CS213933B1 - qjjygjta pro tvarování chemických vláken - Google Patents

Abstract

Vynález se týká trysky pro tvarování chemických vláken plynným médiem, určené pro využití v textilním průmyslu při výrobě 'vzduchem tvarovaných nití. Těleso trysky je opatřeno nejméně jedním tryskovým kanálkem pro vedení vlákna a nejméně jedním kanálkem pro přívod tlakového média do prostoru mezi vstupní část a účinnou aekoi trysky. Podstatou je, že účinná sekce 5 Je složena ze tří částí, a to z přední části A majíoí hladký průběžný dtvor 6 a dále idále z prostřední čésti B a zadní části :C, které jsou tvořeny soustavou lamel 2 v různém uspořádání s oentricky umístěnými otvory s osou v ose tryskového kanálku 2. Zadní část C nebo i prostřední část B a zadní část C účinné sekoe 2 obsahují alespož mezi některými lamelami 2 štěrbiny jg pro únik tlakového plynného média z tryskového kanálku 2 do volného ovzduší. Vynález obsahuje další alternativy provedení.

Description

Vynález se týká trysky pro tvarování ohemiokýoh vláken plynným médiem, které sestává z tělesa opatřeného alespoň Jedním tryskovým kanaálkem pro vedení vlákna a alespoň jedpím kanálkem pro přívod tlakového plynnéhp média pod určitým úhlem do prostoru mezi vstupní ěást a účinnou sekci trysky.

Princip trysek pro tvarování plynným médiem spočívá v tom, že osou tryskového tělesa proohází kanálek, kterým je vedn svazek vláken určenýoh pro tvarování.

Do tohoto kanálku ústí pod určitým úhlem jeden nebo více kanálků, popřípadě štěrbina, vzniklá mezi vstupní a účinnou částí tryskového kanálku a usměrňujíoí proud plynného média např vzduohu na svazek vláken. Kinetická energie proudícího plynného média vytváří v místě styku s vláknitým materiálem za určitých podmínek turbulentní proudění. Vlivem této turbulence se vytvářejí u jednotlivýoh vláken deformaoe, např. smyčky, klíčky a podobné útvary přesahující původní průřez vlákna, čímž toto nabývá na objemnosti. Takto tvarovaný svazek vláken je unášen proudem média k výstupní části trysky, kde naráží na vhodně tvarovanou plošku, na které nastává oddělení proudu plynného tlakového média od svazku tvarovaných elementárních vláken, které se kontinuálně odtahuji běžným způsobem a dále se navíjí na cívku.,

Z hlediska uspořádání funkčních částí trysky v základním provedení je možno rozlišovat části tělesa trysky na tzv. vstupní část tryskového kanálku, která je zakončena místem vstupu tlakového plynného média a na tzv. účinnou část nebo-li účinnou sekoi tryskového kanálku, sahajíoí od místa vstupu média po ústí tryskového kanálku na výstupním konci trysky.

Popsaným způsobem konstruované trysky respektují empirioky zjištěné vztahy mez tzv. vstupní částí a účinnou sekcí tryskového kanálku pokud jde o délku těchto částí a o průřezy uvedenýoh kanálků. Dodržení vzájemných poměrů je podmínkou pro správnou funkci trysky, to jest pro dosažení žádaného stupně tvarování a rovněž podmínkou ekonomického provozu z hladiska únosné spotřeby tlakového média.

Experimentální práce prokázaly, že v procesu tvarování nití pomocí trysek praoujíoíoh s plynným tlakovým médiem je nutno dodržovat podmínky tak, aby bylo jednak využito maximální měrou turbulentního proudění, jednak přizpůsobena konstrukoe trysky daným podmínkám.

