染色柱中使用的交叉卷绕筒及制造这种筒的装置的制作方法

专利名称：染色柱中使用的交叉卷绕筒及制造这种筒的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种染色柱中使用的交叉巻绕筒，其具有权利要求1前 序部分的特征；本发明还涉及一种具有权利要求9前序部分的特征的装 置，其用于制造这种交叉巻绕筒。
背景技术：
在纱线染色中，交叉巻绕筒的染色在染色处理中占有特别的位置。 特别是，其与其他染色方法的不同之处在于加工步骤少。在这里，除了 要维持染色处理自身中的多个要素之外(例如染液的均匀组分、恒定地 保持流动和压力比以及待染色的织物材料)，纱线自身、即待染色的交叉 巻绕筒的结构也扮演了重要的角色。
广泛地应用着这样的染色设备，其中，这些交叉巻绕筒被上下叠放 而形成所谓的染色柱，并且染液从内部穿过开孔的套管流经由叠放的交 叉巻绕筒构成的染色柱而流到外部，染色柱在顶部和底部都是密封的。 相对于单独加以染色的交叉巻绕筒而言，染色柱总体呈现为均匀的结构， 即，染液尽可能不紊乱地均匀流经交叉巻绕筒或者说染色柱的所有层。 为此，对筒管的绕线提出特别的要求。
一个广泛应用的用于生成尽可能一致的染色柱的方法在于应用这样 一种筒管，所述筒管在染色处理之前与筒子压缩在一起。为此，预先相 对松弛地巻绕这些筒子，以使得仍然能以这样的程度执行压缩，即，压 縮后筒子密度不会太大以致于不再能够实现染液的理想流动。染色柱的 压縮是通过轴向施力来实现的，筒管首先在中间紧縮，该过程然后蓃延 至管的边缘区域。在此过程中，这些管的凸出端部也被推挤在一起，结 果这些筒子最终也以其端面相互紧贴而放置。这种方法具有三个主要缺 点，首先，纱线在压縮过程中在筒子组件内的存积结构发生改变，导致
4产生染液不均匀的流动状况；必须为每个新筒子提供一个新的管；最后 一点，在制造过程中生产率下降。事先必须更加松弛地巻绕这些筒子， 松弛的量应为挤压它们的量。这意味着，在巻绕过程中必须显著降低纱 线张力，这导致了巻绕速度相应降低。
因此，已经提出并实际应用这样一些管，其既能够重复利用，而且 组装在一起的交叉巻绕筒的染色柱一般不会轴向变形。唯一的例外是， 以弹性弹簧线材结构形成筒管，其在使用之后将再次返回其初始形状。 然而这些筒子具有成本高昂的缺点。
具有不可变形的管的筒子或者被推装在染色芯轴上，或者以自支承 的方式借助它们的管端部以伸縮方式如此套合，即，筒子端面相互间产 生尽可能小的距离。在这里，为了克服在端面之间的因管而导致的距离 或者为了克服由于外层压力的原因而产生的端面的凸形构形，并且为了 避免泄露损失，通常应用垫圈，这些垫圈最好与筒子端面的形状匹配。 结果，整体地千扰了染色柱的均匀性，并且在垫圈的区域中产生沉积。 从而会不利地影响均匀的透染。
例如WO 2006/089691 Al公开了凸出地倒圆筒子的整个端面，以便 在筒子内部实现从里向外的基本相同的染液路径，进而实现良好且均匀 的透染，然而这种筒子形状不利于在染色柱中进行染色。
因此，在US 2，216，034中提议，在开设穿孔的圆柱形筒管上执行巻 绕直到边缘为止，并且将圆柱形筒子的端面设计为相对于筒子轴线成直 角。所应用的筒管是不可变形的，于是在染色柱中这些筒管相互对接， 同时得到长度不可变的染色柱。通过这种方法，尽管筒子端面是相邻的， 但是筒子端面相对松散地相互抵靠，结果可能在这些筒子之间产生对于 染液的降低的流动阻力，因此可能产生不均匀的透染。为了避免这种情 况，这里(即，在平的和直角的筒子边缘的情况下)也仍然采用具有已 知缺点的垫圈，当然这些筒子边缘可以具有平的形状。
