Spinnverfahren und Spinnapparat zur Herstellung von Garn aus
Textilfasern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spinnverfahren zur Herstellung von Garn aus Textilfasern, unter Verwendung eines offenen Spinnrotors, wobei Fasern aus einem Faserbündel mittels eines strömenden Mediums zum Rotor transportiert und in seinem Inneren abgelagert werden und durch Zentrifugalkraft auf der Wand des rotierenden Spinnrotors vorübergehend haften bleiben, bis sie zu einem Garn verzwirnt werden, das aus dem Spinnrotor herausgezogen wird, sowie einen Spinnapparat zur Durchführung dieses Verfahrens.
Beim sogenannten Open-end -Spinnverfahren wurden bereits die verschiedensten Verbesserungsvorschläge gemacht. Das Open-end -Spinnverfahren, wie es im tschechoslowakischen Patent Nr. 91 208 aus dem Jahre 1958 beschrieben wurde, zeichnet sich im Prinzip dadurch aus, dass der Zwirnvorgang vom Abzugsvorgang getrennt ist. Nachdem die kontinuierliche, sich aus einer Mehrzahl von faserigen Materialien zusammensetzende Struktur wieder zerkleinert bzw. unterbrochen wurde, werden die so gebildeten Teile neu gebündelt, um ein neues kontinuierliches Gebilde zu bilden, und zwar mittels eines rotierenden Gebildes, welches die einzelnen Fasern wieder zusammenbringt und miteinander verzwirnt.
Unter diesen an sich bekannten Open-end -Spinnverfahren, besteht eines darin, die zerkleinerten oder unterbrochenen einzelnen Fasern eines Faserbündels der Innenwand eines Spinnrotors zuzuführen, indem dazu ein saugender Luftstrom verwendet wird, wobei dann die Fasern dem Spinnrotor durch eine in der Mitte seines Bodens angeordnete Öffnung wieder entnommen werden, während gleichzeitig der Zwirnvorgang in an sich bekannter Weise durchgeführt wird.
Dieses Verfahren hat jedoch mehrere Nachteile, so beispielsweise der grosse Energiebedarf, die geringe Qualität des erzeugten Garns, eine Begrenzung der Spinngeschwindigkeit und zwar bedingt durch mechanische Eigenschaften dieses Spinnsystems, der hohe Verzwirnungsgrad der zur Verhinderung eines Garnbruches erforderlich ist, sowie gewisse Schwierigkeiten bei den von Hand durchzuführenden Operationen wie sie besonders beim Start der Maschine notwendig sind. Aus diesen Gründen ist es immer noch schwierig, die an sich bekannten Open-end Spinnver- fahren in der Praxis einzusetzen.
Zweck der voliegenden Erfindung ist es, ein Spinnverfahren sowie einen Spinnapparat zu schaffen, bei denen unter Verwendung bzw. Anwendung von Luftströmen und der Zentrifugalkraft hohe Arbeitsgeschwindigkeiten und stabile Spinnbedingungen erreicht werden und bei denen die weiter oben genannten Nachteile der bekannten Open-end -Spinnverfahren vermieden sind.
Dieser Zweck wird durch das erfindungsgemässe Verfahren erzielt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das strömende Medium in einer derartigen Menge und Richtung dem zu verarbeitenden Faserbündel zugeführt wird, dass seine einzelnen Fasern unter der Einwirkung der zwischen dem Medium und den Fasern herrschenden Reibungskräfte aus dem Faserbündel herausgerissen und voneinander getrennt werden, wonach sie gegen die Innenwand des Rotors getragen und danach verzwirnt werden.
Der erfindungsgemässe Spinnapparat zum Durchführen des genannten Verfahrens ist dann gekennzeichnet durch wenigstens eine Zuführeinrichtung mit einer Leitung, durch welche ein Faserbündel von einem Faserlager wegtransportiert und dabei zerrissen wird, einen von der Zuführeinrichtung unabhängigen, unmittelbar vor letzterer angeordneten Rotor, wobei ein Ende der Leitung der Zuführeinrichtung in geringem Abstand über einer inneren Wand des Rotors liegend gegen diese Wand gerichtet ist, durch Mittel, um den Rotor mit hoher Geschwindigkeit anzutreiben, und durch Mittel, um ein vom Rotor gebildetes Garn, während dieses zur Zwirnung von der inneren Wand des Rotors kontinuierlich gelöst wird, zu strecken.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung einer Ausführungsform eines Spinnapparates zur Durchführung des genannten Verfahrens,
Fig. 2 eine erläuternde Skizze des Spinnapparates nach Fig. 1,
Fig. 3 in schaubildlicher Darstellung den Zwirnmechanismus des Spinnapparates,
Fig. 4 und 5 Seitenansichten, im Schnitt, des wichtigsten Teils der Zuführeinrichtung zum Zuführen von Fasern, welche im Spinnapparat verwendet werden,
Fig. 6A, 6B und 6C der Erläuterung dienende Schnitte durch mehrere Ausführungsformen der Leitung der Zuführeinrichtung,
Fig. 7 ein erläuterndes Diagramm, aus dem die Beziehung zwischen der konvergierenden Leitung der Zuführeinrichtung des Apparates und der Abzugkraft der Fasern aus der Leitung hervorgeht,
Fig.
8, 9 und 10 Seitenansichten, im Schnitt, des Hauptteils einer anderen Ausführungsform einer Zuführeinrichtung,
Fig. 11A einen erläuternden Schnitt durch den Rotor des Apparates von der Seite gesehen,
Fig. 11 B einen horizontalen Schnitt entlang der Linie XIB-XIB des in Fig. 1 1A gezeigten Rotors,
Fig. 12, 13 und 14 Stirn- und Seitenansichten, teilweise im Schnitt, einer anderen Ausführungsform einer Zuführeinrichtung,
Fig. 15 einen Vertikalschnitt durch einen Rotor, aus dem dessen allgemeiner Aufbau hervorgeht,
Fig.
16A, 16B, 16C und 16D Vertikalschnitte durch andere Ausführungsformen von Rotoren, die in einem Spinnapparat zur Durchführung der Erfindung verwendbar sind,
Fig. 1 7A und 1 7B zeigen den Aufbau der Einrichtung, welche den Verzwirnungsvorgang am Garn steuert, der durch den in den vorgenannten Zeichnungen gezeigten Rotor erzeugt wird,
Fig. 18 einen Vertikalschnitt durch einen weiteren Rotor, dem eine Einrichtung zur Steuerung der Verzwirnung zugeordnet ist,
Fig. 19A, 19B und 19C weitere Ausführungsformen der Einrichtungen zur Steuerung der Verzwirnung,
Fig. 20A und 20B weitere Varianten von Einrichtungen zur Steuerung der Verzwirnung,
Fig.
21A einen Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Spinnrotors,
Fig. 21 B, 21C, 21D und 21E Vertikalschnitte durch weitere Ausführungsformen und Einrichtungen zur Steuerung der Verzwirnung,
Fig. 22 und 23 Vertikalschnitte durch weitere Spinnrotoren, zusammen mit den Antriebsmitteln für den Rotor,
Fig. 24A, 24B, 25, 26A, 26B, 27A und 27B Vertikalschnitte durch Spinnrotoren mit verschiedenen Formen ihrer Innenseiten,
Fig. 28 einen Horizontalschnitt durch den Rotor von Fig.
25 und zwar entlang der Linie M-M,
Fig. 29A, 29B und 29C veranschaulichen rein beispielsweise das Arbeitsverhalten beim Zwirnen eines Garnbündels im Spinnrotor eines Spinnapparates,
Fig. 30A, 30B und 30C Vertikalschnitte durch weitere Ausführungsformen von Spinnrotoren, mit aufgerauhten Innenseiten,
Fig. 30D einen Teilschnitt in vergrössertem Massstab der aufgerauhten Innenseite des Rotors nach Fig. 30C,
Fig. 31 erläutert rein beispielsweise das verdoppelnde Arbeitsverhalten des Rotors eines Spinnapparates nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 32 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den verschiedenen Garndurchmessern und den Spinnbedingungen eines Spinnapparates veranschaulicht,
Fig.
33 und 34 Diagramme, welche die Unregelmässigkeit der Garndicke von auf konventionelle Weise gesponnenem Garn zeigen, und zwar im Vergleich mit einem nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellten Garn,
Fig. 35 ein Spektrogramm, welches die Wellenlängeverteilung in Abhängigkeit der Dicke des nach dem Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung hergestellten Garns veranschaulicht, und
Fig. 36 und 37 Abzugsvorrichtungen zum Spannen des nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellten Garn.
Allgemeine Beschreibung des Spinnverfahrens und des Apparates, unter Verwendung von Luftströmen und der Zentrifugalkraft
Fig. 1 und 2 der Zeichnung zeigen eine Ausführungsform eines Spinnapparates, bei dem mit Luft gearbeitet wird und die Zentrifugalkraft ausgenutzt wird, wobei die Lunte 2 von der Luntenspule 1 abgewickelt und der an sich bekannten, konventionellen Streckvorrichtung zugeführt wird. Die Streckvorrichtung, welche vom Pendelarm-Typ ist und rein konventionell aufgebaut ist, umfasst einen auf einer Welle 3 gelagerten Pendelarm 4, einen Trichter 5, zwei hintere Walzen 6, 6', zwei vordere Walzen 9, 9' und zwei die Streckung steuernde Organe 8, 8', welche an zwei Elementen 7, 7' abgestützt sind und zwar zwischen den beiden hinteren Walzen 6, 6' und den beiden vorderen Walzen 9, 9'.
Nachdem das Faserbündel in dieser Streckvorrichtung gestreckt wurde, wird es direkt dem Spinnapparat gemäss der vorliegenden Erfindung zugeführt, und schliesslich in zylindrischen Ballen 21 aufgenommen. Beim Spinnapparat nach der vorliegenden Erfindung wird ein Faserbündel zuerst vom Zuführpunkt zum Spinnrotor geführt, welcher mit einer zylindrischen Achse versehen ist, und zwar wird die Fasermasse als Suspension in einem Luftstrom durch ein Transportrohr dem Rotor zugeführt, dann werden die zerkleinerten bzw. unterbrochenen Fasern auf die Innenwand des Spinnrotors abgesetzt, und zwar voneinander getrennt, dann werden die Fasern nacheinander von der Innenwand weggenommen, dann, währenddem die Fasern zwecks Bildung eines Garns aus dem Rotor weggeführt werden, werden die Fasern verzwirnt und schliesslich wird das Garn in Rollen 21 aufgewunden.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wird das Bündel aus faserigem Material 2' dem eine Führung bildenden Einlass des Zuführrohres 10' zugeführt, welches in die Zuführeinrichtung 12 führt, welche ihrerseits in der Nähe der beiden vordern Walzen 9, 9' angeordnet ist. Dem Zuführrohr 10' wird durch eine Luftleitung 11 Druckluft zugeführt, und zwar derart, dass die Druckluft parallel zum Durchgang des Faserbündels austritt und im Innern des Rohres 10 einen Unterdruck bildet. Die Luftleitung 11 sollte in der Nähe des oberen Endes des Rohres 10 enden und zwar an einer Stelle, innerhalb eines Abstandes welcher kürzer ist als die mittlere Länge der im Spalt zwischen den vorderen Walzen 9, 9' erzeugten Fasern, wie nachstehend erläutert wird.
