Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Texturieren eines laufenden Fadens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine geregelte Texturiervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Durch die DE 2 632 082 (Bag. 990) und die EP 256 448 (Bag. 1542) ist eine Texturierdüse bekannt. In diesen Texturierdüsen neigt das Heissgas zur Wirbelbildung im Ringkanal und dem daran anschliessenden konischen Kanal. Solche Wirbel führen zu einer Verdrallung des Fadens. Der Faden kann dann in der anschliessenden Stauchkammer nicht in ausreichendem Masse gekräuselt werden. Andererseits ist aber eine geringe Drallbildung erwünscht, damit der Faden ruhig läuft. Um eindeutige Verhältnisse herbeizuführen, wird eine bevorzugte Drallrichtung durch Auslegung des Ringkanals vorgegeben. Das wiederum führt dazu, dass in bestimmten Anwendungsfällen die Drallgebung zu stark ist und eine ausreichende Kräuselung nicht zulässt. Bei einer vielstelligen Texturiermaschine kommt es ausserdem darauf an, dass die Drallbildung sämtlicher Texturierdüsen identisch ist.
Dies erfordert eine feinfühlige Einstellung sämtlicher Texturierdüsen, was nur von sehr qualifiziertem Personal mit hohem Kenntnisstand vorgenommen werden kann.
Eine falsche Dralleinstellung an der Düse führt zu einem als Streifigkeit des Fadens bezeichneten Problem. Die Streifigkeit wird beim Einfärben zum Beispiel eines Teppichs, der aus dem Faden geknüpft ist, visuell als Streifen auf der Teppichoberfläche erkennbar. Eine solche unerwünschte Eigenschaft des Fadens ist während seiner Herstellung jedoch nicht feststellbar und daher auch nicht korrigierbar.
Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem eine gleichmässige Texturierung eines Fadens bei seiner Herstellung zur Vermeidung von Streifigkeit erzielt werden kann. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der ein solches Verfahren zur Ausführung gebracht werden kann.
Das Ziel der Erfindung wird erreicht mit einem Verfahren gemäss den Merkmalen des Anspruches 1 und einer Vorrichtung gemäss den Merkmalen des Anspruches 10. Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Verfahrens und der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gegeben.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es möglich ist, durch eine gezielte Beeinflussung der Drallwirkung der Texturierdüse die Fadenzugkraft des einlaufenden Fadens gezielt zu beeinflussen.
In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Texturieren eines laufenden Fadens mit einer bezüglich deren Drallwirkung steuerbaren Texturierdüse wird in einem ersten Schritt die Fadenzug kraft des in die Texturierdüse einlaufenden Fadens erfasst. In einem zweiten Schritt wird die Drallwirkung in der Texturierdüse auf der Grundlage des erfassten Fadenzugkraftsignals gesteuert. Schliesslich wird der Faden in der Texturierdüse unter der gesteuerten Drallwirkung texturiert.
Das Verfahren eignet sich für alle Arten von Texturierungen. Auch ist das Verfahren nicht auf synthetische Fäden beschränkt. Das Verfahren ist auch zum Texturieren von synthetischen Fasern besonders vorteilhaft.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens der Erfindung erfolgt das Steuern der Drallwirkung in der Weise, dass die erfasste Fadenzugkraft im Wesentlichen konstant bleibt. Die Grösse der Fadenzugkraft ist dabei einstellbar.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt das Steuern der Drallwirkung durch ein verstellbares Strömungsruder, das in der Texturierdüse angeordnet ist. Es ist weiterhin bevorzugt, dass vor dem Schritt des Erfassens ein Schritt des Stabilisierens des Fadenlaufs erfolgt. Dies geschieht insbesondere mittels einer Galette, die vor dem Fadenzugkraftsensor angeordnet ist.
Gemäss eines weiteren vorteilhaften Gedankens wird vorgeschlagen, dass die zum Auflösen eines Fadenstopfens notwendige Fadenzugkraft am gekräuselten Faden gemessen wird, und dass die Temperatur des ProzessfIuids in Abhängigkeit von diesem Messwert geregelt wird, wobei der Ist-Wert-Fühler eine Einrichtung zum Messen derjenigen Fadenzugkraft ist, mit welcher der gekräuselte Faden von dem Fadenstopfen abgezogen wird.
Durch diese Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass die Temperaturregelung durch Messgrössen erfolgt, die relativ unempfindlich auf Umgebungseinflüsse reagieren. Die bei der Textilfadenherstellung mitunter erheblichen Mengen an Abrieb und Staub verlieren ihren Einfluss auf die zu regelnde Temperatur des Prozessfluids ebenso wie die unvermeidlichen Schwankungen der Umgebungstemperatur, da die gemessenen Ist-Werte rein mechanische Grössen sind.
Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass der Fadenstopfen aus gestauchtem Fadenmaterial eine gewisse Konsistenz besitzt. Diese Konsistenz beruht offenbar auf der Tatsache, dass der im Strom des Prozessfluids geförderte Faden in dem begrenzten Raum der Expansionskammer infolge der kinetischen Energie des Heizmittels gestaucht und dadurch die Möglichkeit geschaffen wird, dass der durch Wärme erweichte Faden dreidimensional texturiert und zusammengelegt wird. Diese Faltungen sind in ihrer Richtung im Wesentlichen unregelmässig angeordnet, wodurch ein lösbarer Verbund mit innerem Zusammenhalt entsteht.
Die Festigkeit des Fadenstopfens bewirkt, dass der gekräuselte Faden mit einer definierten Fadenzugkraft von dem kompakten Fadenstopfen abgezogen werden muss. Diese Fadenzugkraft kann insbesondere auch eine Komponente infolge einer Reibkraft einschliessen, die an einem Teilabschnitt des von dem Fadenstopfen abgezogenen, gekräuselten Fadens wirksam ist. Die Höhe dieser Fadenzugkraft ist mit einfachen Mitteln zu erfassen und hinreichend konstant, um eine Abweichung vom Soll-Wert der Fadenzugkraft feststellen zu können.
Das Besondere an der Weiterbildung ist der bislang ungenutzte funktionelle Zusammenhang zwischen einer wärmetechnischen Stellgrösse in einem Temperaturregelkreis und einer mechanischen Messgrösse an dem fertigen Produkt. Die Verknüpfung der Temperatur eines Temperaturregelkreises in einem Verfahren zur Herstellung von Kräuselgarn mit der Fadenzugkraft, mit welcher das gekräuselte Garn von dem Fadenstopfen abgezogen wird, war bislang vollkommen unbekannt.
Die Merkmale des Anspruchs 7 kennzeichnen eine Weiterbildung der Erfindung mit dem Vorteil einer feinfühligen Messauflösung, mit welcher auch geringste Abweichungen der Fadenzugkraft vom vorgegebenen Sollwert erfassbar sind. Um die Feinfühligkeit beliebig zu erhöhen, empfiehlt es sich, als beweglich gelagerte Umlenkeinrichtung einen drehbar gelagerten Hebel zu verwenden, an dessen frei beweglichem Ende der Faden umgelenkt wird.
Hierdurch kann über die Hebellänge die Auflösung der Messgenauigkeit mit einfachen Mitteln verbessert werden. In diesem Fall ist der jeweilige Drehwinkel des Hebels der Verschiebungsweg der beweglich gelagerten Umlenkeinrichtung, der über einen Wandler in eine physikalische Grösse umgewandelt werden kann, welche in den Regelkreis für die Temperatur des Prozessfluids als Stellgrösse einzubringen ist.
Aus den Merkmalen des Anspruchs 8 ergibt sich eine Weiterbildung mit dem Vorteil, dass das gekräuselte Garn vor dem Abziehen von dem Fadenstopfen so weit abgekühlt werden kann, wie es die Anforderung an die Kräuselbeständigkeit erfordert. Hierdurch kann aber auch mit einfachen Mitteln erreicht werden, dass die bei diesem Verfahren unvermeidliche Totzeit so gering wie möglich bleibt. Unter Totzeit wird in der vorliegenden Anmeldung diejenige Zeit verstanden, welche ein bestimmter Fadenpunkt benötigt, um von der Stelle, an welcher er mit dem Prozessfluid in Berührung kommt, zur Stelle der Fadenzugkraftmessung zu gelangen.
Der Vorteil geringer Totzeit wird dadurch erreicht, dass die Wegstrecke des Fadens zwischen der Stelle, an welcher das Prozessfluid mit dem Faden zusammentrifft, und der im Fadenlauf dahinter liegenden Stelle der Zugkraftmessung durch entsprechend schnelle Abkühlung kurz gehalten werden kann. Für eine entsprechend kurze Wegstrecke benötigt der Faden entsprechend kurze Zeit, sodass die Stellgrösse des Regelkreises bei einer Temperaturabweichung entsprechend früh bereitsteht.
Es hat sich dabei insbesondere auch als vorteilhaft herausgestellt, wenn vor der Messstelle für die Fadenzugkraft der aus dem ablaufseitigen Ende des Fadenstopfens herausgezogene, gekräuselte Faden über einen Teilabschnitt der Kühlstrecke mit Reibung gleitend geführt und abgezogen wird. Die Länge dieses Teilabschnittes ist entscheidend für die Änderung der Reibkraft am Faden und die gemessene Fadenzugkraft an der Messeinrichtung. In diesem Fall entspricht die Länge dieses Teilabschnittes im Wesentlichen der Regelstrecke zwischen einer höchsten und einer niedrigsten Temperatur, auf die das Prozessfluid eingeregelt wird. Es hat sich nämlich in überraschender Weise herausgestellt, dass für die Qualität der Kräuselung und das Anfärbeverhalten die eingestellte Temperatur des Heizmediums nicht allein entscheidend ist.
Diese kann um mehrere Grade von einem eingestellten Sollwert nach oben und/oder unten abweichen. Wesentlich zur Stabilisierung des Texturierverfahrens ist vielmehr, dass die Fadenzugkraft an der Messeinrichtung im Wesentlichen konstant gehalten wird, wobei es auf die genaue Lage des Auflösungspunktes des Faden stopfens nicht so genau ankommt.
