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PATENTANSPRÜCHE
1. Düsenvorrichtung zur Herstellung texturierter Filamentgarne aus synthetischen, hochmolekularen Stoffen mittels strömender erhitzter Gase oder Dämpfe, bestehend aus drei hintereinander angeordneten Kammern, in deren erste Kammer das heisse gas- oder dampfförmige Medium einströmt, in das der Faden unter einem Winkel zur Strömungsrichtung eingesaugt wird, in deren zweiter Kammer der Faden durch das heisse Medium erhitzt wird und in deren dritter Kammer der Faden unter Pfropfenbildung gestaucht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsaugstelle des Fadens (6) zwischen der ersten (1) und der zweiten Kammer (2) angeordnet ist, und dass die Stauchkammer (3) durch elastisch biegeweiche Stäbe (9k, 9e) von zwei unterschiedlichen Längen e und k gebildet wird,
die in Form eines Mantels eines geraden Kreiszylinders oder eines geraden Kreiskegelstumpfs angeordnet und einseitig am Ende der zweiten Kammer befestigt sind.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung zum Einleiten des gas- oder dampfförmigen Mediums in der ersten Kammer (1) kurz vor ihrem Ende ein Mundstück (5) hat, das eine nichtaxialsymmetrische Strömung erzeugt.
3. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (1) eine Bohrung aufweist, die an ihrem Ende mindestens eine nicht axialsymmetrische Verengung oder Erweiterung besitzt.
4. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (1) eine Bohrung aufweist, an deren Ende mindestens ein Schlitz (11) mit rechteckigem Querschnitt in die Bohrung mündet, wobei für die Schlitzbreite b, bezogen auf den engsten Durchmesser d der Bohrung, gilt 0,1 dbs 0,5 d.
5. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer eine Bohrung aufweist, die an ihrem Ende einen Drallkörpereinsatz enthält.
6. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer eine Bohrung aufweist, die an ihrem Ende einen Einsatz (12) enthält, in dem mindestens zwei kleinere Bohrungen angebracht sind, wobei keine der Achsen dieser kleineren Bohrungen coplanar mit der Achse der grossen Bohrung ist.
7. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauchkammer (3) eine Länge von 30 bis 300 mm und einen Innendurchmesser von 2,5 bis 10 mm besitzt.
8. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurchgekenn- zeichnet, dass die Stauchkammer (3) aus kreiszylindrischen Stäben aus vorzugsweise Metall von 1 bis 3 mm Durchmesser gebildet wird, die an der Befestigungsstelle an der zweiten Kammer äquidistant angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen je zwei benachbarten Stäben an der Befestigungsstelle 0,2 bis 1,5 mm beträgt.
9. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Stauchkammer bildenden Stäbe so eingespannt sind, dass sie auf dem Mantel eines geraden Kreiskegelstumpfes liegen, wobei der Winkel der Mantellinien mit der Grundfläche grösser 80" ist.
10. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe der Stauchkammer (3) so angeordnet sind, dass in Umfangsrichtung ein langer Stab (9e) auf einen kurzen Stab (9k) folgt, und dass für das Längenverhältnis der Stäbe e die Beziehung 2k50 gilt.
k
Gegenstand der Erfindung ist eine Düsenvorrichtung zur Herstellung texturierter Filamentgarne aus synthetischen, hochmolekularen Stoffen mittels strömender erhitzter Gase oder Dämpfe.
Düsenvorrichtungen zur Texturierung von Filamentgaren sind bereits bekannt. Man kann diese Vorrichtungen grob in zwei Gruppen einteilen. Zur ersten Gruppe gehören Vorrichtungen mit axialem Fadeneinlauf, wobei das erhitzte gasförmige Medium entweder durch Schrägbohrungen auf den Faden zuströmt oder durch einen Koaxialspalt zugeführt wird.
Die zweite Gruppe umfasst Vorrichtungen mit axialer Zuführung des gasförmigen Mediums und schrägem Einlauf des Fadens, d. h. unter einem Winkel - im allgemeinen zwischen 0 und etwa 900 - zur Achse.
Vorrichtungen der ersten Gruppe haben den Vorteil, dass sie gut texturieren, d. h. hohe Einkräuselung, hohe Kräuselbögenzahl und gute Kräuselbeständigkeit hervorrufen, und zum Teil auch einen zufriedenstellenden Fadenschluss erzeugen. Es ist jedoch nachteilig, dass diese Vorrichtungen den Faden im allgemeinen nicht selbst ansaugen. Das Anlegen kann in der Regel nur mit Hilfsvorrichtungen erfolgen. Dieses ist bei hohen Fadengeschwindigkeiten sehr erschwert, bei einigen Vorrichtungen sogar unmöglich.
