Wickelhülse

Die Erfindung betrifft eine Wickelhülse aus Kunststoff mit einem rotationssymmetrischen Körper, aufweisend einen radial kompressiblen Mantel für Wickelgut mit einem ersten Endabschnitt und einem diesem gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt.

Eine derartige Wickelhülse ist beispielsweise aus der US 5 584 439 A bekannt. Die radiale Kompressibilität wird hier dadurch erreicht, dass zwei sich kreuzende wendeiförmig verlaufende Reihen von Langlöcher um den Mantel der Wickelhülse angeordnet sind. Die größte Ausdehnung eines jeden Langlochs ist dabei abwechselnd in Richtung des Wendelverlaufs oder quer dazu ausgerichtet.

Vor dem Färbeprozess wird ein axialer Druck auf die genannte Wickelhülse und das darauf aufgewickelte Wickelgut ausgeübt, indem mehrere bewickelte und mittels ihrer Endabschnitte ineinander gesteckte Wickelhülsen an den beiden zuäußerst liegenden Endabschnitten zusammengedrückt werden. Durch das Zusammendrücken reduziert sich der Mantel jeder Wickelhülse in seiner axialen Ausrichtung, d.h. seiner Länge, wodurch sich für das Wickelgut eine gleichmäßigere Dichtigkeit, insbesondere im Bereich der Kontaktstellen benachbarter Hülsen, ergibt.

Die Wickelhülse kompensiert außerdem durch radiale Kompression des Mantels die während des Färbeprozesses auftretende Schrumpfung des Wickelgutes und die damit verbundene unterschiedliche Zugspannung der verschiedenen Lagen/Bereiche des Wickelgutes. Durch die Kompensation werden die Unterschiede der Färbeintensität für das auf der Wickelhülse aufgespulte Wickelgut sowie Schäden an dem Wickelgut, die durch Druckkräfte verursacht sind, reduziert.

Allerdings ist bei den beschriebenen Wickelhülsen zu beobachten, dass die Verformung des zuvor rotationssymmetrischen Körpers der Wickelhülse die Ausbildung eines konkaven Körpers nach Art eines Diabolos evoziert, da die beiden Endabschnitte jeder Wickelhülse starr sind. Insbesondere bei Verwendung von Garnen mit großem Schrumpfvolumen als Wickelgut wird durch die starren Endabschnitte eine erhöhte Garndichte in diesem Bereich bewirkt.

Außerdem wird das Ablaufverhalten durch die unregelmäßige Form der verformten Hülse negativ beeinflusst und die Fadenbruchgefahr erhöht.

Aufgabe

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Wickelhülse zu schaffen, die es gestattet, die Dichtigkeit des aufgespulten Wickelgutes noch weiter zu vergleichmäßigen, um ein gleichmäßigeres Färbeergebnis zu erhalten und die es gestattet, bei Schrumpf- und/oder Bauschgarnen nach der Färbung/Trocknung einen annähernd rotationssymmetrischen Wickelkörper zu erhalten, der gleichmäßige Wickeldichten über die gesamte Bespulungslänge sowie ein gutes Ablaufverhalten ermöglicht, und die zur Verbesserung der Färbequalität und Verringerung der Fadenbruchzahlen, insbesondere bei höheren Abzugsgeschwindigkeiten, beiträgt.

Lösung

Ausgehend von den bekannten Wickelhülsen wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass der jeweilige Umfang der Endabschnitte mittels mechanischem Druck, der mittel- oder unmittelbar durch das Wickelgut ausgeübt wird, reduzierbar ist.

Die Erfindung geht mit der radialen Reduzierbarkeit der Endabschnitte, d.h. auch der Reduzierung des Durchmessers in diesen Abschnitten, gegenüber dem Stand der Technik einen völlig neuen Weg, da es bisher bei der Konstruktion von Wickelhülsen üblich war, den Endabschnitt besonders massiv und starr im Verhältnis zum Mantel vorzusehen, etwa um die durch die Endlage der Endabschnitte bedingte besondere Beanspruchung auszugleichen, aber auch, um die Formsteifigkeit der Wickelhülse bei während des Wickelprozesses auftretenden hohen Drehzahlen zu erhalten. Es hat sich jedoch überraschend gezeigt, dass der obere und untere Spulteller den zwischen ihnen eingespannten zusammengesteckten neuartigen Wickelhülsen, auch bei Erreichen hoher Spuldrehzahlen, eine ausreichende, d.h. allen Anforderungen genügende, Stabilität und Laufruhe vermitteln.

