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Die
Erfindung betrifft ein Luftdüsenaggregat für eine Luftdüsenspinnvorrichtung
zum Herstellen eines gesponnenen Fadens aus einem Stapelfaserverband,
mit einer Wirbelkammer und mehreren, in die Wirbelkammer mündenden
Injektionskanälen zum
Zuführen
von Fluiden, wobei wenigstens zwei Injektionskanäle einen unterschiedlichen
Neigungswinkel gegenüber
einer Parallelen zu der Achse des ersponnenen Fadens aufweisen.
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Bei
Luftdüsenspinnvorrichtungen
wird den Fasern eines ungedreht zugeführten Stapelfaserverbandes
durch eine Luftdüse
eine Spinndrehung erteilt, die dem fertigen Faden seine Festigkeit
verleiht. Hierzu wird der Stapelfaserverband in eine Wirbelkammer
geführt,
in der eine rotierende Wirbelströmung
vorherrscht, die üblicherweise
durch in die Wirbelkammer mündende
und mit Druckluft beaufschlagte Injektionskanäle erzeugt wird.
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Es
ist bekannt, beispielsweise aus der
DE 41 22 216 A1 , mehrere Injektionskanäle in der
Umfangswand der Wirbelkammer anzuordnen. Bei den bekannten Luftdüsenaggregaten
haben stets alle Injektionskanäle
für Druckluft
dieselben Neigungswinkel gegenüber
einer Parallelen zur Achse des gesponnenen Fadens. Die Injektionskanäle werden üblicherweise
von einer gemeinsamen Druckluftquelle über einen Ringkanal mit Druckluft
versorgt.
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Es
ist weiterhin bekannt, dass die in die Wirbelkammer injizierte Druckluft
zwei Funktionen erfüllen
muss. Erstens muss die Druckluft eine rotierende Wirbelströmung bilden,
die den Fasern des zugeführten
Stapelfaserverbandes ihre Spinndrehung erteilt. Zweitens muss die
Druckluft so in die Wirbelkammer einströmen, das an der Einlassöffnung eines
Faserzuführkanals
für den
Stapelfaserverband ein genügend
großer
Unterdruck entsteht, durch den der Stapelfaserverband von der Lieferklemmlinie
in die Wirbelkammer transportiert wird.
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Nachteil
bei den bekannten Luftdüsenaggregaten
ist, dass der Neigungswinkel der Injektionskanäle als Kompromiss zwischen
zwei widersprüchlichen
Anforderungen festgelegt werden muss. Je kleiner der Neigungswinkel
ist, d.h. je mehr sie sich einer Parallelen zur Achse des ersponnenen
Fadens annähern,
desto größer ist
der Unterdruck an der Einlassöffnung
des Faserzuführkanals
und umso besser ist die Faserübernahme
von dem Lieferwalzenpaar. Gleichzeitig nehmen jedoch die den Stapelfaserverband
um seine Achse drehenden Umfangskräfte der Wirbelströmung ab,
und der ersponnene Faden hat nur noch eine geringe Festigkeit. Wird
der Neigungswinkel der Injektionskanäle sehr groß gewählt, d.h. nahe 90° zur Achse
des ersponnenen Fadens, so erzeugt zwar die rotierende Wirbelströmung einen
Faden hoher Festigkeit, allerdings kommt es zu einem verringerten
Unterdruck an der Einlassöffnung,
was das Ansaugverhalten des Luftdüsenaggregates und den Fasertransport
in die Wirbelkammer verschlechtert und zu Fadenbrüchen führen kann.
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Aus
der
DE 41 22 216 A1 ist
außerdem
ein Luftdüsenaggregat
bekannt, bei dem ein weiterer Injektionskanal für ein Fluid beschrieben ist,
der koaxial zur Achse des ersponnenen Fadens angeordnet ist. Dieser
Injektionskanal dient ausschließlich
zum Zuführen
von Wasser in die Wirbelkammer, wodurch das versponnene Fasermaterial
befeuchtet wird. Ziel ist, die Festigkeit des ersponnenen Fadens
durch die direkte Befeuchtung beim Spinnen zu verbessern und auf
große
Luftbefeuchter für
die Umgebungsluft verzichten zu können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die genannten Nachteile zu
vermeiden und ein Luftdüsenaggregat
zu schaffen, das sowohl eine gute Drallerteilung als auch ein gutes
Ansaugverhalten besitzt.
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Die
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass wenigstens zwei Injektionskanäle mit unterschiedlichen Neigungswinkeln
an wenigstens eine Druckluftquelle anschließbar sind.
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Durch
wenigstens zwei Injektionskanäle
mit unterschiedlichen Neigungswinkeln, die alle mit Druckluft beaufschlagt
werden, lässt
sich in vorteilhafter Weise die Wirbelströmung in der Wirbelkammer beeinflussen.
