ES3040123T3 - Process for spinning and twisting yarns - Google Patents
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Abstract
PROCESO PARA HILAR O TORCER HILOS, MÁQUINA PARA HILAR O TORCER HILOS Y MÉTODO PARA TRANSFORMAR UNA MÁQUINA PARA HILAR O TORCER HILOS. Una característica de la invención es un proceso de hilado o torsión de hilo, en el que un hilo se desplaza entre un dispositivo de alimentación (1) hacia un dispositivo de recogida de hilo, el cual está conectado a un mecanismo de accionamiento que gira dicho dispositivo a una velocidad predeterminada. En este proceso, se genera un estiramiento del globo en un punto situado entre el dispositivo de alimentación (1) y el dispositivo de recogida mediante la presencia del dispositivo de torsión. El hecho de que el valor de la velocidad de rotación del medio de torsión del hilo sea tal que genere una trayectoria helicoidal con diámetros de espiral oscilantes a lo largo de la distancia existente entre el medio de alimentación de hilo (1) y el medio de recogida de hilo, de manera que la trayectoria del hilo, por el funcionamiento del medio de torsión, crea un cuerpo de revolución a partir de un diámetro generador de un balón que tiene al menos una estructura hiperboloide (E) formando al menos dos tramos de balones (B) consecutivos entre sí. Una segunda característica de la invención debe ser la máquina de hilar o torcer hilo que incluye un medio de alimentación de hilo (1) para suministrar al menos un hilo (3), un medio de recogida de hilo para el hilo manipulado (3), un medio de torsión dispuesto entre el medio de alimentación de hilo y el medio de recogida de hilo que genera diámetro generador (DB) de un tramo de globo del hilo (3) en una zona generadora de un tramo de globo (B) con un diámetro generador (DB), un medio de accionamiento (4) conectado al medio de alimentación o recogida de hilo, y no incluye elementos limitadores del globo y se caracteriza porque la distancia (LB) existente entre el medio de guiado y la zona generadora de un tramo de globo es de al menos dos veces el diámetro generador del globo (DB), de manera que se generan al menos dos tramos de globo (B) entre el medio de guiado (8) y la zona generadora de un tramo de globo. Por último, otra característica de la invención debe ser el método para transformar una máquina de hilar o torcer hilos que incluya un conjunto en el que se aumenta la altura del tramo de globo (LB) de manera que, al operar los medios de torsión, se crea un cuerpo de revolución a partir de un diámetro generando un globo que tiene al menos una estructura hiperboloide (E) que forma al menos dos tramos de globos (B) consecutivos entre sí. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Proceso de hilado o retorcido de hilos
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente solicitud tiene por objeto un proceso de hilado o retorcido de hilos con múltiples estiramientos de globo, proceso que está diseñado para ser llevado a cabo mediante una máquina de retorcido o hilado de hilos.
Más específicamente, la invención propone desarrollar un método de hilado o retorcido de hilos que permita trabajar más rápido sin aumentar la tensión del hilo que se produce en el proceso de hilado o retorcido.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la industria textil, y concretamente en la industria del hilado y retorcido, es bien conocido el uso de hiladoras de anillos continuos, retorcedoras de anillos, retorcedoras de múltiples torsiones, retorcedoras de doble torsión, cableado vertical, retorcedoras de cableado, etc.
Todas estas máquinas para proporcionar el retorcido del hilo están obligadas a girar el hilo a una distancia con respecto al centro de rotación con el fin de ahorrar el espacio ocupado por una parte de la máquina y esto genera una figura de revolución denominada “globo”. Este globo se define por un área o volumen de revolución con un eje de giro central, por ejemplo, con un volumen cónico.
La tendencia de los fabricantes de máquinas de hilado y retorcido es suprimir o reducir el globo limitándolo físicamente para evitar un aumento del diámetro del globo y reducir su altura del globo en la medida de lo posible. De esta forma, la tensión generada en el hilo durante el proceso de retorcido o hilado es menor para evitar posibles daños al hilo que afecten a su calidad, roturas durante el proceso de producción, por lo que la velocidad de rotación o angular se limita y debe reducirse, o en otras palabras, no puede aumentarse, lo que tiene un efecto negativo en la productividad.