在巻绕交叉巻绕筒时，通常还会随巻绕方式的不同而生成不同的筒 子形状。例如，在应用随机巻绕(其中，交叉角在整个筒子行进期间始 终保持不变)时，由于纱线巻绕到筒子上的巻绕点的移动(其本身是由于筒子架的枢转而引起的)，将造成在导纱器或者导纱槽与巻绕点之间产 生较大的牵引长度，这又将导致在导纱器动程长度保持不变的情况下， 在筒子上的纱线动程的降低。通过这种方式，这种筒子的宽度随着直径 的增大而减少。
在以所谓的精确巻绕制造的交叉巻绕筒的情况下，筒子比例在整个 筒子行进期间保持不变，所述筒子比例是指导纱器的双动程的数量与 筒子的回转次数的比。这就导致，纱线层的交叉角从内向外降低。于是， 导纱器的牵引长度降低。与所述的随机巻绕不同，在这种精确筒子的情 况下导纱器牵引长度的这种降低将导致筒子宽度可能伴随筒子直径的增 大而增大。即便精确筒子具有较高巻绕密度的优点，换言之，在筒子体 积相同的情况下有更多的纱线被引入染色槽内，由此提高了染色设备的 产量(输出公斤数)，但是也产生了新的问题。由于交叉角随着筒子直径 增加而降低，筒子的巻绕密度从内向外增大。就其本身来说，这已经导 致了对纱线材料的不均匀透染。此外，被相互紧压成染色柱的这些筒子， 正好在其密度己经是最高的区域中获得附加的挤压。于是，染色柱的流 动阻力朝向外侧增大这一问题将会因为筒子的相互挤压正好在这个重要 的区域中而变得更严重。于是，这种精确筒子不适于染色处理。

发明内容
因此本发明的任务在于提出一种呈交叉巻绕形式的交叉巻绕筒，所 述筒子适于形成尽可能均匀的染色柱而不必应用垫圈(spacer),以及用 于制造这种筒子的装置。
根据本发明，该任务将通过针对筒子的第一方面的特征并通过针对 生产这种筒子的装置的第九方面的特征来解决。
有利的还通过第二到第八方面以及第十方面的特征来实现本发明。
根据本发明的交叉巻绕筒具有沿着筒子直径保持为至少近似相同的 交叉角。由于交叉角保持相同而在其筒子密度方面均匀的这种交叉巻绕 筒，在外径方向上宽度增大。因此，在成形并挤压而形成染色柱的过程 中，这些交叉巻绕筒的外绕线层彼此接触，于是向外密封了染色柱，而即使在筒子端面的抵接区域内也无需使用间隔层，这样使得在这些点不 会降低从内向外流动的染液的流动阻力，这种降低的流动阻力可能会导 致在这些点处的染色不同于筒子其余部分。筒子宽度增大的程度不应该 被选择得过大，从而直到筒管由于对染色柱的轴向加载而相互抵靠时， 在外层中不会产生对筒子的破坏性压挤。另一方面，如上所述，宽度必 须增加到这样的程度，以使得在筒子端面的接触面的区域中，从内向外 流动的染液的流动阻力不会大幅度地降低。
筒子宽度从内向外增大的程度在相当大的程度上取决于筒管端部的 形状。相邻绕线体在到达轴向终点位置之后在筒管区域中的距离取决于 所述形状。这意味着，绕线宽度从内至外增大的绝对值也要根据筒管端 部套接的尺寸来测定。在筒子行进开始时，绕线应该尽可能靠近管边缘 或者在管连接区域中的管台阶部。视管连接处相互接合的深度而定，这 些筒子端面即使在管区域中也能非常大幅度地彼此靠近。然而，在该区 域中，如果这些管本身要能够被反复多次利用，那么筒子端面将不会相 互挤压，也就是说不会被压縮。筒子端面的位于更外侧的区域，由于它 们增加的巻绕宽度，而确保了相应的密封。
