Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung eines endlosen Faserstranges.
Es sind schon verschiedene Verfahren bekannt geworden, bei welchen eine Behandlung von endlosen Fasersträngen, beispielsweise Kunstfasergamen, mittels eines Gases erfolgt. Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird ein Garn nach der Texturierung durch Luft gekühlt, während es sich noch in hochgedrehtem und erhitztem Zustand befindet. Die Kühlluft, welche die Fixierung der eingebrachten Drehung bewirkt, strömt dabei quer oder längs des durchlaufenden Garnes.
Infolge der sich ständig erhöhenden Anforderungen an die Liefergeschwindigkeit von Textilveredelungsmaschinen und der sich dabei verkürzenden Behandlungszeit reicht eine derartige Kühlung des Garnes in vielen Fällen nicht mehr aus.
Während es für die sich aufdrängende Intensivierung der Kühlung zur Kompensation der Verkürzung der Behandlungszeit relativ naheliegend wäre, die Kühlung mit einem kälteren Medium als Umgebungsluft durchzuführen, geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass eine intensivere Behandlung des Faserstranges mit strömendem Gas dann möglich ist, wenn der Strömung selbst ein Verhalten oder ein Verlauf aufgezwungen wird, bei dem bei praktisch unverändertem oder nur geringfügig erhöhtem Energieaufwand der Wärmeaustausch mit bedeutend besserem Wirkungsgrad stattfindet.
Die erfindungsgemässe Aufgabe liegt in der Erreichung möglichst hoher Strömungsgeschwindigkeiten des Gases bei geringstem Leistungsbedarf, wobei andererseits verhindert werden soll, dass durch hohe Strömungsgeschwindigkeit die Bahn des Faserstranges in der beströmten Zone nicht nachteilig beeinflusst wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Behandeln eines endlosen Faserstranges mittels eines mindestens als Trägermedium dienenden, strömenden Gases, mit einer Hülse, die Öffnungen für den Durchtritt des Faserstranges und für den Ein- und Austritt des Gases besitzt, zeichnet sich dadurch aus, dass die Hülse im Querschnitt spiralförmig ist und die an den Stirnseiten angeordneten Durchtrittsöffnungen bezüglich der Hülsenachse exzentrisch versetzt sind, dass eine der Öffnungen für das Gas an der Aussenseite der Hülse sich angenähert über deren Länge erstreckt, und dass eine der Öffnungen zum Anschliessen entweder an die Druckseite oder an die Saugseite von Gasfördermitteln ausgebildet ist.
Durch diese Ausgestaltung bildet sich in der Hülse eine Drallströmung und gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ein Potentialwirbel, wobei der Faserstrang von der Strömung selbst geführt wird, obwohl diese die Oberfläche des Fasterstranges unter einem Winkel zur Bahnachse oder Strangachse trifft. Eine dabei allenfalls auftretende Auslenkung des Faserstranges aus der vorbestimmten Bahnachse ist deshalb ohne Bedeutung für den Behandlungsvorgang. Von besonderer Bedeutung hingegen ist, dass im Potentialwirbel Strömungsgeschwindigkeiten auftreten, die ein Mehrfaches der Geschwindigkeit am Ein -oder Austritt der Strömung in die Hülse ausmachen.
Zur Erzeugung des Potentialwirbels kann das Gas, z.B. Umgebungsluft, an der Aussenseite der Spirale gebildeten Öffnung eingeblasen oder eingesaugt werden. Im letzteren Fall erweitert sich der Querschnitt der Hülse in einer bevorzugten Ausführungsform konisch gegen deren Absaugöffnung hin.
Die Vorrichtung wird anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht der Vorrichtung
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II - II in Fig. 1.
Mit 10 ist generell eine Vorrichtung zur Gasbehandlung eines endlosen Faserstranges 16 bezeichnet, welche eine Hülse 12 mit spiraligem Querschnitt. An der Aussenseite der Hülse erstreckt sich über deren ganze Länge eine spaltartige Öffnung. Daneben besitzt die Hülse 12 eine zweite Öffnung 15. An ihren Stirnseiten 30 und 31 ist die Hülse 12 bis auf Durchlassöffnungen 32 bzw. 33 für den Faserstrang 16 abgeschlossen. Selbstverständlich muss der Faserstrang 16 durch geeignete, nicht zarge stellte Mittel durch die Hülse 12 geführt werden.