Tang et al. en“Modelling yarn balloon motion in ring spinning",Applied Mathematical Model, Guildford GB vol. 31, (1 de febrero de 2007), páginas 1397-1410, (ISSN 0307-904X) y Zheng-Xue Tang et al. en“An experimental investigation of yarn tension in simulated ring spinning",Fibers and Polymers vol. 5, (1 de diciembre de 2004), páginas 275-279 (ISSN 1229-9197) sugieren que podría ser aconsejable un modelo de globo libre. Sin embargo, en“Engineering Fundamentals of Ring Spinning, Over-End Unwinding and Two-For-One Twisting in Textile Processes"(ISBN 978-1-60595-172-0), un coautor de ambos documentos (W Barrie Frasier) reconoce que este modelo no es fácilmente aplicable en una máquina de torsión o hilado.
En https://nptel.ac.in/courses/118102038/25 (NPTEL :: Textile Engineering - Yarn Manufacture - II” se enseñan los conceptos básicos de las ondas estacionarias en un hilo. No se mencionan sus ventajas ni cómo aplicar dicha onda estacionaria en una máquina de retorcido.
El documento de patente FR1476692 divulga un proceso de hilado de hilos usando un deslizador mucho más ligero que los deslizadores convencionales y de un peso tal que se forman al menos dos globos sucesivos, compensados axialmente y distribuidos angularmente alrededor del eje del husillo.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La invención se desarrolló con el fin de proporcionar un método configurado como una novedad dentro del campo de aplicación y que resuelve los inconvenientes mencionados anteriormente, proporcionando además otras ventajas adicionales que se harán evidentes a partir de la descripción que sigue.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un proceso de hilado o retorcido de hilos según las reivindicaciones 1 y 2.
Según una realización de la invención, el proceso puede llevarse a cabo mediante múltiples estructuras hiperboloides que definen un número de hiperboloides que oscila de 2 a 20.
En condiciones de trabajo con parámetros determinados, el aumento de los estiramientos del globo, que a su vez implica un aumento de las estructuras hiperboloides, se consigue aumentando la altura del estiramiento del globo y, por lo tanto, aumentando el valor del diámetro de veces que genera el estiramiento del globo ya establecido, de modo que los valores de la altura del estiramiento del globo se aumentan de 5 a 25 veces el diámetro que genera un estiramiento del globo, según se desee aumentar los estiramientos del globo y, por lo tanto, aumentando las estructuras hiperboloides que pasarían de 2 a 20 a medida que se aumenta dicha altura.
Esto es por lo que el retorcido se produce mediante múltiples estiramientos del globo que compensan la tensión del trabajo, de modo que la tensión producida por los medios de tensión es menor que en los procesos tradicionales de hilado o retorcido.
Gracias a estas características, es posible producir hilados o retorcidos de hilo a mayor velocidad y, por lo tanto, con una mayor tasa de productividad, con una baja tensión del hilo y un menor consumo de energía, lo que permite reducir los costes de producción y mejorar la calidad del hilo.
La tensión que puede generarse en el hilo por el efecto de las fuerzas centrífugas de la velocidad de rotación se contrarresta en los puntos de inflexión entre los estiramientos del globo.
Otra ventaja que proporciona este método es que permite retorcer hilos muy finos con un bajo nivel de tensión, lo que se extiende a la manipulación de nuevos hilos muy delicados que actualmente se rompen cuando se trabaja con una tensión que no pueden absorber.
Este método es adecuado para todo tipo de hilos, fibras, filamentos, cuerdas, cintas, etc., así como para materiales naturales, sintéticos y artificiales. Puede resultar especialmente adecuado para manipular fibra de vidrio, carbono, fibras de aramida, etc., ya que permite trabajar a mayor velocidad y con un menor nivel de tensión.