尤其是在筒管的结合使得在到达停止位置之后，筒子相邻端面的绕 线彼此之间仍然具有明显的间距的情况下，有利的是筒子宽度的变化速 度从内向外减小。通过这种方式，在形成染色柱的过程中，轴向加载期 间筒子外层的变形将受到限制。在此过程中在筒管附近留出的空腔具有 很小的径向展度，于是总体来说它们仅非常不明显地消极影响了染色处 理的均匀性。
特别有利的是，以与位于其下的纱线层相比，用增加的动程起伏
(stroke respiration)来巻绕纱线外层。通过这种动程起伏能够实现，在 边缘区域中巻绕的纱线层相对于筒子中心的纱线层，在宽度方面被降低。 动程起伏在原理上是已知的，并且被用于补偿材料在边缘区域中的增强 累积，所述材料累积是由于在动程回程时纱线较小的移位角而产生的。 根据本发明的附加的动程起伏，与筒子中心处相比具有降低的纱线施加 量(Fadenauftragsmenge)，从而导致密度在该区域中较低。在形成染色柱时在筒子轴向运动情况下主要在外层中发生的筒子变形将会导致，在密
度较低的这些边缘区域中，会相反(retrospectively)产生筒子其余部分 内存在的密度。
有利的是，筒子的交叉巻绕是以随机巻绕(第四方面)或者步进精 确巻绕(第五方面)的形式制造的。这两种巻绕方式特征在于，在整个 筒子行进过程中，交叉角是恒定的，只是有着微小的波动。在随机巻绕 的情况下，尤其在所谓的叠绕区中产生微小偏差，在所述叠绕区中，例 如在没有相应的措施的情况下，巻绕比例为整数值。因此，在这些叠绕 区中必须执行所谓的防叠绕，通过所述防叠绕来避免形成所谓的巻绕叠 绕。这种巻绕叠绕对于染色处理是极为不利的，这是因为在该区域中筒 子密度明显增大。这可能又将导致阻碍染液流过，进而在该区域中导致 差别化的染色。在防叠绕期间，这些叠绕巻绕的中断也导致交叉角暂时 性地微小偏移。然而，与精确筒子中始终存在的角度变化相比，这些偏 移是微不足道的。
在"步进精确巻绕"的巻绕方式下，巻绕比例(Windungsverhaitnis) 是分阶段改变的。交叉角在各个阶段内发生变化。然而，由于在这种步 进精确巻绕中进行了相对多的分级，所以可以忽略那些总是仅在一个阶 段内发生的交叉角变化。于是，在交叉角保持不变的情况下，以微小波 动的方式制成筒子。因此，在根据本发明的筒子的情况下(其无论是以 随机巻绕方式还是以步进精确巻绕方式制造的)，都可以认为交叉角"近 似"保持不变。
有利的是，针对根据本发明的用于染色的筒子而设置的筒管是被如 此设计的，即，所述筒管在染色柱内尽可能地靠近，以使得相邻筒子的 端面即便在筒管的区域内也被布置成尽可能地相互靠近。根据第六方面 的不同管径使得管端部可被相互推入其中。两个管端部上的一个或多个 凸肩确保了筒子的具有较大直径的管端部不能侵入相邻筒子的绕线内。
根据第八方面，有利的是，至少将具有较大外径的管端部的内径与 另一管端部的外径之间的差设置为如此之大，以使得这些管端部之间产 生的径向环形空间能够容纳留头纱(thredreserve)。通过这种方式，这些相互插接的管仍然能够保护巻绕在管端部上的留头纱。这种留头纱对于 后续处理过程是必需的。因此，留头纱在染色中不受损害是十分重要的。
根据本发明的装置(第九方面)具有用于将纱线巻绕至筒管的机构 以及用于侧向地移置纱线的横动装置，根据本发明的所述装置配备有用 于横动装置的控制装置，所述控制装置在筒子行进期间增大最大横动动 程，使得筒子宽度向外增大。
根据一个优选结构(第十方面)，控制装置能够如此控制横动装置， 即，筒子宽度增大的变化速度从内向外降低。