Der Querschnitt der Hülse 12 kann aus mehreren Kreisbogen zusammengesetzt oder mathematisch definiert sein und über die Länge des Gehäuses konstant bleiben. Ist die Öffnung 14 jedoch die Eintrittsöffnung für das Gas, so nimmt in einer bevorzugten Ausführungsform der Querschnitt der Hülse 12 in Richtung auf die Öffnung 15, welche in diesem Falle eine Saugöffnung ist, zu. Falls sich diese Saugöffnung nicht an einem Ende der Hülse 12 befindet, so kann die Spirale auch doppelt konisch ausgebildet sein.
In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Hülse 12 ist die öffnung 15 in der Nachbarschaft des unteren Endes angeordnet und geht in einen Stutzen 18 über, der an eine Unterdruckquell eangeschlossen ist.
In diesem Falle wird die Drallströmung bzw. der Potentialwirbel durch Einsaugen von Luft durch die spaltenartige Öffnung 14 erzeugt.
Eine andere Möglichkeit den Potentialwirbel zu erzeugen besteht darin, das Gas tangential in die Hülse 12 entweder durch die Öffnung 14 oder durch den Stutzen 18 einzublasen. Die Achse des Stutzens 18, verläuft unter einem rechten Winkel zur Längsachse der Hülse 12.
In Richtung des strömenden Gases ist vor der Öffnung 15 eine sich über den Querschnitt der Spirale erstreckende Blende 20 mit zentraler Öffnung 21 und einem Schlitz 22 für das Einfädeln des zu behandelnden Faserstranges angebracht.
Vorzugsweise ist die Hülse 12 so gestaltet, dass sich innerhalb derselben ein Potentialwirbel ausbildet, in dem die Rotationsgeschwindigkeit nach Innen zunimmt. Der Potentialwirbel weist einen Kern auf, in welchem die Strömung einen geringen Drall u. eine sich überwiegend in axialer Richtung gerichtete Geschwindigkeit besitzt.
Der zu behandelnde Faserstrang läuft vorzugsweise dort durch die Spirale, wo die Rotationsgeschwindigkeit am grössten ist und die Axialgeschwindigkeit noch relativ klein, was innerhalb der Kernzone der Fall ist.
Es hat sich gezeigt, dass in einer Spirale, welche sich auf 3600 erstreckt. etwa in einem Winkel von 900 vom Spalt an gemessen und etwa in einem Drittel des Abstandes vom Zentrum der Spirale die besten Verhältnisse für einen raschen Wärmeaustausch zwischen Gas und Faserstrang herrschen.
Durch die Verwendung einer Spirale als Behandlungsvorrichtung und insbesondere durch deren konische Ausgestaltung ergibt sich ein sehr gleichmässige Ansaugen von Luft über die ganze Länge der öffnung 14, da sich der Querschnitt der Spirale entsprechend der gegen die Absaugöffnung ansteigenden Luftmenge erweitert. Dadurch kann der Faserstrang innerhalb der Spirale, z.B.
bei Verwendung der Vorrichtung an einer Texturiermaschine, in hochgedrehtem Zustand selbst durch die die Maschine umgebende Luft sehr rasch und gleichmässig auf der ganzen Länge der Spirale gekühlt werden.
Eine noch wirksamere Kühlung kann dadurch erreicht werden, dass das verwendete Gas nicht nur aufgrund seiner Temperatur wirkt, sondern auch als Trä germedium für z.B. feinstverteilte Wassertropfen, welche den Wärmeaustausch günstig beeinflussen. Es können auch die chemischen oder physikalischen Eigenschaften des Gases zur Erhöhung des Wärmeaustausches herangezogen werden, so z.B. die beim Entspannen von CO2- Gas unter bestimmten Voraussetzungen auftretende Kälte.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann nicht nur zum Kühlen sondern auch zum Erwärmen oder zum Beeinflussen der Feuchtigkeit eines Faserstranges verwendet werden. Ferner ist es denkbar, diese Vorrichtung zum Aufbringen von Avivage oder anderen Mitteln auf ein Garn oder einen Faden anzuwenden.
The present invention relates to an apparatus for treating an endless fiber strand.
Various methods have already become known in which endless fiber strands, for example synthetic fiber yarns, are treated by means of a gas. In a known method of this type, a yarn is cooled by air after texturing while it is still in a high-twisted and heated state. The cooling air, which fixes the twist, flows across or along the yarn passing through.
As a result of the constantly increasing demands on the delivery speed of textile finishing machines and the shortened treatment time, such a cooling of the yarn is in many cases no longer sufficient.
While it would be relatively obvious to carry out the cooling with a colder medium than ambient air for the intensification of the cooling to compensate for the shortening of the treatment time, the invention is based on the knowledge that a more intensive treatment of the fiber strand with flowing gas is possible if the flow itself is imposed a behavior or a course in which the heat exchange takes place with significantly better efficiency with practically unchanged or only slightly increased energy expenditure.