Der im Innern des Rohres 10' herrschende Unterdruck, welcher durch die Injektionswirkung der unter hoher Geschwindigkeit zugeführten Druckluft erzeugt wurde, vermag zu verhindern, dass sich die Faserbündel auf der Oberfläche der vordere Walzen 9, 9' festkleben und zwar dank der Saugwirkung, welche durch den Unterdruck bzw. den negativen Druck im Innern des Rohres 10' erzeugt wurde. Nachdem das Faserbündel den eine Führung bildenden Einlass 10' passiert hat, wird es dem stärkeren Druckluftstrom ausgesetzt, welcher sich parallel zum Faserbündel fortbewegt, wobei dementsprechend eine Kraft erzeugt wird, um Fasern aus dem Bündel herauszuziehen und zwar in der Richtung des Durchgangs des Bündels, und hervorgerufen durch den Reibung widerstand zwischen der ausgeblasenen Luft und den Fasern des Bündels.
Dies wiederum hat zur Folge, dass Fasern des Bündels einzeln aus dem Bündel abgetrennt werden, und zwar durch die Kraft welche unmittelbar dort wirkt, wo die Fasern bzw. das Faserbündel den Spalt zwischen den vordern Walzen 9, 9' verlassen, wobei die Fasern dann durch das Abgaberohr 10 einem Spinnrotor oder Rotor 13 zugeführt werden, und zwar in Form einer im Luftstrom getrage nen Suspension. Der den Auslass bildende Teil des Abgaberohres 10 sollte gegen die innere Wand des Rotors 13 gerichtet sein, wie beispielsweise Fig. 2 zeigt.
Der Rotor 13, welcher zweckmässig eine krugähnliche Form aufweist, wobei die oberen und die unteren Seitenwände miteinander verbunden sind und dabei zwischen sich einen stumpfen Winkel bilden, ist mittels einer vertikalen zylindrischen Achse oder einer Nabe 16 drehbar gelagert, und wird mittels eines Antriebsriemens 15 mit hoher Geschwindigkeit in Drehung versetzt. Wie bereits beschrieben, werden die aufgelösten Fasern gegen die innere Wand des Rotors 13 ausgestossen, dort durch die Zentrifugalkraft nacheinander abgelagert und mit hoher Drehzahl zusammen mit dem Rotor 13 in Drehung versetzt, wobei sie an dessen Wand haften bleiben.
Die auf diese Weise auf der inneren Wand des Rotors 13 abgelagerten zerkleinerten bzw. aufgelösten Fasern werden gesammelt, um ein Garnbündel zu bilden und dann in die Form eines vollständigen Spinngarns 17 gezwirnt und werden schliesslich in Ballen 21 abgezogen und zwar mittels zwei Abzugwalzen 18, 18'. Beim Spinnapparat gemäss der vorliegenden Erfindung ist die Zuführeinrichtung 12 für die aufgelösten Fasern unabhängig vom Rotor angeordnet, wobei durch diese Anordnung Störungen von einem dieser Elemente auf das andere vermieden werden. Dies ist einer der grossen Vorteile des Spinnsystems bzw. des Spinnapparates nach der vorliegenden Erfindung.
Mit der Zuführeinrichtung 12 gemäss der vorliegenden Erfindung wird das Faserbündel auf pneumatischem Wege transportiert, und zwar in vollständig getrenntem Zustande, ohne dass die einzelnen Fasern, welche im Faserbündel enthalten sind beschädigt werden, wobei die Fasern zudem in den den Auslass bildenden Abschnitt des Abgaberohrs einer Behandlung ausgesetzt werden, welche die Fasern wieder zusammenbringt und diese dabei besonders gut zueinander ausrichtet. Dies ist ein weiterer grosser Vorteil des Spinnverfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung. Obwohl man für Baumwollfasern einige Vorteile ohne weiteres erwarten konnte, und zwar wegen ihrer kurzen Stapellänge, ihrer Kohäsionseigenschaften und ihrem hohen Jungschen Modul, war es bis heute nur schwerlich denkbar, solche Vorteile auch für synthetische Fasern oder für mit natürlichen Fasern vermischte synthetische Fasern zu erwarten.
Dennoch ermöglicht es gerade das Spinnverfahren gemäss der vorliegenden Erfindung, auch synthetische Fasern oder synthetische Fasern welche mit natürlichen Fasern gemischt sind, auf leichte Weise zu behandeln und zwar durch einfache Änderung der mechanischen Bestandteile, welche den Apparat bilden oder auch durch ein leichtes Einstellen des Druckes im Luftstrom.
Ausserdem ist es möglich, die Form sowie die Drehzahl des Rotors 13 zu ändern, sollte dies durch irgendwelche Erfordernisse für den praktischen Herstellungsprozess erforderlich sein, bzw. sollte dies durch die vom hergestellten Garn erwarteten Eigenschaften notwendig sein, solange der Rotor noch im Stande ist, die aufgelösten Fasern auf die innere Wand des drehenden Rotors 13 abzulagern.
Der Zwirnmechanismus und der Aufbau der Garne
Fig. 3 der Zeichnung zeigt den Zwirnmechanismus gemäss der vorliegenden Erfindung. Nachdem das Faserbündel die Streckeinrichtung verlassen hat, gelangt es in die Zuführleitung 10, in welcher ein Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit strömt und in welchem das Bündel in einzelne Fasern aufgelöst wird. Das auf diese Weise in Einzelfasern aufgelöste Faserbündel, bz-w. diese einzelnen aus Suspension im Luftstrom vorhandenen Fasern, werden dem Spinnrotor 13 zugeführt und zwar durch das Zuführrohr 10, und werden dann auf die innere Wand des Spinnrotors 13 abgelagert und zwar durch die kombinierte Wirkung der Zentrifugalkraft und des Luftstromes.
Die abgelagerten Fasern werden nacheinander der Faserschicht 2a' auf der inneren Wand des Spinnrotors 13 entnommen und werden aus dem Spinnrotor 13 herausgeführt durch einen Auslass 13c, welcher sich im unteren Abschnitt 1 3b des Rotors 13 befindet um zu einem Garn gezwirnt zu werden und zwar dank der Wirkung des sich drehenden Spinnrotors 13, wobei sie anschliessend in einen Ballen 21 abgezogen werden. Während die aufgelösten einzelnen Fasern auf der inneren Wand 13a des Spinnrotors 13 festkleben, werden sie lediglich übereinander liegend abgelagert.
Das Verzwirnen der einzelnen Fasern findet jedoch erst statt, wenn sie an der Stelle 2b aus der Faserschicht 2a' entnommen werden und gegen den sich am Boden befindenden Auslass 1 3c geleitet werden, wobei die Fasern während diesem Vorgang den Bodenteil 1 3b des Rotors 13 berühren. Dieser Spinnmechanismus unterscheidet sich grundlegend von dem in konventionellen Spinnmaschinen, wie beispielsweise vom Mechanismus bei der Ringspinnmaschine. Bei solchen an sich bekannten Spinnsystemen, wird das eine Ende des Faserbündels stationär gehalten, während das andere Ende bezüglich der Längsrichtung des Faserbündels spiralförmig verdrillt wird.
Zuführeinrichtung für das Faserbündel
Beim Spinnapparat gemäss der vorliegenden Erfindung wird das Faserbündel in einzelne Fasern aufgelöst bzw. aufgetrennt und zwar während es mittels eines Luftstromes durch eine mit der Fasernquelle in Verbindung stehende Zuführeinrichtung transportiert wird. Zwischen dieser genannten Fasernquelle, d. h. einem Lager an zu verspinnenden Fasern und dem Abgaberohr werden die Fasern mittels Luft transportiert und zwar derart, dass die Länge dieser Transportstrecke mittels Luft die mittlere Länge der zugeführten Fasern wenn möglich nicht übersteigt. Ein Druckluftstrom wird in diese sogenannte pneumatische Zuführzone der Zuführeinrichtung eingeführt und zwar in Richtung des Durchganges der zerkleinerten Fasern um eine Saugwirkung auf das Faserbündel in der Fasernquelle auszuüben.
Wie Fig. 4 zeigt, wird das Faserbündel 2' der Zuführeinrichtung fortlaufend zugeführt und zwar mittels vorderen Walzen 25, 25', ausgehend von der nachstehend mit Faserzuführquelle genannten Stelle. Ein eine Führung bildender Einlass des Zuführrohres 26 befindet sich nahe des Spaltes zwischen den vorderen Walzen 25, 25' während das andere Ende des Zuführrohres 26 am Auslassende eines Luftkammer 28 endet und zwar unter Belastung eines kleinen äusseren Spaltes. Die Luftkammer 28 ist an eine Luftzuführquelle angeschlossen. Beim obenstehend beschriebenen Mechanismus bewirkt der negative Druck im Zuführrohr 26, welcher durch den Injektor-Effekt, der mit hoher Geschwindigkeit zugeführten Druckluft hervorgerufen wurde, eine saugende Wirkung auf das zugeführte Faserbündel, um auf diese Weise die Fasern bzw. die Faserbündel der Fasertrennzone 29 zuzuführen.
Die weiter oben bereits genannte pneumatische Zuführzone entspricht dem Abschnitt zwischen dem Spalt zwischen den vorderen Walzen 25, 25' sowie der Fasertrennzone 29. Die Länge der vorgenannten pneumatischen Zuführzone (in der Zeichnung mit L bezeichnet), sollte die mittlere Länge der erzeugten Fasern nicht überschreiten.
Eine Düse für Druckluft wird gebildet durch den Endabschnitt des Zuführrohres 26 und einen Auslassteil der Kammer 28, um auf diese Weise einen Luftstrom hoher Geschwindigkeit in die Fasertrennzone 29 einzuführen und zwar durch den schmalen Spalt zwischen dem Auslassabschnitt der Luftkammer 28 und dem unteren Ende des Zuführrohres 26. Der Luftstrahl, welcher gegen die aus dem Zuführrohr 26 austretenden Faserbündel gerichtet wird, erzeugt eine starke Saugkraft, welche sich auf die einzelnen Fasern in den Faserbündeln auswirkt und zwar dank dem Reibungswiderstand zwischen dem Luftstrahl und den Fasern. Dementsprechend werden einzelne Fasern aus dem Faserbündel herausgezogen, d. h. vom Faserbündel getrennt und auf pneumatischem Wege durch das Zuführrohr 30 weitertransportiert.
Um Garne hoher Qualität zu erhalten, ist es notwendig die aufgelösten Fasern im Luftstrom gleichförmig, d. h. einheitlich weiter zu transportieren. Dementsprechend ist es notwendig, zu verhindern, dass sich in den durch das Zuführrohr 26 dringenden Faserbündel lose, schwebende Fasern bilden können, d. h. mit anderen Wor tee, es ist erforderlich, Einzelfasern aus dem Faserbündel herauszuziehen, sobald diese von den vorderen Walzen 25, 25' losgelassen werden. Der Druck der zugeführten Luft sollte gesteuert werden, um Zugkräfte zu erzeugen, welche stark genug sind um die Haftkräfte zwischen den einzelnen Fasern, welche ein Faserbündel bilden, auszuheben, und die Länge der weiter oben beschriebenen pneumatischen Zuführzone sollte kürzer sein als die mittlere Länge der erzeugten Fasern.