Der Radialdruck, der von dem unter Temperatureinfluss schrumpfenden Wickelgut ausgeübt wird, führt erfindungsgemäß zu einer Reduktion des jeweiligen Umfangs der betroffenen radial nachgiebigen Endabschnitte. Dadurch kann die Ausbildung einer konkaven

Form mit den bekannten Nachteilen wirksam verhindert werden. Erwünscht ist insbesondere, dass die Endabschnitte auch im radial komprimierten Zustand rotationssymmetrisch zu der Mittelachse der Wickelhülse sind.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Endabschnitt eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Ringsegmenten aufweist, die mit ihren Stirnflächen vorzugsweise äquidistant zueinander angeordnet sind.

Die Ringsegmente sind durch die dem Kunststoffmaterial, etwa PE oder PP, innewohnende Elastizität zu der Rotationsachse der Wickelhülse hin verschiebbar und bilden mit ihrer Außenfläche zumindest für den ersten Endabschnitt, eine wirksame Ablagefläche für das Wickelgut.

Eine ausreichende Stabilität wird ferner dadurch erreicht, dass die Ringsegmente durch Verbindungselemente, die sich im Bereich der Stirnflächen an die Ringsegmente anschließen, verbunden sind. Die Ringsegmente bilden zusammen mit den zwischengelagerten flexiblen Verbindungselementen einen geschlossenen und äußerst stabilen Endabschnitt.

In einer Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich gegenüberliegende Stirnflächen benachbarter Ringsegmente miteinander in Kontakt bringbar sind, da die Stirnflächen auf diese Weise als Anschlagflächen fungieren und die Umfangsreduktion des entsprechenden Endabschnittes auf ein Maß begrenzen, bei dem sichergestellt ist, dass keinerlei überdehnung der Ringsegmente stattfinden kann.

Wird in einer weiteren Fortbildung die Erfindung dadurch verbessert, dass der Kontakt formschlüssig ist, so wird ein „aneinander Abrutschen" der Stirnflächen wirksam vermieden. Der Formschluss kann etwa dadurch hergestellt werden, dass eine erste Stirnfläche eines Ringsegments als spitz zulaufender Grat ausgebildet ist und eine weitere Stirnfläche eines benachbarten Ringsegmentes durch eine dem Grat entsprechende Aussparung seiner Stirnfläche an die erste Stirnfläche angepasst ist.

Eine vorteilhaft Ausgestaltung der Erfindung sieht zudem vor, dass die Verbindungselemente entweder in einer Ebene transversal oder tangential zu der Mittelachse des Körpers gebogen und weiter biegbar sind, um eine definierte Biegebewegung, vorzugsweise zur Rotationssymmetrieachse der Wickelhülse hin, zu erreichen. Bevorzugt ist jedes Verbin-

dungselement als dünner Film, d.h. als Filmscharnier, ausgebildet, so dass nur geringe Kräfte zur Biegung des jeweiligen Verbindungselementes vonnöten sind und dennoch genügend Halt und Stabilität für die mit ihnen verbundenen Ringsegmente gegen die Zentrifugalkraft bei Be- und Abwicklung der Wickelhülse gegeben ist.

In einer Weiterbildung ist noch vorgesehen, die Wickelhülse durch den Mantel bildende Stege, die parallel zu einer Mittelachse des Körpers und gleichabständig über den Umfang verteilt verlaufen, sowie Ringsegmentleisten, die jeweils verschiedene Abschnitte des Mantels voneinander trennen und die senkrecht zu den mit ihnen verbundenen Stegen verlaufen, und verformbare Bogenelemente, die jeweils zwei einen Abschnitt des Mantels unterteilende Ringsegmentleisten miteinander verbinden, auszubilden, wobei gegenüberliegende Stirnflächen benachbarter Ringsegmentleisten miteinander in Kontakt bringbar sind. Die genannten Stirnflächen dienen ebenfalls als Anschlagflächen, die die Reduktion des Umfangs begrenzen.

Eine weitere Fortbildung sieht außerdem vor, dass der Mantel auch axial kompressibel ist. Insbesondere wird die axiale Kompressibilität durch Abstandselemente erreicht, die parallel zu den Stegen zwischen zwei Ringsegmentleisten zweier Abschnitte des Mantels verlaufen, wobei die Abstandselemente an jeweils einer ersten Ringsegmentleiste angeordnet sind und mit einer Stirnfläche mit einer zweiten Ringsegmentleiste in Kontakt bringbar sind.