Vorrichtungen dieser Gruppe benötigen somit längere Anlegezeiten und sind für den Einsatz bei hohen Geschwindigkeiten nur bedingt bzw. überhaupt nicht geeignet. Beim Spinnstrecktexturieren sind lange Anlegezeiten gleichbedeutend mit hohem Materialabfall. Vorrichtungen der ersten Gruppe verschlechtern daher die Wirtschaftlichkeit des Texturierverfahrens.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass für den Fadentransport durch die Düse nur die Axialkomponente des Impulses des Gas- oder Dampfstrahls zur Verfügung steht. Um dennoch den Fadentransport zu bewerkstelligen, müssen kleine Bohrungen bzw. enge Schlitze für die Zufuhr des gasförmigen Mediums zum Faden hin verwendet werden. Das bedeutet einerseits Präzisionsmechanik - d. h. hohe Herstellkosten und anderseits die Gefahr von Stellen-Effekten, weil eben doch gewisse Toleranzen in der Masshaltigkeit nicht unterschritten werden können. Hierunter leidet dann die Gleichmässigkeit der Produkt-Qualität.
Vorrichtungen der zweiten Gruppe haben hinsichtlich der Handhabung den grossen Vorteil, dass sie den Faden selbst ansaugen. So kann das Anlegen sehr schnell mit einer Saugpistole ohne jede weitere Hilfsvorrichtung durchgeführt werden. Dies gilt auch noch bei hohen Geschwindigkeiten, z. B.
bei 2000 m/min. Nachteilig ist jedoch, dass sowohl der Texturiergrad als auch der Fadenschluss des gewickelten texturierten Fadens nur mässig sind. Handhabung und Aufbau der Vorrichtungen der zweiten Gruppe sind einfach. Das bedeutet zwar hohe Wirtschaftlichkeit des Texturierverfahrens, jedoch lässt die Produktqualität zu wünschen übrig. Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Texturierdüse zu entwickeln, die die Vorteile einfacher Handhabung, einfachen Aufbaus einerseits und guter Texturierqualität sowie guten Fadenschlusses anderseits in sich vereinigt.
Die Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die bisher übliche, aus drei hintereinander angeordneten Kammern bestehende Vorrichtung, in deren erste Kammer das heisse gas- oder dampfförmige Medium einströmt, in das der Faden unter einem Winkel zur Strömungsrichtung eingesaugt wird, in deren zweiter Kammer der Faden durch das heisse Medium erhitzt wird und in deren dritter Kammer der Faden unter Pfropfenbildung gestaucht wird, so abgeändert wird, dass die Stauchkammer aus elastischen, biegeweichen Stäben mit zwei unterschiedlichen Längen gebildet wird, die auf dem Mantel eines geraden Kreiszylinders oder eines geraden Kreiskegelstumpfes angeordnet und einseitig am Ende der zweiten Kammer so befestigt sind,
dass sich das vom Garnpfropfen ausgefüllte Volumen der Stauchkammer elastisch vergrössern und verkleinern kann und dass der Faden zwischen erster und zweiter Kammer eingesaugt wird.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine Düsenvorrichtung
zur Herstellung texturierter Filamentgarne aus synthetischen hochmolekularen Stoffen mittels strömender erhitzter Gase oder Dämpfe, bestehend aus drei hintereinander angeordneten Kammern, in deren erste Kammer das heisse gas- oder dampfförmige Medium einströmt, in das der Faden unter einem Winkel zur Strömungsrichtung eingesaugt wird, in deren zweiter Kammer der Faden durch das heisse Medium erhitzt wird und in deren dritter Kammer der Faden unter Pfropfenbildung gestaucht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsaugstelle des Fadens zwischen der ersten und der zweiten Kammer angeordnet ist und dass die Stauchkammer durch elastisch biegeweiche Stäbe von zwei unterschiedlichen Längen e und k gebildet wird, die auf dem Mantel eines geraden Kreiszylinders oder eines geraden Kreiskegelstumpfs angeordnet und einseitig am Ende der zweiten Kammer befestigt sind.
Bei bisher üblichen Texturierdüsen der zweiten Gruppe wurde das heisse Gas oder der heisse Wasserdampf immer exakt axial eingeblasen, um den gesamten Strahlimpuls zum Fadentransport auszunutzen. Als Stauchrohr wurde bisher ein kreiszylindrisches Rohr von etwa 10 bis 12 mm Durchmesser verwendet. Der Rohrmantel war an einigen Stellen durchlöchert oder längs einer Mantellinie geschlitzt, damit das heisse Gas oder der heisse Dampf entweichen kann. Als Rohrmaterialien wurden Glas oder Edelstahl verwendet. Die Innenwand des Stauchrohrs musste einer speziellen Oberflächenbehandlung unterworfen werden. Bei einem Innendurchmesser unter etwa 10 mm konnte bei Garntitern > 1000 dtex kein Garnpfropfen mehr sicher gefördert werden.
Um einen zeitlich konstanten Texturiergrad zu erreichen, musste dafür gesorgt werden, dass die Länge des Pfropfens zeitlich konstant gehalten wird. Dies kann beispielsweise mittels einer pneumatischen Regelung erreicht werden.