Wenigstens eine, vorteilhafterweise aber mehrere Injektionskanäle werden
in Position und Neigungswinkel so angeordnet, dass eine gute Drallerteilung
der Fasern des Stapelfaserverbandes gewährleistet ist und ein Faden
hoher Festigkeit entsteht. Hierfür
ist insbesondere ein relativ großer Neigungswinkel und eine
tangential in die Wirbelkammer mündende Öffnung dieser
Injektionskanäle
vorteilhaft. Zur Sicherstellung eines guten Ansaugverhaltens und
zur Gewährleistung
eines sicheren Transportes des Stapelfaserverbandes vom Lieferwalzenpaar
in die Wirbelkammer ist wenigstens ein weiterer mit Druckluft beaufschlagter
Injektionskanal vorgesehen, der einen geringeren Neigungswinkel
als die vorgenannten Injektionskanäle zur Drallerteilung aufweist.
Der Injektionskanal mit geringerem Neigungswinkel bewirkt im Wesentlichen
das Entstehen eines Unterdruckes an der Einlassöffnung des Faserzuführkanals.
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Es
kann vorteilhaft sein, dass der wenigstens eine Injektionskanal
zur Unterdruckerzeugung einen anderen Abstand, insbesondere einen
geringeren Abstand von der Einlassöffnung als die Injektionskanäle zur Drallerzeugung
aufweist. Durch diese Nähe zur
Einlassöffnung
wird die Unterdruckbildung verstärkt.
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Für ein besonders
gutes Ansaugverhalten der Luftdüse
ist es vorteilhaft, dass wenigstens ein Injektionskanal für Druckluft
einen Neigungswinkel von weniger als 5°, vorzugsweise sogar von 0° aufweist, das
heißt
dieser Injektionskanal sollte im Wesentlichen parallel zu der Achse
des ersponnenen Fadens verlaufen.
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In
Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, den Injektionskanal
so anzuordnen, dass seine Mündung
auf das Zentrum der rotierenden Wirbelströmung gerichtet ist. Es kann
so eine Störung
der Rotation der Wirbelströmung
weitgehend vermieden werden.
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Es
kann vorgesehen sein, alle Injektionskanäle an einer gemeinsamen Druckluftquelle
anzuschließen.
In diesem Falle kann die Wirbelströmung beispielsweise durch die
Auswahl der Anzahl und der Durchmesser der Injektionskanäle entsprechend
eingestellt werden.
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In
Ausgestaltung der Erfindung ist es jedoch vorteilhaft, dass wenigstens
zwei Injektionskanäle mit
unterschiedlichen Neigungswinkeln an getrennt regelbare Druckluftquellen
anschließbar
sind. Durch die getrennt regelbaren Druckluftquellen kann der Druck
und oder die Durchflussmenge der Luft durch die unterschiedlichen
Injektionskanäle
während
des Spinnvorganges verändert
werden. Hierdurch lässt sich
in vorteilhafter Weise mit der aus den Injektionskanälen strömenden Druckluft
eine schraubenlinienförmige
Wirbelströmung
mit veränderbarer
Steigung in der Wirbelkammer erzeugen. Es ist vorteilhaft, dass
die Wirbelströmung
schraubenlinienförmig
mit einer Steigung verläuft,
die an die Abzugsgeschwindigkeit des gesponnenen Fadens und an seine
Drehung angepasst ist.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
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Es
zeigen:
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1 in
starker Vergrößerung einen
Axialschnitt durch ein Luftdüsenaggregat
einer Luftdüsenspinnvorrichtung,
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2 eine
entlang der Schnittfläche
II-II geschnittene Ansicht des Luftdüsenaggregates aus 1.
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Die
Luftdüsenspinnvorrichtung
nach den 1 und 2 enthält eine Liefereinrichtung 1 zum Zuführen eines
zu verspinnenden Stapelfaserverbandes 2 sowie ein Luftdüsenaggregat 3,
in welchem dem Stapelfaserverband 2 die zum Erspinnen eines Fadens 4 erforderliche
Drehung erteilt wird.
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Die
Liefereinrichtung 1 enthält ein Lieferwalzenpaar 5, 6,
das dem Luftdüsenaggregat 3 in
geringem Abstand vorgeordnet ist und bei dem es sich um die Ausgangswalzen
eines ansonsten nicht dargestellten Streckwerks handeln kann. Ein
solches Streckwerk verzieht in bekannter Weise ein zugeführtes Faserband
oder auch ein Vorgarn zu einem Stapelfaserverband 2 der
gewünschten
Feinheit. Die Liefereinrichtung 1 kann jedoch alternativ
ein Klemmwalzenpaar einer anderen Verzugseinrichtung oder eines
sonstigen vorgeordneten Aggregates sein. Mit 7 ist eine
Klemmlinie bezeichnet, an welcher der in Zulieferrichtung A zugeführte Stapelfaserverband 2 vor
dem Einlaufen in das Luftdüsenaggregat 3 geklemmt
gehalten wird. Das Luftdüsenaggregat 3 erzeugt
für den
zu erspinnenden Faden 4 dessen Drehung und liefert den
Faden 4 in Fadenabzugsrichtung B mittels eines nicht dargestellten
Abzugswalzenpaares ab.