Obwohl beim beschriebenen Beispiel Druckluft verwendet wird, ist es selbstverständlich möglich, das gleiche Resultat auch unter Verwendung eines anderen Fluidums, beispielsweise Wasser, zu erhalten.
Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform einer Zuführeinrichtung gemäss der Erfindung, wobei bei dieser Konstruktion die Druckluft in einer verglichen mit Fig. 4 verschiedenen Weise zugeführt wird. Obwohl der Mechanismus dieser Konstruktion einfacher ist als jener der Ausführungsform nach Fig. 4, kann damit annähernd das gleiche Resultat erzielt werden wie mit letzterem.
Die folgenden Beispiele illustrieren die vorliegende Erfindung, wobei Garne mit hoher Qualität und besonders grosser Gleichförmigkeit in jedem der Fälle erzeugt werden. Beispiel:
Beispiel 1 Beispiel 2 Bestandteile Gemisch aus Polyesterdes hergestell- Polyester- fasern 100% ten Garns fasern 65 0/0
Baumwoll fasern 35 /0 Feinheitsnummer des Garns (im engl. Feinheitssystem hergest.) 3ol2 20'S Drehzahl des Spinnrotors 46 000 U/Min. 27 000 U/Min.
Abgabegeschwindigkeit 45 mlMin. 38 mlMin.
Druck der zugef. Luft 0,2 kg/cm2 0,25 kg/cm2
Die nachfolgenden Bedingungen sollten erfüllt sein für die oben beschriebene Zuführeinrichtung, um die erwünschte Trennung der Fasern zu erhalten, während diese transportiert werden, um Garne mit verbesserter Gleichförmigkeit zu erhalten.
1. Die Zugkraft, welche von der zugeführten Druckluft erzeugt wird, sollte stark genug sein, um die Haftkräfte zwischen den das Faserbündel bildenden Fasern zu überwinden, damit die gewünscht Zugwirkung auf die Fasern erhalten werden kann.
2. Die Transportgeschwindigkeit der Fasern aus der Zuführeinrichtung sollte geringer sein als die Umfangsgeschwindigkeit des sich drehenden Rotors, da die einzelnen Fasern gesammelt und miteinander verzwirnt werden, während gleichzeitig die Transportgeschwindigkeit der Fasern vergrössert wird.
3. Jedes Verbiegen und Einrollen der einzelnen Fasern, hervorgerufen durch den turbulenten Luftstrom, sollte möglichst wirksam vermieden werden.
Die Resultate der Versuche mit der Zuführeinrichtung sind in den Fig. 6A, 6B und 6C und 7 illustriert, wobei die Fig. 6A, 6B und 6C Ausführungsformen von Faserdurchgängen in der Zuführeinrichtung zeigen und wobei Fig. 7 die Beziehung zwischen der Art des Faserdurchgangs und der Zugkraft veranschaulicht, welche auf die Fasern des Faserbündels einwirkt. In jedem der Fälle wurde Druckluft von 0,3 kg/cm2 in die Zuführeinrichtung eingeführt.
In Fig. 7 ist auf der Abszisse die Distanz vom unteren Endteil des Zuführrohres (durch die Linie 0-0' in Fig. 7 dargestellt) dargestellt, während auf der Ordinate der Wert der auf die Fasern wirkenden Zugkraft dargestellt ist. Der negative Abschnitt der Distanz bezieht sich auf die innere Seite des Zuführrohres, während der positive Abschnitt der Distanz sich auf den innenseitigen Abschnitt der Fasertrennzone oder der Faserzerkleinerungszone bezieht. Es ist dabei klar, dass der Faserdurchgang, welcher in Fig. 6C dargestellt ist, welchem Durchgang die Fasertrennzone gemäss Fig. 8 und 9 angeliedert ist, die oben beschriebenen Erfordernisse wirksam erfüllen kann.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist die Länge des Zuführrohres 31 so gewählt, dass sie kürzer ist als die mittlere Länge der erzeugten Fasern. Ein gerader Abschnitt 35 des Abgaberohres 34 bzw. des Führungsrohres 34, dessen Innendurchmesser etwas grösser ist als der Durchmesser des Auslassteiles 33 des Zuführrohres 31 und dessen Länge mit L' bezeichnet ist, ist inmitten der Fasertrennzone angeordnet Der untere Teil des geraden Teiles des Abgaberohres 34 ist mit dem Ende des unteren Teiles des Abgaberohres 34 verbunden, welcher sich nach unten um den Winkel öffnet.
Beim vorstehend beschriebenen Mechanismus wird die Druckluft, welche durch einen engen Durchgang 38 zugeführt wird, gegen die Fasern gelenkt, und zwar während der Luftstrom durch die Fasertrennzone strömt, parallel zum Durchgang der Fasern und an einer Stelle, wo sie sich gegen den Auslassteil 36 der Fasertrennzone bewegen, und zwar durch den divergierenden Abschnitt 37 des Abgaberohres 34 und zwar um die vorgenannten Punkte 2 und 3 zu erfüllen. Wie bereits erwähnt, muss der Luftstrom hoher Geschwindigkeit, welcher die aufgelösten Fasern transportiert, im Durchgang zwischen der Fasertrennzone und der Zwirnzone verzögert werden, wobei diese Verzögerung dadurch erzeugt wird, dass der divergierende Abschnitt 37 in der Fasertrennzone angeordnet wird.
Diese Verzögerungswirkung auf den die Fasern transportierenden Luftstrom hoher Geschwindigkeit kann zu einem Verkrümmen und Verbeugen der in diesem Luftstrom vorhandenen Fasern führen, und zwar hervorgerufen durch eventuelle Wirbel im Luftstrom, was dann zu einem Garn geringerer Qualität führen könnte. Diese unerwünschte störende Wirkung der Verzögerungswirkung kann dadurch wirksam ausgeschaltet werden, dass der divergierende Abschnitt 37 in der Fasertrennzone angeordnet wird und dass dabei der Druckluftstrom, welcher Fasern enthält, im divergierenden Teil 37 aufgeweitet wird, wobei der gegenseitige Abstand zwischen den im Luftstrom getragenen Fasern erhöht wird.
Der Öffnungswinkel 0 des Rohres muss so gewählt sein, dass die weiter oben genannten Bedingungen erfüllt werden können, wobei die Trennfähigkeit der Fasern durch die Zugkraft der zugeführten Druckluft, die Abgabe- bzw. Auslassgeschwindigkeit des die aufgelösten Fasern enthaltenden Luftstromes im Auslassteil 36 der Fasertrennzone, und die Güte der Faserausrichtung im Luftstrom sind drei wichtige Faktoren, welche bei der Wahl des Öffnungswinkels des divergierenden Abschnit tes des Abgaberohres 34 berücksichtigt werden müssen. Die
Länge des geraden Abschnittes 35, welche mit L' bezeichnet ist, beträgt zweckmässig einen Drittel der Länge der zuge führten Fasern, so beispielsweise für die Ausführungsform C von Fig. 9, L' ist = 13 mm während die Faserlänge 38 mm beträgt.
Dank photographischer Beobachtungen der Abzugsvor gänge und der Transportvorgänge der Fasern während dem Ablauf des Prozesses, konnte ermittelt werden, dass der ge nannte Öffnungswinkel zweckmässig zwischen 5 und 30 liegt.
In nachstehender ?bfel wird ein Beispiel von zweckmäs sigen Spinnbedingungen aufgeführt, wenn ein Garn mit
Feinheit 30 (engl. System) aus 100 /Oigen Polyesterstapelfa sern erzeugt werden soll.
Beispiel:
Zugeführtes Faser- 100 O/o Polyestermaterial stapelfasern von 1,5 mm x 38 mm (Schnittlänge) Feinheitsnummer des erzeugten Garns 30w2 (engl. System) Abgabegeschwindigkeit der vorderen Walze 55 m/Min.
Drehzahl des Rotors 30 000 U/Min.
Druck der Druckluft 0,3 kg/cm2 Luftdurchsatz 20 VMin.
Durchmesser des Einlassteils der Fasertrennzone 3,4 mm Öffnungswinkel des Abgaberohres 20 Aufbau des Rotors des Apparates nach der Erfindung sowie seine Wirkungsweise
Beim bereits weiter oben beschriebenen Zwirnverfahren, welches darin besteht, Faserbündel von einer Zuführquelle zu einem drehenden Rotor zu führen, und zwar mittel eines Luftstromes, durch eine Zuführleitung, auf kontinuierliche Weise, ferner darin die transportierten aufgelösten Fasern auf der Innenseite am Umfang des Rotors zu sammeln, dann die aneinander haftenden Fasern von der inneren Oberfläche des Rotors kontinuierlich aufzunehmen, und das durch die Zwirnwirkung des sich drehenden Rotors gezwirnte Garn abzuziehen,
durch einen zentralen vorderen Abschnitt oder einen Bodenabschnitt des sich drehenden Rotors während das Faserbündel von der inneren Oberfläche des Rotors abgezogen und gezwirnt wird, bilden eine Zuführeinrichtung für Faserbündel mittels eines Fluidumsstroms, eine Sammeleinrichtung für die transportierten, zerkleinerten Fasern auf der Innenseite der Umfangfläche des sich drehenden Rotors sowie eine Zwirneinrichtung bedeutend wichtige Faktoren, um ein Garn mit befriedigenden Eigenschaften zu erhalten und um stabile Spinnbedingungen zu schaffen.
Es wurde schon verschiedentlich versucht, den sich drehenden Rotor als Sammeleinrichtung für die Fasern und als Zwirneinrichtung für die Fasern zu verwenden, ohne dass jedoch bisher ein Verfahren oder ein Apparat mit praktischem Nutzen auf dieser Grundlage gefunden werden konnte, da einerseits die Qualität des auf diese Weise hergestellten Garns zu wünschen übrig liess und da zudem kein befriedigend arbeitender Apparat entwickelt werden konnte.
Der Rotor des Apparates gemäss der vorliegenden Erfindung arbeitet verglichen mit bekannten Einrichtungen auf ganz neue Weise, d. h., der Aufbau des Rotors ist einfach und der Antrieb des Rotors kann ebenfalls sehr einfach erfolgen. Mit einem Rotor gemäss der vorliegenden Erfindung kann Garn erzeugt werden, dessen Qualität nicht unter jener liegt, welche das mit bekannten Maschinen hergestellte Garn aufweist.
Der Aufbau des nachfolgend zu beschreibenden Rotors bildet daher eine Basis zur Anwendung des Spinnverfahrens, in welchem einerseits mittels Luft und andererseits unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft gearbeitet wird.
Der Rotor gemäss der vorliegenden Erfindung setzt sich aus folgenden wesentlichen Elementen zusammen: Einerseits einer innenliegenden Fläche oder Flächen zur Aufnahme von durch einen Luftstrom transportierten Fasern, eine sammelnde, innere Fläche des Rotors, einer Bodenfläche oder einer vordern Fläche des Rotors, welche ein von der Sammelfläche des Rotors entnommenes Faserbündel führen kann und eine Öffnung um das durch die Drehung des Rotors gezwirnte Garn abzuziehen.
