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Spannrahmen werden vorwiegend durch die
Textilindustrie als Hilfe in der Trocknung oder Heissfixierung
von Textilwaren verwendet. Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf einen Spannrahmen mit einer damit
zusammenwirkenden Kette, für welchen keine Schmierung für die
Führungsschienen des Spannrahmens und der Kette
erforderlich ist, wodurch ein unerwünschtes Beflecken der
Textilwaren durch das Schmiermittel vermieden wird. Die
Kettenglieder schliessen Tragelemente aus
reibungsverminderndem Polymer ein, so dass keine Schmierung
erforderlich ist.
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Ein Spannrahmen wird üblicherweise benutzt, um
Textilwaren in einer ebenen Fläche zu halten oder zu
spannen und diese in diesem Zustand durch einen
Hochtemperaturtrockner zu fördern. Dies beschleunigt die
Feuchtigkeitsausscheidung und kann in einem
Heissfixierungsprozess für synthetische Textilwaren benutzt werden.
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Der Spannrahmen selbst überragt normalerweise die
Länge des Trockners und schliesst ein Paar von mit
Zwischenraum angeordneten parallelen Führungsschienen ein,
welche an beiden Enden und entlang der Länge abgestützt
sind. Jede Schiene hat üblicherweise zwei Längskanäle,
um darin eine endlose Kette zu führen und zu stützen.
Die endlose Kette bildet um jede Schiene eine Schleife
oder eine Windung und läuft längs durch den Kanal.
Spannklammern oder ähnliches werden durch mindestens
einige der Kettenglieder getragen, wodurch die
Textilware lösbar gehalten ist, um diese über den Raum
zwischen den parallelen Schienen zu spannen. Die
gegenüberliegende Seite der Schiene bildet den Rücklauf für die
Kette und die Halter.
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Die Ketten werden durch einen fortlaufenden
Antriebsmechanismus angetrieben, beispielsweise durch ein
Getriebe an jedem Ende der Schiene und ein
entsprechendes Umlenkrad am anderen Ende. Dadurch wird die
Textilware durch den Trockner geführt, von Schiene zu Schiene
gespannt, so als wäre sie auf einem endlosen Förderer.
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Durch die Länge der Kette, das Gewicht der
Textilwaren, die Erfordernis, die Textilwaren unter
Spannung zu halten, die Geschwindigkeit des Vorganges, die
Erfordernis, eine saubere Ausrichtung aufrecht zu
erhalten, müssen die Komponenten der Spannungsmaschine und
der Kette dauerhaft und stark ausgeführt sein. Überdies
wird, wegen der Länge einer typischen Spannungsmaschine,
die beispielsweise bis zu 45 m betragen kann, im
wesentlichen das ganze Gewicht der bewegten Kette und der
Textilwaren durch die stationären Spannungsführungsschienen
getragen, wodurch in Richtung der Längsachse der Schiene
beträchtliche Reibungskräfte auftreten. Ferner werden
Reibungskräfte in Querrichtung zu der Schiene erzeugt,
wegen der horizontalen Spannung der Textilwaren, welche
die beweglichen Spannhalter und Kette gegen die
stationären Spannungsführungsschienen drücken. Des weiteren
werden weitere Reibungskräfte durch die typische
Doppelbogenkonfiguration gebildet, um die Spannungshalter auf
der Kette zu halten.
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Mit einer Vielzahl von Methoden wurde versucht,
diese Reibungskräfte zu verkleinern, und alle sind
gekennzeichnet durch die Notwendigkeit einer Schmierung
entlang der Länge der Schiene. Fette, Oele, Graphite,
und andere Schmiermittel sind jedoch für
Textilwarenhersteller Gift, weil diese schwierig auf die
Spannungsführungsschiene oder Kanäle in den Schienen zu begrenzen
sind. Statt dessen kommen diese oft in Kontakt mit der
Textilware und es ist extrem schwierig, diese wieder
wegzubringen, mit dem Resultat von beschädigter Ware.
Das Problem wird durch die hohen Temperaturen
verschlimmert, welche im Trockner auftreten, wodurch die Neigung
des Festsetzens von Schmutzflecken auf der Textilware
entsteht.