Aus den Merkmalen des Anspruchs 8 ergibt sich eine Weiterbildung mit dem Vorteil, dass die Kühlung des Fadens besonders effektiv ist, wobei gleichzeitig eine schonende Garnbehandlung erreicht wird, da zwischen der bewegten Kühlstrecke und dem Fadenstopfen keine Relativbewegung stattfindet und damit kein Abrieb entsteht. Es wird in einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, die Kühlstrecke als drehbar angetriebene Kühltrommel auszugestalten, deren Drehzahl so eingestellt ist, dass die Umfangsgeschwindigkeit stets gleich der Entstehungsgeschwindigkeit des Fadenstopfens ist.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung ist eine geregelte Texturierdüse zum Texturieren eines multifilen synthetischen Fadens. Das Texturieren wird durch Beaufschlagung des durchlaufenden Fadens mit einem Prozessfluid, insbesondere einem Heissgas, bewirkt. Der Faden wird in der Vorrichtung in einem Fadenkanal geführt, der eine Fadeneintrittsöffnung und eine Fadenaustrittsöffnung aufweist. An der Fadenaustrittsöffnung schliesst sich an den Fadenkanal eine Stauchkammer an, die seitliche Auslässe aufweist, aus denen das Prozessfluid austreten kann. Das Prozessfluid wird durch einen Zufuhrkanal in einen Ringkanal geführt, an den sich ein konischer, trichterförmiger Ringkanal anschliesst. Der trichterförmige konische Kanal umgibt den Fadenkanal und mündet mit seiner Spitze in den Fadenkanal.
Im Zufuhrkanal für das Prozessfluid ist ein bewegbares Strömungsruder angeordnet. Die geregelte Texturierdüse ist dadurch gekennzeichnet, dass fadenlauf-aufseitig der Fadeneintrittsöffnung des Fadenkanals ein Fadenzugkraftsensor angeordnet ist, der ein Signal erfasst, mit dem über eine Steuerschaltung und einen Antrieb die Stellung des Leitkörpers steuerbar ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Leitkörper so gesteuert, dass an dem Fadenzugkraftsensor eine im Wesentlichen konstante, einstellbare Fadenzugkraft erfasst wird.
Die Merkmale nach Anspruch 18 oder 19 bieten den Vorteil, dass mit der Verstellung der Einströmrichtung auch die Geschwindigkeit des Prozessfluides beeinflussbar ist.
Die Merkmale des Anspruchs 20 bieten den Vorteil, dass mit zunehmender Ablenkung des einströmenden Prozessfluides auch ein zunehmender Anteil des ankommenden Prozessfluidstroms erfasst und umgelenkt wird.
Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, dass der Leitkörper mit seinem beweglichen Ende stromaufwärts zeigt. Hierdurch kann der Leitkörper den freien Querschnitt des Zufuhrkanals nur so versperren, dass die auf den Leitkörper auftreffenden "Stromfäden" des Prozessfluides mit einer Richtungskomponente in Richtung zu der beabsichtigten Drallgebung umgelenkt werden. Die Ausbildung von Totwasserzonen zwischen Auftreff-Fläche des Leitkörpers und Zufuhrkanal wird sicher vermieden.
Die Merkmale des Anspruchs 21 begünstigen einen im Wesentlichen verlustfreien Eintritt des Heissgases in den Ringkanal unmittelbar nach der Drallerteilung. Vorzugsweise soll die Schwenkachse am Ende des Leitkörpers sitzen, sodass die Winkelstellung des Leitkörpers an seinem Ende, bezogen auf die axiale Richtung der ankommenden Strömung, die Einströmrichtung festlegt.
Der im Anspruch 18 genannte Leitkörper kann auch als drehbarer Bolzen ausgeführt sein, dessen Drehachse so angeordnet ist, dass sie parallel zur Achse des Ringkanals liegt. Dabei wird der Bolzen von einem Radialkanal durchdrungen, der parallel zur Achse des Zufuhrkanals des Prozessfluides liegt. Die Achse des Zufuhrkanals wiederum steht senkrecht zur Achse des drehbaren Bolzens, d.h., das Gas durchströmt also den Radialkanal des Bolzens und gelangt dann in den Ringkanal.
Dabei wird der Durchmesser des Radialkanals des Bolzens auf der Einlassseite aus Strömungsgründen (Vermeiden von Verlusten) im Wesentlichen dem Durchmesser des Zufuhrkanals der Prozessfluidströmung entsprechen. Er kann aber auch, zur Gewährleistung eines verlustfreien Eintrittes aus dem Einlasskanal bei verdrehter Anordnung in den Radialkanal des Bolzens, grösser als der Zufuhrkanal der Prozessfluidströmung ausgeführt werden. Ebenfalls ist es denkbar, dass der Radialkanal auf der Auslassseite entweder einen gleich grossen Durchmesser wie auf der Einlassseite oder einen kleineren Durchmesser aufweist. Ein derartiger konischer Radialkanal kann zur konstruktiven Beeinflussung der Strömung im Ringkanal benutzt werden.
Die Auslassseite des Radialkanals liegt in jeder Drehstellung des Bolzens an oder nahe dem Ringkanal, sodass auch in jeder Drehstellung des Bolzens die Strömung durch den Radialkanal in den Ringkanal entweder nach links oder nach rechts oder bei Drehwinkel 0 zentrisch ausgerichtet werden kann
Eine weitere alternative Ausführungsform des Leitkörpers besteht aus einem drehbaren zylindrischen Einsatz, der parallel zur Drehachse des Zufuhrkanals angeordnet ist. Der Leitkörper wird dabei von einem Axialkanal durchdrungen, der auf der Einlassseite des Prozessfluides konzentrisch zum Zufuhrkanal beginnt und auf der Auslassseite mit einem definierten Versatz exzentrisch zum Zufuhrkanal in den Ringkanal mündet.
Der Durchmesser des Axialkanals kann auf der Einlassseite wiederum im Wesentlichen dem Durchmesser des Zufuhrkanals der Prozessfluidströmung entsprechen (Vermeidung von Verlusten) oder er kann grösser als dieser ausgeführt sein. Ebenfalls ist es wiederum denkbar, dass auf der Auslassseite der Axialkanal den gleichen oder einen kleineren Durchmesser als der Zufuhrkanal der Prozessfluidströmung aufweist.
Die Auslassseite des Axialkanals liegt wiederum an oder nahe dem Ringkanal (die Auslassseite kann eventuell auch in den Ringkanal hineinragen). Durch Drehung des Einsatzes um seine Achse, also die Achse des Zufuhrkanals der Prozessfluidströmung, wird die Strömung durch den Axialkanal in den Ringkanal entweder nach links oder nach rechts oder bei Drehwinkel 0 zentrisch eingeleitet.
Die Exzentrizität, mit der der Axialkanal zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite versetzt angeordnet ist, hängt dabei vom Herstellungsprozess ab und ist vorzugsweise klein gegenüber der sonstigen Umlenkung der Prozessfluidströmung im Ringkanal.
Die Verstellung des Einsatzes erfolgt dabei über geeignete Verstelleinrichtungen von ausserhalb der Texturierdüse. Vorzugsweise wird der Einsatz dabei über ein Schneckengetriebe verstellt, bei dem der Einsatz als Schneckenrad dient und eine von aussen betätigbare Schnecke durch Drehung das Schneckenrad und damit den Einsatz verdreht.
Eine weitere alternative Ausführungsform des Leitkörpers besteht aus einem translatorisch beweglichen Körper, der sich vorzugsweise entlang einer Achse erstreckt. Dieser Leitkörper wird üblicherweise strömungsgünstig geformt sein, z.B. ausgeführt werden als Zylinder. Seine Achse wird dabei parallel zur Achse des Ringkanals angeordnet sein, wobei eine Verschiebung dieses Leitkörpers senkrecht zur Achse des Ringkanals und gleichzeitig senkrecht zur Achse des Zufuhrkanals möglich ist. Durch geeignete Positionierung dieses Leitkörpers relativ zur Prozessfluidströmung wird der Prozessfluidströmung ein gewünschter Drall aufgezwungen. Als besondere Ausführungsform kann hier die seitliche Positionierung des Leitkörpers relativ zur Prozessfluidströmung genannt werden.
Durch diese seitliche Positionierung, also keine beidseitige Umströmung des Leitkörpers durch die Prozessfluidströmung, wird ebenfalls eine drallgebende Ablenkung der Prozessfluidströmung erreicht.
Der genannte Leitkörper wird dabei nahe am Ringkanal angeordnet sein und durch Verschiebung entlang seiner Bewegungsmöglichkeiten die Prozessfluidströmung entweder nach rechts, nach links oder zentrisch in den Ringkanal einleiten.
Eine weitere alternative Ausführungsform zur Drallgebung kann darin bestehen, dass nicht nur punktuell angeordnete Leitkörper oder Leiteinrichtungen die Prozessfluidströmung kurz vor dem Eintreten in den Ringkanal mit dem gewünschten Drall beaufschlagen, sondern diese Drallgebung schon beim Durchströmen des Zufuhrkanals erzeugt wird. Hierzu kann durch geeignete Formgebung der Zufuhreinrichtungen, beispielsweise durch räumlich angeordnete Leitorgane, eine Impulsübertragung auf den Prozessfluidstrom und damit durch entsprechende Einleitung des Gasstroms in die Ringdüse eine Drallgebung des Fadens erreicht werden. Der Prozessfluidstrom strömt damit schon mit einer bestimmten Ablenkrichtung in die Texturierdüse ein und wird in der Texturierdüse nur in den Ringkanal eingeleitet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Veranschaulichung einer geregelten Texturierdüse innerhalb eines Fadenlaufsystems;
Fig. 2 einen Leitkörper gem. Fig. 1 in Ansicht von oben in einer allgemeinen Stellung;
Fig. 3 einen Leitkörper gem. Fig. 2 in teilweise sperrender Stellung;
Fig. 4 einen Leitkörper in Ansicht von oben mit stromabwärts liegender Schwenkachse;
Fig. 5 einen Leitkörper gem. Fig. 4 in teilweise sperrender Stellung;
Fig. 6 alternatives Ausführungsbeispiel einer Texturierdüse mit drehbarem Bolzen, der von einem Radialkanal durchdrungen wird;
Fig. 7 einen Leitkörper gem. Fig. 6 in Ansicht von oben;
Fig. 8 einen Leitkörper gem.