Die Aufnahmefläche des Rotors, welche zerkleinerte Fasern aufnehmen soll, ist als eine rotierende Fläche ausgebildet, welche die aneinander haftenden Fasern zusammen mit dem rotierenden Rotor tragen soll und welche aneinander haftende Fasern gegen die Sammelfläche des Rotors führen soll und zwar kontinuierlich, durch die Wirkung der Zentrifugalkraft, welche ihrerseits durch die hohe Drehgeschwindigkeit des Rotors erzeugt wird.
Dementsprechend ist die Aufnahmefläche des Rotors lediglich eingeschränkt durch das Auslassende des Abgaberohres der Zuführeinrichtung.
Als Sammelfläche des Rotors soll eine Zone verstanden werden, wo durch den Luftstrom getragene Fasern schliesslich auf der Innenseite des Rotors gesammelt werden und zwar um vollkommen stationär zu bleiben, wobei die Sammelfläche des Rotors noch wie folgt definiert werden kann: Wenn die Zufuhr von Fasern in den Rotor unterbrochen wird, und wenn die scheinbare Dicke der auf der inneren Oberfläche des rotierenden Rotors gesammelten Fasern doppelt so gross ist wie die Dicke der auf der gleichen inneren Oberfläche gesammelten Fasern, wird die Zone, welche im Rotor stationär Fasern sammelt, als Sammelfläche des Rotors bezeichnet.
Eine Oberfläche, welche sich aus einer rotierenden Spur des sich zwirnenden Garns zusammensetzt, wird als Garnführungsfläche des rotierenden Rotors bezeichnet, wenn das Zwirnen des Garns unter stationären Spinnbedingungen durchgeführt wird, während das Garn ähnliche kontinuierliche Faserbündel von der weiter oben genannten Sammelfläche des Rotors aufgenommen wird. Üblicherweise stimmt die Garnführungsfläche des Rotors mit der Form des vorderen Abschnittes des Rotors überein, obwohl in manchen Fällen das Faserbündel frei vom genannten Abschnitt der Garnführungsfläche sein kann, so dass die Spur des Faserbündels oder des gezwirnten Garns eine räumliche Kurve bildet.
Einzelheiten über Mechanismen von verschiedenen Ausführungsformen des Rotors eines Spinnapparates nach der vorliegenden Erfindung werden nachstehend erläutert.
Gemäss Fig. 15 der Zeichnung wird ein Faserbündel 2', welches sich aus einer Mehrzahl vori Stapelfasern zusammensetzt, kontinuierlich von zwei Zuführwalzen 60, 60' abgegeben, und zwar mit konstanter Geschwindigkeit und an eine Zuführeinrichtung 61, welche mit einer Leitung versehen ist, welche das abgegebene Faserbündel 2' zwangsläufig ansaugt, und zwar durch die Saugkraft eines Luftstromes, welcher von Druckluftstrom erzeugt wird. Während die Fasern der Einrichtung zugeführt werden, werden die aufgelösten, bzw. zerkleinerten Fasern, welche im Faserbündel enthalten sind, in das Zuführrohr der Einrichtung eingesaugt, wonach der Luftstrom, welcher die aufgelösten einzelnen Fasern transportiert, auf die innere Umfangseite des Rotors 62 bläst. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 15 wird eine Zone der inneren Umfangsfläche des Rotors 62 als Zone A bezeichnet.
Diese Zone bildet die Aufnahmefläche für Fasern, welche aus der Zuführeinrichtung 61 zugeführt werden, während eine mit B bezeichnete Zone die Sammelfläche bildet und eine mit C bezeichnete Zone die Führungsfläche bildet.
Gemäss Fig. 15 liegt der Auslass 63 der Zuführeinrichtung 61 der Aufnahmefläche A des Rotors 62 gegenüber.
Die auf der Aufnahmefläche abgelagerten Fasern rotieren mit einem rotierenden Luftstrom im Rotor 62 und werden auf der Aufnahmefläche A des Rotors 62 durch Zentrifugalkraft festgehalten, welche durch die Drehung des Rotors 62 erzeugt wird.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist der Durchmesser der Faseraufnahmefläche A kleiner als der Durchmesser des den Grössendurchmesser aufweisenden Abschnitts des Rotors 62, und die Faseraufnahmefläche A konvergiert nach aussen und zwar mit einem Winkel a wie er in der Zeichnung eingezeichnet ist. Dementsprechend werden Fasern, welche sich auf der Aufnahmefläche A befinden, gegen den Abschnitt B mit dem Grössendurchmesser des Rotors 62 getrieben, und zwar wiederum dank der Zentrifugalkraft. Es ist eine wichtige Bedingung, dass der Reibungswiderstand zwischen den Fasern und der Aufnahmefläche A kleiner ist als die entsprechenden Komponenten der auf die aufeinander haftenden Fasern auf der Aufnahmefläche A wirkenden Zentrifugalkraft, so dass eine langsame Bewegung der Fasern von der Aufnahmefläche A zur Sammelfläche B des Rotors 62 überhaupt möglich ist.
Das auf der Sammelfläche B gesammelte Faserbündel, wobei die Fläche B dem Abschnitt mit Grössendurchmesser des Rotors 62 entspricht, wird von der Sammelfläche B nach und nach weggenommen, und das Faserbündel wird in Garnform durch eine hohle Nabe 64 abgezogen, welch letztere im vorderen mittleren Abschnitt des Rotors 62 angeordnet ist, wobei das Faserbündel dank der Drehung des Rotors 62 gleichzeitig gezwirnt wird. Um dem Garn eine vorzugsweise Zwirnung zu verleihen und um zu verhindern, dass sich das Garn aufblasen kann und zwar im Rotor, hervorgerufen durch dessen hohe Drehzahl, ist es wichtig, eine Garnzuführungsfläche C vorzusehen, dank welcher die Garnspur gesteuert wird, während das Garn über die Garnführungsfläche wegläuft.
Die Faseraufnahmefläche, die Fasersammelfläche und die Garnführungsfläche des Rotors 62 gemäss der vorliegenden Erfindung sind so angeordnet, dass sich die Fasersammelfläche zwischen den beiden anderen Flächen befindet Das Garn 65, welches fertig geformt ist, wird mittels zwei Abzugswalzen 66 aus dem Rotor abgezogen und bildet dann ein Paket oder einen Knäuel und zwar mittels einer geeigneten Aufrollvorrichtung um auf diese Weise den Spinnvorgang zu beenden.
Fig. 16A, 1 6B und 1 6C zeigen weitere Ausführungsformen von Rotoren gemäss der Erfindung. Die Zeichnung zeigt dabei deutlich, dass die Aufnahmefläche und die Sammelfläche verschiedene Neigungswinkel aufweisen, wobei der nach oben konvergierende Winkel der Aufnahmefläche kleiner ist als jener der Sammelfläche, wodurch eine klare Grenze 67 zwischen den beiden Flächen definiert wird.
Gemäss Fig. 1 6A besteht die Aufnahmefläche aus einer einzigen zylindrischen Fläche, welche nach oben konvergiert, während sich die abgesetzte Aufnahmefläche gemäss Fig. 16B aus mehreren zylindrischen Flächen mit verschiedenen Durchmessern zusammensetzt, und die Aufnahmefläche nach Fig. 1 6C als eine nach innen konvexe Fläche ausgebildet ist.
Wenn ein Rotor der oben genannten Konstruktion verwendet wird, dann wird das Aufheben und Sammeln der Faser durch den Rotor gegenüber früheren Konstruktionen bedeutend gleichförmiger und unter stationären Bedingungen stattfinden, während darüber hinaus die Fortbewegung des Faserbündels, welches an der Aufnahmefläche haftet, zur Fasersammelfläche des Rotors sowie Haftzeit der Fasern auf einfache Weise eingestellt werden kann.
Der in Fig. 16D gezeigte Rotor ist mit einer Anzahl kleiner Löcher 68 ausgestattet, welche sich in der Faseraufnahmefläche befinden. Die kleinen Löcher 68 ermöglichen die von der Zuführeinrichtung 63 abgegebenen Fasern in bedeutend kürzerer Zeit festzuhalten, als dies bei den Ausführungsformen nach den Fig. 16A, 16B und 16C möglich war. Wenn zudem die Umfangsgeschwindigkeit der Aufnahmefläche des Rotors 62 höher eingestellt ist als jene des aus dem Auslass der Zuführeinrichtung abgegebenen, verkleinerten bzw. aufgelösten Fasern enthaltenden Luftstromes, werden die auf der Aufnahmefläche haftenden Fasern gestreckt und ihre relative Anordnung entlang der kreisförmigen Aufnahmefläche des Rotors 62 verbessert.
Um die verschiedenen Ausführungsformen des Rotors nach der Erfindung besser zu verstehen, werden nachstehend einige Hauptprobleme des Zwirnvorganges bzw. des Zwirnmechanismus näher erläutert.
Fig. 1 7A der Zeichnung zeigt rein schematisch den Zwirnmechanismus gemäss der vorliegenden Erfindung, worin die aufgelösten Fasern 2' mittels eines Luftstromes dem drehenden Rotor 62 zugeführt werden, und zwar durch ein Abgaberohr 63, wobei die auf diese Weise transportierten Fasern auf der Aufnahmefläche 69 des Rotors 62 haften und zwar einerseits durch die Kraft des Trägerfluidums und anderseits durch die Zentrifugalkraft, hervorgerufen durch die hohe Drehgeschwindigkeit des Rotors 62.
Wenn ein Hilfsgarn oder ein Hilfsfaden 61 durch eine am Boden des Rotors befindliche Öffnung 62' in den Rotor 62 eingeführt wird, wird das Ende des Hilfsgarns 71 gegen die innere Fläche des Rotors 62 gedreht, und zwar durch die Zentrifugalkraft, welche sich auf den Endabschnitt des Garns 71 auswirkt und gelangt dabei in Berührung mit dem Abschnitt mit dem grössten Durchmesser 70 des Rotors, welcher die Sammelfläche bildet. Dieser Vorgang, der sich mit dem Hilfsgarn 71 abspielt, kann als derselbe betrachtet werden, welcher sich auf die auf der Sammelfläche abgelagerten Fasern auswirkt. Wenn einmal das vordere Ende des Garns in Berührung mit dem auf der Sammelfläche des Rotors 62 befindlichen Garnbündel gelangt, wird der Drill, der durch die Drehung des Rotors 62 hervorgerufen wird, auf das Garn 71 übertragen, da das Hilfsgarn mit ca. gleicher Drehgeschwindigkeit rotiert.
Da der Endabschnitt des füh- renden Garns 71 Fasern sammelt, welche sich in der Zone befinden, welche sich direkt neben der Zone 70 mit grösstem Durchmesser des Rotors 62 befindet, und wenn das gebildete Garn 71 sorgfältig herausgezogen wird, und zwar durch zwei Abzugwalzen 66, 66', wird das gebildete Garn gezwirnt, während das auf der Sammelfläche des Rotors gesammelte Garn seinerseits vom vorderen Ende des gebildeten Garns, eingesammelt wird.
Beim vorbeschriebenen Garnbildemechanismus wird die Verteilung der Verdrillung von Garn zwischen dem Aufnahmepunkt bzw. der Aufnahmestelle von Fasern, welche auf der Sammelfläche gesammelt werden, die dem Abschnitt 70 des Rotors 62 mit dem Grössendurchmesser entspricht und den Walzen 66 und 66' näher in Betracht gezogen. Wenn das Verzwirnungssteuerelement 72 bzw. das Verdrillungssteuerelement 72 weggelassen wird, wird die Verdrillungsverteilung des Garns durch die Kurve A in Fig. 1 7B dargestellt.