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Weitere Probleme werden durch das Nachfüllen der
Schmiermittel und das Aufrechterhalten einer
gleichmässigen Schmierung entlang der ganzen Länge der
Spannungsführungsschine eingeschlossen. Üblicherweise werden
Schmiermittel an unterschiedlichen Orten angebracht und
entlang der Länge der Spannungsschiene durch die
Bewegung der endlosen Kette, die mit der Führungsschiene
zusammenwirkt, verteilt. Oft wird jedoch das überflüssige
Schmiermittel am Punkt der Verwendung angehäuft und
wandert auf die Spannhalter oder Textilwaren. Andererseits
wird das Schmiermittel entlang der Schiene nicht
gleichmässig verteilt, so dass trockene, ungeschmierte Stellen
entstehen, was eine übermässige und ungleiche Abnützung
zur Folge hat. Noch weitere Probleme schliesst der
Versuch ein, zu bestimmen, ob entlang der gesamten Länge
der Führungsschiene eine genügende Schmierung besteht.
Wenn die Schmierung ungenügend ist, werden die Schiene
und die Kette infolge der hohen Geschwindigkeit und der
Reibungsbelastung schnell abgenützt, was einen teuren
und zeitaufwendigen Unterhalt erfordert.
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In der Vergangenheit wurden verschiedene
Schmiertechniken versucht sowie auch verschiede Techniken zur
Begrenzung des Schmiermittels. Jedoch sind weiterhin
unerwünschte und kostspielige Tuchverschmutzungen von
gegen 30 % aufgetreten, was eine geringe oder keine
Verbesserung aufzeigt. Beispielsweise wurden verschiedene
Metalle, wie Bronze, als auswechselbare Tragplatten oder
Lageroberflächen geprüft, die aber weiterhin eine
Schmierung erfordern, welche die oben erwähnten
Nachteile hat. Ebenso wurde Graphitmaterial und
graphitimprägniertes Material ausprobiert, welche aber einen dunklen
Rest zurücklassen, der eventuell auf die Textilwaren
gelangt und der sehr schwer wieder zu entfernen ist. Noch
weitere Techniken befassten sich mit der Benützung von
aufgesprayten Schichten niedriger Reibung, welche aber
eine kurze Lebensdauer haben, zum Teil wegen der rauhen
Umgebung und der hohen Beanspruchungsfaktoren, wodurch
diese unakzeptabel sind. Um die Schwierigkeiten der
Schmiertechniken zu vermeiden ist auch vorgeschlagen
worden, Kettenglieder vollständig aus Blöcken aus
Polymer-Material mit geringer Reibung herzustellen (FR-A-1
419 275). Da die Kosten dieses Materials mit geringen
Reibungscharakteristiken hoch sind und die Herstellung
von Blocks aus diesem Material kompliziert ist, wurden
derartige Kettenglieder nicht für Spannrahmentrockner
mit darin erzeugten hohen Temperaturen hergestellt.
Gemäss der DE-A-2 135 032 sind selbstschmierende
Gleitplatten auf den Führungsschienen angebracht.
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Die vorliegende Erfindung hat diese Probleme mit
einem neuen und einmaligen Spannrahmen überwunden, der
Blöcke aus reibungsverminderndem Polymer-Material auf
der Lageroberfläche zwischen den Führungsschienen und
der Kette einschliesst. Die Polymerblocks sind an die
Form der Schiene angepasst und sind im wesentlichen die
einzigen Kontakte zwischen der Schiene und der Kette.
Einer der Hauptvorteile ist die Eliminierung der
Forderung,
die Führungsschiene zu schmieren, wodurch ein
unerwünschtes Beflecken und Tuchverunreinigung durch die
Schmiermittel vermieden wird. Weitere Vorteile
schliessen weniger Stillstandszeiten ein, weniger
Unterhaltszeiten für Schmierung und Reparaturen, höhere
Verarbeitungsgeschwindigkeiten und eine höhere Effizienz.
Kosteneinsparungen ergeben sich aus der bedeutsamen
Reduktion der Verunreinigung der Textilwaren,
Unterhaltszeit, Teilkosten und Schmiermittelverwendung.