Při prooesu tvarování je uváděn stav, kdy při určité rychlosti média přechází laminární proudění v turbulentní proudění. Při zvyšování rychlosti média v trubici, vzniká turbulentní proudění nejprve lokáně v některých místech trubice. Teprve při dalším zvyšování rychlosti se mění proudění na intenzivní turbulenci.· Tento stav je charakterizován kritiokou hodnotou tzv. Reynoldsova čísla Re w_sd _Re .

kde

W_o / m.s“¹/......... . je střední rychlost proudění d /'m/ ..........oharakteristioký rozměr trubice

2—1 /m . s /.........kinetická viskozita

Pro vznik turbulentního proudění je rozhodujíoí spodní hranice Reynoldsova čísla. Při proudění v trubici kruhového průřezu je to Re = 2300. Pod touto mezí se vyskytuje při neporušeném průtoku tlakového média pouza tzv. laminární proudění.

Kritická rychlost W je tedy definována vztahem

W = 2300 -Všeobecně lze konstatovat, že se vlivem tření o stěny snižuje rychlost podél stěn truhioe a ve středu průřezu opět zvyšuje. V případě turbulentního proudění plynnéhoo média v tvarovací trysce, vznikají společně s komponentami rychlosti ve směru osy proudění též komponenty proudění kolmé k ose proudu plynného média.

V celém toku proudíoího média se tvoří turbulentní víry, které se chaoticky pohybují. Vytváření těchto vírů, jejioh další rozvíjení a následné mizení je možno ovlivnit např. změnou těch úseků proudu, které mají nestejnoměrný rychlostní profil jakož i náhlé proudění částic, pohybujícího se média, narážejícího na jakoukoliv překážku.

Záměrným vytvořením překážek v kanálku trysky je možno vyvolat intenzivní tvorbu turbulentních center a jejioh migraci ve všech směreoh. Tato tzv. umělá turbulence umožňuje za určitýoh podmínek zlepšit tvarovací účinnost trysky i při nižšíoh hodnotách Re. V praxi to znamená možnost pracovat s nižším tlakem plynného média, resp. při stejném tlaku dosahovat vyššíoh tvarovacích efektů.

Je známo mnoho typů trysek pro tvarování ohemiokýoh vláken plynným médiem.

Tak např. podle jednoho provedení Je opatřena tryska ve své vstupní čésti užším tryskovým kanálkem než v účinné čésti trysky. Touto úpravou se sleduje snížení zpětného úniku média přivedeného užším kanálkem do vstupní čésti trysky. Přes určité úspory média je však toto řešení nevýhodné z toho důvodu, že svazek vláken je vystaven intenzivnímu zpětnému proudění v důsledku zmenšeného průřezu vstupního kanálku. Výsledný tah trysky na svazek vláken je vlivem popsaného jevu nízký, což působí potíže při navádění vlákna.

Dále je známa tryska pro tvarování vláken, zejména kahílků, jejichž hlav* ní pracovní element tvoří trubkové těleso tvaru T, spojené s výstupní válcovitou částí trysky. Do vstupního otvoru trubkového tělesa, kterým je navedena, nit, je v tomto případě zasazena vložka v podobě trubky, tvořící tryskový kanálek, jehož otvor je po oelé délce stejného, avšak menšího průřezu než vstupní otvor trubkového tělesa. Tlakové plynné médium je přiváděno kolmo na tryskový kanálek do komůrky trubkového tělesa. Nevýhodou této trysky, která je vhodná pro kabílky vysokého titru a určením na výrobu cigaretových filtrů, to jest trysky hrubšího provedení, je okolnost, že se vláknitému útvaru neuděluje žádoucí směr proudění, který by byl dostačujíoí k vyvození tahu trysky, takže je nezbytné vytahovat tvarovaný kabílek z tělesa trysky jiným způsobem. Z praxe je známa řada variant tvarovaoíoh trysek, využívájíoíoh prinoipu Venturiho trubice, Jejíž hrdlo je přizpůsobeno tak, aby tvořilo turbulentní pásmo trysky. V hlavním tělese trysky bývá uloženo funkční těleso pro přijímání a vedení nití, přičemž Je v tomto tělese vyvrtán tryskový kanálek o stejném průřezu v oelé délce, popřípadě opatřený rozšířeným vstupním otvorem. Funkční těleso vybíhá v pásmu přístupu plynného tlakového média do tvaru hrotu, kterýje zaveden do nálevkovitého ústí vsuvky, tvořící hrdlo Venturiho trubioe v účinné sekoi trysky.

