DE19814921A1 - Geometrische Anordnung für eine Texturiervorrichtung - Google Patents

Abstract

Geometrische Anordnung für eine Texturiervorrichtung, mit wenigstens drei drehbaren, jeweils von mindestens einer Friktionsscheibe fest umfaßten Wellen, deren Längsachsen in axialer Draufsicht die Eckpunkte eines Vielecks bilden, wobei die Abstände der Wellenachsen und die Durchmesser der Friktionsscheiben derart bemessen sind, und in radialer Längsanschicht die Friktionsscheiben der Wellen axial oder achsparallel gegeneinander mit einem gegenseitigen Scheibenabstand so versetzt liegen, daß die Friktionsscheiben mit ihren in axialer Draufsicht sich schneidenden Umfangsbögen ein gemeinsames Überlappungsfeld begrenzen, in das ein jeden der Umfangsbögen von innen tangierender Überlappungskreis legbar ist, aufweisend eine Bemessung der Abstände der Wellenachsen, der Durchmesser sowie die Dicke der einzelnen Friktionsscheiben und deren Abstände voneinander, derart, daß sich ein Fadenlaufwinkel im Bereich von 30 Grad bis 41 Grad ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine geometrische Anordnung für eine Texturiervorrichtung, die wenigstens drei drehbare, jeweils von mindestens einer Friktionsscheibe fest umfaßte Wellen aufweist, deren Längsachsen in axialer Draufsicht die Eckpunkte eines Vielecks bilden, wobei die Abstände der Wellenachsen und die Durchmesser der Friktionsscheiben derart bemessen sind, und in radialer Längsansicht die Friktionsscheiben der Wellen axial oder achsparallel gegeneinander mit einem gegenseitigen Scheibenabstand so versetzt liegen, daß die Friktionsscheiben mit ihren in axialer Draufsicht sich schneidenden Umfangsbögen ein gemeinsames Überlappungsfeld begrenzen, in das ein jeden der Umfangsbögen von innen tangierender Überlappungskreis legbar ist.

Bei bekannten Texturieraggregaten bewegen sich die Prozeßgeschwindigkeiten maximal titerabhängig zwischen 850-950 m/min und heizerabhängig zwischen 950-1000 m/min. Dies setzt eine Surgingspeed von mindestens 920-1030 bzw. 1030-1080 m/min voraus und ist nur mit PUR-Friktionsscheiben erreichbar. Unter "Surging" wird vorliegend ein Drehungsschlupf verstanden, wobei der Prozeß aufgrund hoher Geschwindigkeiten instabil wird. Es herrscht keine gleichmäßige Fadenspannung vor, was zu Fehlern im Garn führt.

Es ist eine Geometrie für Friktionsfalschdraller bekannt (EP 0 402 782 A2), bei der sich eine Fadenführung derart ergibt, daß der Faden geneigt zur Tangente über den Umfang der Scheibe geführt wird. Als Neigungswinkel α ist der Komplementwinkel zu dem Winkel zwischen Faden und Umfangstangente der Scheibe angenommen. Allerdings werden in dieser Fundstelle keinerlei Hinweise zur Gestaltung dieses Neigungs- bzw. Fadenführungswinkels gegeben. Statt dessen wird zur Erhöhung der Fadengeschwindigkeit bei vorgegebener Drallhöhe eine Reibscheibe mit einer Zone höherem Reibungskoeffizienten und einer Zone niedrigerem Reibungskoeffizenten vorgeschlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Optimierung der Aggregat- Scheibengeometrie die Surging-Limits zu erhöhen und dadurch höhere Prozeßgeschwindigkeiten zu erreichen. Gleichzeitig soll eine optimale Fadendrehung beibehalten sein. Zur Lösung wird bei einer Anordnung mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Abstände der Wellenachsen voneinander, den Durchmesser sowie die Dicke der einzelnen Friktionsscheiben sowie die Abstände der Friktionsscheiben voneinander derart zu bemessen bzw. einzustellen, daß sich ein Fadenlaufwinkel im Bereich von 38-41° ergibt. In der Praxis haben sich als Fadenlaufwinkel besonders zweckmäßig Bereiche von 39-40,5°, insbesondere von 39,35-39,45° oder 40° erwiesen. In diesem Fadenlaufwinkelbereich lassen sich unerwartet um etwa 150 m/min höhere Texturiergeschwindigkeiten erzielen, wobei Änderungen oder Verbesserungen am Garn oder an der Textilmaschine nicht erforderlich sind. Auffallend ist dabei die außerordentlich hohe Förderwirkung der Friktionsscheiben. Äußerst vorteilhaft ist ebenfalls die hohe Drallerteilung.