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Gemäss der vorliegenden Erfindung werden die
Blocks aus reibungsverminderndem Polymer-Material durch
gewisse Glieder getragen und sind zwischen den Teilen
der Lageroberfläche und den Führungsschienen und den
Gliedern angeordnet. Die Blocks aus polymerem Material
sind im wesentlichen die einzigen Kontaktstellen
zwischen den Gliedern und den Führungsschienen und stellen
so im wesentlichen alle für den Arbeitsvorgang des
Spannrahmens erforderliche Schmierung zur Verfügung. Das
reibunsvermindernde Polymer-Material, aus dem die Blocks
bestehen, ist vorzugsweise ein mit Kohlenstoff/Graphit
gefülltes Polytetrafluoräthylen-Polymer.
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Einige der Eigenschaften und Vorteile der
Erfindung sind genannt worden, andere werden anschaulich
durch die nachfolgende Beschreibung, die in bezug zu den
beiliegenden Zeichnungen steht, in welchen:
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Fig. 1 eine vereinfachte Draufsicht auf ein Ende
eines nicht geschmierten Spannrahmens der vorliegenden
Erfindung zeigt, der sich aus einem Trocknungsofen oder
ähnlichem erstreckt;
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Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teiles
der Spannführungsschienen und endlosen Ketten der
vorliegenden Erfindung darstellt;
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Fig. 3 eine Draufsicht auf den ungeschmierten
Spannrahmen der vorliegenden Erfindung zeigt, zum Teil
geschnitten, in welchen die miteinander verbundenen
Glieder zur Formung einer endlosen Kette dargestellt
sind, die in Kanälen einer Spannschiene angeordnet sind;
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Fig. 4 einen Querschnitt eines Spannrahmens
entlang Linie IV-IV von Fig. 3 zeigt;
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Fig. 5 und 7 perspektivische Ansichten von
Spannkettengliedern zeigen, wovon jede Ansicht aus einer
anderen Richtung erfolgt; und
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Fig. 6 bzw. 8 Explosionsdarstellungen der Glieder
gemäss Fig. 5 und 7 zeigen.
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Bezugnehmend auf Fig. 1 und 2 und gleiche
Bezugszeichen zur Kennzeichnung gleicher Teile verwendend,
bezeichnet das Bezugszeichen 10 im allgemeinen einen
Spannrahmen, der sich in einen Trockner 11 durch einen
Zugangsschlitz (nicht dargestellt) erstreckt. Der
Trockner bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung
und ist aus Übersichtlichkeitsgründen aus den anderen
Figuren weggelassen. Der Spannrahmen 10 schliesst ein
Paar von im wesentlichen parallelen, mit Kanälen
versehenen Führungsschienen 12 und angetriebene
Rotationsmittel 14 an einem Ende von jeder Schiene ein. Eine endlose
Kette 15 ist in den Führungsschienen 12 gehalten und
durch jede von diesen geführt, und ist um das
entsprechende Rotationsmittel 14 gewunden, um eine endlose
Bewegung zu ermöglichen, wie durch die Pfeile in Fig. 2
dargestellt ist, zur Förderung eines flächigen Materials
S, beispielsweise Textilwaren, breitgestreckt längs
durch den Ofen 11.
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Die Spannschienen 12 erstrecken sich über eine
vorbestimmte Länge, welche beispielsweise 30 Meter
übersteigt, und bestimmen dadurch eine longitudinale Achse L
(Fig. 2). Jede Schiene 12 kann aus einer
zusammengesetzten
Bauweise bestehen, wobei jede Sektion so angeordnet
ist, dass die Enden miteinander verbunden sind, so dass
entlang der Länge der Schiene Stossverbindungen gebildet
werden, oder sie kann als eine einzige fortlaufende
Einheit extrudiert sein. Jede Schiene kann entlang ihrer
Länge, wo es erforderlich oder wünschbar ist, in
bekannter Weise abgestützt sein.
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Die dargestellte Schiene 12 gemäss Fig. 2, 3 und
4 schliesst einen zentralen Teil 16 mit einem hohlen
Kern und einem Paar von Seitenteilen 17 ein, welche an
gegenüberliegenden Seiten des Kerns angeordnet sind.