Según la invención, la altura de los estiramientos del globo oscila de 5 a 25 veces el diámetro que genera el estiramiento del globo.
Este intervalo de altura se distribuye preferiblemente de manera que, para diámetros que generan, por ejemplo, 200 mm o 216 mm o 250 mm o 300 mm o 330 mm o 400 mm o 500 mm, y dependiendo del espesor del hilo a procesar, se pueden obtener 2 estiramientos del globo (es decir, una estructura hiperboloide) con alturas de 5 veces el diámetro que genera el estiramiento del globo, o a medida que aumenta el grosor del hilo, esta altura debe aumentarse 6 veces el diámetro que genera el estiramiento del globo, o 7 veces el diámetro que genera el estiramiento del globo, incluso 8 veces el diámetro que genera el estiramiento del globo.
Por otro lado, si el diámetro generador se reduce a valores tales como, por ejemplo, 165 mm, 140 mm, 120 mm o 100 mm hasta 30 mm, de modo que se obtengan dos estiramientos del globo, la altura se determina con una relación de 5 veces el diámetro que genera el estiramiento del globo, o seis veces el diámetro que genera el estiramiento del globo, o incluso siete veces el diámetro que genera el estiramiento del globo, evolucionando dicho valor de forma diferente a como lo hace con diámetros generadores grandes.
Además, preferiblemente, la altura de los estiramientos de globo es al menos dos veces la altura de los medios de recogida.
Del mismo modo, también puede ser preferible que la altura de los estiramientos del globo sea al menos dos veces la altura de los medios de alimentación.
Según otra característica de la invención, el hilo que pasa a través de un medio de tensión situado en un punto anterior a los medios de recogida o alimentación de hilo, concretamente, en el hilado en anillos y el retorcido en anillos del hilo. En el caso de máquinas retorcedoras dobles, cableadoras directas y verticales, la tensión también se ajusta mediante otros medios externos.
Según la invención, el medio de tensión en la hiladora de anillos incluye un cursor que está acoplado a un raíl de bobina conectado a la bobina de bobinado.
Hay que decir que, en el caso de las hiladoras de anillos, un aumento del número de estiramientos del globo está asociado a una disminución de los tamaños del cursor y, por lo tanto, del peso del propio cursor, con las ventajas que ello conlleva.
En consecuencia, al aumentar la altura del estiramiento del globo y al accionar el medio de retorcido, se crea un cuerpo de revolución a partir de un diámetro que genera un globo que tiene al menos una estructura hiperboloide que forma al menos dos estiramientos de globo consecutivos entre sí.
Otras características y ventajas del método objeto de la presente invención deben ser evidentes a partir de la descripción de una realización preferida, pero no exclusiva, que se ilustra como un ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en los que:
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Figura 1. - Es una vista esquemática de una primera realización de una hiladora de anillos continua que usa el método según la presente invención, que incluye una vista detallada del cursor;
Figura 2. - Es una vista esquemática de una máquina retorcedora de anillos no según la invención, que incluye una vista detallada del cursor;
Figura 3. - Es una vista esquemática de otra máquina retorcedora de anillos no según la invención, que incluye una vista detallada del cursor;
Figura 4. - Es una vista esquemática de una segunda realización de una retorcedora de doble torsión que usa el método de la invención;
Figura 5. - Es una vista esquemática de una tercera realización de una máquina cableadora vertical que usa el método de la invención.
Figura 6. - Es una vista esquemática de la forma geométrica que adopta el hilo durante el proceso de retorcido según la presente invención;
Figura 7. - Es una vista esquemática de una trayectoria que puede seguir un hilo en un proceso según la presente invención; y
Figura 8. - Es una vista esquemática que muestra una máquina que usa medios para estirar el hilo combinados con un medio de guía.
Figura 9. - Es una vista esquemática que muestra una retorcedora de anillos no según la invención sin medios de guía.