Das heisst für den Fall, dass die Verdrillungswirkung nicht auf die angesammelten Fasern an der Aufnahmestelle auf der Sammelfläche des Rotors übertragen wird, währenddessen die imaginäre Kurve C in Fig. 1 7D die Verdrillungsverteilung beim idealen Zwirnvorgang zeigt, in welchen der Verdrillungsvorgang an der Stelle übertragen wird, welche direkt bei der Aufnahmestelle liegt.
Im folgenden wird erneut das Modell des Zwirnvorganges gemäss der Erfindung herangezogen. Gemäss Fig. 3 der Zeichnung sind die transportierten Fasern, welche von der Abgabeleitung 10 abgegeben werden, auf der Aufnahmefläche 13a des Rotors 13 aufgenommen, das Faserbündel 2d, welches von der innenliegenden Fläche des drehenden Rotors 13 aufgenommen ist, wird in der in der Zeichnung mit dem Pfeil angedeuteten Richtung gedreht, d. h. das Faserbündel 2d wird in der mit dem Pfeil angezeigten Richtung gezwirnt.
Bei der Garnherstellung wird der Zwirnvorgang zwischen der Aufnahmestelle 2b des Abschnittes des Rotors 13 mit grösstem Durchmesser, welcher die Sammelfläche bildet und dem Abgabepunkt, bzw. der Abgabestelle 13c in der Zeichnung dargestellt, d. h. das Faserbündel in der Aufnahmestellung 2b ist nicht mit genügender Verdrillung versehen, und eine noch genügende Übertragung der Verdrillungswirkung auf das Faserbündel endet an der Stelle 2c in der Nähe der Entnahmestellung 2b.
Wenn somit die Abzugsgeschwindigkeit des Garns aus dem Rotor erhöht wird, und wenn dem Faserbündel nicht genügend Verdrillung -abgegeben wurde, bevor das Garn fertig gebildet wurde, wird die ungenügende Verzwirnung während dem Spinnvorgang zum Garnbruch führen. Um während dem Spinnvorgang einen Garnbruch zu verhindern, ist es unbedingt notwendig, dem Garn einen Überschuss an Verzwirnung zu verleihen, insbesondere dann, wenn die Spinngeschwindigkeit erhöht wird.
Der vorgenannte Nachteil kann in genügender Weise bei der Herstellung von Garn nach dem Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung ausgeschaltet werden, d. h. die Geschwindigkeit, d. h. die Spinngeschwindigkeit kann erhöht werden, ohne damit gleichzeitig die Gefahr eines Garnbruchs zu erhöhen.
Ein besonders geeigneter und verbesserter Rotor gemäss der Erfindung ist in Fig. 1 7A dargestellt. Die ganze Rotorkonstruktion umfasst einen Rotor 62 und eine hohle Welle 73 welche den Rotor drehbar führt, und einen Verzwirnungsprüfer 72 (Twistprüfer), welcher starr in der hohlen Welle 73 angeordnet ist, uns zwar auf solche Weise, dass das Garn 71 beim Durchfahren durch die Welle 73 den Verzwirnungsprüfer 73 dauernd berührt. Dabei ist eine wichtige Bedingung, dass der Verzwirnungsprüfer den freien Durchgang des Garns durch ihn hindurch nicht stört, sondern die Verzwirnungs- bzw. Verdrillungsübertragung von seinem einen Ende zu seinem andern Ende überprüft, bzw. steuert.
Der Verzwirnungsprüfer 73 besteht aus elastischem Material, wie beispielsweise aus natürlichem Gummi, aus Silikongummi, aus Polyurethangummi und anderen synthetischen Harzen, welche elastische Eigenschaften aufweisen, wobei es zweckmässig ist, eine elastische Substanz mit einer Härte von 60 bis 95" zu verwenden, um auf diese Weise die Verzwirnungsdichte des Garns 71 zwischen dem Entnahmepunkt der Sammelfläche des Rotors 62 und der Abgabeöffnung 62' des Rotors 62 zu erhöhen. Für diesen Fall wird die Verdrillungsverteilung durch die Kurve B in Fig. 1 7B dargestellt.
Somit kann die auf das Faserbündel übertragene Verdrillung, das heisst die auf das von der Sammelfläche ent nommene Faserbündel übertragene Verdrillung erhöht werden, die Abzugsgeschwindigkeit des Garns erhöht werden, d. h. die Spinngeschwindigkeit des Garns kann bedeutend erhöht werden. Ausserdem ist es notwendig, zwecks Verhinderung von Garnbruh, dem Garn eine überschüssige Verdrillung aufzuerlegen. Der Verdrillungsprüfer 72 stört die freie Übertragung der Verdrillung auf das Garn, womit die Verdrillung oder Verzwirnung des Garnbündels in Tat-und Wahrheit auf das Faserbündel in der Zwirnzone P in Fig.
17B ausgeübt wird. Gemäss Fig. 17B ist die dem Garn auferlegte Verzwirnung durch die Kurven A, B, C und die X-Achse zwischen Null und h dargestellt: Die verschiedenen Verdrillungen bzw. Verzwirnungen die dargestellt sind, sind alle gleich gross.
Der Fadenprüfer 72 wird vorteilhaft so nahe als möglich an der Entnahmestelle des Faserbündels aus der Sammelfläche des Rotors 62 angeordnet.
Eine andere Ausführungsform des Rotors 62 gemäss der Erfindung ist in Fig. 18 dargestellt. Der Rotor 62 ist mit seiner hohlen Welle 65 drehbar gelagert, wobei letztere über ein Lager 76 an einem Maschinenrahmen 81 befestigt ist.
Die nach unten ragende Nabe steht immer in Berührung mit dem Antriebsriemen 80. Das obere Ende des Rotors 62 ist offen, um auf diese Weise das untere Ende des Abgaberohres 63 der Zuführeinrichtung gemäss der Erfindung aufnehmen zu können, was erlaubt, die aus dem Abgaberohr 63 ausströmende Luft einfach aus dem offenen Endteil des Rotors 62 ausströmen zu lassen, was selbstverständlich die Bildung von Luftstromstörungen im Rotor 62 verhindert. Das vom Rotor 62 gezwirnte Garn wird durch eine axiale Leitung der hohlen Welle 65 aus dem Rotor 62 abgezogen. Am einen Ende der hohlen Welle 65 ist ein elastisches Organ 79 angeordnet, durch welches die Stärke der Verdrillung oder der Zwirnung des Garnbündels im Rotor erhöht werden kann. Ausführungsformen von solchen elastischen Organen, welche in der hohlen Welle angeordnet werden, sind in Fig.
19A, 19B, und 19C dargestellt. Das in Fig. 19A gezeigte elastische Organ 79 bildet für das Garn einen zickzackförmigen Durchgang, das elastische Organ 79 der Fig. 1 9B bildet einen gekrümmten, bzw. wellenförmigen Durchgang für das Garn, während das in Fig. 19C dargestellte Organ einen geraden Durchgang für das Garn bildet. Bei jeder Ausführungsform ist es jedoch wichtig, dass das Garn 71 mit dem elastischen Organ 79 in Berührung steht. Es ist vorteilhaft, ein gummiähnliches elastisches Organ zu verwenden, das durch Zusammenkleben von verschiedenen Materialien mit verschiedenen Härten erzeugt werden kann, oder das mit einem Material überzogen ist, welches eine bessere Verschleissfestigkeit aufweist, um damit einen elastischen und dauerhaften Garndurchgang zu bilden.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, stört das elastische Organ 79 die freie Übertragung der Verdrillung auf das Faserbündel im Rotor 62, und zudem wirkt das elastische Organ 79 derart auf das Garn 71 ein, dass die Drehbewegung des Garns 71 vom elastischen Organ 79 aufgehalten wird, und zwar während das Garn 71 durch den Garndurchgang in der hohlen Welle 75 durchgeht. Auf diese Weise kann die Bildung von flaumigem Garn und Garn mit unregelmässiger Dicke verhindert werden.
Fig. 20A und 20B zeigen weitere Ausführungsbeispiele eines hohlen Rohres, das am Maschinenrahmen befestigt ist.
Das hohle Rohr 85 besitzt einen trichterförmigen Kopf 86 aus elastischem Material, um damit die Verdrillsteuerwirkung ausüben zu können, entsprechend der Ausführung nach Fig. 18.
Fig. 21A, 21B, 21C, 21D und 21E zeigen weitere Ausführungsformen von Verdrillungs- bzw. Verzwirnungssteuerorganen. Bei dieser Art von Rotor ist das Verdrillungssteuerorgan am oberen Ende der hohlen Welle angeordnet, welche ihrerseits am Maschinenrahmen angeordnet ist und den Rotor drehbar abstützt. Das Verdrillungssteuerorgan steht in Berührung mit der Garnführungsfläche des Rotors. Um stabile Bedingungen für die Steuerung der Verdrillung bzw.
Verzwirnung zu erhalten, besteht die' Berührungsfläche des Organs, welche in Berührung mit dem Garn steht, aus einer aufgerauhten Oberfläche. Das in Fig. 21A dargestellte Verdrillungssteuerorgan 87 ist mit einem trichterartigen Abschnitt versehen, der eine aufgerauhte Innenseite aufweist und ist in dem durch L bestimmten Garndurchgang an geordnet, wobei dem Garn 71 durch die Reibung über die aufgerauhte Oberfläche eine Bremsung auferlegt wird und zwar während das Garn sich gegen den Auslass der hohlen
Welle 75 bewegt, was schliesslich zu einer gleichfömigen
Verzwirnung führt und zwar durch die Drehbewegung ent lang seiner Achse, hervorgerufen durch die Drehung des Ro tors 62.
Die nachfolgende Tafel zeigt die Wirkung von bestimm ten Verzwirnungssteuerorganen, auf die Spinnspannung des
Garns und die Spinnbedingungen: Rauhigkeit auf der inneren Garnspannung Spinn Oberfläche des Rotors in gr. bedingungen 50-70 x 10-6 25,0 gut in H.r.m.s.
90-120 x 10-6 27,6 ausgezeichnet ein wenig 130-150 x 10-6 36,7 instabil ohne aufgerauhte Spinnen Oberfläche unmöglich Zu Vergleichszwecken wurde ein Verdrillungssteuerorgan aus Urethan-Gummi (Härte: 85, japan. Norm) am oberen Ende der hohlen Welle 83 angebracht 43,5 gut
Die Spinnspannung des Garns 71 wurde beim Durchgang zwischen dem Verdrillungssteuerorgan und den Abzugswalzen 66, 66' gemessen. Der Durchgang ist in Fig. 21A mit Y bezeichnet. Die Messungen wurden bei einer Spindelgeschwindigkeit von 30 000 Umdrehungen pro Minute durchgeführt, d. h. bei einer Geschwindigkeit von 40-55 mlMin.