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Jeder Seitenteil 17 bestimmt einen nach oben
offenen, sich longitudinal erstreckenden Kanal 18, der
sich gleich ausdehnt wie die Spannschiene 12. Wie am
klarsten aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, schliesst
jeder Kanal 18 eine relativ ebene, vertikale äussere
Seitenwand 20 ein, die entlang des äussersten Teiles des
Kanales verläuft. Direkt quer im Kanal gegenüberliegend
und parallel dazu angeordnet ist eine relativ ebene,
vertikale innere Seitenwand 21. Der Grund des Kanals ist
durch eine relativ ebene untere Oberfläche 22 gebildet,
die im wesentlichen rechtwinklig zu den äusseren und
inneren Seitenwänden 20, 21 angeordnet ist. Ein oberer
Wandteil 23 der an die innere Seitenwand 21 anstösst,
bestimmt innerhalb des Kanals 18 eine sich zentral
ausdehnende seitlich geöffnete Rille 24. Einige oder alle
von diesen Kanal- und Rillenoberflächen können als
Lagerflächen wirken, auf welchen die Kette oder deren
Gliederteile gleiten können, und die genaue
Konfiguration der Kanal- oder Rillenoberfläche können variieren.
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Die Kette 15 erstreckt sich entlang des Kanals 18
und setzt sich aus einer Serie von verbundenen Gliedern
zusammen, die abwechselnd angeordnete Tragglieder 30 und
Rollglieder 31 einschliesst. Auf jedem der Tragglieder
30 ist ein geeignetes Haltemittel bekannter Bauart für
die Textilwaren befestigt, beispielsweise Klemmen,
Nadelvorrichtungen, oder eine Kombination davon. In der
Anordnung, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist,
besteht das Haltemittel für die Textilware aus
Klemmitteln 32. Die Klemmittel 32 sind lösbar auf dem oberen
Körperteil des Traggliedes 30 befestigt und schliessen
einen festen, jochförmigen Klemmteil 33 und eine darauf
gelagerte Klemmbacke 34 ein, wodurch das flächige
Material S lösbar geklemmt werden kann.
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Das Tragglied 30, das detailliert in Fig. 5 bis 8
dargestellt ist, besteht aus einer einheitlichen
Bauweise und bildet im wesentlichen einen C-förmigen
Querschnitt, mit einem seitwärts vorstehenden unteren oder
Basisteil 30a mit einer ebenen unteren Oberfläche, einem
seitwärts vorstehenden oberen oder Kopfteil 30b, und
einem im wesentlichen vertikalen Vorderteil 30c, der sich
zwischen dem Basisteil 30a und dem Kopfteil 30b
erstreckt. In den Basis- und Kopfteilen 30a, 30b sind
Öffnungen 35 für die Aufnahme eines Bolzens zur Verbindung
mit den Rollengliedern 31 angebracht. Wie am besten in
Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, wo das Glied 30 in seiner
Wirkposition im Kanal 18 dargestellt ist, ist die
vertikal gerichtete äussere Oberfläche des Vorderteils 30c in
komplementär gegenüberliegender Beziehung zu der
äusseren Wand 20 des Kanals angeordnet, während die untere
Oberfläche des Basisteils 30a in gegenüberliegender
komplementärer Beziehung zu der unteren Oberfläche 22 des
Kanals angeordnet ist. Der hinterste Rand 30d des
Basisteiles 30a ist in der seitlich geöffneten Rille 24 des
Kanales 8 angeordnet.
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Wie auch aus Fig. 3 und 4 klar ersichtlich ist,
sind die obengenannten Teile des Traggliedes 30 ausser
Kontakt mit den Lageroberflächen des Kanales 18 durch
Blocks von reibungsverminderndem Material gehalten, die
im allgemeinen durch die Bezugszeichen 40 und 41
bezeichnet sind. Diese Blocks 40, 41 werden durch das
Tragglied 30 an allen Punkten getragen, die in Kontakt
mit der Schiene 12 kommen, und vermeiden so einen
Kontakt von Metall auf Metall zwischen den Traggliedern 30
und der Schiene 12. Überdies erlaubt die stark
reibungsvermindernde Eigenschaft der Polymerblocks der Kette 15
eine Durchfahrung des Kanals 18, ohne dass es
erforderlich wäre, zusätzliche Schmiermittel einzubringen.
