungsspaltes 516 unter Spannung gezogen.
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Anhand
der 6 soll nun die Kräfteverteilung
erläutert
werden, welche ein Rückgängigmachen
der bereits erfolgten Verdichtung des Faserverbandes 3 verhindert.
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Man
erkennt das Lieferwalzenpaar 11, 12 mit der abschließenden Klemmstelle 13 sowie
eine vorausgehende Faserführungsfläche 518,
die an einer Klemmlinie 520 an die Unterwalze 11 des
Lieferwalzenpaares 11, 12 angedrückt ist.
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Infolge
der Wölbung
der Lieferwalze 11 entstehen auf den Faserverband 3 Zugkräfte Z1 und
Z2, aus denen Normalkräfte
N resultieren, die den Faserverband 3 an den Umfang 519 der
angetriebenen Unterwalze 11 andrücken. Daraus resultiert eine
Reibung in Querrichtung, welche verhindert, dass der bereits verdichtete
Faserverband 3 sich wieder seitlich, also quer zur Transportrichtung
A, auseinander bewegen kann. Dadurch bleibt die Verdichtung auch dann
vorhanden, wenn der Faserverband 3 den Verdichtungsspalt 516 verlassen
und die Klemmstelle 13 noch nicht erreicht hat.
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Gemäß der Variante
nach 7 und 8 ist ein Verdichtungselement 715 vorgesehen,
welches sich in der letzten Verzugszone 727 eines Streckwerks 704 befindet.
Es ist dabei vorzugsweise an einem Belastungsträger 728 des Streckwerks 704 angeordnet.
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Man
erkennt einen vorgeordneten Unterriemchentisch 729, der
das Unterriemchen 8 führt und
auf dem sich indirekt das Verdichtungselement 715 mit einer
Auflage 730 abstützt.
Das Verdichtungselement 715 ist an einer Klemmlinie 720 am Umfang 719 der
angetriebenen Unterwalze 6 des Ausgangswalzepaares 6, 7 des
Streckwerks 704 abgestützt.
Der Verdichtungsspalt 716 des Verdichtungselementes 715 ist
wieder konvex ausgebildet und geht in eine Faserführungsfläche 718 über, die an
der Klemmlinie 720 an der Unterwalze 6 aufliegt.
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Die
Ausgestaltung nach 9 entspricht weitgehend
derjenigen nach 7 mit
dem einzigen Unterschied, dass die Faserführungsfläche 718 gegenüber dem
Umfang 719 der angetriebenen Unterwalze 6 einen
geringen Abstand aufweist. Sofern dieser Abstand nur gering ist,
hat der verdichtete Faserverband 3 keine Gelegenheit, sich
vor Erreichen des Umfanges 719 wieder auszubreiten.
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Gemäß einer
weiteren Ausführung
nach 10 ist ein Sonderstreckwerk 1004 vorgesehen, in
dessen letzter Verzugszone 1027 das Verdichtungselement 1015 angeordnet
ist. Es stützt
sich wieder auf der angetriebenen Unterwalze 6 des Ausgangswalzenpaares 6, 7 des
Streckwerks 1004 ab. Insoweit besteht kein wesentlicher
Unterschied zur Ausführung
nach 7.
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Gemäß 10 ist nun aber ein Streckwerk 1004 vorgesehen,
welches kein Unterriemchen, sondern lediglich ein Oberriemchen 1009 vor
dem Ausgangswalzenpaar 6, 7 enthält. Dieses
Oberriemchen 1009 umschlingt eine Riemchendruckwalze 1032, der
das Faserband oder Vorgarn 5 in Transportrichtung A zugeführt wird.
Das Oberriemchen 1009 wirkt mit einer Unterwalze 1031 relativ
großen
Durchmessers zusammen, auf deren Umfang das Oberriemchen 1009 bis
kurz vor Erreichen des Verdichtungselementes 1015 geführt ist.
Sobald der zu verdichtende Faserverband 3, noch innerhalb
der Verzugszone 1027, den Spaltgrund 1017 des
Verdichtungselementes 1015 erreicht hat, wird er über eine
gewölbte Fläche gezogen,
die im Anschluss an den Spaltgrund 1017 durch eine Faserführungsfläche 1018 des
Verdichtungselementes 1015 und anschließend durch den Umfang 719 der
Unterwalze 6 gebildet wird.
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Es
sei noch angemerkt, dass das Verdichtungselement 1015 über eine
Halterung 1034 an die Unterwalze 6 angedrückt ist.