The object of the invention is to achieve the highest possible gas flow velocities with the lowest possible power requirement, while on the other hand it should be prevented that the high flow velocity does not adversely affect the path of the fiber strand in the flow zone.
The inventive device for treating an endless fiber strand by means of a flowing gas serving at least as a carrier medium, with a sleeve which has openings for the passage of the fiber strand and for the entry and exit of the gas, is characterized in that the sleeve in cross section is spiral-shaped and the passage openings arranged on the end faces are offset eccentrically with respect to the sleeve axis, that one of the openings for the gas on the outside of the sleeve extends approximately over its length, and that one of the openings for connection either to the pressure side or to the suction side is formed by gas conveying means.
This configuration creates a swirl flow in the sleeve and, according to a preferred embodiment, a potential vortex, the fiber strand being guided by the flow itself, although it hits the surface of the fast strand at an angle to the path axis or strand axis. Any deflection of the fiber strand from the predetermined path axis that may occur is therefore irrelevant for the treatment process. In contrast, it is of particular importance that flow velocities occur in the potential vortex which are a multiple of the velocity at the entry or exit of the flow into the sleeve.
To generate the potential vortex, the gas, e.g. Ambient air, the opening formed on the outside of the spiral can be blown or sucked in. In the latter case, in a preferred embodiment, the cross section of the sleeve widens conically towards its suction opening.
The device is explained using an exemplary embodiment.
Show it:
Fig. 1 is a view of the device
FIG. 2 shows a cross section along the line II - II in FIG. 1.
With 10 a device for gas treatment of an endless fiber strand 16 is generally referred to, which has a sleeve 12 with a spiral cross-section. A gap-like opening extends over its entire length on the outside of the sleeve. In addition, the sleeve 12 has a second opening 15. At its end faces 30 and 31, the sleeve 12 is closed with the exception of passage openings 32 and 33 for the fiber strand 16. Of course, the fiber strand 16 must be guided through the sleeve 12 by suitable means that are not provided in the frame.
The cross section of the sleeve 12 can be composed of several arcs or be mathematically defined and remain constant over the length of the housing. However, if the opening 14 is the inlet opening for the gas, then in a preferred embodiment the cross section of the sleeve 12 increases in the direction of the opening 15, which in this case is a suction opening. If this suction opening is not located at one end of the sleeve 12, the spiral can also have a double conical shape.
In the illustrated preferred embodiment of the sleeve 12, the opening 15 is arranged in the vicinity of the lower end and merges into a connecting piece 18 which is connected to a vacuum source.
In this case, the swirl flow or the potential vortex is generated by sucking in air through the gap-like opening 14.
Another possibility of generating the potential vortex is to blow the gas tangentially into the sleeve 12 either through the opening 14 or through the nozzle 18. The axis of the connecting piece 18 runs at a right angle to the longitudinal axis of the sleeve 12.
In the direction of the flowing gas, a diaphragm 20 extending over the cross-section of the spiral with a central opening 21 and a slot 22 for threading the fiber strand to be treated is attached in front of the opening 15.
The sleeve 12 is preferably designed in such a way that a potential vortex is formed within it, in which the rotational speed increases inwards. The potential vortex has a core in which the flow has a slight swirl u. has a predominantly axial speed.
The fiber strand to be treated preferably runs through the spiral where the speed of rotation is greatest and the axial speed is still relatively low, which is the case within the core zone.
It has been shown that in a spiral that extends to 3600. Measured approximately at an angle of 900 from the gap and approximately a third of the distance from the center of the spiral, the best conditions for rapid heat exchange between gas and fiber strand prevail.
The use of a spiral as a treatment device, and in particular its conical design, results in a very even suction of air over the entire length of the opening 14, since the cross section of the spiral expands according to the amount of air increasing towards the suction opening. This allows the fiber strand within the spiral, e.g.
When the device is used on a texturing machine, it can even be cooled very quickly and evenly over the entire length of the spiral by the air surrounding the machine when it is turned up.
Even more effective cooling can be achieved in that the gas used not only acts on the basis of its temperature, but also as a carrier medium for e.g. Finely distributed water droplets, which have a beneficial effect on heat exchange. The chemical or physical properties of the gas can also be used to increase the heat exchange, e.g. the cold that occurs when releasing CO2 gas under certain conditions.
The device according to the invention can be used not only for cooling but also for heating or for influencing the moisture of a fiber strand. It is also conceivable to use this device for applying finishing agents or other agents to a yarn or thread.