Fig. 6 in Stellung für eine alternative Drallrichtung;
Fig. 9 alternatives Ausführungsbeispiel einer Texturierdüse mit einem Einsatz, der durch einen Axialkanal durchdrungen und mittels einer Verstellschraube mit Schnecke eingestellt wird;
Fig. 10 einen Leitkörper gem. Fig. 9 in Ansicht von oben;
Fig. 11 einen Leitkörper gem. Fig. 9 in Stellung für eine alternative Drallrichtung;
Fig. 12 alternatives Ausführungsbeispiel einer Texturierdüse mit zylindrischem Leitkörper in Ansicht von oben;
Fig. 13 eine Schemaskizze der Texturiereinrichtung mit dem Regelkreis;
Fig. 14 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In Fig. 1 ist gezeigt, dass ein Faden 1 über eine Zufuhrgalette 12 einer geregelten Texturierdüse 18 zugeführt wird. Der Faden 1 wird in der geregelten Texturierdüse 18 einer Texturierung unterworfen und er verlässt schliesslich die geregelte Texturierdüse 18 an einer der Zufuhrseite gegenüberliegenden Seite und wird auf eine Fixierwalze 10 geführt. Die Fixierwalze 10 ist typischerweise beheizt und dient einer Nachbehandlung des texturierten Fadens. Der Faden 1 wird schliesslich von der Fixierwalze 10 über eine Abzugsgalette 11 abgenommen und einer weiteren Verarbeitung zugeführt.
Die geregelte Texturierdüse 18 ist im Wesentlichen aus einer eigentlichen Texturierdüse 2, einem Fadenzugkraftsensor 3 und einer Steuerschaltung 17 aufgebaut. Der Fadenzugkraftsensor 3 ist der Texturierdüse 2 vorgeschaltet. Der Fadenzugkraftsensor 3 liefert ein Signal an die Steuerschaltung 17, aus der diese ein Stellsignal erzeugt, das einer Antriebsschaltung 16 zugeführt wird. Die Antriebsschaltung steuert schliesslich einen Stellmotor 15.
Die Texturierdüse 2 weist einen Fadenkanal 4 auf, der eine Eintrittsöffnung 5 aufweist, durch die der noch nicht texturierte Faden in den Fadenkanal 4 eintritt, und der eine Austrittsöffnung 6 aufweist, durch die der Faden 1 in eine Stauchkammer 7 gelangt.
Der Vortrieb des Fadens 1 durch den Fadenkanal 4 wird durch ein Fluid bewirkt, das durch eine Zufuhröffnung 13 über einen Ringkanal 19 durch einen trichterförmigen, konischen Kanal 20 dem Fadenkanal 4 zugeführt wird. Das Prozessfluid, das vorzugsweise ein Heissgas ist, verlässt den Fadenkanal 4 an der Austrittsöffnung 6 und tritt wie der Faden 1 selbst in die Stauchkammer 7 ein. Die Stauchkammer 7, deren Durchmesser deutlich grösser als der Durchmesser des Fadenkanals 4 ist, nimmt den Faden 1 auf und speichert eine bestimmte Länge des Fadens, in dem er darin gestaucht wird. Das mit in die Stauchkammer 7 gelangende Prozessfluid bewirkt eine Texturierung des gestauchten Fadens 8 und verlässt die Stauchkammer 7 über Perforationen 9.
Im Zufuhrkanal 13 ist ein Leitkörper 14 angeordnet, der in der Lage ist, das einströmende Prozessfluid in eine bestimmte Richtung zu lenken, sodass es bei der Strömung in Richtung auf den Fadenkanal 4 durch den Ringkanal 19 und den trichterförmigen Kanal 20 eine bestimmte Wirbelrichtung erhält. Die Verwirbelung des Prozessfluids in einer bestimmten Richtung bewirkt einen Drall auf den Faden 1 in dem Bereich, wo der Fadenkanal 4 und der trichterförmige Kanal 20 zusammentreffen. Eine gewisse Drallgebung auf den Faden 1 ist erwünscht, sie darf jedoch ein bestimmtes Maximum nicht überschreiten.
Das Strömungsruder 14 wird durch einen Stellmotor 15 betätigt, der seinerseits von einer Antriebsschaltung 16 angesteuert wird. Die Antriebsschaltung 16 erhält ein Stellsignal von der Steuerungsschaltung 17. Die Steuerungsschaltung 17 bewirkt eine Verstellung des Strömungsruders 14 in der Weise, dass der Fadenzugkraftsensor 3 ein im Wesentlichen konstantes Signal liefert. Der erwünschte Pegel des Fadenzugkraftsignals kann der Steuerungsschaltung 17 von aussen vorgegeben werden.
Die Steuerungsschaltung 17 kann ferner auch auf andere Parameter des Prozessfluids, insbesondere Temperatur, Druck und Strömungsgeschwindigkeit, einwirken, um die Fadenzugkraft konstant zu halten. Dies geschieht insbesondere dann, wenn auf Grund der Tendenz des Fadenzugkraftsignals das Strömungsruder 14 über einen vorgegebenen Maximalwert hinaus verstellt werden müsste. Dies würde nämlich zu einer übermässigen Verwirbelung und demzufolge zu übermässigem Drall auf den Faden 1 führen, was wiederum nicht erwünscht ist.
Es ist aus Fig. 2 ersichtlich, dass das Prozessfluid die Tendenz besitzen kann, in dem Ringkanal 19 eine bevorzugte Strömungsrichtung links - oder rechts - herum anzunehmen. Mit dieser angenommenen Strömungsrichtung strömt das Prozessfluid sodann durch den konischen Ringkanal 20 in den Ringspalt 28 und erteilt hier dem Faden den aufgeprägten Drall, der zu einer - teils echten, teils falschen - Zwirnung des Fadens führt. Diese Zwirnung ist einerseits nützlich für die Laufruhe des der Förderdüse zugeführten Fadens. Andererseits verhindert dieser Drall, dass der Faden sich bei der Expansion des Prozess fluides in der Stauchkammer öffnet und in vollem Umfang der Wirkung der Hitze und des Druckes ausgesetzt und gekräuselt wird.
Das macht sich insbesondere dann störend bemerkbar, wenn bei einer vielstelligen Texturiermaschine die aufgeprägte Strömungsrichtung von Stelle zu Stelle unterschiedlich ist und dadurch eine unterschiedliche Drallneigung im Faden entsteht.
In den Zufuhrkanal 13 ist zur Abhilfe ein Leitkörper 14 vorgesehen. Dieser Leitkörper besitzt gem. Fig. 1 die Form eines Bleches. Das Blech ist hier eben ausgebildet. Das Blech ist um eine Schwenkachse schwenkbar. Die Schwenkachse liegt einerseits in der Blechebene und andererseits parallel zu der Fadenachse des Fadens 1. Das Blech sitzt an einer Schwenkwelle 24, die von aussen durch den Stellmotor 15 gedreht werden kann. Dadurch lässt sich die Neigung des Bleches zu der Symmetrieebene 29 des Zufuhrkanals 7, die gleichzeitig durch die Fadenachse des Fadens 1 geht (Symmetrieebene 29 = Zeichnungsebene nach Fig. 1), neigen. Hierdurch lässt sich in einem gewissen Einstellbereich der Prozessfluid-Strom, der durch den Zufuhrkanal 13 zugeführt wird, in eine bestimmte Richtung lenken, derart, dass das Prozessfluid eine bestimmte Strömungsrichtung in dem Ringkanal annimmt.
Auch die Intensität dieser Strömung lässt sich beeinflussen. Wird der Leitkörper 14 noch weiter verstellt, so verschliesst er den Zufuhrkanal teilweise auf der einen Seite der Symmentrieebene 29, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Auch hierdurch lässt sich die Strömungsrichtung in dem Ringkanal beeinflussen.
Darüber hinaus zeigen Fig. 4 und 5, dass der Leitkörper 14 um eine Schwenkwelle 14 beweglich ist, die am stromabwärts liegenden Endbereich des Leitkörpers sitzt. Hierdurch ist das frei bewegliche Ende des Leitkörpers der ankommenden Strömung entgegengerichtet.
Dieses freie Ende besitzt an seiner vordersten Spitze eine definierte Anströmkante für das ankommende ProzessfIuid. An dieser Stelle wird folglich der ankommende Prozessfluidstrom, abhängig vom jeweiligen Anstellwinkel, geteilt. Eine feinfühlige Einstellung der allgemeinen Einströmrichtung wird somit ermöglicht.
Mit dem freien Ende kann der Leitkörper durch die ankommende Strömung verschwenkt werden und fährt dabei einen Winkelbereich ab, dessen Scheitelpunkt, im Verhältnis zur Anströmkante des Leitkörpers, stromabwärts liegt und mit der Achse der Schwenkwelle zusammenfällt.
Bei einer beliebig ausgeschwenkten Position wird der ankommenden Strömung eine Auftreff-Fläche bereitgestellt, welche die auftreffenden "Stromfäden" in Richtung zur Achse der Schwenkwelle und somit in Richtung zu der allgemein beabsichtigten Einströmrichtung umlenkt.
Es ist ersichtlich, dass mit zunehmendem Anstellwinkel des Leitkörpers ein zunehmender Anteil des freien Strömungsquerschnitts des Zufuhrkanals so versperrt wird, dass dadurch eine zunehmende Anzahl von "Stromfäden" erfasst und mit in die allgemeine Einströmrichtung umgelenkt werden.
Durch die Anordnung der Schwenkachse am stromabwärts liegenden Ende des Leitkörpers kann folglich der durchgesetzte Prozessfluidstrom, soweit er die beabsichtigte Einströmrichtung einnimmt, mit zunehmender Umlenkung vergrössert werden.
Damit lassen sich folglich die für die Drallerteilung relevanten mechanischen Einflussgrössen, wie z.B. Massendurchsatz und Umlenkwinkel, gleichzeitig beeinflussen.
Diese Tatsache ist in Verbindung mit der Anordnung der Schwenkachse am Ende des Leitkörpers von erheblichem Vorteil, da dann der stets offen bleibende Kanalquerschnitt unbeeinflusst von der Schwenkbewegung ist. Der stets offen bleibende Querschnitt wird dann nur durch die Lage der Schwenkachse im Kanal vorgegeben.