Fig. 21B zeigt eine andere Ausführungsform eines Verdrillungssteuerorgans 87, das mit einer Kombination aus zwei verschiedenen Oberflächen mit verschiedenen Öffnungswinkel ausgerüstet ist. Entsprechend kann das Garn an den drei Grenzstellen a, b, c mit einer starken Reibung versehen werden, wobei sich diese Grenzstellen auf der Innenseite des Verdrillungssteuerorgans 87 befinden. Fig. 21C, 21D und 21E zeigen weitere trichterförmige Steuerorgane, wie beispielsweise solche mit mehreren abgesetzten Grenzstellen, mit kreisförmigen Nuten, und mit konvexen Innenflächen.
Fig. 22 zeigt eine andere Ausführungsform einer Verdrillungssteuereinrichtung, welche ein hohles Rohr 88 umfasst, welches drehbar in einem zylindrischen Halter gelagert ist, der seinerseits an einem Maschinenrahmen befestigt ist. Der Rotor 62 wird ebenfalls vom zylindrischen Halter drehbar gelagert. Das hohle Rohr 88 ist derart im zylindrischen Halter angeordnet, dass das obere Ende des hohlen Rohres 88 an einer Öffnung 62' des Rotors 62 liegt, wie die Zeichnung zeigt. Wenn der Rotor 62 mittels eines Riemens 80 angetrieben wird, wird das Garn 71 aus der Öffnung 62' abgezogen und das Garn 71 kommt in Berührung mit der inneren Oberfläche des hohlen Rohres 88, wobei das hohle Rohr 88 in der gleichen Drehrichtung wie der Rotor 62 dank der Reibungskraft zwischen dem Garn und dem hohlen Rohr 88 angetrieben wird.
Auf diese Weise'kann die gewünschte Verzwirnungssteuerwirkung erreicht werden. Ausserdem ist es sehr einfach, die Drehung des hohlen Rohres 88 zu steuern, indem beispielsweise Steuerorgane vorgesehen werden, wie beispielsweise ein Elektromagnet
Fig. 23 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Verdrillungssteuerorgans. Das die Verdrillung oder Verzwirnung steuernde hohle Rohr 96 ist mittels eines Halters 93 drehbar gelagert, und zwar in einem Lager 95, während der Rotor 62 ebenfalls durch den Halter 93 jedoch in einem Lager 94 drehbar gelagert ist, und zwar in der Weise, dass der obere Abschnitt des hohlen Rohres 96 durch den Halter der Welle des Rotors 62 hindurchgeht. Der Rotor 62 wird von einem Riemen 70 angetrieben, während das Verdrillungssteuerorgan 96 von einem Riemen 92 angetrieben wird.
Somit kann das die Verzwirnung steuernde Rohr 96 unabhängig vom - Rotor 62 angetrieben werden. Das Verdrillungssteuerorgan kann zwangsläufig entweder in Uhrzeigerrichtung oder im Gegenuhrzeigersinn angetrieben werden, um dem zwischen dem Rotor 62 und dem hohlen zylindrischen Organ liegenden Garn eine vorübergehende Verzwirnung zu verleihen.
Bei der vorgenannten Wirkungsweise der Elemente wird das die Verzwirnung steuernde Element 96 entweder gegensinnig zum Rotor 62 in Drehung versetzt oder aber das Steuerelement 96 wird im gleichen Sinne wie der Rotor 62 in Drehung versetzt, wobei jedoch die Drehgeschwindigkeit des Elementes 96 verglichen mit jener des Rotors 62 sehr klein ist. Wie bereits weiter oben gesagt, kann die Drehzahl oder Drehrichtung des Verdrillungssteuerorgans 96 so ausgewählt werden, dass die gewünschte Verzwirnungssteuerwirkung erreicht wird. Um eine wirksamere Falschzwirnung durch das hohle Rohr 96 zu erreichen, kann der die Form nach Fig. 23 aufweisende Rotor 62 verwendet werden, indem er das Garn 71 über der innern Seite des Rotors 62 in der Schwebe halt, so dass der Kontakt des Garns 71 mit dem oberen Ende des hohlen Rohres 96 sehr stark ist.
Bei vorstehend beschriebener Ausführungsform ist die Form des hohlen Rohres 96 sehr einfach. Es ist jedoch möglich, hohle Rohre 96 mit zickzackförmigen Durchgängen oder mit oberflächenbehandelten Durchgängen usw. vorzusehen, um damit die durch den Kontakt des Garns 71 mit dem hohlen Rohr 96 verursachte Reibungskraft zu erhöhen. Das mittels eines mit einer Verzwirnungssteuereinrichtung 96 ausgerüsteten Rohres 62 hergestellte Garn wird mittels Abzugswalzen 66 und 66' abgezogen, und zwar in stabilem Zustand, und dann mittels an sich bekannter Aufrollmittel zu Knäueln aufgerollt.
Weitere Einrichtungen zur Steuerung der Garnverzwirnung durch den erfindungsgemässen Rotor sind in Fig. 24A und 24B gezeigt Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 24A ragt ein Abschnitt 100 nach oben aus dem Rotor 62 und zwar derart, dass der genannte Abschnitt 100 neben der untersten Stelle, der Stelle mit dem grössten Durchmesser 70 des Rotors 62 liegt. Beim Garnherstellungsvorgang wird nun das Garn 71 über den vorstehenden Teil 100 laufend, und.
zwar in der Weise, dass das Garn 71 durch die Zentrifugalkraft, welche durch die hohe Drehgeschwindigkeit des Rotors 62 erzeugt wird, gegen den vorstehenden Teil 100 gepresst wird, während das Garn 71 gleichzeitig über den vorstehenden Teil 100 mittels der Abzugswalze 66 und der Abzugswalze 66' gezogen wird. Auf diese Weise kann eine wirksame Spannungskontrolle des Faserbündels zwischen der Entnahmestelle beim Abschnitt 70 mit grösstem Durchmesser des Rotors 62 und dem vorstehenden Teil 100 erzeugt werden, und es wird dabei eine stabile Übertragung der Verzwirnung an die Entnahmestellung erhalten. Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel könnten jedoch auch mehr als zwei vorstehende Teile mit der gleichen Funktion wie der vorstehende Teil 100 verwendet werden. Fig.
24B zeigt eine andere Ausführungsform des Rotors 62, der einen vorstehenden Teil 100' mit etwas veränderter Form aufweist.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 24 und 28 ist der wulstförmig vorstehende Teil 101 des Rotors 62 mit einer Mehrzahl von seitlichen Öffnungen 102 versehen, welche durch den Teil 101 hindurchgehen und zwar in solcher Weise, dass die Öffnungen oder Durchgänge 102 radial verlaufen Bei dieser Ausführungsform wird das über den vorstehenden Teil 101 laufende Faserbündel zum Teil 101 gestossen und zwar mit einer bedeutend stärkeren Kraft, welche durch den die Durchgänge 102 durchgehenden Luftstrom erzeugt wird. Fig. 28 zeigt eine beispielsweise Anordnung, sowie die Form einer Öffnung 102 wobei der Rotor 62 in Pfeilrichtung V dreht und der zwischen zwei nebeneinanderliegenden Durchgängen 102 liegende Winkel durch den konstanten Winkel ss gegeben ist, um damit die gegen den vorstehenden Teil 101 stossende Kraft zu erhöhen.
Um die Wirkung der Verzwirnungssteuerung mittels des vorstehenden Teils zu erhöhen, ist ein genuteter Ring 103 mit halbkreisförmigem Querschnitt an der Stelle der Öffnungen 102 angeordnet, wie Fig. 26A zeigt. Der in Fig. 26B dargestellte Rotor 62 stellt eine Variante dar, in welcher die Form der inneren Fläche des Rotors 62 so geändert wurde, dass die Länge der Durchgänge 102 erhöht ist Es ist notwendig, dass das Garn 71 mit der Garnführungsfläche des Rotors 62 in innigen Kontakt gelangt, um die Übertragung der Verzwirnung zu steuern, wenn die Form des Rotors 62 einmal feststeht.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird durch den auf der Innenwand des Rotors 62 angeordneten abstehenden Teil die stossende Wirkung auf das Garn erhöht, wobei die zweckdienlichste Übertragung der Verzwirnung auf die Entnahmestellung an der Stelle 70 mit grösstem Durchmesser des Rotors 62 erhalten werden kann und zwar durch den Reibungskontakt des Garns 71 mit dem vorstehenden Teil. Damit kann die Spannung des Garns an der Berührungsstelle mit den vorstehenden Teilen 100, 100' und 101 gesteuert werden, und gleichzeitig kann die Verdrillung oder Verzwirnung des Faserbündels zwischen der Entnahmestelle an der Stelle 70 mit dem grössten Durchmesser des Rotors 62 und den vorstehenden Teil erhöht werden, und dabei wird es möglich, die Spinngeschwindigkeit des Garns wesentlich zu erhöhen.
Fig. 27A oder 27B zeigen die zweckmässigen Formen und Stellungen des vorstehenden Teils. Bei diesen Ausführungsformen berührt das Garn 71 die innere Wand zwischen dem Teil 70 mit grösstem Durchmesser des Rotors 62 und den vorstehenden Teil 100.
In den Ausführungsformen nach Fig. 26A, 26B, 27A und 27B wenigstens enigstens eine Gruppe von Durchgängen 104 angeordnet und zwar an einer Stelle seitlich des vorstehenden Teils, was die Wirksamkeit der Verzwirnungssteuerung durch den vorstehenden Teil noch erhöht. Diese zusätzliche Wirkung wird nachstehend anhand der Fig. 29A, 29B und 29C näher erläutert In Fig. 29A wird die Lage des Garns 71 durch eine imaginäre gerade Linie f (gestrichelte Linie), welche sich zwischen der Öffnung 62' und dem Teil 70 mit grösstem Durchmesser des Rotors erstreckt, gezeigt, wenn kein vorstehender Teil vorhanden ist. In diesem Fall wird die Spinnbedingung unstabil sein.
Wenn andererseits der Rotor 62 mit dem weiter oben erwähnten vorstehenden Teil 100 und Öffnungen 104 zum Auslassen von Luft versehen ist, dreht das Garn 71 gegen die Drehrichtung des Rotors 62 ab, wie durch die krumme Linie h gezeigt ist, und es wird ein stabiler Spinnzustand erhalten, was wiederum erlaubt, die-Spinngeschwindigkeit zu erhöhen. Wenn der Rotor 62 wohl mit dem vorstehenden Teil 100 versehen ist, jedoch die Öffnungen 104 nicht verwendet werden, entsteht die in Fig. 29C mit g bezeichnete Lage für das Garn 71.
Wenn der Rotor 62 dazu noch mit Öffnung 104 versehen wird, nimmt das Garn 71 die mit der Kurve h bezeichnete Lage ein, welche noch mehr in Richtung der Drehrichtung des Rotors 62 abgedreht ist, und zwar von der Stelle an, wo sich die Öffnung 104 befindet Aus vorstehenden Ausführungen geht hervor, dass die Wirkung der Verzwirnungssteuerung durch den vorstehenden Teil 100 durch die Öffnung 104 noch weiter verbessert wird.
Die Lage der Öffnung 104 wird so gewählt, dass sie sich so nahe wie möglich am Abschnitt 70 mit grösstem Durchmesser des Rotors 62 befindet, so dass ein guter Verzwirnungssteuereffekt erhalten werden kann, wobei es zweckmässig ist, die Öffnung 104 leicht oberhalb des vorstehenden Teils 100 anzuordnen. Es ist ferner zweckmässig, dass der vorstehende Teil 100 gross genug ist, um dem Garn 71 eine wirksame Reibungsfläche entgegenzusetzen.