Jsou rovněž známy tvarovaoí trysky, jejiohž účinné sekoe se plynule rozšiřují, např. kuželovité. Tímto provedením se sleduje dosažení maximální ryohlosti proudění plynného média v nejužší části trysky. Do této skupiny tvarovacíoh trysek také náleží konstrukční řešení, založené na postupně se rozšiřujíoí účinné části v několika stupních s hladkým povrchem kanálku v jednotlivýoh stupníoh.

K nevýhodám popsanýoh variant trysek, praoujíoíoh na prinoipu .využívání Venturiho trubice, popřípadě Lavalovy trubioe, počítáme zejména velkou spotřebu plynného média a technicky obtížnou výrobu z hlediska nároků na přesnost.

V literatuře se vyskytují rovněž řešení tvarovaoíoh trysek, kterými se sleduje vytvoření umělé turbulence proudu plynného média. Podle jedné varianty je zvýšení turhulenoe způsobeno pravidelnými drážkami, probíhajícími ve stěnáoh tryskového kanálku v ose účinné sekoe trysky, kde tlakové médium vlivem narážení na výstupky a zářezy ve stěnáoh způsobuje jeho pravidelnou turbulenci.

Jsou rovněž známá provedení tvarovacích trysek s náhlým odváděním učitého množství výstupujíoího tlakového média. Tak např. se vyskytla kombinovaná tryska, jejíž součástí je komůrka s propustnými stěnami, kterými krátce po tvarování vláken vystupuje část tlakového média do volného ovzduší. V jiném případě se vede termoplastická multifilamentární niť tzv. kadeřící trubkou, opatřenou výfukovými otvory. Ani v těohto uvedených případech není množství vystupujícího tlakového média regulováno.

Shora uvedené nedostatky a nevýhody popsaných známých provedení tvarovaoíoh trysek jsou značně sníženy popřípadě odstraněny tryskou pro tvarování ohemiokýoh vláken plynným médiem podle tohoto vynálezu. Tryska sestává z tělesa, opatřeného alespoň jedním tryskovým kanálkem pro vedení vlákna a alespoň jedním dalším kanálkem pro přívod tlakového plynného média do prostoru mezi vstupní část a účinnou sekci trysky. Podstata vynálezu při tom spočívá v uspořádání její účinné sekce, která je tvořena ve své přední části hladkým průchozím otvorem, zatímco navazující prostřední části a zadní části soustavou lamel s oentricky umístěnými otvory v ose tryskového kanálku.

Ve výhodném provedení této tvarovací trysky jsou v účinné sekci přisazeny lamely těsně k sobě a tvoří ve směru své osy pokračující tryskový kanálek za přední částí s hladkým průchodním otvorem. Zadní část účinné sekce je v tomto případě opatřena štěrbinami mezi lamelami za účelem snadného unikání tlakové'ho< plynného média z této části účinné sekce do volného ovzduší.

Pro oelkové uspořádání tvarovací trysky podle vynálezu je rozhodující délkový poměr mezi jejími úseky. Podle jednoho význaku vynálezu je délkový poměr vstupní části tělesa trysky k účinné sekci v rozmezí 1:1 až 1:20.

Lamely v účinné sekci jsou huáto stejné, nebo rozdílné tloušťky, s otvory shodného průřezu jako je hladký průohozí otvor přední části účinné sekce nebo většího či menšího průřezu, přičemž mohou otvory umístěné oentricky v ose tryskového kanálku vykazovat kuželovité zkosené hrany.

Mezi lamelami prostřední části a zadní části účinné sekce jsou ponechány štěrbiny stejné nebo rozdílné velikosti.

V příkladném provedení obsahuje tryska v prostřední a zadní části účinnné sekoe soupravu lamel různé tloušťky s otvory různého průřezu, mezi kterými vznikly štěrbiny nestejné velikosti.