Ordnet man darüber hinaus die Schwenkachse, wie gezeigt, im Endbereich des Zufuhrkanals an, so erreicht man, dass die umgelenkte Strömung unmittelbar nach der Umlenkung mit dem aufgeprägten Drall in den Ringkanal einströmt. Hierdurch wird ein verlustbringender Anstoss der Prozessfluidmoleküle an den Wänden von Zufuhrkanal und/oder Ringkanal weitestgehend vermieden, da die Strömung im Wesentlichen mit der durch die Kanalgeometrie vorgegebenen Einströmrichtung im Ringkanal ankommt. Zumindest ist im Moment des Eintritts in den Ringkanal eine erhebliche Strömungskomponente in Umfangsrichtung vorhanden.
Dabei kommt es darauf an, die Schwenkachse entweder im Endbereich des Zufuhrkanals oder im Übergangsbereich zwischen Zufuhrkanal und Ringkanal anzuordnen. In beiden Fällen entsteht eine Abströmkante am Leitkörper, deren Tangente die Abströmrichtung vorgibt, mit welcher das Prozessfluid in den Ringkanal eintritt. Die im Folgenden beschriebenen alternativen Ausführungsbeispiele der Leiteinrichtungen, die in der Texturierdüse angeordnet werden, basiert auf der vorstehenden Beschreibung der Fig. 1 bzw. 2 bis 5. Es sind dabei nur der Leitkörper sowie die Betätigungsorgane des Leitkörpers ausgetauscht. Für die komplette Bildbeschreibung sei deswegen auf den vorstehenden Text verwiesen.
In Fig. 6 ist ein Leitkörper dargestellt, der aus einem drehbaren Bolzen 31 besteht. Dessen Drehachse ist so angeordnet, dass sie parallel zur Achse des Ringkanals 19 liegt. Der drehbare Bolzen 31 wird dabei von einem Radialkanal 32 durchdrungen, dessen Achse wiederum parallel zur Achse des Zufuhrkanals 13 des Prozessgases ausgerichtet ist. Dadurch wird das in den Zufuhrkanal 7 eintretende Prozessgas durch den Radialkanal 32 in den Ringkanal 19 geleitet.
Durch Verstellung des Bolzens 31 entlang seiner Drehachse mithilfe der Schwenkwelle 30 kann nun der Radialkanal relativ zur Achse des Zufuhrkanals verdreht werden (siehe Fig. 7 und 8). Durch diese Verdrehung wird der Prozessfluidströmung eine Richtung vorgegeben, wie sie in den Ringkanal 19 eintreten soll. Alternative Strömungsrichtungen sind dabei zum einen nach links in Strömungsrichtung, zum anderen nach rechts und bei Einstellung eines Drehwinkels 0, also der Ausrichtung der Achse des Radialkanals parallel zur Achse des Zufuhrkanals 13, zentrisch in den Ringkanal 19.
Der Durchmesser des Radialkanals 32 wird dabei in der Regel in Abhängigkeit vom Durchmesser des Zufuhrkanals 13 gewählt werden. Denkbar sind hierbei die Alternativen:
- zylindrischer Radialkanal mit gleich grossem Eintritts- wie Austrittsdurchmesser;
- der Eintrittsdurchmesser des Radialkanals ist grösser als der Austrittdurchmesser, es liegt also ein konisch sich verengender Radialkanal vor. Hierdurch kann die Strömung zusätzlich zur Ablenkung beschleunigt werden;
- der Eintrittsdurchmesser des Radialkanals ist kleiner als der Austrittsdurchmesser, es ist also ein "umgekehrt" konischer Radialkanal vorhanden, der als Diffusor die Prozessgasströmung beeinflusst.
Am Eintrittsdurchmesser des Radialkanals 32 sollte immer darauf geachtet werden, dass eine verlustfreie Strömung aus dem Zufuhrkanal 13 in den Radialkanal 32 in jeder möglichen Drehstellung gewährleistet ist. Deshalb wird in der Regel der Zufuhrkanal 13 kleiner als der Eintrittsdurchmesser des Radialkanals gewählt werden müssen. In Fig. 7 und 8 sind die beiden alternativen Stellungen des Bolzens 31 für die Strömung nach rechts bzw. nach links dargestellt. Hierbei ist ein konischer Radialkanal 32 gezeichnet, dessen Eintrittsdurchmesser grösser als der Austrittsdurchmesser ist.
Eine weitere alternative Ausführungsform des Leitkörpers ist in Fig. 9 dargestellt. Hierbei handelt es sich um einen drehbaren zylindrischen Einsatz 34, der parallel zur Drehachse des Zufuhrkanals 13 angeordnet ist. Dieser Leitkörper wird dabei von einem Axialkanal 35 durchdrungen, der auf der Einlassseite des Prozessgases konzentrisch zum Zufuhrkanal 13 beginnt und auf der Auslassseite mit einem definierten Versatz exzentrisch zur Achse des Zufuhrkanals 13 in den Ringkanal 19 mündet. Durch diese Verschwenkung des Axialkanals kann durch Einstellung verschiedener Drehwinkel des Leitkörpereinsatzes 34 eine Ablenkung der Prozessfluidströmung nach links in Strömungsrichtung, nach rechts in Strömungsrichtung oder zentrisch nach oben oder unten in Strömungsrichtung erreicht werden.
Die vorstehenden Überlegungen zur Durchmesserwahl des Radialkanals 32 der Fig. 6 gelten in analoger Weise auch für den Axialkanal 35 der Fig. 9. Es sind also auch hier zylindrische bzw. konische Ausführunsgformen des Axialkanals denkbar.
Die Exzentrizität des Axialkanals 35 zwischen Einlassdurchmesser und Auslassdurchmesser des Einsatzes 34 wird dabei in der Regel in Abhängigkeit vom Herstellungsprozess gewählt und ist vorzugsweise klein gegenüber der sonstigen Umlenkung der Prozessfluidströmung im Ringkanal 19.
Die Drehung des Leitkörpereinsatzes 34 um seine Achse kann hierbei über geeignete Verstelleinrichtungen, vorzugsweise von ausserhalb der Texturierdüse, ausgeübt werden. Als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird hierbei ein Schneckengetriebe zum Einsatz kommen können, bei dem der Leitkörpereinsatz 34 als Schneckenrad dient und auf der Aussenseite eine Schneckenverzahnung aufweist. Durch eine von aussen betätigbare Schnecke 33 wird durch Drehung das Schneckenrad und damit der Einsatz um die Achse des Leitkörpereinsatzes geschwenkt. In den Fig. 10 und 11 sind dann zwei Positionen des Leitkörpereinsatzes dargestellt, wobei in der Fig. 10 eine Strömungsumlenkung nach links in Strömungsrichtung, bei der Fig. 11 eine Strömungsumlenkung nach rechts in Strömungsrichtung dargestellt ist. Die Antriebsschnecke 33 ist hierbei nur als Schnittfläche angedeutet.
Der Axialkanal 35 ist als zylindrischer Kanal ausgeführt, wobei die Austrittsseite des Kanals etwas in den Ringkanal 19 hineinragt.
Bei dem in der Fig. 12 gezeigten Ausführungsbeispiel umströmt das Prozessfluid einen lang gestreckten, in diesem Beispiel zylindrischen Leitkörper 36, der auf einem Schiebezapfen 37 angeordnet ist, wobei der Schiebezapfen 37 von aussen beweglich ist. Dadurch ist der Leitkörper 36 senkrecht zur Achse des Zufuhrkanals 13 verschiebbar. Es wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Tragflächen-Effekt ausgenutzt: Durch die Gestaltung des Leitkörpers 36 kommt es an der Stelle des Leitkörpers 36 im Zufuhrkanal 13 beim Umströmen des Leitkörpers 36 zu einem Unterdruck hinter (in Strömungsrichtung gesehen) dem Leitkörper 36, wodurch das Prozessfluid eine Ablenkung in die jeweils gewünschte Richtung erfährt. So kann durch Verschieben des Zapfens 37 und damit des Leitkörpers 36 dem Prozessgas der gewünschte Drall beim Eintritt in den Ringkanal 19 gegeben werden.
Es sei betont, dass ein diesen Effekt ausnutzender Körper nicht notwendig rotationssymmetrisch sein muss. Statt des in Fig. 12 gezeigten Kreiszylinders können vielmehr auch andere Körperformen verwendet werden, solange sich bei ihrer Umströmung das gewünschte Strömungsprofil ausbildet und die Prozessgasströmung dadurch steuerbar wird.
Der Stellmotor 15 ist direkt oder indirekt mit dem Leitkörper 14 mechanisch verbunden.
Fig. 13 zeigt eine Texturiereinrichtung 38 für einen synthetischen Faden 1. Die Texturiereinrichtung besteht zunächst aus einer Texturierdüse 2, in welche der in diesem Fall von oben kommende synthetische Faden 1 in einem Fadenkanal 4 mit hoher Geschwindigkeit gefördert und in einer sich in Fadenlaufrichtung anschliessenden Expansionskammer 39, die einen gegenüber dem Fadenkanal erweiterten Querschnitt 40 aufweist, zu einem Fadenstopfen 41 gestaucht wird. Die Expansionskammer 39 besitzt nach aussen in die Umgebung geöffnete Perforationen 9, aus welchen das Prozessfluid radial austreten kann.
Das Prozessfluid stammt hier von einer Druckluftquelle 42 und wird über einen Erhitzer 43 mittels der Zuleitung 44, die an den Fadenkanal 4 angeschlossen ist, zur Fadendüse 2 gebracht. In der Fadendüse wird das Prozessfluid über den Ringkanal 19 in den Fadenkanal 4 auf den Faden 1 geblasen.
Weiterhin weist die Texturiereinrichtung einen Regelkreis 45 auf, welcher der Regelung der Temperatur des Prozessfluids dient, mit welcher dieses mit dem Faden 1 im Fadenkanal 4 in Berührung gebracht wird.
Der Regelkreis weist einen Ist-Wert-Fühler 46 auf, welcher der Erfassung einer Ist-Grösse dient, die bei Abweichung von einer Sollgrösse 47 der Regeleinrichtung 48 zugeführt wird, um die Temperatur des Prozessfluids entsprechend nachzustellen.
Der Ist-Wert-Fühler ist als Einrichtung zum Messen derjenigen Fadenzugkraft ausgebildet, die notwendig ist, um den gekräuselten Faden 1.1 von dem ablaufseitigen Ende des Fadenstopfens 41 abzuziehen.