Im Gegensatz zu diesen aufgrund von Erfahrungen gewonnenen Erkenntnissen über die einzuhaltenden Arbeitsbedingungen zeigte es sich jedoch, dass man auch mit wesentlich kleineren Stauchrohr-Durchmessern eine Pfropfenförderung bekommt, wenn man erfindungsgemäss statt eines Rohrs eine Reihe von Stäben unterschiedlicher Länge verwendet, die auf dem Mantel eines geraden Kreiszylinders oder eines geraden Kreiskegelstumpfs angeordnet sind. Überraschenderweise liefert eine solche Stabanordnung sogar einen besseren Texturiergrad als das konventionelle Stauchrohr, da man sowohl eine höhere Einkräuselung als auch eine höhere Bögenzahl erhält.
Ausserdem wurde gefunden, dass die Bildung des Garnpfropfens zum Faden vergleichmässigt und der Fadenschluss des texturierten Fadens nach dem Wiederausziehen des Pfropfens verbessert wird durch die Erzeugung einer nicht axialsymmetrischen Strömung des heissen Gases oder Dampfes unmittelbar vor der Einsaugstelle des Fadens (d. h. am Ende der ersten der drei Kammern) und durch die nur einseitige Halterung der die Stauchkammer bildenden Stäbe am Ende der zweiten Kammer sowie durch Einsatz von elastisch biegeweichen Stäben.
Obwohl eine Stauchkammer, die nur aus einseitig eingespannten elastischen, biegeweichen Stäben besteht, einen labilen Eindruck erweckt, besitzt eine solche Anordnung mehrere Vorteile. Die Packungsdichte des Garnpfropfens bleibt praktisch konstant, da die elastisch biegeweichen Stäbe jedem Druck des Pfropfens leicht nachgeben können, so dass eine Druckerhöhung des Pfropfens sich in einer Volumvergrösserung des Pfropfens äussert. Konstante Packungsdichte bedeutet konstante Tezturierqualität und Vermeidung von Schlingen und Schlaufen, die leicht durch Verhakung innerhalb eines zu dichten Pfropfens beim Ausziehen desselben zum Faden entstehen können. Während in konventionellen Stauchrohren eine Regelung der Pfropfenlänge bzw.
Pfropfenlage notwendig bzw. sehr vorteilhaft ist, erübrigt sich hier jede Regelung von aussen, da das erfindungsgemässe Stangensystem die Pfropfenlänge bzw. Pfropfenlage hinreichend gut konstant hält.
Eine bevorzugte nichtaxialsymmetrische Strömung des heissen Gases oder Dampfes kann erzeugt werden:
1. durch Einbau einer nichtaxialsymmetrischen Verengung oder Erweiterung in die erste Kammer unmittelbar vor ihrem Ende, d. h. vor der Einsaugstelle des Fadens,
2. durch Einarbeitung mindestens eines Schlitzes mit rechteckigem Querschnitt, der in die erste Kammer kurz vor ihrem Ende, d. h. vor der Fadeneinsaugstelle, mündet, wobei für die Schlitzbreite b, bezogen auf den engsten Durchmesser d der Kammerbohrung, die Beziehung 0,1 d b - 0,5 d gilt,
3. durch Einbau eines Drallkörpers in die Kammerbohrung unmittelbar vor ihrem Ende, d. h. vor der Einsaugstelle des Fadens, oder
4.
durch Einbau eines Einsatzstückes in die Kammerbohrung kurz vor ihrem Ende, wobei dieses Einsatzstück mindestens zwei kleinere Bohrungen enthält und keine der Achsen dieser kleineren Bohrungen mit der Achse der grossen Bohrung in einer Ebene liegt.
Beispielsweise können die Achsen der kleineren Bohrungen mit Tangenten an eine zur Achse der grossen Bohrung koaxiale Schraubenlinie zusammenfallen. Die Summe der Querschnittsflächen der kleineren Bohrungen soll ungefähr gleich der Querschnittsfläche der grossen Bohrung sein.
Alle vier genannten, erfindungsgemäss bevorzugten Massnahmen zur Erzeugung einer nichtaxialsymmetrischen Strömung sind in ihrer Effektivität gleichwertig. Der Herstellungsaufwand ist jedoch bei den Massnahmen 2. und 4. etwas geringer.
Die neue erfindungsgemässe Texturierdüse bringt auch ohne das Merkmal nichtaxialsymmetrische Strömung eine markante Verbesserung des Texturiergrades und des Fadenschlusses nach Ausziehen des Garnpfropfens zum Faden hinter der Texturierdüse. Auch bei axialsymmetrischer Strömung vor der Einsaugstelle des Fadens bewirkt die neue Stauchkammer einen grossen technischen Fortschritt, der sich in einer höheren Produktqualität niederschlägt. Durch Erzeugung einer nichtaxialsymmetrischen Strömung wird der positive Effekt der neuen Stauchkammer auf die Produktqualität deutlich verstärkt. Der nichtaxialsymmetrischen Strömung kommt also eine reine Verstärkerwirkung zu, die beim konventionellen Stauchrohr keine nennenswerte Verbesserung der Produktqualität bringt.