Konstrukce trysky podle vynálezu zaručuje úsporu tlakového média v porovnání se známými typy trysek popsanými ve stavu teohniky. Výměnou účinné sekce tryskového kanálku, popřípadě i vstupní části, např. při přechodu Jinou jemnost finální niti, se zvětšuje rozsah využití trysky a Je možno dosáhnout požadovaných rozsahů v jemnostech výsledných nití. Poměrně jednoduché provedení lamel usnadňuje snadnou a dostatečně přesnou výrobu při nízkýoh pořizovacích nákladech. Části trysky, které se při tvarování nejvíce opotřebují, jsou snadno vyměnitelné, čímž nedoohází k znehodnocení celého tvarovaoího agregátu. Za výhodu trysky je možno považovat sníženou hladinu zvuku při provozu.

Další podrobnosti a přednosti, jakož i celkové uspořádání trysky podle vynálezu, vyplývají z výkresů, které znázorňují na obr. 1 celkové sestavení trysky, obr. 2 lamelu v čelním pohledu, obr. 3 lamelu v řezu s rovným otvorem a ohr.4 lamelu v řezu se zkoseným otvorem.

Na ohr. 1 je znázorněno celkové uspořádání trysky pro tvarování ohemiokýoh vláken. Jde o příkladné provedení, kdy k tělesu 1 trysky je připojena ze strany vstupu vlákna kuželovitá vstupní část 4, jejímž středem prochází tryskový kanálek 2. K zadní části tělesa 3. je připevněna soustava lamel 2 pomocí šroubu 10. Plynné tlakové médium se přivádí tělesem 1 do kanálku 3, určeného pro přívod plynné-í ho média tím způsobem, že vstupuje pod určitým úhlem do tryskového kanálku 2 a tím způsobuje vytváření kliček a smyček na svazku probíhajících vláken. Přední část A, prostřední část B a zadní část C účinné sekce 2 trysky, kterými prochází tryskový kanálek 2, jsou rozděleny z híadiska jejioh funkce následovně. V přední části A účinné sekoe _5 s hladkým průběžným otvorem 6 převládá hydrodynamicky stabilizované proudění s vhodným rychlostním profilem pro vznik turbulentního proudění tlakového plynného média. V prostřední části B účinné sekce 2 vznikají společné komponenty ryohlosti ve směru osy tlakového plynného média při proudění tryskovým kanálkem 2 a rovněž komponenty kolmé k ose proudění tlakového plynného média, takže se v oelém toku tlakového plynného média rozvíjí turbulentní víry, které se ohaoticky pohybují. Tento proces vyvolává intenzivní přemísťování prostředí, a tím větší turbulentní proudění. Dalšího zvětšení turhulenoe je dosaženo změnou velikosti a tvaru ryohlostníoh profilů, to je lamel 2 v tryskovém kanálku 2 účinné sekoe_2·

V zadní části C účinné sekce 2 ^se vlivem kolmé migraoe tlakového plynného média snižuje postupně jeho rychlost ve směru osy tryskového kanálku 2 průchodem štěrbinami 8, jejiohž šířky jsou určeny podle žádaného účinku tloušťkami distančníoh položek 9. Postupné unikání tlakového plynného média snižuje jeho ryohlost a objem na minimum v místeoh, kde dochází k oddělení tlakového plynného média od procházející tvarované niti. Prostředky, které umóžňijí toto oddělování jsou běžně známé, např. ploška polokoule, šikmá stěna, síto apod., které nejsou na obr.l znázorněny.

Provedení trysky pro tvarování ohemiokých vláken, zobrazené na obr.l, je možno měnit podle potřeby do několika alternativ. Vstupní část 4 s tryskovým kanálkem 2 a přední částí A účinné sekce 2 zůstávají zachovány, lze však volit průřez hladkého průběžného otvoru 6 v přední části A. Podle obr. 1 je soustava lamel 2 v prostřední části JB účinné sekoe 2 uspořádána těsně na sobě. V alternativním provedení je možno lamely 2 ^{1 T} prostřední části B od sebe oddělit distančními podložkanu, 9', čímž se vytvoří štěrbiny 8 podobně, jako je tomu na obr. 1 v zadní části £ účinné sekoe 2 trysky. V tomto případě jsou lamely 2 v zadní části C účinné sekoe 2 rovněž odděleny distančními podložkami 9. Při této alternativě provedení dochází ke snížení ryohlosti tlakového plynného média ve směru osy tryskového kanálku 2, a to jeho průchodem štěrbinami 8 do atmosféry. Intenzita turbulentního proudění se v takto upravené prostřední části B účinné sekce 5 snižuje. Štěrbiny 8 mezi lamelami ]_ v prostřední části B a zadní části C mohou být provedeny pouze u některých vyhraných lamel J.