Hierzu wird der gekräuselte Faden über zwei ortsfeste Umlenkeinrichtungen 49; 50 derart geführt, dass er zwischen beiden ortsfesten Umlenkeinrichtungen 49; 50 über eine beweglich gelagerte Umlenkeinrichtung 51 läuft. Die zweite der beiden ortsfesten Umlenkeinrichtungen 50 ist mit einer bestimmten Drehzahl angetrieben und bewirkt auf diese Weise den Abzug des gekräuselten Fadens 1.1 von dem Fadenstopfen 41.
Um eine Abzugskraft bestimmter Höhe aufzubringen, kann es erforderlich sein, den Durchmesser und/oder die Oberfläche dieser zweiten ortsfest gelagerten Umlenkeinrichtung 50 entsprechend anzupassen oder diese ein- oder mehrfach zu umschlingen.
Die beweglich gelagerte Umlenkeinrichtung 51 besteht aus einem um das Festlager 52 drehbar gelagerten Hebel, der einerseits mittels der Feder 51 mit einer Federkraft beaufschlagt ist, und der andererseits an seinem freien Ende mit einer drehbar gelagerten Umlenkrolle 54 versehen ist. Die Umlenkrolle 54 wird von dem gekräuselten Faden derart umschlungen, dass dessen Fadenzugkraft ein Drehmoment bezüglich der Hebeldrehachse am Festlager 52 bewirkt, welches dem Drehmoment infolge der Kraft durch die Feder 53 entgegenwirkt. Derartige Ist-Wert-Fühler für die Erfassung und Änderung der Fadenzugkraft sind als Tänzerarme mit darauf drehbar gelagerter Tänzerrolle an sich bekannt.
Es ist ersichtlich, dass der Verschiebungsweg der beweglich gelagerten Umlenkeinrichtung 51 dem jeweiligen Drehwinkel 55 entspricht. Es soll ausdrücklich gesagt sein, dass dies keine Einschränkung der Erfindung auf drehbar gelagerte Zugkraftmesseinrichtungen ist, sondern dass auch linear bewegte Zugkraftmesseinrichtungen zur Verwirklichung der Erfindung verwendbar sind.
Der Ist-Wert der Fadenzugkraft wird mittels des Potentiometers 56 festgestellt, indem dieses an eine Spannungsquelle 57 so angeschlossen ist, dass die beweglich gelagerte Umlenkeinrichtung 51 abhängig von ihrem jeweiligen Drehwinkel 55 an dem Potentiometer 56 einen bestimmten Spannungswert abgreift. Der abgegriffene Spannungswert liegt zwischen NULL Volt und der Maximalspannung der Spannungsquelle 57. Er wird über die Ist-Wert Leitung 58 einem Wandler 59 zugeführt, in welchen auch der Sollwert S bzw. 47 eingespeist wird.
Der Wandler 59 stellt ausserdem aus einem Vergleich zwischen dem Sollwert 47 und dem jeweiligen Ist-Wert 56, der über die Ist-Wert-Leitung 58 kommt, fest, ob eine Abweichung vorliegt, auf Grund derer die Temperatur des Prozessfluids zu ändern wäre.
Hierzu ist der Wandler 59 mit einer Leitung L mit der Regeleinrichtung 48 verbunden. Die Regeleinrichtung 48 steht einerseits mit einer Stromquelle 60 in Verbindung, an welcher die Netzspannung U anliegt. Der Ausgang der Regeleinrichtung 48 ist mit dem Erhitzer 43 verbunden. Der Erhitzer 43 weist einen im Einzelnen nicht dargestellten stromdurchflossenen Leiter auf, dessen Heiztemperatur abhängig vom jeweils über die Regeleinrichtung 48 eingespeisten Strom ist. In einer besonderen Ausführung kann der geregelte Heizstrom aus Rechteckimpulsen bestehen, deren Frequenz von der Regeleinrichtung bestimmt wird.
Eine Besonderheit dieser Texturiereinrichtung besteht darin, dass der Fadenstopfen 41 eine Kühlstrecke 61 durchläuft, bevor der gekräuselte Faden 1.1 von dem Ende des Fadenstopfens 41 abgezogen wird.
Die Kühlstrecke besteht aus einer um die Drehachse 62 drehbar gelagerten Kühltrommel 63, deren Oberflächenmantel mit Luftdurchtrittsöffnungen perforiert ist. Über eine zentral angeschlossene Absaugeinrichtung 64 wird ein Luftstrom erzwungen, der aus der Umgebung in die Luftdurchtrittsöffnungen der Kühltrommel 63 eintritt, und dabei den aufgelegten Fadenstopfen 41 radial durchströmt. Die dabei aufgenommene Wärme wird dem Fadenstopfen 41 entzogen, der folglich gekühlt wird. Dabei wird die Kräuselbeständigkeit der vorausgegangenen Texturierung erhöht.
Es ist ersichtlich, dass der Fadenstopfen 41 bei einem fortlaufend zugeführten Faden 1 mit einer bestimmten Geschwindigkeit 65 entsteht. Diese Entstehungsgeschwindigkeit 65 ist eine festgelegte Grösse, sofern die Einflussgrössen wie z.B. Fadenzufuhrgeschwindigkeit, Prozessfluiddurchsatz und -druck sowie die Querschnittsabmessungen der Expan sionskammer 39 einmal feststehen.
Der mit dieser Entstehungsgeschwindigkeit 65 ankommende Fadenstopfen 41 wird auf die Oberfläche der Kühltrommel 63 aufgelegt. Dabei ist die Kühltrommel 63 gleichsinnig zur Entstehungs- bzw. Fördergeschwindigkeit 65 des Fadenstopfens 41 mit einer derartigen Drehzahl angetrieben, dass ihre Umfangsgeschwindigkeit 66 gleich der Entstehungsgeschwindigkeit 65 des Fadenstopfens 41 ist.
Nachdem der gekräuselte Faden die ortsfeste Umlenkeinrichtung 50 durchlaufen hat, wird er der Aufwickeleinrichtung 67 zugeführt, welche aus der Changiereinrichtung 68, der Umlenkwalze 69 sowie der auf der Spulspindel 70 befindlichen Spule 71 für den texturierten Faden 1.1 besteht.
Gemäss Fig. 14 ist ein geringfügig abgewandeltes Ausführunsgbeispiel der Erfindung dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel, für das die vorausgehende Beschreibung im Wesentlichen in vollem Umfang gilt, unterscheidet sich von Fig. 13 darin, dass die Länge der Kühlstrecke 61 für den Fadenstopfen 41 kürzer und damit der Umschlingungswinkel der Kühltrommel 67 kleiner ist. Gemäss Fig. 14 wird der texturierte Faden am Stopfenauflösungspunkt 72 aus dem Fadenstopfen 41 herausgezogen. Er umschlingt dann noch einen variablen Teilabschnitt 73 des Kühltrommelumfangs 28, bevor er tangential zu der ortsfesten Umlenkeinrichtung 49 abgezogen wird. Dabei liegt er auf der Kühltrommeloberfläche auf und wird durch den Unterdruck der Absaugeinrichtung 64 in radialer Richtung angesaugt.
Durch die wirksame Normalkraft und die Reibung zwischen dem texturierten Faden 1.1 und der Kühltrommeloberfläche entsteht - entsprechend dem Umschlingungsgrad, d.h. entsprechend der Länge des Teilabschnittes 73 im Faden eine Fadenzugkraft, die von dem Tänzerarm 51 erfasst wird und zur Steuerung der Temperatur des Prozessfluids für den Betrieb der Texturierdüse 2 dient.
Die Länge des Teilabschnittes 73 kann dabei schwanken. Sie kann vorzugsweise 80 bis 320 mm betragen, d.h. bei einem Ausführungsbeispiel der Kühltrommel 63 mit einem Durchmesser von 300 mm beträgt der Umschlingungswinkel des texturierten Fadens 1.1 an der Mantelfläche der Kühltrommel 63 etwa 30 bis 120 Grad. Diese variable Umschlingung ergibt sich, weil der Fadenstopfen 41 auf der Kühltrommel 63 sich in seiner Länge verändern kann, und zwar durch eine Änderung des Druckes und/oder der Temperatur des Heizmittels an der Texturierdüse 2, die insbesondere die Kräuselung beeinflussen. Durch Veränderung der Länge der Kräuselbögen und/oder der Kompression und Dichte bzw. des spezifischen Volumens des Fadenstopfens 41 wird die Entstehungsgeschwindigkeit 65 des Fadenstopfens 41 verändert.
Dies wirkt sich dann bei konstanter Umfangsgeschwindigkeit 66 der Kühltrommel 63 in einer langsamen Verlängerung oder Verkürzung des Fadenstopfens 41 auf der Kühltrommeloberfläche und einer Verkürzung oder Verlängerung des Teilabschnittes 73 mit entsprechender Verringerung bzw. Erhöhung der am Tänzerarm 51 gemessenen Fadenzugkraft aus. Um dem entgegenzuwirken, wird erfindungsgemäss durch die Regeleinrichtung 48 die Temperatur des Heizmittels für die Texturiereinrichtung in dem Sinne gesteuert, dass die Lage des Stopfenauflösepunktes 72 auf der Kühltrommeloberfläche im Wesentlichen unverändert bleibt, sodass im Wesentlichen auch keine Fadenzugkraftänderungen mehr auftreten.
The present invention relates to a method for texturing a running thread according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a controlled texturing device according to the preamble of claim 9.
DE 2 632 082 (Bag. 990) and EP 256 448 (Bag. 1542) a texturing nozzle is known. In these texturing nozzles, the hot gas tends to form eddies in the ring channel and the conical channel connected to it. Such eddies lead to a twisting of the thread. The thread can then not be crimped sufficiently in the subsequent stuffer box. On the other hand, low twist formation is desirable so that the thread runs smoothly. In order to bring about clear relationships, a preferred swirl direction is specified by designing the ring channel. This in turn means that in certain applications the swirl is too strong and does not allow sufficient crimping. With a multi-digit texturing machine, it is also important that the swirl formation of all texturing nozzles is identical.
This requires a sensitive adjustment of all texturing nozzles, which can only be done by very qualified personnel with a high level of knowledge.
An incorrect twist setting on the nozzle leads to a problem called streaking of the thread. The streakiness is visually recognizable as stripes on the carpet surface when dyeing, for example, a carpet that is knotted from the thread. However, such an undesirable property of the thread cannot be determined during its production and therefore cannot be corrected.