Figura 10. - Es una vista esquemática que muestra una máquina no según la invención que usa medios de estiramiento del hilo sin medios de guía.
Figura 11. - Es una vista esquemática de una retorcedora de anillos no según la invención que usa un rodillo como medio de guía;
DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA
En vista de las figuras mencionadas y según la numeración adoptada, se puede ver un ejemplo de realización preferida, que incluye las partes y elementos indicados y descritos en detalle a continuación.
En todas las realizaciones preferidas de la máquina de hilado y retorcido descrita a continuación, el valor de la velocidad de rotación de la bobina de bobinado es tal que se genera una trayectoria helicoidal, con un diámetro de espiral oscilante (S), (véase la figura 7) a lo largo de la distancia (LB) existente entre los medios de alimentación y la bobina de bobinado, de modo que se crea un cuerpo de revolución que tiene dos estructuras hiperboloides (E) consecutivas que forman una pluralidad de estiramiento de globo (B) consecutivos entre sí.
Otra característica de la invención es, como se muestra en la figura 1, una hiladora de anillos que tiene en la parte superior un sistema de alimentación de hilo, indicado en general con la referencia (1), que es de tipo convencional, por lo que no se describirá con más detalle, mientras que en la parte inferior se dispone una bobina (2) para recoger el hilo (3) que gira accionada por un motor mediante medios de accionamiento convencionales (4) mostrados esquemáticamente. El hilo (3) que se enrolla en la bobina entra perpendicularmente con respecto a la pared lateral de la bobina, ya que el hilo pasa por un elemento tensor denominado cursor (5) situado en un carril de bobina (6) que recoge el hilo que ha sido retorcido y lo almacena en la bobina (2). Dicho cursor (5) se aprecia mejor en el detalle ampliado incluido en la figura 1.
Durante el proceso de bobinado del hilo (3), en las realizaciones mostradas en el presente documento, se forman tres estiramientos de globo (B) (sin que el número de estiramientos de globo sea limitativo) entre un medio de guía del hilo (8) (indicado esquemáticamente), como por ejemplo un anillo de pequeño diámetro, y una zona que genera un estiramiento de globo provocado por medios de retorcido, de modo que se genera un diámetro generador de estiramiento (DB) de la estructura con múltiples estiramientos de globo de hilo, en los que se definen dos estrangulamientos de estiramientos hiperboloides (E) que permiten reducir el nivel de tensión del hilo. Una característica esencial de la máquina es la inexistencia de elementos que limiten el globo. Se entenderá por limitar el globo cualquier elemento que entre en contacto con el hilo en el estiramiento donde se generan los globos.
Cabe mencionar que la distancia (LB) existente entre los medios de guía y la zona que genera el estiramiento de globo es al menos dos veces el diámetro que genera el globo (DB), de modo que se generan al menos dos estiramientos de globo entre los medios de guía y la zona que genera un estiramiento de globo.
Hay que decir que el número de estiramientos de globo (B) puede aumentarse o reducirse (siendo el mínimo dos estiramientos del globo) aumentando o reduciendo la distancia (LB) existente entre el elemento guía del hilo y el elemento responsable de provocar el retorcido, en este caso representado, el cursor (5).
Según la invención, la altura de los estiramientos de globo oscila de 5 a 25 veces el diámetro que genera el estiramiento de globo.
No según la invención, con un diámetro generador (DB) de 36 mm se pueden obtener ocho estructuras hiperboloides (es decir, nueve estiramientos de globo) con una altura de estiramiento de globo equivalente a 50 veces el diámetro generador de 36 mm para un hilo con un título de 33,3 tex (título de 30 Nm).
Por “título” se entiende la relación existente entre el peso y la longitud de un hilo, siendo el primero un valor fijo y el segundo un valor variable.