Uspořádání tvarovaeí trysky z hlediska možností jejího uplatnění se mění v závislosti na zpracovávaném materiálu. Délkový poměr vstupní části 4 trysky k její účinné sekci 5 může být v rozmezí 1 : 1 až 1 : 20. Při použití délkového poměru přibližně 1 : 1 je možno tvarovat chemická vlákna s vlastnostmi pro tvorbu smyček, např. při jemnosti 2 dtex a výše, s dosažením uspokojivého tvarovacího efektu. Se zvětšujícím se průřezem osových otvorů v účinné sekci 2 trysky se snižuje intenzita tvarování, to znamená, že i velmi choulostivá vlékna, např. skleněná, je možno za určitého délkového poměru obou části trysky úspěšně tvarovat. Z toho důvodu je nutno volit pro každý druh tvarovaných nití rozdílný průřez osových otvorů a délkový poměr vstupní části 4 a účinné sekce 5 tvarovaeí trysky.

Centricky umístěné otvory v lameláchj prostřední části B a zadní části C účinné sekce 2 mají huč stejný průřez jako je průřez hladkého průběžného otvoru 6 v přední části A účinné sekce 2, nebo je průřez otvorů v lamelách 7 větší, popřípadě menší než průřez hladkého průběžného otvoru 6. Alternativně může být zvoleno uspořádání, kdy průřez centricky umístěných otvorů v lamelách J se střídavě pravidelně nebo nepravodelně mění, a to zvětšuje směrem k zadní části C účinné sekce 2 nebo zmenšuje směrem od prostřední části B k zadní části C účinné sekce 2> nebo nakonec se střídají pravidelně resp. nepravidelně větší a menší otvory v lamelách J prostřední části B a zadní části C účinné sekce 2 proměnné, resp. různé tloušťce těchto lamel 7. Tímto uspořádáním se dosáhne různého potřebného účinku na tvarovaná vlákna. Střídáním různých tlouštěk lamel J v kombinaci s různými průřezy otvorů v lamelách J se dosáhne větší nebo menší žádané intenzity turbulence. Jako příkladu pro dosažení větší turbulence uvádíme použití lamel J o menší tloušťce, opatřených většími otvory v jejich ose než je velikost hladkého průběžného otvoru 6 v přední části A účinné sekce 2 trysky. Všeobecně platí, že použití menších centrálníoh otvorů v lamelách J je spojeno se ztrátou sacího účinku trysky. Z tohoto poznatku vyplývá nutnost zachování alespoň stejného průřezu otvorů v lameláoh J vzhledem k průřezu tryskového kanálku 2 vstupní části 4 trysky.

V případě zvětšování průřezu otvorů v lamelách J směrem k zadní části C účinné sekce 2 trysky se zvětšuje i velikost turhulenčníoh center, což mé za následek účinnější tvarování zpracovávaného materiálu.

Štěrbiny 8 mezi lamelami J v prostřední části B a zadní části C účinné sekce 2 jsou realizovány distančními podložkami 9 a mohou být stejné nebo rozdílné velikosti. Při stejné velikosti štěrbin 8 mezi lamelami J v zadní části C účinné sekce 2 dochází k rovnoměrnému postupnému úniku plynného média mimo osu tvarovaeí trysky, oož se projevuje částečným snížením hladiny hluku. Při použití štěrbin 8 s rozdílnou velikostí dochází v oelé zadní Sásti C účinné sekoe 2 k nerovnoměrnému unikání tlakového média. Zvýšené účinnosti tlumení hluku lze dosáhnout použitím zvětšujíoíoh se velikostí štěrbin 8 směrem k výstupnímu otvoru trysky.

Na obr. 2 je nakresleno příkladné provedení lamely 2 podle vynálezu v čelním pohledu, zatímco na obr. 3 a 4 v řezu s různým provedením hran oentrálníoh otvorů. Podle obr. 3 je otvor válcového tvaru, podle obr. 4 komole kuželovitý.