It is therefore the aim of the present invention to provide a method by means of which a uniform texturing of a thread can be achieved during its manufacture in order to avoid streakiness. It is a further object of the present invention to provide an apparatus with which such a method can be carried out.
The aim of the invention is achieved with a method according to the features of claim 1 and a device according to the features of claim 10. Preferred embodiments of the method and the device are given in the subclaims.
The invention is based on the knowledge that it is possible to specifically influence the thread tension of the incoming thread by specifically influencing the twisting action of the texturing nozzle.
In one exemplary embodiment of the method for texturing a running thread with a texturing nozzle which can be controlled with regard to its swirl effect, the thread tension is detected in a first step by the thread entering the texturing nozzle. In a second step, the swirl effect in the texturing nozzle is controlled on the basis of the detected thread tension signal. Finally, the thread is textured in the texturing nozzle under the controlled twist effect.
The process is suitable for all types of texturing. The method is also not restricted to synthetic threads. The method is also particularly advantageous for texturing synthetic fibers.
In a preferred exemplary embodiment of the method of the invention, the twisting action is controlled in such a way that the detected thread tension remains essentially constant. The size of the thread tension is adjustable.
In a particularly preferred exemplary embodiment, the swirl effect is controlled by an adjustable flow rudder which is arranged in the texturing nozzle. It is further preferred that a step of stabilizing the thread path takes place before the step of detecting. This is done in particular by means of a godet, which is arranged in front of the thread tension sensor.
According to a further advantageous idea, it is proposed that the thread tension required to release a thread plug is measured on the crimped thread and that the temperature of the process fluid is regulated as a function of this measured value, the actual value sensor being a device for measuring that thread tension with which the crimped thread is withdrawn from the thread plug.
This further development has the advantage that the temperature is controlled by means of measured variables which react relatively insensitively to environmental influences. The sometimes considerable amounts of abrasion and dust in textile thread production lose their influence on the temperature of the process fluid to be regulated as well as the inevitable fluctuations in the ambient temperature, since the measured actual values are purely mechanical variables.
Here, the knowledge is exploited that the thread stopper made of compressed thread material has a certain consistency. This consistency is apparently due to the fact that the thread conveyed in the flow of the process fluid is compressed in the limited space of the expansion chamber as a result of the kinetic energy of the heating medium, thereby creating the possibility that the thread softened by heat is textured and folded three-dimensionally. The direction of these folds is essentially irregular, creating a releasable bond with internal cohesion.
The strength of the thread stopper means that the crimped thread has to be pulled off the compact thread stopper with a defined thread pulling force. This thread pulling force can in particular also include a component due to a frictional force which is effective on a partial section of the crimped thread pulled off the thread plug. The amount of this thread tension can be determined with simple means and is sufficiently constant to be able to determine a deviation from the target value of the thread tension.
What is special about the training is the previously unused functional relationship between a thermally manipulated variable in a temperature control circuit and a mechanical measurement variable on the finished product. The linking of the temperature of a temperature control loop in a method for producing crimped yarn with the thread pulling force with which the crimped yarn is pulled off the thread plug was previously completely unknown.
The features of claim 7 characterize a further development of the invention with the advantage of a sensitive measurement resolution, with which even the smallest deviations of the thread tension from the predetermined target value can be detected. In order to increase the sensitivity as desired, it is advisable to use a rotatably mounted lever as the movably mounted deflection device, at the freely movable end of which the thread is deflected.
As a result, the resolution of the measurement accuracy can be improved with simple means over the lever length. In this case, the respective angle of rotation of the lever is the displacement path of the movably mounted deflection device, which can be converted into a physical variable via a converter, which is to be introduced into the control loop for the temperature of the process fluid as a manipulated variable.
A development results from the features of claim 8 with the advantage that the crimped yarn can be cooled as far as required by the requirement for crimp resistance before being pulled off the thread plug. In this way, however, it can also be achieved with simple means that the dead time inevitable in this method remains as short as possible. In the present application, dead time is understood to be the time that a specific thread point requires in order to get from the point at which it comes into contact with the process fluid to the point of the thread tension measurement.
The advantage of short dead time is achieved in that the path of the thread between the point at which the process fluid meets the thread and the point of the tensile force measurement behind it can be kept short by correspondingly rapid cooling. The thread needs a correspondingly short time for a correspondingly short distance, so that the manipulated variable of the control loop is available early in the event of a temperature deviation.
It has also proven to be particularly advantageous if, before the measuring point for the thread tension, the crimped thread pulled out of the outlet end of the thread plug is slid and guided with friction over a section of the cooling section. The length of this section is decisive for the change in the friction force on the thread and the measured thread tension on the measuring device. In this case, the length of this section essentially corresponds to the controlled system between a highest and a lowest temperature to which the process fluid is regulated. It has surprisingly been found that the set temperature of the heating medium is not the only decisive factor for the quality of the crimp and the coloring behavior.
This can deviate up and / or down by several degrees from a setpoint. Rather, it is essential for stabilizing the texturing method that the thread tension on the measuring device is kept essentially constant, the exact position of the resolution point of the thread plug not being so important.
A development results from the features of claim 8 with the advantage that the cooling of the thread is particularly effective, while at the same time gentle yarn treatment is achieved since there is no relative movement between the moving cooling section and the thread plug and therefore no abrasion occurs. In a preferred embodiment, it is proposed to design the cooling section as a rotatably driven cooling drum, the speed of which is set in such a way that the peripheral speed is always equal to the speed at which the thread plug is formed.
An embodiment of a device according to the present invention is a controlled texturing nozzle for texturing a multifilament synthetic thread. The texturing is effected by applying a process fluid, in particular a hot gas, to the continuous thread. The thread is guided in the device in a thread channel which has a thread entry opening and a thread exit opening. At the thread outlet opening, a stuffer box adjoins the thread channel and has lateral outlets from which the process fluid can exit. The process fluid is fed through a feed channel into a ring channel, which is followed by a conical, funnel-shaped ring channel. The funnel-shaped conical channel surrounds the thread channel and opens into the thread channel with its tip.
A movable flow rudder is arranged in the feed channel for the process fluid. The controlled texturing nozzle is characterized in that a thread tension sensor is arranged on the thread run side of the thread inlet opening of the thread channel, which sensor detects a signal with which the position of the guide body can be controlled via a control circuit and a drive.
In a preferred embodiment, the guide body is controlled in such a way that an essentially constant, adjustable thread tension is detected on the thread tension sensor.
The features of claim 18 or 19 offer the advantage that the speed of the process fluid can also be influenced by adjusting the inflow direction.
The features of claim 20 offer the advantage that with increasing deflection of the incoming process fluid, an increasing proportion of the incoming process fluid flow is also detected and redirected.
This advantage is achieved in that the guide body points upstream with its movable end. As a result, the guide body can only block the free cross-section of the feed channel in such a way that the “flow threads” of the process fluid that strike the guide body are deflected with a directional component in the direction of the intended swirl. The formation of dead water zones between the impact surface of the guide body and the feed channel is reliably avoided.
The features of claim 21 favor an essentially loss-free entry of the hot gas into the ring channel immediately after the swirl is given. The pivot axis should preferably sit at the end of the guide body, so that the angular position of the guide body at its end, based on the axial direction of the incoming flow, defines the inflow direction.
The guide body mentioned in claim 18 can also be designed as a rotatable bolt, the axis of rotation of which is arranged such that it lies parallel to the axis of the ring channel. The bolt is penetrated by a radial channel which is parallel to the axis of the feed channel of the process fluid. The axis of the feed channel is in turn perpendicular to the axis of the rotatable pin, i. H. , the gas flows through the radial channel of the bolt and then reaches the ring channel.
The diameter of the radial channel of the bolt on the inlet side will essentially correspond to the diameter of the feed channel of the process fluid flow for reasons of flow (avoiding losses). However, in order to ensure loss-free entry from the inlet channel with a twisted arrangement into the radial channel of the bolt, it can also be made larger than the feed channel of the process fluid flow. It is also conceivable that the radial channel on the outlet side has either the same size as on the inlet side or a smaller diameter. Such a conical radial channel can be used for constructively influencing the flow in the ring channel.
The outlet side of the radial channel lies at or near the ring channel in every rotational position of the bolt, so that the flow through the radial channel into the ring channel can also be aligned either to the left or to the right or centrally at an angle of rotation 0 in any rotational position of the bolt
Another alternative embodiment of the guide body consists of a rotatable cylindrical insert which is arranged parallel to the axis of rotation of the feed channel. The guide body is penetrated by an axial channel, which begins on the inlet side of the process fluid concentrically to the feed channel and on the outlet side opens into the ring channel with a defined offset eccentrically to the feed channel.
The diameter of the axial channel on the inlet side can in turn essentially correspond to the diameter of the feed channel of the process fluid flow (avoidance of losses) or it can be made larger than this. It is also conceivable that the axial channel on the outlet side has the same or a smaller diameter than the feed channel of the process fluid flow.
The outlet side of the axial channel is in turn at or near the ring channel (the outlet side can possibly also protrude into the ring channel). By rotating the insert about its axis, i.e. the axis of the feed channel of the process fluid flow, the flow through the axial channel is introduced into the ring channel either to the left or to the right or centrally at an angle of rotation of 0.
The eccentricity with which the axial channel is arranged offset between the input side and the output side depends on the manufacturing process and is preferably small compared to the other deflection of the process fluid flow in the ring channel.
The insert is adjusted using suitable adjustment devices from outside the texturing nozzle. The insert is preferably adjusted via a worm gear, in which the insert serves as a worm wheel and a worm that can be actuated from the outside rotates the worm wheel and thus the insert by rotation.
Another alternative embodiment of the guide body consists of a translationally movable body, which preferably extends along an axis. This guide body will usually be aerodynamically shaped, for. B. are executed as cylinders. Its axis will be arranged parallel to the axis of the ring channel, a displacement of this guide body perpendicular to the axis of the ring channel and at the same time perpendicular to the axis of the feed channel is possible. Appropriate positioning of this guide body relative to the process fluid flow imposes a desired swirl on the process fluid flow. The lateral positioning of the guide body relative to the process fluid flow can be mentioned here as a special embodiment.