Zusammenfassend kann gesagt werden: Die neue Stauchkammer (Merkmal 2) stellt für sich alleine genommen einen eindeutigen technischen Fortschritt dar, der durch die nichtaxialsymmetrische Strömung (Merkmal 1) vergrössert wird. Jedoch führt Merkmal 1 alleine, d. h.
ohne Merkmal 2, nicht zu einem nennenswerten technischen Fortschritt.
Die erfindungsgemässe Stauchkammer kann auf verschiedene Weise realisiert werden. Ein grosser Vorteil dieser aus einseitig an der zweiten Kammer gehalterten Stäben bestehenden Stauchkammer ist, dass die Geometrie innerhalb gewisser Grenzen keinen entscheidenden Einfluss auf die Wirkungsweise hat. So hat sich gezeigt, dass bei Anordnung der Stäbe auf einem geraden Kreiszylindermantel die Länge der Kammer, d. h. der langen Stäbe 1 im Bereich zwischen etwa 30 und 300 m, der Kammerinnendurchmesser zwischen etwa 2,5 und 10 mm, variiert werden kann, ohne dass das Texturierergebnis nennenswert beeinflusst wird. Normalerweise werden jedoch Kammerlängen zwischen etwa 100 und 200 mm und Kammerinnendurchmesser zwischen 3 und 7 mm bevorzugt.
Die Stäbe können auch auf dem Mantel eines geraden Kreiskegelstumpfs angeordnet werden, wobei der Winkel der Mantellinien mit der Grundfläche (Einspannfläche der Stäbe) grösser ca. 800 und kleiner 1100 sein soll. Winkel zwischen etwa 80" und etwa 90" scheinen bei Gamtitern (Texturiertiter) im Bereich 1000 bis 3000 dtex am günstigsten zu sein.
Die Querschnittsform der Stäbe hat keinen erkennbaren Einfluss auf die Garnqualität, solange scharfe Kanten und Kratzer auf der Oberfläche der Stäbe vermieden werden. Am einfachsten ist jedoch der Einsatz von Stäben mit kreisrundem Querschnitt. Solche Stäbe haben zweckmässigerweise einen Durchmesser zwischen etwa 1 und 3 mm. Der Abstand zwischen je zwei benachbarten Stäben beträgt an der Einspannstelle 0,2 bis 1,5 mm; er soll so gross dein, dass das erhitzte gas- oder dampfförmige Medium leicht zwischen den Stäben austreten kann, auch bei einer elastischen Verformung der Stäbe, aber nicht so gross, dass sich der Garnpfropfen zwischen den Stäben herausquetschen kann.
Wesentlich für die erfindungsgemässe Vorrichtung ist die Anordnung der die Stauchkammer bildenden Stäbe. Sie besteht darin, dass die Stauchkammer aus Stäben von zwei unterschiedlichen Längen (1 und k) gebildet wird. Zweckmässig werden dann abwechselnd ein langer (1 = Kammerlänge) und ein kurzer (k) Stab angeordnet, wobei für das Verhältnis e gilt: k 2= k=50.
Der Vorteil einer solchen Anordnung besteht darin, dass hierdurch die Stauchkammer in zwei Teile geteilt wird, in deren erstem Teil bei Anwesenheit von 1- und k-Stäben die Stopfenbildung erfolgt. und in deren zweitem Teil (nur 1Stäbe) die Stopfenförderung erleichtert wird und das biegeelastische Verhalten dieses Kammerteils weicher wird.
Insbesondere kann durch diese Massnahme die Faden Einzugsspannung vor der Texturierdüse erhöht werden.
Das für die Stäbe verwendete Material und die Oberflächenbeschaffenheit der Stäbe haben nur untergeordnete Bedeutung, solange scharfe Kanten und Kratzer vermieden werden und von vorneherein einigermassen verschleissieste Materialien verwendet werden. Die Anforderungen an die Verschleissfestigkeit sind jedoch nicht so hoch, dass etwa keramische Bauteile aus z. B. Al203 usw. in Frage kämen. Gut bewährt haben sich als Stäbe beispielsweise normale handels übliche Schweissdrähte. Ihre Verschleissfestigkeit und ihre Oberflächenbeschaffenheit reichen bereits aus. Es ist zweckmässig, die Stäbe so anzuordnen, dass sie leicht ausgewechselt werden können. Bei Verwendung preiswerter Stäbe ist es einfacher und billiger, beschädigte oder verschmutzte Stäbe auszuwechseln, als sie nachzuarbeiten oder zu reinigen.