V případě použití oentrálníoh otvorů v lameláoh 2 ⁸ tvarem komolého kužele, byl při zkouškáoh tvarovaoí trysky zaznamenán její klidnější chod ve srovnání s váloovým tvarem otvorů.

Claims (13)

1. PREDMET VYNÁLEZU

   1. Tryska pro tvarování chemických vláken plynným médiem, sestávající z tělesa opatřeného alespoň jedním tryskovým kanálkem pro vedení vláken a alespoň jedním kanálkem pro přívod tlakového plynného média do prostoru mezi vstupní čést a účinnou sekci trysky, vyznačujíoí se tím, že účinná sekce £5) je tvořena ve své přední Sásti (A) hladkým průběžným otvorem (6), zatímco navazující prostřední části (B) a zadní část (C) účinné sekce (5) soustavou lamel (7) a centrioký umístěnými otvory v ose tryskového kanálku (2).
2. 2. Tryska pro tvarování chemických vláken podle bodu 1, vyznačujíoí se tím, že v prostřední části (B) účinné sekoe (5) jsou lamely (7) přisazeny těsně k sobě ve směru osy tryskového kanálku (2), zatímco zadní část (C) účinné sekoe (5) je opatřena štěrbinami (8) mezi lamelami (7) pro únik tlakového plynného média z tryskového kanálku (2) do volného ovzduší.
3. 3. Tryska pro tvarování ohemiokýoh vláken podle bodu 1, vyznačujíoí se tím, že v prostřední částí (B) a zadní části (C) účinné sekoe (5) jsou alespoň mezi některými lamelami (7) upraveny štěrbiny (8) pro únik tlakového plynného média do volnébo ovzduší,
4. 4. Tryska pro tvarování chemických vláken podle bodu 1, vyznačující se tím, že délkový poměr účinné sekoe (5) trysky k její vstupní části (4) je v rozmezí 1 : 1 až 20 Ϊ 1.
5. 5. Tryska pro tvarování ohemiokýoh vláken podle bodů 1 až 3, vyznačujíoí se tím, že lamely (7) jsou stejné tloušíky.
6. 6. Tryska pro tvarování chemiokýoh vláken podle bodů 1 až 3, vyznačujíoí se tím, že lamely (7) jsou rozdílné tloušťky.
7. 7. Tryska pro tvarování ohemiokýoh vláken podle bodu 1, vyznačujíoí se tím, že otvory v lamrláoh (7) mají kuželovité zkosené hrany.
8. 8. Tryska pro tvarování ohemiokýoh vlákeD podle bodu 1, vyznačujíoí se tím, že otvory v lameláoh (7) Jsou válcového tvaru.
9. 9. Tryska pro tvarování chemických vláken podle bodu 1 anebo 8, vyznačující se tím, že otvory v lamelách (7) jsou shodného průřezu jako je průřez hladkého průběžného otvoru (6) v přední části (A) účinné sekce (5).
10. 10. Tryska pro tvarování ohemiokých vláken podle bodu 1 anebo 7, vyznačující se tím, že otvory v lamelách (7) jsou většího nebo menšího průřezu než je průřez hladkého průběžného otvoru (6) v přední části (A) účinné sekce (5).
11. 11. Tryska pro tvarování chemických vláken podle bodů 3 a 2, vyznačující se tím, že štěrbiny (8) mezi lamelami (7) v prostřední části (b) a zadní části (C) účinné sekce (5) jsou stejné velikosti.
12. 12. Tryska pro tvarování chemických vláken podle bodů 3 a 2, vyznačující se tím, že štěrbiny (8) mezi lamelami (7) v prostřední části (B) a zadní části (C) účinné sekce (5) jsou rozdílné velikosti.
13. 13. Tryska pro tvarování ohemickýoh vláken podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že prostřední část (B) a zadní část (C) účinné sekce (5) obsahují' . lamely (7) střídavě různé tloušťky anebo s centricky umístěnými otvory střídavě různého průřezu vzhledem k průřezu hladkého průběžného otvoru (6) v přední části (A) účinné sekce (5).