Fig. 30A, 30B, 30C und 30D zeigen Vertikalschnitte durch weitere Ausführungsformen des Rotors 62 nach der Erfindung. Bei diesen Ausführungsformen ist auf der inneren Fläche des Rotors 62 eine Steuerfläche vorgesehen, welche eine aufgerauhte oder reibende Oberfläche besitzt.
Bei den Ausführungsformen nach Fig. 30A und 30B besteht die Steuerfläche 105 aus einer Reibung erzeugenden Substanz, welche auf einem Teil der Aufnahmefläche angeordnet ist und zwar nahe des Teils 70 mit grösstem Durchmesser des Rotors 62. Die Aufnahmefläche 102 besteht aus zwei verschieden geneigten Abschnitten, d. h. dem oberen Abschnitt 107 und dem unteren Abschnitt 108, wie die Zeichnung zeigt. Die zugeführten, aufgelösten Fasern haften am oberen Abschnitt 107 der Aufnahmefläche, wobei dann die so haftenden Fasern gegen den unteren Abschnitt 108 transportiert werden und zwar mittels der durch den mit hoher Geschwindigkeit drehenden Rotor 62 erzeugten Zentrifugalkraft, wobei bei dieser Bewegung die abgegebenen Fasern gekrümmt oder gefaltet werden.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind die geneigten Abschnitte 107 und 108 mit einer aufgerauhten Oberfläche versehen. Die aufgerauhte Oberfläche kann dabei auch nur im unteren Abschnitt 108 vorhanden sein. Da die Aufnahmefläche des Rotors 62 aus zwei Teilen mit verschiedenen Neigungen besteht, und da jeder der Abschnitte 107 und 108 mit einer aufgerauhten Oberfläche versehen ist, kann eine störende Einwirkung auf die auf der Aufnahmefläche haftenden Fasern dadurch vermieden werden, dass die im oberen Abschnitt 107 haftenden Fasern ganz sorgfältig gegen den unteren Abschnitt 108 transportiert werden, wobei natürlich vermieden werden soll, dass ein Luftstrom direkt auf den unteren Abschnitt 108 ausgeblasen wird. Jede beliebige Anzahl von schräg verlaufenden Teilen kann am erfindungsgemässen Rotor vorgesehen sein.
Wie weiter oben beschrieben, kann durch die Verwendung eines Rotors mit einer zweifach geneigten Aufnahmefläche die Haftung der auf die Aufnahmefläche gelangten Fasern auf dieser Fläche verbessert werden und störende Einwirkungen auf die auf der Aufnahmefläche haftenden Fasern ausgeschaltet werden. Ausserdem werden die abgegebenen Fasern wieder geglättet und zwar durch eine kämmende Wirkung, welche durch die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der höheren Umfangsgeschwindigkeit der Aufnahmefläche des Rotors 62 und der niedrigeren Transportgeschwindigkeit der aufgelösten Fasern durch die Zuführeinrichtung hervorgerufen wird, so dass die auf der Aufnahmefläche haftenden Fasern als Einzelfasern schön parallel ausgerichtet sind
Fig.
30C zeigt einen Vertikalschnitt durch eine weitere Variante eines Rotors, der an der Stelle 106, welche neben dem Abschnitt 70 mit dem grössten Durchmesser liegt, mit einer aufgerauhten Oberfläche versehen ist, und Fig. 30D zeigt eine vergrösserte Ansicht der aufgerauhten Oberfläche des in Fig. 30C dargestellten Rotors.
Mechanische Bedingungen beim Spinnapparat gemäss der Erfindung
Die Gleichförmigkeit (Oberflächenbeschaffenheit) des hergestellten Garnes ist abhängig von periodischen und zu fälligen Vorkommnissen beim Spinnverfahren nach der vor liegenden Erfindung und zwar von der gleichen wie beim klassischen Spinnvorgang und sie bildet den wichtigsten, die
Qualität des hergestellten Garns beeinflussenden Faktor.
Der Spinnvorgang gemäss der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die periodischen Unebenhei ten bzw. Unregelmässigkeiten in der Garndicke ausgeschal- tet sind, was hauptsächlich durch die exzentrische Abwei chung der vorderen Rollen erfolgt, indem für den Spinnro tor ein geeigneter Durchmesser und eine geeignete Drehge schwindigkeit gewählt werden, was dann zu einem Garn mit verbesserter Gleichmässigkeit führt. Das dabei angewendete mechanische Prinzip sowie die Versuchsergebnisse werden in der nachfolgen Beschreibung näher erläutert.
Mit M wird die Drehzahl des Spinnrotors in U/min bezeichnet, mit R der Innenradius des Spinnrotors (sollte der Durchmesser über den ganzen Umfang gesehen nicht konstant sein, be zeichnet R den Radius der Sammelfläche, auf der die von einander getrennten Fasern abgelagert sind, d. h. mit ande ren Worten den grössten Innenradius des Rotors), R den
Radius der vorderen oberen Walze, der Streckeinrichtung,
U die Abgabegeschwindigkeit, bzw. die Austrittsgeschwin digkeit der Faserbündel aus der Streckeinrichtung, V die
Umfangsgeschwindigkeit auf der inneren Wand des Spinnro tors, welche gleich 2 (3 RM. ist, und W schliesslich die
Trenngeschwindigkeit der Faserbündel von der inneren
Wand des Rotors, und ist annähernd gleich der Abzugsge schwindigkeit für das fertiggestellte Garn.
Das Faserbündel, das von der Streckeinrichtung mit der
Abgabegeschwindigkeit Z abgegeben wird, wird auf pneuma tischem Wege durch das Zuführrohr transportiert, und aus dem unteren Auslassabschnitt des Zuführrohres gegen die innere Wand des Rotors geschleudert, um auf dieser inneren
Wand des Rotors in einer bestimmten Art ausgerichtet, ab gelagert zu werden und zwar unter dem Einfluss der Druck luft und unter jenem der vom Spinnrotor erzeugten Zentri fugalkraft Wenn nun die Dicke des von der Streckeinrich tung abgegebenen Faserbündels sinusförmig ändert, wobei die Sinuskurve eine Wellenlänge 0 und eine relative Ampli tude a aufweisen (gleich dem Wert der Amplitude geteilt durch die mittlere Dicke), kann die Dicke des Faserbündels
S (X) an einer beliebigen Stelle X entlang der Längsachse des Faserbündels folgendermassen ausgedrückt werden,
wobei sich S auf einen Mittelwert für S (X) bezieht: S(X) = S (1 + asin 2n X) -(1) Das von der Streckeinrichtung abgegebene Faserbündel ist mit einem Streckverhältnis V/U gestreckt und in ein Faserbündel verwandelt, dessen mittlere Dicke 30/V beträgt, und zwar wegen dem Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Abgabegeschwindigkeit aus der Streckeinrichtung und der Umfangsgeschwindigkeit auf der inneren Wand des Spinnrotors.
Die Dicke S (X) des verwandelten Faserbündels lässt sich wie folgt ausdrücken:
EMI10.1
worin Ä' =
U
Der Verlauf, d h. die Spur des Faserbündels, das spiralförmig auf der inneren Wand des Spinnrotors abgelagert wird, bevor es wieder von der Wand weggenommen wird, ist in Fig. 31 gezeigt Die Gesamtdicke S'(X) des Faserbündels an der Stelle P auf der inneren Wand des Rotors wird in allgemeiner Form durch folgende Gleichung ausgedrückt, in welcher Q die Anzahl der Windungen des Faserbündels auf der inneren Wand des Spinnrotors darstellt, während 1 die Bogenlänge der inneren Wand des Spinnrotors bezeich- net und gleich 2 n R ist:
EMI10.2
Durch Einsetzen der Gleichung erhalten:
:
EMI10.3
für den Fall, dass it
Sin # . 1 # #.1 dann ist #' #' S'(X) = Q - U S l+a Q . Sin 2 (X + (Q4) V Q.n-l 2 (5) Das Faserbündel wird nach und nach von der inneren Wand des Spinnrotors getrennt und zwar während es gleichzeitig ebenfalls nach und nach auf dieser Wand abgelagert wird.
Die Bildung von auf der inneren Wand abgelagerten Fasern wird in Fig. 3 veranschaulicht. Wenn ein Teil des Bündels an der Stelle 2b von der inneren Wand gelöst bzw. getrennt ist, bedarf es einer Zeit von 27cR
W bis der nächste Teil des Bündels an der gleichen Stelle von der inneren Wand getrennt wird. Während dieser Zeit hat der Spinnrotor M 2 it R/W = V/W Umdrehungen ge- macht und V/W Schichten von Bündeln wurden an der Stelle 2b auf die Wand abgelagert bis die nächste Abtrennung aus dem Bündel an derselben Stelle erfolgt. Der vorgehend beschriebenen Ablauf wiederholt sich an allen Stellen der inneren Wand. Somit ist der Wert des weiter oben erwähnten Q gleich V/W.
Wenn Q = V/W und X = B' V/Ü in die Gleichung (5) eingesetzt wird, entsteht:
S'(X) = S.U 1+a . A . Sin 2# (X+ (Q-l).1 ) (6)
W # 2 Gemäss der Geichung (6) verläuft die Dicke S' (X) des hergestellten Garns gemäss einer Sinuskurve mit einer Wellenlänge von h' = X V/U und mit der relativen Amplitude A A. Der Wert von A ist immer kleiner als 1 und wird durch folgende Gleichung ausgedrückt:
A = # . W .
Sin #.I.U (7) #.1.U #.W
Wie bereits beschrieben, ist die durch die exzentrische Veränderung der vorderen oberen Walze verursachte Ungleichförmigkeit des Garns die Hauptsache für die während dem Streckvorgang periodisch auftretende Ungleichförmigkeit, und diese hat den grössten Einfluss auf die Qualität des hergestellten Garns. Die auf diese Weise im Garn erzeugte, sinusförmige verlaufende Ungleichförmigkeit besitzt eine Wellenlänge, die gleich der Bogenlänge 2 s lt- r der vorderen oberen Walze ist, und eine Amplitude, die proportional ist zum Exzentrizitätsgrad und zum (Streckverhältnis -1).
Somit kann die Gleichung (7) wie folgt neu geschrieben wer den, indem Beziehungen X = 2 s lt- r und L = 2 lt R verwen- det werden.
r-W Sin lt-R-U (8) lt-R-U r-W
Aus der vorstehenden Gleichung (8) geht hervor, dass wie Fig. 32 zeigt, der Wert von A abhängig ist vom Wert
R-U r-W
Bezugnehmend auf Fig. 32 kann gesagt werden, dass A annähernd gleich list, wenn der Wert von
R- U r-W sehr klein ist, während er mit zunehmendem Wert von
R-U r-W stetig gegen Null hin abnimmt. Wenn der Wert von
R-U r-W eine ganze Zahl ist, ist A gleich Null. Üblicherweise wird der Änderungsgrad mathematisch durch die Fehlerrechnung ausgedrückt, wobei insbesondere im Falle der Erfassung von Ungleichförmigkeiten bei Spinngarn der relative Fehler an Stelle des üblichen Fehlers verwendet wird.