此外，控制装置被设置成如此控制横动装置，即，最早在达到筒子 最终直径的一半时增大动程起伏。


下面结合实施方式进一步描述本发明，在附图中-
图1表示根据本发明的交叉巻绕筒，其端面倾角保持不变；
图2表示根据本发明的交叉巻绕筒，与内纱线层相比，其在外纱线
层区域中的筒子宽度的增加较小；
图3表示两个相邻交叉巻绕筒的区域，它们在轴向上如此相向移动，
以使得交叉巻绕筒的外部区域明显向外密封，其中一个筒子的留头纱由
适配器保护；
图4表示相邻交叉巻绕筒的管端部的另一种结构变型，所述交叉巻 绕筒使得即便在管区域中也允许相邻筒子的绕线以特别大幅度相靠近； 以及
图5表示根据本发明的用于制造根据本发明的交叉巻绕筒的装置。
具体实施例方式
图1所示的用于染色的根据本发明的交叉巻绕筒1包括管2和交叉 绕线3。管2具有这里未示出的形式的相应孔，以便将染色柱内的染液从 管传递至交叉巻绕筒的绕线3。此外，交叉巻绕筒1在管端部2'上具有 留头巻绕4，其被设置成用于后续处理，例如用于连接后续筒子的纱线起
9始端。此外可以看出，管端部2'的直径小于对置的管端部2"的直径。 在形成染色柱时，小直径和大直径总是直接相互对接。在此，小直径这 一方进入大管直径这一方内。在小的管端部2'的外径和大的管端部2" 的内径之间的差别较大，使得在相互插入时形成的环状空间内能够以不 损坏的方式接纳留头纱4。这里应强调的是，管2可以被重复利用，也就 是说，在沿轴向相互推合交叉巻绕筒以形成染色柱时，不会出现变形。 由此，绕线在相邻筒子之间的管区域内保持间隔。然而，由于交叉巻绕 筒子的绕线3向外增加，从而在管被推到一起而停止之前，相邻筒子的 端面相互抵靠。特别的，可针对筒管的类型而调节筒子宽度的增加。染 色柱内相向运动到停止的管2的间距越大，则应将管的宽度增大选定为 更大。在这里应当注意，在染色柱内的端部位置上，筒子的端面这样被 相互挤压，即，在该区域不会改变染液的流体阻力，于是没有染色柱缺 乏均匀性的危险。在此，筒子边缘的由宽度增大而产生的倾斜也与在该 区域内的筒子的密度有关。因此，在应用相对大的宽度增大的情况下， 在生产过程中，应相应减小该区域内的筒子密度。这能够通过增加的动 程起伏来实现，也就是说，在减小横动宽度的情况下执行大量的横动动 程。
图2示出了交叉巻绕筒11，交叉巻绕筒11包括管12和绕线13。这 里，管的端部12，和12"也相对于绕线突出。在筒管12的一侧(即， 管的端部12'上)同样设有留头巻绕14。与图1中的交叉巻绕筒1的构 造相比，在本实施方式中，管的巻绕宽度向着交叉巻绕筒ll的外层的增 加不是保持不变的。相反，筒子宽度从筒子中间开始先是快速增加，之 后朝向筒子更大直径的方向降低。在这里，在所述实施方式中，从筒管 出发端面的斜度角首先形成为a，然后形成为较大的斜度角P，即，筒
子宽度增加的速度先是较高，然后朝向外部降低。以这种方式，在筒子 外层相互抵接之后，变形首先降低至较低的变形速度。总的来说，在构 造染色柱时产生较小的筒子变形。
图3示出本发明的另一变形方式，其中，管22的管端部22'和22" 具有相同的直径。通过适配器不仅能够保证在连接时两个管获得引导，
10而且另一方面在适配器25和管端部22"之间形成环形空间，该环形空 间在这里还保护留头纱24。在这种情况下，筒子21的绕线23具有相对 大的宽度增大，这是因为，相同直径的管端部不是伸縮的，因此在染色 柱的最终状态下相互之间具有较大的间距。因此端面的倾斜必须足够大， 以便向外密封两个筒子21的结合区。