Noch einfacher, zweckmässiger und betriebssicherer ist es, alle Stäbe fest auf einem Kranz zu montieren, so dass die erfindungsgemässe Stauchkammer eine komplette, preiswerte Einheit darstellt, die als Ganzes an der 2. Kammer der Texturierdüse befestigt wird und im Bedarfsfall leicht ausgewechselt werden kann.
Als erhitzte Gase oder Dämpfe kommen in erster Linie aus Kostengründen erhitzte Luft und überhitzter Wasserdampf in Frage. Für die Texturierung von Polyamid-Filamentgarnen liefert überhitzter Wasserdampf etwas bessere Resultate, vor allen Dingen hinsichtlich der Gleichmässigkeit der Texturierung. Geeignete Drücke für den überhitzten Wasserdampf liegen im Bereich zwischen 3 und 10 bar. Das Massenverhältnis Dampf:Faden sollte zwischen 0,2 und 0,5 liegen.
Besonders vorteilhaft lässt sich die erfindungsgemässe Vorrichtung für die Texturierung von Filamentgarnen, insbesondere Polyamidgarnen, für den Teppichsektor verwenden. Diese Verwendung ist aber nicht als Einschränkung der Verwendungsmöglichkeiten aufzufassen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass beispielsweise auch Polyester-Filamentgarne mit textilen Titern (167 dtex) in der erfindungsgemässen Vorrichtung bei hohen Geschwindigkeiten (3000 m/min) mit gutem Ergebnis texturiert werden können. Bei textilen Titern liegt der Innendurchmesser der Stauchkammer bevorzugt in der Gegend von 3 mm.
Beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung sind in den Zeichnungen - Fig. 1 bis Fig. 4 schematisch dargestellt und werden im folgenden näher er läutert: Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der aus drei Kammern bestehenden Vorrichtung,
Fig. 2 eine Schnittzeichnung der Stauchkammer,
Fig. 3 und 4 eine Ausführungsform der 1. Kammer mit drei rechteckigen Schlitzen vor der Einsaugstelle des Fadens (die Schlitze in zwei Ansichten),
Fig. 5 und 6 eine andere Ausführungsform der 1. Kammer mit einem Einsatzstück unmittelbar vor der Einsaugstelle des Fadens, das drei kleine Bohrungen enthält, wobei keine der Achsen dieser kleinen Bohrungen coplanar mit der Achse der grossen Bohrung ist (die kleinen Bohrungen in zwei Ansichten),
Fig. 7 eine Ausführungsform der 3.
Kammer (Stauchkammer) mit einer Halterungsvorrichtung der Stauchkammer am Ende der 2. Kammer.
Die Vorrichtung gemäss Fig. 1 besteht aus den drei Kammern 1, 2 und 3. Das heisse Gas oder der heisse Dampf 4 strömt axial in die Kammer 1 ein, die an ihrem Ende einen Einsatz 5 zur Erzeugung einer nichtaxialsymmetrischen Strömung hat. Der Faden 6 wird dicht hinter der Kammer 1 bzw.
dem Einsatzstück 5 eingesaugt und in der Kammer 2 durch das heisse gasförmige Medium erwärmt. Die Kammer 2 besteht aus einer Bohrung 7, die sich zu einem Trichter 8 erweitert, der als Übergang von der kleineren Bohrung 7 auf den Durchmesser der Kammer 3 (Stauchkammer) dient. Die Stauchkammer 3 besteht aus zwölf zylindrischen, elastisch biegeweichen Stahlstäben 9e, 9k unterschiedlicher Länge k und e, die am Ende 10 der Kammer 2 äquidistant gehaltert sind. In Fig. 3 und 4 sind in der Kammer 1 drei sternförmig angeordnete Rechteckschlitze 11 angebracht, um eine nichtaxialsymmetrische Strömung zu erzeugen.
In Fig. 5 und 6 sind am Ende der Kammer 1 drei kleine Bohrungen 12 angebracht. Keine der Achsen dieser Bohrungen ist coplanar zur Achse der grossen Bohrung 13. Ausserdem stehen die Achsen der Bohrungen 12 sowohl unter unterschiedlichen Winkeln zur Querschnittsebene - senkrecht zur Achse der Bohrung 13 - als auch zum zugehörigen (d. h. die Achse schneidenden) Radialstrahl innerhalb einer Quer schnittsebene - senkrecht zur Achse der Bohrung 13.
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PATENT CLAIMS
1. Nozzle device for the production of textured filament yarns from synthetic, high molecular weight substances by means of flowing heated gases or vapors, consisting of three chambers arranged one behind the other, in the first chamber of which the hot gas or vapor medium flows into which the thread is sucked at an angle to the direction of flow , in the second chamber of which the thread is heated by the hot medium and in the third chamber of which the thread is compressed to form plugs, characterized in that the suction point of the thread (6) is arranged between the first (1) and the second chamber (2) is, and that the stuffer box (3) is formed by elastically flexible rods (9k, 9e) of two different lengths e and k,
which are arranged in the form of a jacket of a straight circular cylinder or a straight circular truncated cone and are attached on one side to the end of the second chamber.