This lateral positioning, that is to say the process fluid flow does not flow around the guide body on both sides, also results in a swirling deflection of the process fluid flow.
The said guide body will be arranged close to the ring channel and, by shifting along its movement possibilities, introduce the process fluid flow either to the right, to the left or centrally into the ring channel.
A further alternative embodiment for swirling can consist in that not only selectively arranged guiding bodies or guiding devices apply the desired swirl to the process fluid flow shortly before entering the ring channel, but this swirling is generated as soon as it flows through the supply channel. For this purpose, a suitable twisting of the thread can be achieved by suitable shaping of the feed devices, for example by spatially arranged guide elements, impulse transmission to the process fluid flow and thus by appropriate introduction of the gas flow into the ring nozzle. The process fluid flow thus flows into the texturing nozzle with a certain deflection direction and is only introduced into the ring channel in the texturing nozzle.
Further advantages, features and possible uses of the present invention result from the following description of preferred exemplary embodiments in conjunction with the drawing. The drawing shows:
Fig. 1 is a schematic illustration of a controlled texturing nozzle within a thread running system;
Fig. 2 a guide body acc. Fig. 1 in top view in a general position;
Fig. 3 a guide body acc. Fig. 2 in a partially locking position;
Fig. 4 a guide body in a view from above with the pivot axis lying downstream;
Fig. 5 a guide body acc. Fig. 4 in a partially locking position;
Fig. 6 alternative exemplary embodiment of a texturing nozzle with a rotatable bolt which is penetrated by a radial channel;
Fig. 7 a guide body acc. Fig. 6 in top view;
Fig. 8 a guide body acc.
Fig. 6 in position for an alternative swirl direction;
Fig. 9 alternative exemplary embodiment of a texturing nozzle with an insert which is penetrated by an axial channel and is adjusted by means of an adjusting screw with a screw;
Fig. 10 a guide body acc. Fig. 9 in top view;
Fig. 11 a guide body acc. Fig. 9 in position for an alternative swirl direction;
Fig. 12 alternative exemplary embodiment of a texturing nozzle with a cylindrical guide body in a view from above;
Fig. 13 shows a schematic sketch of the texturing device with the control loop;
Fig. 14 shows a further exemplary embodiment of the invention.
In Fig. 1 shows that a thread 1 is fed to a regulated texturing nozzle 18 via a feed godet 12. The thread 1 is subjected to texturing in the regulated texturing nozzle 18 and finally it leaves the regulated texturing nozzle 18 on a side opposite the feed side and is guided onto a fixing roller 10. The fixing roller 10 is typically heated and is used for post-treatment of the textured thread. The thread 1 is finally removed from the fixing roller 10 via a take-off godet 11 and fed to further processing.
The regulated texturing nozzle 18 is essentially composed of an actual texturing nozzle 2, a thread tension sensor 3 and a control circuit 17. The thread tension sensor 3 is connected upstream of the texturing nozzle 2. The thread tension sensor 3 supplies a signal to the control circuit 17, from which the latter generates an actuating signal which is fed to a drive circuit 16. Finally, the drive circuit controls a servomotor 15.
The texturing nozzle 2 has a thread channel 4, which has an inlet opening 5, through which the not yet textured thread enters the thread channel 4, and which has an outlet opening 6, through which the thread 1 enters a stuffer box 7.
The advancement of the thread 1 through the thread channel 4 is effected by a fluid which is fed to the thread channel 4 through a feed opening 13 via an annular channel 19 through a funnel-shaped, conical channel 20. The process fluid, which is preferably a hot gas, leaves the thread channel 4 at the outlet opening 6 and, like the thread 1, enters the stuffer box 7 itself. The stuffer box 7, the diameter of which is significantly larger than the diameter of the thread channel 4, picks up the thread 1 and stores a specific length of the thread in which it is compressed. The process fluid that enters the stuffer box 7 effects a texturing of the compressed thread 8 and leaves the stuffer box 7 via perforations 9.
A guide body 14 is arranged in the feed channel 13 and is capable of directing the inflowing process fluid in a certain direction, so that it receives a certain vortex direction when flowing in the direction of the thread channel 4 through the ring channel 19 and the funnel-shaped channel 20. The swirling of the process fluid in a certain direction causes a swirl on the thread 1 in the area where the thread channel 4 and the funnel-shaped channel 20 meet. A certain twist on the thread 1 is desirable, but it must not exceed a certain maximum.
The flow rudder 14 is actuated by a servomotor 15, which in turn is controlled by a drive circuit 16. The drive circuit 16 receives an actuating signal from the control circuit 17. The control circuit 17 effects an adjustment of the flow rudder 14 in such a way that the thread tension sensor 3 delivers an essentially constant signal. The desired level of the thread tension signal can be predetermined from the outside of the control circuit 17.
The control circuit 17 can also act on other parameters of the process fluid, in particular temperature, pressure and flow velocity, in order to keep the thread tension constant. This happens in particular if, due to the tendency of the thread tension signal, the flow rudder 14 would have to be adjusted beyond a predetermined maximum value. This would lead to excessive swirling and consequently to excessive twist on the thread 1, which in turn is not desirable.
It is from Fig. 2 shows that the process fluid may have a tendency to assume a preferred flow direction to the left - or to the right - in the ring channel 19. With this assumed direction of flow, the process fluid then flows through the conical annular channel 20 into the annular gap 28 and gives the thread the imprinted twist, which leads to a - partly real, partly wrong - twisting of the thread. This twisting is useful on the one hand for the smooth running of the thread fed to the feed nozzle. On the other hand, this twist prevents the thread in the expansion chamber from opening fluid in the stuffer box and being fully exposed to the effects of heat and pressure and crimped.
This is particularly noticeable when, in a multi-digit texturing machine, the impressed flow direction differs from place to place and this results in a different tendency to twist in the thread.
As a remedy, a guide body 14 is provided in the feed channel 13. According to. Fig. 1 the shape of a sheet. The sheet is formed here. The sheet is pivotable about a pivot axis. The pivot axis lies on the one hand in the sheet metal plane and on the other hand parallel to the thread axis of the thread 1. The sheet metal sits on a pivot shaft 24, which can be rotated from the outside by the servomotor 15. This allows the inclination of the sheet to the plane of symmetry 29 of the feed channel 7, which at the same time passes through the thread axis of the thread 1 (plane of symmetry 29 = plane of the drawing according to FIG. 1), tend. As a result, the process fluid flow, which is supplied through the feed channel 13, can be directed in a certain direction within a certain setting range, in such a way that the process fluid assumes a certain flow direction in the ring channel.
The intensity of this flow can also be influenced. If the guide body 14 is adjusted even further, it partially closes the feed channel on one side of the symmetry plane 29, as shown in FIG. 3 is shown. This can also influence the direction of flow in the ring channel.
In addition, 4 and 5 that the guide body 14 is movable about a pivot shaft 14 which is located at the downstream end region of the guide body. As a result, the freely movable end of the guide body is directed towards the incoming flow.
The free end of this free end has a defined leading edge for the incoming process fluid. At this point, the incoming process fluid flow is divided depending on the angle of attack. This enables a sensitive adjustment of the general inflow direction.
With the free end, the guide body can be pivoted by the incoming flow and travels through an angular region whose apex, in relation to the leading edge of the guide body, lies downstream and coincides with the axis of the pivot shaft.
At an arbitrarily swiveled-out position, the incoming flow is provided with an impingement surface which deflects the impinging "flow threads" in the direction of the axis of the swivel shaft and thus in the direction of the generally intended inflow direction.
It can be seen that with an increasing angle of attack of the guide body, an increasing proportion of the free flow cross section of the supply channel is blocked in such a way that an increasing number of “current threads” are thereby detected and are also diverted into the general inflow direction.
As a result of the arrangement of the pivot axis at the downstream end of the guide body, the process fluid flow which has passed through can, as far as it adopts the intended inflow direction, be increased with increasing deflection.
This means that the mechanical influencing variables relevant for the swirl distribution, such as. B. Influence mass throughput and deflection angle at the same time.
This fact is of considerable advantage in connection with the arrangement of the swivel axis at the end of the guide body, since the channel cross section, which always remains open, is then unaffected by the swivel movement. The cross section, which always remains open, is then only specified by the position of the swivel axis in the channel.
If, in addition, the swivel axis is arranged in the end area of the feed channel, as shown, the deflected flow flows into the ring channel immediately after the deflection with the imprinted swirl. In this way, a loss-causing impact of the process fluid molecules on the walls of the feed channel and / or ring channel is largely avoided, since the flow essentially arrives in the ring channel with the inflow direction predetermined by the channel geometry. At least at the moment of entry into the ring channel there is a considerable flow component in the circumferential direction.
It is important to arrange the pivot axis either in the end area of the feed channel or in the transition area between the feed channel and the ring channel. In both cases, there is a trailing edge on the guide body, the tangent of which defines the outflow direction with which the process fluid enters the annular channel. The alternative exemplary embodiments of the guide devices, which are arranged in the texturing nozzle and are described below, are based on the above description of FIG. 1 or 2 to 5. Only the guide body and the actuators of the guide body are replaced. For the complete picture description, please refer to the text above.
In Fig. 6, a guide body is shown, which consists of a rotatable pin 31. Its axis of rotation is arranged so that it lies parallel to the axis of the ring channel 19. The rotatable bolt 31 is penetrated by a radial channel 32, the axis of which in turn is aligned parallel to the axis of the feed channel 13 of the process gas. As a result, the process gas entering the feed channel 7 is passed through the radial channel 32 into the ring channel 19.
By adjusting the bolt 31 along its axis of rotation using the swivel shaft 30, the radial channel can now be rotated relative to the axis of the feed channel (see FIG. 7 and 8). This twisting gives the process fluid flow a direction as it is intended to enter the annular channel 19. Alternative flow directions are on the one hand to the left in the flow direction, on the other hand to the right and when setting an angle of rotation 0, that is, the alignment of the axis of the radial channel parallel to the axis of the feed channel 13, centrally in the annular channel 19.
The diameter of the radial channel 32 will generally be selected depending on the diameter of the feed channel 13. The alternatives are conceivable:
- cylindrical radial channel with the same size inlet and outlet diameter;
- The inlet diameter of the radial channel is larger than the outlet diameter, so there is a conically narrowing radial channel. As a result, the flow can be accelerated in addition to the deflection;
- The inlet diameter of the radial channel is smaller than the outlet diameter, so there is an "inverted" conical radial channel which influences the process gas flow as a diffuser.