Wird der Fadenlaufwinkel kleiner als der genannte Bereich gewählt, nimmt der Drehungsverlust zu. Oberhalb des genannten Fadenlaufwinkel-Bereiches kommt es zu einem Verlust an Transporteffektivität für das Garn.

Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird die Dicke der Friktionsscheiben innerhalb eines Bereiches zwischen 7,0 mm und 8,5 mm dimensioniert. Bei den an sich gängigen Achsabständen von 36-37 mm ist ein Scheibendurchmesser von < 50 mm zweckmäßig. Bei den genannten Achsabständen ist auch das Verhältnis Scheibendurchmesser/Scheibendicke von 6,0-7,5 von Vorteil.

Wie an sich bekannt, sind die Friktionsscheiben mit einer vom Faden zu umschlingenden, balligen Umfangsfläche gestaltet, die auf einem Krümmungsradius basiert. In Kombination mit den oben genannten Erfindungsgedanken hat sich ein Krümmungsradius zwischen 6,5 und 8 mm als zweckmäßig herausgestellt. Dies stellt eine zusätzliche Maßnahme insbesondere im Hinblick auf die Vermeidung des Surgings bzw. Drehungsschlupfes und der damit verbundenen Prozeßinstabilitäten dar. Im Zusammenhang mit der Scheibendicke hat sich die Einhaltung eines Verhältnisses Scheibendicke/Krümmungsradius < 1 bewährt.

Im Rahmen der allgemeinen erfinderischen Idee liegt auch ein Verfahren zur Herstellung der geometrischen Anordnung wie oben erläutert. Dieses beruht auf die Verwendung der Formel

α = arctan {(3S + 3ΔS)/[2(D/2-A/√3)π]}.

Mit dieser Formel können die genannten Größen Abstände der Wellenachsen, Durchmesser sowie Dicke der einzelnen Friktionsscheiben sowie deren Abstände voneinander derart dimensioniert werden, daß sich der gewünschte Fadenlaufwinkel α leicht erreichen läßt. Die Formel beruht auf der Annahme, daß pro Welle wenigstens zwei Friktionsscheiben angeordnet sind.

Weitere Einzelheiten, Merkmale, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen jeweils schematisch dargestellt in

Fig. 1 eine erfindungsgemäße geometrische Anordnung von Friktionsscheiben in der Draufsicht,

Fig. 2 eine in radialer Richtung vorgenommene Längsansicht auf die Anordnung nach Fig. 1, und

Fig. 3 die Winkelverhältnisse bei Variation der Abstände zweier Scheiben der selben Welle.

Gemäß Fig. 1 und 2 besitzt das dargestellte Friktionsscheibenaggregat wie üblich drei Wellen 1, 2, 3, die gemäß gezeichnetem Beispiel mit zwei, drei bzw. zwei Friktionsscheiben 101, 102 bzw. 201, 202, 203 bzw. 301, 302 versehen sind. Die Aneinanderreihung der Friktionsscheiben ließe sich beliebig fortsetzen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die zueinander parallel verlaufenden Wellen 1, 2, 3 sind zueinander geometrisch so angeordnet, daß sie die Ecken eines gleichseitigen Dreiecks mit der Höhe h bilden (in der Draufsicht). Jede Dreieckseite stellt den Achsabstand A der Wellen voneinander dar. Gemäß radialer Längsansicht der Fig. 2 sind die auf den einzelnen Wellen 1, 2, 3 aufgebrachten Friktionsscheiben 201, 101, 301, 202, 102, 302, 203 auf unterschiedlichen Höhen der nebeneinander verlaufenden Wellen 1, 2, 3 angeordnet, so daß sie aufgrund ihres ausreichenden Durchmessers D einen in der Draufsicht gesehenen Überlappungsbereich 4 bilden, der von den drei sich schneidenden Umfangsbögen 5 der Friktionsscheiben begrenzt ist. Aufgrund der Symmetrie der geometrischen Anordnung läßt sich in den Überlappungsbereich 4 ein Kreis 7 mit dem Überlappungsradius R legen, der die drei Umfangsbögen 5 gleichmäßig von innen tangiert. Der Mittelpunkt des Kreises bildet gleichzeitig den Mittelpunkt des gleichseitigen Dreiecks. Die einander überlappenden Friktionsscheiben besitzen alle die einheitliche Scheibendicke S und voneinander einen achsparallelen Scheibenabstand ΔS. Infolgedessen beträgt der Höhenabstand H zwischen zwei Friktionsscheiben 201, 202 einer Welle 2 mit zwei Friktionsscheiben 101, 301 anderer Wellen 1, 3 dazwischen