2. Device according to claim 1, characterized in that the bore for introducing the gaseous or vaporous medium in the first chamber (1) has a mouthpiece (5) shortly before its end which generates a non-axially symmetrical flow.
3. Device according to claim 2, characterized in that the first chamber (1) has a bore which has at least one non-axially symmetrical constriction or expansion at its end.
4. Device according to claim 2, characterized in that the first chamber (1) has a bore at the end of which at least one slot (11) with a rectangular cross-section opens into the bore, wherein for the slot width b, based on the narrowest diameter d of the hole, 0.1 dbs 0.5 d applies.
5. Device according to claim 2, characterized in that the first chamber has a bore which contains a swirler insert at its end.
6. Device according to claim 2, characterized in that the chamber has a bore which at its end contains an insert (12) in which at least two smaller bores are made, none of the axes of these smaller bores being coplanar with the axis of the large one Bore is.
7. Device according to claim 1, characterized in that the stuffer box (3) has a length of 30 to 300 mm and an inner diameter of 2.5 to 10 mm.
8. The device according to claim 1, characterized in that the stuffer box (3) is formed from circular cylindrical rods, preferably metal, 1 to 3 mm in diameter, which are arranged equidistantly at the fastening point on the second chamber, the distance between two adjacent bars at the fastening point is 0.2 to 1.5 mm.
9. Device according to claim 1, characterized in that the rods forming the stuffer box are clamped in such a way that they lie on the surface of a straight circular truncated cone, the angle of the surface lines with the base area being greater than 80 ".
10. The device according to claim 1, characterized in that the rods of the stuffer box (3) are arranged such that a long rod (9e) follows a short rod (9k) in the circumferential direction, and that for the length ratio of the rods e the relationship 2k50 applies.
k
The invention relates to a nozzle device for the production of textured filament yarns from synthetic, high molecular weight substances by means of flowing heated gases or vapors.
Nozzle devices for texturing filament yarns are already known. These devices can be roughly divided into two groups. The first group includes devices with an axial thread inlet, the heated gaseous medium either flowing through inclined bores onto the thread or being fed through a coaxial gap.
The second group comprises devices with axial supply of the gaseous medium and inclined entry of the thread, i. H. at an angle - generally between 0 and about 900 - to the axis.
Devices of the first group have the advantage that they texturize well; H. Causing high crimping, high number of crimps and good crimp resistance, and in some cases also produce a satisfactory thread cohesion. However, it is disadvantageous that these devices generally do not suck in the thread themselves. The mooring can usually only be done with auxiliary devices. This is very difficult at high thread speeds, in some devices even impossible.
Devices of this group therefore require longer application times and are only conditionally or not at all suitable for use at high speeds. With spin-draw texturing, long lay-up times are synonymous with high material waste. Devices of the first group therefore worsen the economy of the texturing process.
Another disadvantage is that only the axial component of the momentum of the gas or steam jet is available for thread transport through the nozzle. In order to still manage the thread transport, small bores or narrow slots must be used for the supply of the gaseous medium to the thread. On the one hand, this means precision mechanics - i. H. high manufacturing costs and, on the other hand, the risk of spot effects, because the dimensional accuracy cannot fall below certain tolerances. The consistency of the product quality then suffers from this.
Devices of the second group have the great advantage in terms of handling that they suck up the thread themselves. The application can be carried out very quickly with a suction gun without any additional auxiliary device. This also applies at high speeds, e.g. B.
at 2000 m / min. However, it is disadvantageous that both the degree of texturing and the thread cohesion of the wound textured thread are only moderate. Handling and construction of the devices of the second group are simple. This means that the texturing process is highly economical, but the product quality leaves a lot to be desired. The present invention was based on the object of developing a texturing nozzle which combines the advantages of simple handling, simple construction on the one hand and good texturing quality and good thread cohesion on the other hand.
The object was achieved according to the invention in that the device, which has hitherto been customary and consists of three chambers arranged one behind the other, in whose first chamber the hot gaseous or vaporous medium flows into which the thread is sucked in at an angle to the direction of flow, in whose second chamber the The thread is heated by the hot medium and in the third chamber the thread is compressed with plug formation, is modified so that the compression chamber is formed from elastic, flexible rods with two different lengths, which are arranged on the jacket of a straight circular cylinder or a straight truncated circular cone and are attached on one side at the end of the second chamber in such a way that
that the volume of the stuffer box filled by the plug of yarn can elastically increase and decrease and that the thread is sucked in between the first and second chambers.
The invention thus relates to a nozzle device
for the production of textured filament yarns from synthetic high-molecular substances by means of flowing heated gases or vapors, consisting of three chambers arranged one behind the other, in the first chamber the hot gas or vapor medium flows into which the thread is sucked in at an angle to the direction of flow, in the second chamber Chamber the thread is heated by the hot medium and in the third chamber of which the thread is compressed with plug formation, characterized in that the suction point of the thread is arranged between the first and the second chamber and that the stuffer box is made of flexible, flexible rods of two different lengths e and k is formed, which are arranged on the jacket of a right circular cylinder or a right circular truncated cone and attached on one side to the end of the second chamber.