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In der bevorzugten Form der dargestellten
Erfindung sind die reibungsvermindernden Polymerblocks 40, 41
aus einem gefüllten, reibungsvermindernden
Fluorkohlenstoffpolymer, vorzugsweise Polytretafluoräthylen (PTFE)-
Polymer, zusammengesetzt, und das Polymer enthält eine
Füllung aus Graphit, um eine weitere extrem
reibungsvermindernde Eigenschaft des Polymerblockes beizusteuern.
Die Graphitfüllung beeinflusst auch die strukturelle
Eigenschaften der Blocks in bedeutsamer Weise, und
ermöglicht diesen, der hohen Belastung und Scherkräften,
die in dieser Teilumgebung auftreten, zu widerstehen.
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PTFE wird durch kontrollierte Polymerisation von
Tetrafluoräthylen hergestellt und enthält nur
Kohlenstoff und Fluor. Die hohe Bindungsenergie zwischen den
zwei Elementen versorgt dieses Polymer mit gewissen
einzigartigen Eigenschaften. Beispielsweise reagiert es
chemisch träge auf industrielle Chemikalien und Lösungen
und es behält seine wirksamen Eigenschaften über einen
Temperaturbereich von ungefähr -250º C bis +250º C; es
hat einen der tiefsten Reibungskoeffizienten, die für
feste Körper bekannt sind; und es hat einen tiefen
Benetzungsgrad. Das graphitgefüllte PTFE, wie es in der
vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht spröde
und hat ein geringes Verformungs- oder Kriechverhalten
unter Belastung bei hoher Temperatur. Typische
physikalische Eigenschaften schliessen eine Fülldichte von
ungefähr 2 g pro cm³, eine Biegefestigkeit von ungefähr
2'200 ft./lbs. per square inch und eine Wärmeausdehnung
in der Grössenordnung von ungefähr 30 bis 45 x 10&supmin;&sup6;
inch/inch/ºF ein.
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Auch die Dicke des Blocks kann variieren, wobei
eine Dicke von mindestens ungefähr 3 mm bevorzugt wird,
weil er verbesserte mechanische Eigenschaften unter der
relativ hohen Belastung, hoher Arbeitsgeschwindigkeit
und rauhen Umgebungsfaktoren, die in einem
Spannrahmentrockner auftreten können, liefern soll.
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Die Form von jedem Polymerblock kann variieren,
so wie es notwendig oder wünschbar ist, unter der
Voraussetzung, dass er eine Oberfläche aufweist, die
komplementär zu der Gegenoberfläche des Spannschienenkanals
und der Rille aufweist, auf welchen er gleitet, und dass
er im wesentlichen den einzigen Kontakt zwischen der
Spannschiene und dem Glied bildet. Dies erlaubt eine
Arbeitsweise ohne jegliches Schmiermittel, welches die
Textilwaren verunreinigen könnte. Die besondere
Konfiguration der Blocks 40 und 41, wie sie hier als bevorzugt
dargestellt ist, liefert auch noch Mittel für die
lösbare Befestigung der Blocks auf dem Tragglied 30, wodurch
eine leichte Ersetzung ermöglicht wird, falls es
notwendig ist.
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Wie am besten aus Fig. 6 bis 8 ersichtlich ist,
hat der Block 40, welcher auf dem Vorderteil 30c des
Traggliedes 30 angeordnet ist, eine äussere Gleitfläche
42, die im wesentlichen eben und an die Seitenwand 20
des Kanals 18 angepasst ist. Die äusseren seitlichen
Kantenteile des Blocks sind vorzugsweise abgekantet, wie
in Fig. 7 dargestellt ist. Die innere Oberfläche 44 des
Blockes schliesst Vorsprünge ein, die mit 45 bezeichnet
sind, welche in komplementäre Öffnungen auf dem
Vorderteil 30c des Traggliedes 30 passen, welche eine
Schiebebewegung des Blocks in bezug auf das Glied vermeiden.