H = 35 + 3AS.

Im Texturierbetrieb durchläuft ein Faden 6 die Texturiervorrichtung in deren Überlappungsbereich 4 und insbesondere innerhalb des Durchmessers 2R des Überlappungskreises 7. Dabei umschlingt der Faden 6 die balligen Umfangsflächen 8 jeder Friktionsscheibe, sobald diese Umfangsfläche aufgrund der Scheibenrotation in den Bereich 4 bzw. Kreis 7 der Überlappung gerät. Die Umfangsflächen 8 weisen ein rundliches bzw. balliges Profil auf der Basis eines Krümmungsradiuses K auf.

Infolge der Geometrie der Friktionsscheiben-Texturiervorrichtung ergibt sich eine Führung des Fadens 6, bei der der Faden geneigt zur Tangente über den Umfang der Scheibe geführt wird. Der Komplementwinkel zu dem Winkel zwischen Faden und Umfangstangente ist mit α bezeichnet. Er läßt sich über die Tangensfunktion bezüglich eines rechtwinkligen Dreiecks 9 ermitteln, das zur Veranschaulichung in Fig. 2 rechts außen für sich genommen wiedergegeben ist. Die Hypothenuse 10 dieses Dreiecks 9 verläuft von dem Schnittpunkt zwischen der Unterseite einer Friktionsscheibe 202 und einer durch den Mittelpunkt des Überlappungskreises 7 verlaufenden Mittelachse 11 mit einer durch den Fadenlaufwinkel α bestimmten Schräge zur Unterseite der nächsten Friktionsscheibe 201, die mit der vorher genannten Friktionsscheibe 202 die Drehwelle 2 gemeinsam hat. Die dem Fadenlaufwinkel α gegenüberliegende Kathete 12 ergibt sich aus dem Höhenabstand H, und die Gegenkathete 13 aus dem Durchmesser des Überlappungskreises 7 multipliziert mit π. Der Überlappungsradius R ist eine Funktion der Scheibendurchmesser D und der Wellenachsabstände A gemäß folgender Beziehung:

R = D/2-A/√3.

Um einen Fadenlaufwinkel α im oben erläuterten Bereich insbesondere zwischen 39,35° und 39,45° oder wenigstens geringfügig unter 40° zu erzielen, haben sich in einer praktischen Ausführung folgende Parameter für die Texturieraggregat-Geometrie als zweckmäßig erwiesen:

Achsabstand A = 37 mm
Scheiben-Durchmesser D = 52,5 mm
Scheibendicke S = 7,5 mm
Scheibenabstand ΔS = 0,9 mm.

Hieraus ergibt sich ein Überlappungsradius R = 4,89 mm und ein Fadenlaufwinkel α = 39,37°. Mit den genannten Parametern konnten in praktischen Versuchen eine Texturiergeschwindigkeit von 1200 m/min ohne Surging erreicht werden.

Gemäß Fig. 3 läßt sich der Fadenlaufwinkel zweckmäßig vor allem dadurch variieren, daß die Scheibendicke S und/oder der Scheibenabstand ΔS verändert wird.