In the previously common texturing nozzles of the second group, the hot gas or hot water vapor was always blown in exactly axially in order to utilize the entire jet pulse for thread transport. A circular cylindrical tube with a diameter of about 10 to 12 mm has been used as the upsetting tube. The pipe jacket was perforated in some places or slotted along a jacket line so that the hot gas or steam can escape. Glass or stainless steel were used as pipe materials. The inner wall of the compression tube had to be subjected to a special surface treatment. With an inside diameter of less than 10 mm, with yarn titers> 1000 dtex, no more yarn plug could be safely conveyed.
In order to achieve a constant degree of texturing over time, it had to be ensured that the length of the plug is kept constant over time. This can be achieved, for example, by means of a pneumatic control.
In contrast to the knowledge gained on the basis of experience about the working conditions to be complied with, it has been shown, however, that plug conveyance can be obtained even with much smaller compression tube diameters if, according to the invention, instead of a tube, a number of rods of different lengths are used which are placed on the jacket of a straight circular cylinder or a straight circular truncated cone are arranged. Surprisingly, such a rod arrangement even provides a better degree of texturing than the conventional upsetting tube, since both a higher curling and a higher number of bends are obtained.
In addition, it was found that the formation of the yarn plug to the thread is evened out and the thread cohesion of the textured thread is improved after the plug is pulled out again by generating a non-axially symmetrical flow of the hot gas or steam immediately before the suction point of the thread (i.e. at the end of the first three chambers) and by the only one-sided mounting of the rods forming the stuffer box at the end of the second chamber and by the use of elastically flexible rods.
Although a stuffer box consisting only of elastic, flexible rods clamped on one side gives an unstable impression, such an arrangement has several advantages. The packing density of the plug of yarn remains practically constant, since the elastically flexible rods can easily yield to any pressure exerted by the plug, so that an increase in pressure on the plug is expressed in an increase in the plug's volume. Constant packing density means constant tearing quality and avoidance of loops and loops, which can easily occur due to entanglement within a plug that is too dense when it is pulled out to the thread. While in conventional compression tubes, the plug length or
Plug position is necessary or very advantageous, there is no need for any control from the outside, since the rod system according to the invention keeps the plug length or plug position sufficiently constant.
A preferred non-axially symmetrical flow of the hot gas or steam can be generated:
1. by installing a non-axially symmetrical constriction or expansion in the first chamber immediately before its end, d. H. in front of the thread suction point,
2. by incorporating at least one slot with a rectangular cross-section which enters the first chamber shortly before its end, d. H. opens in front of the thread suction point, where the relation 0.1 d b - 0.5 d applies for the slot width b, based on the narrowest diameter d of the chamber bore,
3. by installing a swirler in the chamber bore immediately before its end, d. H. in front of the thread suction point, or
4th
by installing an insert in the chamber bore shortly before its end, this insert containing at least two smaller bores and none of the axes of these smaller bores lying in one plane with the axis of the large bore.
For example, the axes of the smaller bores can coincide with tangents to a helical line coaxial with the axis of the large bore. The sum of the cross-sectional areas of the smaller bores should be approximately equal to the cross-sectional area of the large bore.
All four of the measures mentioned, preferred according to the invention, for generating a non-axially symmetrical flow are equivalent in their effectiveness. However, the manufacturing costs are somewhat lower for measures 2 and 4.
The new texturing nozzle according to the invention, even without the feature of non-axially symmetrical flow, brings about a marked improvement in the degree of texturing and the thread cohesion after pulling out the yarn plug to the thread behind the texturing nozzle. Even with axially symmetrical flow in front of the thread's suction point, the new stuffer box brings about a major technical advance, which is reflected in a higher product quality. By generating a non-axially symmetrical flow, the positive effect of the new stuffer box on the product quality is significantly increased. The non-axially symmetrical flow thus has a purely reinforcing effect, which does not result in any significant improvement in product quality with conventional compression tubes.
In summary, the following can be said: The new stuffer box (feature 2) in itself represents a clear technical advance, which is increased by the non-axially symmetrical flow (feature 1). However, feature 1 alone, i.e. H.
without feature 2, not a significant technical advance.
The stuffer box according to the invention can be implemented in various ways. A great advantage of this stuffer box, which consists of bars held on one side on the second chamber, is that the geometry, within certain limits, has no decisive influence on the mode of operation. It has been shown that when the rods are arranged on a straight circular cylinder jacket, the length of the chamber, i.e. H. of the long rods 1 can be varied in the range between approximately 30 and 300 m, the internal chamber diameter between approximately 2.5 and 10 mm, without the texturing result being significantly affected. However, chamber lengths between approximately 100 and 200 mm and internal chamber diameters between 3 and 7 mm are normally preferred.