Vorteilhaft ausgestaltet wird die Erfindung auch dadurch, dass jeweils zwei Ringsegmentleisten zweier Abschnitte durch zwei Bogenelemente miteinander verbunden sind, die vorzugsweise in einer Tangentialebene des Mantels biegbar sind, da die so erreichte Stabilität mit vergleichsweise wenig Materialaufwand gewonnen wird.

Schließlich wird noch vorgeschlagen, dass ein Endabschnitt einer Wickelhülse in einen an einem gegenüberliegenden Ende angeordneten Endabschnitt einer benachbarten Wickelhülse einschiebbar ist, wobei der Außendurchmesser des einzuschiebenden Endabschnitts geringfügig kleiner als der Innerdurchmesser des aufnehmenden Endabschnitts ist. Hierdurch wird eine Steckbarkeit einer Mehrzahl von Wickelhülsen zu einem Hülsenstapel ermöglicht, was bei einem axialen Pressen, z.B. vor Beginn eines Färbevorgangs in einem Autoklaven, häufig angebracht ist. Die Steckbarkeit bewirkt wegen der angepassten Durch-

messer der Endabschnitte eine exakte Führung benachbarter Wickelhülsen in radiale Richtung. Im Gegensatz zu dem übrigen Mantel können die beiden gegenüberliegenden Endabschnitte nicht axial komprimierbar, d.h. in diese Richtung starr ausgebildet sein, so dass sie sich bei Ausübung eines Axialdrucks beim Färben nicht axial verkürzen.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind den übrigen Unteransprüchen entnehmbar.

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausfuhrungsbeispiels erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Wickelhülse,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Wickelhülse gemäß Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Detailansicht einer Wickelhülse gemäß Fig. 1 ,

Fig. 4 eine weitere Detailansicht der Aufsicht aus Fig. 2 und

Fig. 5 einen Längsschnitt entlang der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie A-A.

Die in Figur 1, 2 und 5 in verschiedenen Ansichten gezeigte Wickelhülse 1 besteht aus einem zu einer Mittelachse M rotationssymmetrischen Mantel 2 zur Aufnahme von Wickelgut, einem ersten oberen Endabschnitt 3, der sich stirnseitig an einem oberen Ende des Mantels 2 befindet und einem zweiten Endabschnitt 4, der sich, dem ersten Endabschnitt 3 gegenüberliegend, stirnseitig an einem unteren Ende des Mantels 2 befindet. Jeder der beiden Endabschnitte 3, 4 weist sechs Ringsegmente 6, 6' auf, wobei die Ringsegmente 6 des ersten Endabschnittes 3, dem Steckbund, einen kleineren Radius besitzen als die Ringsegmente 6' des zweiten Endabschnittes 4.

Die Ringsegmente 6, 6' sind mit ihren, in Figur 4 besonders deutlich gezeigten, Stirnflächen 7, 7' gleichabständig zueinander angeordnet. Jedes Ringsegment 6, 6' ist mittels zweier etwa C-förmig gebogener, flacher Verbindungselemente 8 mit seinem benachbarten Ringsegment 6, 6' verbunden, so dass ein geschlossener ringartiger Endabschnitt entsteht. Jedes Verbindungselement 8 schließt sich dabei an eine äußere Kante 9 einer jeweiligen

Stirnfläche 7 zweier Ringsegmente 6, 6' an, erstreckt sich über die gesamte Endabschnittbreite 10, 10' der jeweiligen Endabschnitte 6, 6' und besitzt eine Dicke 11 von etwa 0,5mm.

Die Verbindung zwischen dem Mantel 2 und den Endabschnitten 6, 6' wird durch parallel und äquidistant in Längsrichtung der Wickelhülse 1 verlaufende Stege 12 des Mantels 2 hergestellt, wobei jeweils drei Stege 12 einem Ringsegment 6, 6' angeschlossen sind. Wird ein radial in Richtung der Rotationssymmetrieachse wirkender mechanischer Druck auf die Ringsegmente 6 und/oder 6', durch die Schrumpfung von Garn während der thermischen Behandlung ausgeübt, so verringert sich der Umfang des jeweiligen Endabschnittes 3, 4 indem die sich der Abstand zwischen den Stirnflächen 7 verringert. Dabei wird das zwischen zwei Ringsegmenten 6, 6' angeordnete Verbindungselement 8 falzförmig zusammengedrückt, bis sich die Stirnflächen T der Ringsegmente 6, 6' berühren und somit einen Anschlag bilden. Elastisch verformt werden bei der genannten Druckeinwirkung infolge der Schrumpfung auf die beiden Endabschnitte 3, 4, die Verbindungselemente 8 sowie im Mantelbereich 13 die Bogenelemente 17.