Bezugszeichenliste

1

,

2

,

3

Wellen

101

,

102

Friktionsscheiben

201

,

202

,

203

Friktionsscheiben

301

,

302

Friktionsscheiben

4

Überlappungsbereich

5

Umfangsbögen

6

Faden

7

Überlappungskreis

8

Umfangsfläche

9

rechtwinkliges Dreieck

10

Hypothenuse

11

Mittelachse

12

Kathete

13

Gegenkathete
αFadenlauf/Komplementwinkel
AAchsabstand
DDurchmesser
hHöhe
HHöhenabstand
KKrümmungsradius
RÜberlappungsradius
SScheibendicke
ΔSScheibenabstand

Claims (11)

1. Geometrische Anordnung für eine Texturiervorrichtung, mit wenigstens drei drehbaren, jeweils von mindestens einer Friktionsscheibe (101, 102; 201, 202, 203; 301, 302) fest umfaßten Wellen (1, 2, 3), deren Längsach­ sen in axialer Draufsicht die Eckpunkte eines Vielecks bilden, wobei die Abstän­ de (α) der Wellenachsen und die Durchmesser (D) der Friktionsscheiben (101, 102; 201, 202, 203; 301, 302) derart bemessen sind, und in radialer Längsan­ sicht die Friktionsscheiben (101, 102; 201, 202, 203; 301, 302) der Wellen (1, 2, 3) axial oder achsparallel gegeneinander mit einem gegenseitigen Scheibenab­ stand (ΔS) so versetzt liegen, daß die Friktionsscheiben (101, 102; 201, 202, 203; 301, 302) mit ihren in axialer Draufsicht sich schneidenden Umfangsbögen (5) ein gemeinsames Überlappungsfeld (4) begrenzen, in das ein jeden der Umfangsbögen (5) von innen tangierender Überlappungskreis (7) leg­ bar ist, gekennzeichnet durch eine Bemessung der Abstände (A) der Wel­ lenachsen, der Durchmesser (D) sowie der Dicke (S) der einzelnen Friktions­ scheiben (101, 102; 201, 202, 203; 301, 302) und deren Abstände (ΔS) voneinander derart, daß sich ein Fadenlaufwinkel (α) im Bereich von 38 Grad bis 41 Grad er­ gibt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Bemessung der ge­ nannten Größen derart, daß sich ein Fadenlaufwinkel (α) im Bereich von 39 Grad bis 40,5 Grad, insbesondere von 39,35 bis 39,45 Grad oder 40 Grad ergibt

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Achsabstand (A) von 36 bis 37 Millimeter, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibendicke (S) zwischen 7,0 Millimeter und 8,5 Millimeter beträgt.

4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Achsabstand (A) von 36 bis 37 Millimeter, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibendurch­ messer (D) größer als 50 Millimeter ist.

5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Achsabstand (A) von 36 bis 37 Millimeter, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Scheibendurchmessers/Scheibendicke 6,0 bis 7,5 beträgt.

6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Friktions­ scheiben eine nach einem Krümmungsradius (K) gestaltete ballige Umfangsflä­ che (8) aufweisen, worüber ein zu texturierender Faden (6) läuft, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Krümmungsradius (K) zwischen 6,5 und 8 Millimeter be­ trägt.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsra­ dius (K) und die Scheibendicke (S) so bemessen sind, daß das Verhältnis Scheibendicke/Krümmungsradius kleiner als 1 ist.

8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abstände (A) der Wellenachsen 37 Millimeter, der Scheibendurch­ messer (D) 52,5 Millimeter, die Scheibendicke (S) 7,5 Millimeter und der Schei­ benabstand (ΔS) 0,9 Millimeter betragen.

9. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, wobei die drei Wellen (1, 2, 3) jeweils mindestens zwei Friktionsscheiben (101, 102; 201, 202, 203; 301, 302) tragen, gekennzeichnet durch die Verwendung der Formel
α = arctan {(3S + 3ΔS)/[2(D/2-A/√3)π]}
zur Bemessung der genannten Größen für die Erzielung des Fadenlaufwinkels α, wobei S die Scheibendicke, ΔS den Scheibenabstand, D den Scheiben­ durchmesser und A den Achsabstand bedeuten.

10. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Fadenlaufwinkel (α) der Komple­ mentwinkel zu dem Winkel zwischen Faden (6) und Tangente an der Umfangs­ fläche (8) der jeweiligen Friktionsscheibe (101, 102; 201, 202, 203; 301, 302) ver­ wendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden­ laufwinkel (α) durch Variation der Scheibendicke (S) und/oder des Scheibenab­ stands (ΔS) eingestellt wird.