La figura 2 muestra una retorcedora de anillos, no según la invención, con un rodillo de alimentación de hilo desde una cesta estática en la que los mismos elementos comunes tienen las mismas referencias numéricas, estando los medios de alimentación indicados generalmente con la referencia (1), dispuestos en la parte superior, y la bobina (2) de recogida de hilo (3) en la parte inferior de la máquina.
La figura 3 muestra una retorcedora de anillos, no según la invención, que es especialmente adecuada para el procesamiento de fibra de vidrio, en la que los mismos elementos comunes tienen las mismas referencias numéricas, estando los medios de alimentación (1) dispuestos en la parte superior y la bobina (2) de recogida de hilo (3) en la parte inferior de la máquina, por lo que la dirección del hilo es hacia abajo, como en las realizaciones de las máquinas mostradas en las figuras 1 y 2.
La figura 4 muestra una retorcedora de doble torción en la que los mismos elementos comunes tienen las mismas referencias numéricas.
La figura 5 muestra una máquina de cableado vertical con dos hilos en la que los mismos elementos comunes tienen las mismas referencias numéricas, en la que la dirección de la operación es hacia arriba, igual que en la máquina mostrada en la figura 4 e indicada por medio de la flecha (f), es decir, la bobina de recogida está dispuesta en la parte superior, mientras que en la parte inferior se encuentra el medio que alimenta un primer y un segundo hilo que están entrelazados entre sí. En esta máquina, el hilo (3) y el hilo adicional (H2) se unen, en la que el hilo adicional (H2) es suministrado por un alimentador (7).
Las figuras 6 a 8 muestran un perfil geométrico que adopta el hilo durante el proceso de torcido, en el que se forman tres estiramientos de globo (figura 6), así como la trayectoria real que puede llevar a cabo un hilo durante el proceso de manipulación de un hilo.
En una realización preferida, la máquina de hilado o retorcido de hilo comprende medios para aumentar o reducir la altura del estiramiento de globo (LB) (no mostrado). Esta característica facilita el acceso a los medios de alimentación de hilo (1) o a los medios de recogida de hilo (2) que, durante el funcionamiento de la máquina, no son fácilmente accesibles para el usuario, ya que se encuentran en una posición demasiado elevada. Así, los medios para aumentar o reducir la altura del estiramiento de globo (LB) permiten, cuando sea necesario, por ejemplo para sustituir una bobina, reducir la altura del estiramiento de globo para que el usuario tenga un fácil acceso a los medios de alimentación de hilo (1) o a los medios de recogida de hilo (2). Después de sustituir la bobina, los medios para aumentar o reducir la altura del estiramiento de globo (LB) permiten que los medios de alimentación de hilo (1) o los medios de recogida de hilo (2) vuelvan a su posición de funcionamiento.
En una realización preferida, los medios de guía (8) para guiar el hilo (3) se mueven en altura asociándose al movimiento en altura del carril de bobinas (6) y del cursor (5). El movimiento en altura del carril de bobinas (6) y del cursor (5) facilita la recogida de hilo en los medios de recogida de hilo (3) manipulados, tales como una bobina (2), que permanecen fijos en altura. El movimiento de los medios de guía (8) asociado al movimiento en altura del carril de bobinas (6) y del cursor (5) permite que la altura de los estiramientos de globo (LB) permanezca inalterada, evitando así variaciones en la forma de los globos. Opcionalmente, los medios de alimentación de hilo (1) se mueven en altura conjuntamente con los medios de guía (8).
En una realización que no forma parte de la presente invención (figura 9), los medios de alimentación de hilo (1) o los medios de recogida de hilo están situados de manera que la salida del hilo de los medios de alimentación de hilo (1) o la entrada del hilo de los medios de recogida de hilo (2) se encuentra aproximadamente en el eje vertical (V) del estiramiento de globo.
En una realización no según la invención, el medio de guía (8) para guiar el hilo (3), especialmente cuando es un hilo delicado, es un rodillo (9) (figura 11). Opcionalmente, el rodillo (9) puede tener un movimiento giratorio forzado asociado al movimiento giratorio de los medios de alimentación de hilo (1) para reducir la fricción del hilo que se genera cuando el hilo entra en contacto con el rodillo (9).