Der relative Fehler wird dadurch erhalten, dass der Fehler durch den Mittelwert im Quadrat geteilt wird und ist gleich dem im Quadrat erhobenen Wert des prozentualen Fehlers geteilt durch 104.
Unter Verwendung der Gleichung (6) kann der relative Feh- ler c2 der Dicke des Garns wie folgt ausgedrückt werden: c2 = 1/2 . a2 . A2 (9)
Andererseits ist der relative Fehler der Dicke des Faserbündels gerade nachdem es von der Streckeinrichtung abge geben wurde, gleich '± a2. Aus diesem Grunde ist der relative Fehler der Dicke des aus dem Spinnrotor gemäss der vorliegenden Erfindung abgegebenen Garns A2mal grösser als jener des aus der Streckeinrichtung abgegebenen Faserbündels.
Indem die Werte von R, U, r und W so gewählt werden, dass der Wert von
R-U r-W eine ganze Zahl ist, ist es möglich, unabhängig davon wie gross die exzentrische Schwankung bzw. Änderung der vorderen oberen Walze ist, die periodische Ungleichförmigkeit in der Dicke des hergestellten Garns vollständig auszuschalten, welche Ungleichförmigkeit durch die exzentrische Schwankung der vorderen oberen Walze erzeugt wird. In der Praxis ist es jedoch schwierig, A gleich Null zu machen, und zwar wegen den Schwankungen einerseits der Faserlängen und andererseits der Wellenlänge. Obwohl es vorteilhaft ist den Wert von
R-U r-W als ganze Zahl zu gestalten, ist es möglich, die prozentuale Zunahme des durch die periodische Ungleichförmigkeit erzeugten Fehlers unter 5 jedoch über 0,83 zu halten, d. h.
A 0,224 und A2 0,005, indem der Wert von
R-U r-W grösser als 0,83 gehalten wird. Wenn die Fehlerzunahme auf diesen Wert beschränkt wird, kann die Ungleichförmigkeit ausschaltende Wirkung als für praktische Zwecke genügend betrachtet werden. Es ist somit nicht immer notwendig, dass der Wert von RUlr W eine ganze Zahl ist.
Andererseits ist es notwendig, den Wert von R oder U zu erhöhen, um den Wert von R U/r W zu erhöhen. Eine Erhöhung von R bringt jedoch eine Erhöhung der Distanz zwischen den Spindeln mit sich, was als Folge hat, dass der Energiebedarf steigt, und dass die Gefahr des Festklebens der Fasern auf der Oberfläche der Walzen erhöht wird. Es ist somit nicht wünschenswert, den Wert von R oder U zu erhöhen.
Aus dem Diagramm nach Fig. 32 geht hervor, dass eine genügende Ausschaltwirkung erreicht werden kann, wenn der Wert von
R-U r-W annähernd 4 oder 5 gemacht wird. Es ist demnach nicht notwendig, den Wert von
R-U r-W grösser als 5 zu machen, da dies zu einem allzu grossen Energiebedarf führen würden, zudem würde der Platzbedarf steigen und Schwierigkeiten im Betrieb der Maschine auftreten. Entsprechend sollte der Wert von Ru/rw zweckmässig zwischen 0,83 und 5 gewählt werden, was besonders für praktische Fälle zutrifft
Ausser den weiter oben genannten Gründen wird die periodische Ungleichförmigkeit in der Dicke des Garns ebenfalls von sogenannten Abzugswellen, d. h. Schwankungen im Abzug verursacht.
Während in den meisten Fällen die Wellenlänge der Abzugswellen etwa 2-2,5mal grösser ist als die Länge der dem Apparat zugeführten Fasern, ist die Bogenlänge der vorderen oberen Walze 2 etwa 2-3mal grösser als die Länge der dem Apparat zugeführten Fasern, im Falle von Baumwollspinnmaschinen oder Spinnmaschinen für synthetische Fasern. Demnach ist die Wellenlänge der Abzugswelle etwa gleich jener der periodischen Ungleichförmigkeit, welche durch die exzentrischen Schwankungen der vorderen oberen Walze verursacht wird. Die ungefähre periodische Ungleichförmigkeit, welche von der Abzugswelle verursacht wird, kann beinahe vollständig ausgeschaltet werden, indem der Wert von RU/rw zwischen 0,83 und 5 gewählt wird.
Wenn ausserdem der Wert von R so gewählt wird, dass er die weiter oben genannten mechanischen Bedingungen erfüllt, wird die Bogenlänge der inneren Wand des Spinnrotors genügend gross, verglichen mit der Länge der dem Apparat zugeführten Fasern, was dazu führt, dass die Fasern leicht aus den abgelagerten Schichten auf der inneren Wand des Rotors gelöst werden können. Wie wiederholt gesagt wurde, ist es immer möglich, die periodische Ungleichförmigkeit in der Garndicke auszuschalten, welche durch exzentrische Abweichung der vorderen oberen Walzen und durch die Abzugswellen verursacht wird, wenn die Werte vonR, r, W - U so gewählt werden, dass sie die Bedinungen RU/rW zwischen 0,83 und 5 im Spinnapparat Erfindung erfüllen.
Beispiel
Ein Faservlies von 20 Fasern pro 6 Yards, welches in einem doppelten Streckvorgang gegestellt hergestellt wird einer Einrichtung mit 4 in Linie angeordneten Doppelwalzen zum weiteren Strecken zugeführt, und ein Garn mit Feinheit 20 (engt Masssystem) wird erhalten. Das zugeführte Vlies besteht aus Polypropylen-Fasern mit 1,5 d mal 38 mm (Schnittlänge). Eine exzentrische vordere Kopfwalze, welche mit synthetischem Gummi überzogen ist, wird verwendet Der äussere Durchmesser der Walze beträgt 31 mm, die Breite beträgt 27 mm, und der Exzentrizitätsgrad beträgt 0,5 mm. Die abgegebenen Faserbündel werden einer an sich bekannten Ringspinnmaschine zugeführt, sowie dem Spinnapparat gemäss der vorliegenden Erfindung. Im vorliegenden Fall wurde der Wert von RU/rw auf 2,3 eingestellt.
Die Ungleichförmigkeit der Garndicke des mittels der traditionellen Spinnmaschine hergestellten Garns ist in Fig. 33 dargestellt, wobei eine periodische Ungleichförmigkeit mit einer Wellenlänge von 10 Zentimetern festgestellt werden kann. Die Ungleichförmigkeit in der Garndicke, des Garns, welches mit dem Spinnrotor gemäss der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, ist in Fig. 34 gezeigt, worin die periodische Ungleichförmigkeit mit einer Wellenlänge, die gleich der Bogenlänge der vorderen oberen Walze ist, nur mit Mühe festgestellt werden kann. Dies wird auch durch das Spektrogramm nach Fig. 35 bestätigt.
Die mechanischen Bedingungen beim Beispiel nach Fig.
34 waren die folgenden:
U 64 m/Min.
W = 43 m/Min.
R = 25 mm r = 16 mm
Bei Verwendung des Spinnaplrarates nach der vorliegenden Erfindung ist es beinahe möglich, praktisch sämtliche Ungleichförmigkeit in der Garndicke auszuschalten welche während dem Spinnvorgang entstanden ist, und ein Garn mit grosser Gleichförmigkeit herzustellen, deren Ungleich- förmigkeit grössere Wellenlängen aufweisen, welche vor dem eigentlichen Spinnvorgang entstanden sind und welche zufällig entstanden sind.
Hilfseinrichtungen für den Spinnapparat gemäss der Erfindung
Ganz allgemein kann gesagt werden, dass Garne, welche in konventionellen Spinnapparaten unter Verwendung von Luft und unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft erzeugt wurden, eine faserige und unschöne Struktur aufweisen, welche durch den Zwirnvorgang erzeugt wurden, der vor sich ging während die einzelnen Fasern sich in losem Zustand befanden, nachdem durch den Transport mittels Luft die internen Spannungen der einzelnen Fasern ausgeschaltet wurden.
Diese lockere Struktur des hergestellten Garns wird normalerweise nicht gewünscht, obwohl natürlich für bestimmte Fälle solche Garne vorbereitet werden. Um jedoch ein Garn mit einer dichten Struktur zu erhalten, wie beispielsweise jene der üblichen Spinngarne, ist es erforderlich, dem mit dem Spinnapparat gemäss der vorliegenden Erfindung erzeugten Garn eine bestimmte Streckung zu verleihen, und zwar im Durchgang zwischen den Abgabewalzen und dem Garnknäuel. Wenn sich in dem im Spinnapparat gemäss der Erfindung zugeführten faserigen Material thermoplastische, synthetische Fasern befinden, ist es ferner erwünscht, in der Streckzone eine Heiz- und Trocknungseinrichtung anzuordnen, um das hergestellte Garn mittels Wärme zu trocknen.
Gemäss den Ergebnissen eines Mahltestes sollte das Strekkungsverhältnis zwischen 1,05 und 1,20 gewählt werden, um die zweckmässigsten Resultate zu erreichen.
Fig. 36 und 37 der Zeichnung zeigen eine Ausführungsform einer Streckeinrichtung, welche sich zwischen den Abgabewalzen und den Garnrollen befinden, wie die Zeichnung zeigt, wobei als Spinnapparat jener nach Fig. 2 im Einsatz steht.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 36 ist die Umfangsgeschwindigkeit eines Rollenpaares 110, 110' höher als jene von 2 Abgabewalzen 18, 18' um den Streckvorgang in der Zone zwischen diesen Rollen durchführen zu können (Fig.
37). Eine Heizeinrichtung 112 ist in der Streckzone angeordnet, welche zwischen einem Walzenpaar 110, 110' und einem weiteren Walzenpaar 111, 111' liegt. Unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Abzuggerätes, wird die Zwirnkonstante und die Längsdehnung des erzeugten Garns herabgesetzt, und die Stärke oder Dichte des hergestellten Garns kann gesteuert werden. Dementsprechend kann ein Garnbruch während dem Abzugsvorgang verhindert werden, was zu einer Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit führt.
PATENTANSPRUCH I
Spinnverfahren zur Herstellung von Garn aus Textilfasern, unter Verwendung eines offenen Spinnrotors, wobei Fasern aus einem Faserbündel mittels eines strömenden Mediums zum Rotor transportiert und in seinem Inneren abgelagert werden und durch Zentrifugalkraft auf der Wand des rotierenden Spinnrotors vorübergehend haften bleiben, bis sie zu einem Garn verzwirnt werden, das aus dem Spinnrotor herausgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das strömende Medium in einer derartigen Menge und Richtung dem zu verarbeitenden Faserbündel zugeführt wird, dass seine einzelnen Fasern unter der Einwirkung der zwischen dem Medium und den Fasern herrschenden Reibungskräfte aus dem Faserbündel herausgerissen und voneinander getrennt getrennt werden, wonach sie gegen die Innenwand des Rotors getragen und danach verzwirnt werden.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das strömende Medium Druckluft ist
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das strömende Medium Wasser ist.
3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gezwirnte Garn durch Wärme getrocknet wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Auslass des Rotors abgezogene Garn gestreckt und dann zu Knäueln oder Ballen aufgewikkelt wird.
PATENTANSPRUCH II
Spinnapparat zum Durchführen des Verfahrens nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens eine Zuführeinrichtung mit einer Leitung, durch welche ein Faser
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.