图4示出另一变形方式，与图3相反，该变形方式要求筒子31的绕 线33的宽度非常小地增加。这是因为管端部32'和32''是如此设计的， 即，两个管端部大幅度地伸缩套合。在管端部32'内朝向内部偏置的凸 缘式凸出部35在与相邻管结合时进入管端部32''的凸出部35'内。在 其连接时，管端部的引导基本在凸出部35'和对置的管端部32'的内表 面之间进行，结果，在凸出部35和凸出部35'结合之后，在它们之间也 留有足够的间距，以便保护位于这里的留头纱34。如图4所示，在两个 筒子结合之后，这些筒子的端面仅因为它们距相应绕线边缘的间距，也 相互间隔开。
管32例如具有170mm的总长。通过组装相邻的管32，自由的管长 度将降低两个8，5mm，降低至153mm。在管32上的绕线33到边缘的间 距被保持为lmm至2mm的情况下，获得大约150mm的起始绕线宽度。 直到筒子31的外直径为170mm时，纱线的移位宽度增加8mm，即增至 约158mm，之后，为了染色，筒子31在其外围被总共挤压5mm。这样 足以使相邻绕线在超过半个筒子半径的范围内接触。在未被巻绕得如此 紧密的染色筒子的情况下，在筒子的外侧区域中即使没有附加的动程起 伏也不会引发危及均匀透染的致密度。此外，由于绕线在染色过程中膨 胀，从而绕线几乎在整个区域内相互接触。
图5示出用于制造根据本发明的筒子的装置。交叉巻绕筒41以其绕 线43而放置在摩擦辊44上，摩擦辊44在巻绕期间驱动交叉巻绕筒41 。 借助马达49驱动摩擦辊44。通过具有导纱槽46的导纱器45来横动纱线， 其中，通过马达47产生导纱器45的往复枢转运动。由控制装置48致动 马达47。在将满筒子41更换为空管42之后，控制装置48被设置成以初 始动程(Ausgangshub)进行驱动，其在筒子行进(Spulenreise)期间不断增大，由此生成带绕线43的交叉巻绕筒41，该绕线的宽度向外增大。 因为，如之前所述，在筒子行进期间巻绕到交叉巻绕筒上的纱线巻绕点 朝向后方移动(即至导纱器45的间距增加)，所以在保持相同交叉角(如 在这里所应用的情形)以及相同导纱器动程的情况下，将带来筒子宽度 的降低。因而，为了实现根据本发明的筒子宽度的增加，必须还将导纱 器动程增大到产生所述补偿的动程延展(stroke extension)。
此外，根据筒子宽度增加的程度，将控制装置48设置成，与抵消边 缘凸起的传统动程起伏相比，还将动程起伏提高到相应的程度。这意味 着，直径最大一直到筒子边缘的动程越来越被幅度低于最大动程的那些 动程中断。这样，通过根据本发明的装置能生成这样一些筒子，其绕线 宽度增加，但是与此同时至少这些筒子的在边缘区域中密度是减小的。 因此，至少在筒子的外纱线层的区域内，可以实现在染色柱形成过程中 对筒子的所需压縮，而密度偏离其余绕线的程度在许可范围内。因为动 程起伏的程度不仅取决于筒子宽度的增大，而且还取决于纱线材料和染 色条件，所以能根据经验确定设定，如何调节动程起伏以便尽可能地在 染色柱内实现尽可能均匀的密度。
权利要求
1. 一种在染色柱中使用的交叉卷绕筒(1，11，21，31，41)，所述染色柱包括多个沿轴向叠置并且被相互紧压的筒子，所述交叉卷绕筒具有在筒管(2，12，22，32，42)上施加的绕线，所述绕线的交叉角沿着筒子直径保持为至少近似相同，所述交叉卷绕筒的特征在于，所述筒子(1，11，21，31，41)从筒管(2，12，22，32，42)开始在外径方向上具有如此增加的宽度，即，从外侧观察时，所述染色柱中的筒子端面至少在半径的三分之二的范围内平坦地相互抵靠。