Der Mantelbereich 13 wird neben den Stegen 12 auch von Ringsegmentleisten 14 gebildet, die den Mantel 2 in 12 Abschnitte 15 trennen und die senkrecht zu den mit ihnen verbundenen Stegen 12 verlaufen und mit diesen offene Kassetten 16 bilden. Zudem weist der Mantelbereich 13 verformbare Bogenelemente 17 auf, die jeweils zwei einen Abschnitt 15 des Mantelbereichs 13 trennende Ringsegmentleisten 14 miteinander verbinden. Die Ringsegmentleisten 14 zeigen Stirnflächen 18, die gleichabständig zueinander angeordnet sind, wobei gegenüberliegende Stirnflächen 18 benachbarter Ringsegmentleisten 14 miteinander in Kontakt bringbar sind und einen Anschlag bilden und somit der radialen Verformbarkeit des Mantels 2 eine Grenze setzen.

Der Mantel 2 ist ebenfalls axial kompressibel. Wird auf die Wickelhülse 1 ein axial wirkender mechanischer Druck ausgeübt, so verformen sich auf je zwei zueinander parallelen Ringsegmentleisten 14 angeordnete Bogenelemente 19 solange, bis Anschlagelemente 20, die seitlich versetzt jeweils auf einer der Ringsegmentleisten 14 angeordnet sind, und die sich jeweils paarweise gegenüberstehen, mit der gegenüberliegenden Ringsegmentleiste 14 in Kontakt treten.

Die Figur 3 zeigt vergrößert einen Bereich B der Figur 5. Insbesondere sei darauf verwiesen, dass die Stege 12 und die Ringsegmentleisten 14, die sich im oberen Bereich des ersten Endabschnittes 3 befinden, durch Verschlusselemente 21 geschlossene Kassetten 22 ausbilden, die die Stabilität des Endabschnittes 3 erhöhen und den Flottendurchtritt von Garn in dem Steckbereich verhindern sollen. Der Endabschnitt 4 ist im übrigen gleichfalls mit geschlossenen Kassetten 22 versehen.

Wie sich insbesondere aus Figur 5 ergibt, ist der Endabschnitt 3 einer Wickelhülse mit seinem Außendurchmesser 3A in den angepassten Endabschnitt 41 einschiebbar, um auf diese Weise für den Färbeprozess einen Stapel von Wickeln zu erzeugen. Die Einstecktiefe 5 beträgt das in Figur 5 veranschaulichte Maß. Die Schulter S an einem Endabschnitt 3 schlägt dabei an die Stirnfläche des gegenüberliegenden Endschnitts 4 einer beim Stapeln benachbarten Wickelhülse 1 an.

Da beide Endabschnitte 3 und 4 radial komprimierbar, d.h. in ihrem Umfang verkürzbar sind, ist die Steckbarkeit der Wickelhülsen 1 auf ideale Weise mit der radialen Kompri- mierbarkeit der Wickelhülse 1 über deren gesamte axiale Länge kombinierbar und führt zu einem Hülsenstapel mit durchweg gleichem Durchmesser der Wickelhülsen in komprimiertem Zustand.

In den Figuren sind

1 Wickelhülse

2 Mantel

3 Endabschnitt

3A Außendurchmesser

4 Endabschnitt

41 Innendurchmesser

5 Einstecktiefe

6, 6' Ringsegment

7 Stirnfläche

8 Verbindungselement

9 Kante

10, 10' Endabschnittbreite

11 Dicke

12 Steg

13 Mantelbereich

14 Ringsegmentleiste

15 Abschnitt

16 Kassette

17 Bogenelement

18 Stirnfläche

19 Bogenelement

20 Anschlagelement

21 Verschlusselement

B Bereich

A-A Schnittlinie

F Fadenreservenut

M Mittelachse

S Schulter