The rods can also be arranged on the surface of a straight circular truncated cone, the angle of the surface lines with the base area (clamping surface of the rods) should be greater than approx. Angles between about 80 "and about 90" seem to be the most favorable for Gamtitern (textured titre) in the range 1000 to 3000 dtex.
The cross-sectional shape of the rods has no noticeable influence on the yarn quality, as long as sharp edges and scratches on the surface of the rods are avoided. The simplest way, however, is to use rods with a circular cross-section. Advantageously, such rods have a diameter between approximately 1 and 3 mm. The distance between every two adjacent bars is 0.2 to 1.5 mm at the clamping point; it should be so large that the heated gaseous or vaporous medium can easily escape between the rods, even if the rods are elastically deformed, but not so large that the yarn plug can squeeze out between the rods.
The arrangement of the rods forming the stuffer box is essential for the device according to the invention. It consists in the fact that the stuffer box is made up of bars of two different lengths (1 and k). A long (1 = chamber length) and a short (k) rod are then expediently arranged alternately, with the following for the ratio e: k 2 = k = 50.
The advantage of such an arrangement is that it divides the stuffer box into two parts, in the first part of which the stoppers are formed when 1 and k bars are present. and in the second part (only 1 rods) the stopper feed is facilitated and the flexurally elastic behavior of this chamber part is softer.
In particular, this measure can increase the thread pull-in tension in front of the texturing nozzle.
The material used for the bars and the surface properties of the bars are only of secondary importance as long as sharp edges and scratches are avoided and materials that are reasonably wear-resistant are used from the outset. However, the requirements for wear resistance are not so high that ceramic components made of e.g. B. Al203 etc. could be considered. Normal commercially available welding wires, for example, have proven themselves well as rods. Their wear resistance and their surface properties are sufficient. It is useful to arrange the bars so that they can be easily replaced. When using inexpensive rods, it is easier and cheaper to replace damaged or dirty rods than to rework or clean them.
It is even easier, more practical and more reliable to mount all rods firmly on a ring, so that the stuffer box according to the invention represents a complete, inexpensive unit that is attached as a whole to the 2nd chamber of the texturing nozzle and can easily be replaced if necessary.
As heated gases or vapors, heated air and superheated steam are primarily used for reasons of cost. For the texturing of polyamide filament yarns, superheated steam provides slightly better results, especially with regard to the evenness of the texturing. Suitable pressures for the superheated steam are in the range between 3 and 10 bar. The steam: thread mass ratio should be between 0.2 and 0.5.
The device according to the invention can be used particularly advantageously for texturing filament yarns, in particular polyamide yarns, for the carpet sector. This use is not to be understood as a restriction of the possible uses. It has been shown that, for example, polyester filament yarns with textile denier (167 dtex) can also be textured with good results in the device according to the invention at high speeds (3000 m / min). In the case of textile titers, the internal diameter of the stuffer box is preferably in the region of 3 mm.
Exemplary embodiments of the device according to the invention are shown schematically in the drawings - Fig. 1 to Fig. 4 and are explained in more detail below: They show:
Fig. 1 is a schematic representation of the device consisting of three chambers,
2 shows a sectional drawing of the stuffer box,
3 and 4 an embodiment of the 1st chamber with three rectangular slots in front of the suction point of the thread (the slots in two views),
5 and 6 another embodiment of the first chamber with an insert piece immediately in front of the suction point of the thread, which contains three small bores, none of the axes of these small bores being coplanar with the axis of the large bore (the small bores in two views ),
FIG. 7 shows an embodiment of FIG.
Chamber (stuffer box) with a holding device for the stuffer box at the end of the 2nd chamber.
The device according to FIG. 1 consists of the three chambers 1, 2 and 3. The hot gas or steam 4 flows axially into the chamber 1, which has an insert 5 at its end for generating a non-axially symmetrical flow. The thread 6 is close behind the chamber 1 or
sucked in the insert 5 and heated in the chamber 2 by the hot gaseous medium. The chamber 2 consists of a bore 7 which widens to a funnel 8, which serves as a transition from the smaller bore 7 to the diameter of the chamber 3 (stuffer box). The stuffer box 3 consists of twelve cylindrical, elastically flexible steel rods 9e, 9k of different lengths k and e, which are held equidistantly at the end 10 of the chamber 2. 3 and 4, three rectangular slots 11 arranged in a star shape are provided in the chamber 1 in order to generate a non-axially symmetrical flow.
In FIGS. 5 and 6, three small bores 12 are made at the end of the chamber 1. None of the axes of these holes is coplanar to the axis of the large hole 13. In addition, the axes of the holes 12 are at different angles to the cross-sectional plane - perpendicular to the axis of the hole 13 - and to the associated (ie the axis intersecting) radial beam within a cross-sectional plane - perpendicular to the axis of the hole 13.