2. 根据权利要求1所述的交叉巻绕筒，其特征在于，所述筒子(1， 11， 21， 31， 41)的宽度的变化速度从内向外降低。
3. 根据权利要求1或2所述的交叉巻绕筒，其特征在于，相对于那些位于下面的纱线层，所述交叉巻绕筒的外纱线层，最多直到筒子直径 的中点，具有增加的纱线沉积动程起伏。
4. 根据权利要求1至3之一所述的交叉巻绕筒，其特征在于，所述 筒子(1， 11， 21， 31， 41)的绕线是以"随机巻绕"的巻绕方式生成的。
5. 根据权利要求1至3之一所述的交叉巻绕筒，其特征在于，所述 筒子(1， 11， 21， 31， 41)的绕线是以"步进精确巻绕"的巻绕方式生成 的。
6. 根据权利要求1所述的交叉巻绕筒，其特征在于，所述筒管(2， 12, 22， 32， 42)的无绕线的端部(2'， 2"， 12'， 12"， 22'， 22"， 32'， 35')具有不同的外径，并且较小外径的尺寸比具有较大外径的管端部的 内径小。
7. 根据权利要求6所述的交叉巻绕筒，其特征在于，这两个管端部 (2"， 12"， 32')中的至少一个具有凸肩，相邻筒子的另一个管端部在为了染色处理而连接筒子的过程中能够支承在所述凸肩上。
8. 根据权利要求6或7所述的交叉巻绕筒，其特征在于，所述具有较大外径的管端部的内径和所述另一个管端部的外径之间的差至少大得足以使得，这些管端部之间产生的径向环形空间能够容纳留头纱(4, 14， 24， 34)。
9. 一种用于制造根据权利要求1至5之一所述的交叉巻绕筒的装 置，所述装置具有用于将纱线巻绕至筒管的机构以及用于侧向移动纱线 的横动装置，其特征在于，所述横动装置(45至48)具有用于其驱动器(47) 的控制机构(48)，所述控制装置(48)在筒子行进期间如此增大 最大横动动程，g卩，使得筒子宽度向外增大。
10. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述控制机构(48) 被设置成如此控制所述横动装置(45至48)，即，使得所述筒子(l， 11， 21， 31， 41)的宽度增大的变化速度从内向外降低。
11. 根据权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述控制机构(48) 被设置成如此控制所述横动装置(45至48)， g卩，使得所述动程 起伏最早在达到所述筒子(1， 11， 21， 31， 41)的最终直径的一半时增 加。
全文摘要
本发明涉及一种被设计成用于染色的筒子(1)，所述筒子的在交叉卷绕中被卷绕至筒管(2)的纱线的交叉角沿着筒子直径保持为至少近似相同。本发明的任务在于，提供一种用于染色的呈交叉卷绕形式的筒子，所述筒子适于在不应用垫圈的情况下形成尽可能均匀的染色柱。为此，筒子(1)具有从筒管(2)沿外径方向增大的宽度。
文档编号B65H55/04GK101462658SQ200810190820
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月22日 优先权日2007年12月22日
发明者克劳斯·坎普豪森, 克里斯蒂安·波斯皮希, 沃尔夫-迈克尔·鲁, 赫伯特·吕斯肯斯, 赫尔穆特·科伦 申请人:欧瑞康纺织有限及两合公司