Ein zusätzlicher bogenförmiger Vorsprung 46 wirkt mit
einem entsprechenden bogenförmigen Ausschnitt im
Vorderteil 30c zusammen, um den Block in einer genauen Lage zu
halten, und zur Vermeidung einer vertikalen
Schiebebewegung. Es ist ersichtlich, dass der Block 40 einen
abhängigen Flanschteil 48 hat, der entlang der unteren Seite
angebracht ist, und welcher unter dem Basisteil 30a
liegt. Dies liefert eine untere Lageroberfläche für den
Eingriff mit der unteren Wand 22 des Kanals 18. Der
ganze Block 40 ist am Tragglied mit Nieten 49 befestigt,
wie dargestellt ist, und in bevorzugter Weise mit der
Verwendung eines zusätzlichen Klebers, beispielsweise
ein Epoxykleber, der zwischen der inneren Oberfläche 44
des Blocks und dem vorderen Teil 30c des Traggliedes
aufgebracht ist.
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Der andere Block 41 ist aus zwei
zusammenwirkenden, zusammengefügten Komponenten 41a gleicher Form
zusammengesetzt. Jede Blockkomponente 41a schliesst einen
erhöhten Vorsprungsteil 50, einen Bolzen 51, der darin
eingeformt ist und vom Vorsprungsteil 50 vorsteht, und
eine Bohrung oder Buchse 52 für die Aufnahme des
korrespondierenden Bolzens 51 der anderen Komponente oder
Hälfte 41a ein. Wenn die Komponenten 41a in einer
zusammenwirkenden montierten Beziehung angeordnet sind,
kooperieren die vorstehenden Vorsprünge 50 mit den
Basisteilen 30a und werden in einem entsprechend geformten
Ausschnitt oder Vertiefung 53 aufgenommen. Dies sichert
den Block 41 auf dem Basisteil 30a. Die zusammengesetzte
Dicke der zwei Vorsprünge 50 ist ungefähr gleich der
Dicke des Basisteils 30a, so dass die Komponenten satt
gegen die obere und untere Oberfläche des Basisteils 30a
anliegen. Die beiden Komponenten sind des weiteren durch
einen Niet 49 zusammengefügt, wie dargestellt ist, und
sind gegenseitig und auf die Basisplatte 30a durch einen
geeigneten Kleber verklebt, beispielsweise einen
Epoxykleber.
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Die obere und untere Lageroberfläche des Blocks
41 sind im wesentlichen parallel und weisen einen
gegenseitigen Abstand auf, der im wesentlichen mit der Höhe
des Kanals 24 übereinstimmt, so dass der Block 41 im
wesentlichen vollständig im Kanal 24 aufgenommen wird, wie
in Fig. 4 dargestellt ist.
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Durch diese Anordnung erreichen die mit PTFE
abgedeckten Glieder 30 eine ergänzende Gleitführung im
Spannschienenkanal 18 und in der Rille 24, während eine
reibungsvermindernde PTFE-Oberfläche an allen
Kontaktpunkten mit der Schiene geliefert wird.
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Es ist verständlich, dass während des
Arbeitsvorganges des Spannrahmens abwärts gerichtete Kräfte auf
die Kette 15 wirken, die durch das Gewicht der Glieder
und der Greifklemmen, sowie durch das Gewicht des
Textilmaterials entstehen. Die letzteren Kräfte werden
durch das Gewicht und die Spannung des Textilmaterials
auftreten, und wegen der Konfiguration und der
Ausrichtung der Spannklemmen bewirkt, dass Textilmaterial auch
Torsionskräfte, welche versuchen, das Glied um eine im
wesentlichen longitudinale Achse zu biegen. Alle diese
und einige andere Kräfte werden durch die einmalige
Konfiguration der vorliegenden Glieder 30 und deren
verbundenen reibungsvermindernden Polymerblocks 40, 41
aufgenommen, während zur gleichen Zeit ein sehr tiefer
Reibungskoeffizient zwischen der Kette und der Schiene
erreicht wird, und wodurch das Erfordernis einer
Schmierung der Spannschiene eliminert wird.