En una realización, el medio de alimentación de hilo (1) está compuesto por un medio de estiramiento de hilo (figura 8 y figura 10, donde la realización de la figura 10 no es según la presente invención). Opcionalmente, la dirección seguida por el hilo dentro de los medios de estiramiento del hilo forma un ángulo que oscila de -20° a 20° con respecto a la vertical (V). En una realización aún más preferida, la dirección seguida por el hilo dentro de los medios de estiramiento de hilo coincide con la vertical (V). En cualquiera de dichos casos, no se requieren medios de guía (figura 10, no según la invención).
El aumento del estiramiento del globo (LB) se consigue levantando los medios de alimentación de hilo (1) o los medios de guía de hilo (8) con respecto a los medios de recogida de hilo (2), o levantando los medios de recogida de hilo (2) con respecto a los medios de alimentación de hilo (1).
Los detalles, formas, tamaños y el resto de elementos accesorios usados en la producción del método de la invención pueden sustituirse convenientemente por otros que no se aparten del alcance definido por las reivindicaciones adjuntas a continuación.
Claims (5)
1. Proceso de hilado de hilos, en donde
•un hilo (3) discurre entre un medio de alimentación de hilo (1) hacia un medio de recogida de hilo (2), a través de:
omedios de tensión que comprenden un cursor (5) que está acoplado a un carril de bobina (6) conectado a los medios de recogida de hilo (2),
omedios de torsión en donde los medios de torsión comprenden el carril de bobina (6) que tiene un diámetro DB y,
omedios de guía (8),
•estando dicho medio de recogida de hilo (2) conectado a medios de accionamiento (4) para hacer girar los medios de recogida de hilo (2) a una velocidad predeterminada,
•se genera un estiramiento de globo (B) en un punto situado dentro de la distancia LB que corresponde a la distancia entre los medios de guía (8) y los medios de torsión,
caracterizado por que, durante el proceso de hilado de hilos, la distancia LB es de 5 a 25 veces el diámetro DB de los medios de torsión, de modo que se crea al menos una estructura hiperboloide (E) que forma al menos dos estiramientos de globo (B) consecutivos entre sí sin recurrir a elementos del aparato a lo largo de la distancia LB.
2. Proceso de retorcido de hilos, en sonde
•un hilo (3) discurre entre un medio de alimentación de hilo (1) hacia un medio de recogida de hilo (2), a través de:
omedios de tensión situados en un punto entre el medio de alimentación de hilo (1) y el medio de recogida de hilo (2),
omedios de torsión en donde los medios de torsión son una placa giratoria que tiene un diámetro DB y,omedios de guía (8)
•estando dicho medio de recogida de hilo (2) conectado a medios de accionamiento (4) para hacer girar los medios de recogida de hilo (2) a una velocidad predeterminada,
•se genera un estiramiento de globo (B) en un punto situado dentro de la distancia LB que corresponde a la distancia entre los medios de guía (8) y los medios de torsión,
caracterizado por que, durante el proceso de retorcido del hilo, la distancia LB es de 5 a 25 veces el diámetro DB de los medios de retorcido, de modo que se crea al menos una estructura hiperboloide (E) que forma al menos dos estiramientos de globo (B) consecutivos entre sí sin recurrir a elementos del aparato a lo largo de la distancia LB.
3. Proceso de hilado o retorcido de hilos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la distancia LB es 6, 7 u 8 veces el diámetro DB de los medios de retorcido.
4. Proceso de hilado o retorcido de hilos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la distancia LB se aumenta o se reduce por medios para aumentar o reducir la distancia LB.
5. Proceso de hilado de hilos según cualquiera de las reivindicaciones 1, 3 y 4, excluyendo la reivindicación 2, en donde los medios de guía (8) se mueven en altura en asociación con un movimiento en altura del carril de bobinas (6) y el cursor (5).
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