At the inlet diameter of the radial channel 32, care should always be taken to ensure that a loss-free flow from the feed channel 13 into the radial channel 32 is ensured in every possible rotational position. For this reason, the feed channel 13 will generally have to be selected to be smaller than the inlet diameter of the radial channel. In Fig. 7 and 8 are the two alternative positions of the bolt 31 for the flow to the right and shown to the left. Here, a conical radial channel 32 is drawn, the inlet diameter of which is larger than the outlet diameter.
Another alternative embodiment of the guide body is shown in Fig. 9 shown. This is a rotatable cylindrical insert 34 which is arranged parallel to the axis of rotation of the feed channel 13. This guide body is penetrated by an axial channel 35, which begins concentrically with the supply channel 13 on the inlet side of the process gas and opens into the annular channel 19 eccentrically to the axis of the supply channel 13 on the outlet side with a defined offset. This pivoting of the axial channel can be achieved by adjusting different angles of rotation of the guide body insert 34 to deflect the process fluid flow to the left in the direction of flow, to the right in the direction of flow or centrally upwards or downwards in the direction of flow.
The above considerations regarding the choice of diameter of the radial channel 32 of FIG. 6 also apply in an analogous manner to the axial channel 35 of FIG. 9. So there are cylindrical or conical designs of the axial channel conceivable.
The eccentricity of the axial channel 35 between the inlet diameter and the outlet diameter of the insert 34 is generally selected as a function of the manufacturing process and is preferably small compared to the other deflection of the process fluid flow in the ring channel 19.
The rotation of the guide body insert 34 about its axis can be exerted here via suitable adjusting devices, preferably from outside the texturing nozzle. As a preferred embodiment, a worm gear can be used in which the guide body insert 34 serves as a worm wheel and has worm teeth on the outside. A worm 33, which can be actuated from the outside, rotates the worm wheel and thus the insert about the axis of the guide body insert by rotation. In the Fig. 10 and 11 two positions of the guide body insert are then shown, wherein in FIG. 10 a flow deflection to the left in the direction of flow, in the Fig. 11 shows a flow deflection to the right in the flow direction. The drive worm 33 is only indicated as a cut surface.
The axial channel 35 is designed as a cylindrical channel, the outlet side of the channel projecting somewhat into the annular channel 19.
In the case of the According to the exemplary embodiment shown in FIG. 12, the process fluid flows around an elongated, in this example cylindrical, guide body 36, which is arranged on a sliding pin 37, the sliding pin 37 being movable from the outside. As a result, the guide body 36 can be displaced perpendicular to the axis of the feed channel 13. The airfoil effect is used in this exemplary embodiment: the design of the guide body 36 results in a negative pressure behind (seen in the direction of flow) behind the guide body 36 at the location of the guide body 36 in the supply channel 13 when flowing around the guide body 36, as a result of which the process fluid is a Experiences distraction in the desired direction. Thus, by moving the pin 37 and thus the guide body 36, the process gas can be given the desired swirl when it enters the annular channel 19.
It should be emphasized that a body using this effect does not necessarily have to be rotationally symmetrical. Instead of the Rather, the circular cylinder shown in FIG. 12 can also be used as long as the desired flow profile is formed in the flow around it and the process gas flow is thereby controllable.
The servomotor 15 is mechanically connected directly or indirectly to the guide body 14.
Fig. 13 shows a texturing device 38 for a synthetic thread 1. The texturing device initially consists of a texturing nozzle 2, into which the synthetic thread 1, which in this case comes from above, is conveyed at high speed in a thread channel 4 and in an expansion chamber 39 which adjoins in the thread running direction and which has a cross section 40 which is enlarged compared to the thread channel a thread plug 41 is compressed. The expansion chamber 39 has perforations 9 which are open to the outside and from which the process fluid can exit radially.
The process fluid here comes from a compressed air source 42 and is brought to the thread nozzle 2 via a heater 43 by means of the feed line 44, which is connected to the thread channel 4. In the thread nozzle, the process fluid is blown onto the thread 1 via the ring channel 19 into the thread channel 4.
Furthermore, the texturing device has a control circuit 45, which serves to regulate the temperature of the process fluid with which it is brought into contact with the thread 1 in the thread channel 4.
The control circuit has an actual value sensor 46, which is used to record an actual variable which, in the event of a deviation from a desired variable 47, is supplied to the control device 48 in order to adjust the temperature of the process fluid accordingly.
The actual value sensor is designed as a device for measuring the thread tension that is necessary for the crimped thread 1. 1 from the outlet end of the thread plug 41.
For this purpose, the crimped thread is moved over two fixed deflection devices 49; 50 guided such that it is between the two fixed deflection devices 49; 50 runs over a movably mounted deflection device 51. The second of the two fixed deflection devices 50 is driven at a specific speed and in this way causes the crimped thread 1 to be drawn off. 1 of the thread plug 41.
In order to apply a pull-off force of a certain height, it may be necessary to adapt the diameter and / or the surface of this second stationary deflection device 50 accordingly or to wrap it around one or more times.
The movably mounted deflection device 51 consists of a lever which is rotatably mounted about the fixed bearing 52 and which is acted upon by a spring force on the one hand by means of the spring 51 and which is provided on its free end with a rotatably mounted deflection roller 54. The deflection roller 54 is wrapped by the crimped thread in such a way that its thread pulling force causes a torque with respect to the lever axis of rotation on the fixed bearing 52, which counteracts the torque due to the force by the spring 53. Such actual value sensors for detecting and changing the thread tension are known per se as dancer arms with a dancer roll rotatably mounted thereon.
It can be seen that the displacement path of the movably mounted deflection device 51 corresponds to the respective angle of rotation 55. It should be expressly stated that this is not a limitation of the invention to rotatably mounted tensile force measuring devices, but that linearly moving tensile force measuring devices can also be used to implement the invention.
The actual value of the thread tension is determined by means of the potentiometer 56, in that it is connected to a voltage source 57 in such a way that the movably mounted deflection device 51 taps a certain tension value at the potentiometer 56 depending on its respective angle of rotation 55. The tapped voltage value lies between ZERO volts and the maximum voltage of voltage source 57. It is fed via the actual value line 58 to a converter 59, in which the setpoint S or 47 is fed.
The converter 59 also determines from a comparison between the target value 47 and the respective actual value 56, which comes via the actual value line 58, whether there is a deviation on the basis of which the temperature of the process fluid would have to be changed.
For this purpose, the converter 59 is connected to the control device 48 by a line L. The control device 48 is connected on the one hand to a current source 60 to which the mains voltage U is present. The output of the control device 48 is connected to the heater 43. The heater 43 has a current-carrying conductor (not shown in detail), the heating temperature of which is dependent on the current fed in via the control device 48. In a special embodiment, the regulated heating current can consist of rectangular pulses, the frequency of which is determined by the control device.
A special feature of this texturing device is that the thread stopper 41 passes through a cooling section 61 before the crimped thread 1. 1 is withdrawn from the end of the thread plug 41.
The cooling section consists of a cooling drum 63 rotatably mounted about the axis of rotation 62, the surface jacket of which is perforated with air passage openings. An air flow is forced via a centrally connected suction device 64, which enters the air passage openings of the cooling drum 63 from the surroundings and thereby flows radially through the thread plug 41 placed thereon. The heat absorbed is extracted from the thread plug 41, which is consequently cooled. The curl resistance of the previous texturing is increased.
It can be seen that the thread plug 41 is produced at a certain speed 65 with a continuously fed thread 1. This rate of origin 65 is a fixed quantity, provided that the influencing variables such. B. Thread feed speed, process fluid throughput and pressure as well as the cross-sectional dimensions of the expansion chamber 39 are fixed once.
The thread stopper 41 arriving at this speed 65 is placed on the surface of the cooling drum 63. The cooling drum 63 is in the same direction as the origin or Conveying speed 65 of the thread plug 41 is driven at a speed such that its peripheral speed 66 is equal to the speed of origin 65 of the thread plug 41.
After the crimped thread has passed through the stationary deflection device 50, it is fed to the winding device 67, which consists of the traversing device 68, the deflection roller 69 and the bobbin 71 for the textured thread 1 located on the winding spindle 70. 1 exists.
According to Fig. 14 shows a slightly modified embodiment of the invention. This exemplary embodiment, to which the preceding description applies essentially in its entirety, differs from FIG. 13 in that the length of the cooling section 61 for the thread plug 41 is shorter and thus the wrap angle of the cooling drum 67 is smaller. According to Fig. 14, the textured thread is pulled out of the thread plug 41 at the plug release point 72. It then wraps around a variable section 73 of the cooling drum circumference 28 before it is pulled off tangentially to the stationary deflection device 49. It rests on the cooling drum surface and is sucked in by the vacuum of the suction device 64 in the radial direction.
Due to the effective normal force and the friction between the textured thread 1. 1 and the cooling drum surface arises - according to the degree of wrap, d. H. corresponding to the length of the partial section 73 in the thread, a thread pulling force which is detected by the dancer arm 51 and serves to control the temperature of the process fluid for the operation of the texturing nozzle 2.
The length of the section 73 can fluctuate. It can preferably be 80 to 320 mm, i. H. In one embodiment of the cooling drum 63 with a diameter of 300 mm, the wrap angle of the textured thread is 1. 1 on the outer surface of the cooling drum 63 about 30 to 120 degrees. This variable looping results because the thread stopper 41 on the cooling drum 63 can change in length, namely by changing the pressure and / or the temperature of the heating means on the texturing nozzle 2, which in particular influence the crimping. By changing the length of the crimped sheets and / or the compression and density or of the specific volume of the thread plug 41, the rate of formation 65 of the thread plug 41 is changed.
This then acts at a constant peripheral speed 66 of the cooling drum 63 in a slow extension or shortening of the thread stopper 41 on the cooling drum surface and a shortening or extension of the section 73 with a corresponding reduction or Increase the thread tension measured on the dancer arm 51. In order to counteract this, the temperature of the heating means for the texturing device is controlled according to the invention by the control device 48 in such a way that the position of the plug release point 72 on the cooling drum surface remains essentially unchanged, so that essentially no changes in thread tension occur.