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Das
Luftdüsenaggregat 3 enthält unter
anderem einen Faserzuführkanal 8 und
eine im Wesentlichen hohlzylindrischen Wirbelkammer 9.
Eine Fluideinrichtung erzeugt in der Wirbelkammer 9 durch
Einblasen von Druckluft durch in die Wirbelkammer 9 mündende Injektionskanäle 10 eine
Wirbelströmung. Die
Injektionskanäle 10 gehen
von einem Ringraum 11 aus, der von einer als Zuleitung
dargestellten Druckluftquelle 12 mit Druckluft versorgt
wird. Die Zuströmrichtung
der Druckluft ist mit C bezeichnet. Die Injektionskanäle 10 weisen
einen Neigungswinkel α gegenüber einer
Parallelen 13 zu der Achse des ersponnenen Fadens 4 auf,
der vorteilhafterweise zwischen 30° und 90° beträgt. Außerdem münden die Injektionskanäle 10 – wie in 2 zu
erkennen – tangential
in die Wirbelkammer 9, wodurch eine rotierende Wirbelströmung entsteht.
Es sei hier angemerkt, dass die windschief im Raum verlaufenden
Injektionskanäle 10 aus
Gründen
der klareren Darstellung in den 1 und 2 jeweils
in die Zeichenebene hineinprojiziert sind. Die aus den Injektionskanäle 10 austretende
Druckluft wird über
einen Abluftkanal 14 abgeführt, der ein spindelförmiges Bauteil 15 ringförmig umgibt.
In dem spindelförmigen
Bauteil 15 ist ein Fadenabzugskanal 16 angeordnet.
Im Endbereich des Faserzuführkanals 8 ist
als Drallsperre eine Kante 17 einer Faserführungsfläche 18 angeordnet,
die exzentrisch zum Fadenabzugskanal 16 im Bereich von
dessen Eintrittsöffnung 19 liegt.
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Im
Luftdüsenaggregat 3 werden
die zu verspinnenden Fasern einerseits im Stapelfaserverband 2 gehalten
und so vom Faserzuführkanal 8 im
Wesentlichen ohne Drehungserteilung in den Fadenabzugskanal 16 geführt. Andererseits
sind die Fasern aber im Bereich zwischen dem Faserzuführkanal 8 und
dem Fadenabzugskanal 16 der Wirkung der Wirbelströmung ausgesetzt,
durch die sie oder mindestens ihre Endbereiche von der Eintrittsöffnung 19 des Fadenabzugskanals 16 radial
hinweggetrieben werden. Die so hergestellten Fäden 4 zeigen deshalb
einen Kern von im Wesentlichen in Fadenlängsrichtung verlaufenden Fasern
oder Faserbereichen ohne wesentliche Drehung und einen äußeren Bereich,
in welchem die Fasern oder Faserbereiche um den Kern herum gedreht
sind.
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Die
Rotation der Wirbelströmung
in der Wirbelkammer 9 wird durch den Neigungswinkel α der Injektionskanäle 10 beeinflusst.
Je größer der
Neigungswinkel α ist,
umso stärker
ist die Rotation der Wirbelströmung
und umso höher
ist die Festigkeit des ersponnenen Fadens 4.
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Zum
störungsfreien
Betrieb des Luftdüsenaggregates 3 ist
es jedoch erforderlich, dass an der Einlassöffnung 20 des Faserzuführkanals 8 ein
ausreichend hoher Unterdruck vorliegt. Der Unterdruck an der Einlassöffnung 20 sorgt
für einen
Transport des Stapelfaserverbandes 2 von der Klemmlinie 7 des
Lieferwalzenpaares 5, 6 in die Wirbelkammer 9. Die
Höhe des
Unterdruckes an der Einlassöffnung 20 lässt sich
ebenfalls durch den Neigungswinkel α der Injektionskanäle 10 beeinflussen,
und zwar ist der Unterdruck umso höher, je kleiner der Neigungswinkel α ist. Bei
den im Stand der Technik bekannten Luftdüsenaggregate 3 waren
stets alle mit Druckluft beaufschlagten Injektionskanäle unter
dem gleichen Neigungswinkel α angeordnet.
Dieser Neigungswinkel α musste
in nachteiliger Weise als Kompromiss zwischen den beiden vorgenannten
widersprüchlichen
Anforderungen festgelegt werden.
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Bei
dem Luftdüsenaggregat 3 gemäß der vorliegenden
Erfindung sind nun zwei weitere Injektionskanäle 21 für Druckluft
vorgesehen. Die Injektionskanäle 21 gehen
von einem Ringraum 22 aus und münden unter einem kleineren
Neigungswinkel als die Injektionskanäle 10 in die Wirbelkammer 9.
Die in 1 dargestellten Injektionskanäle 21 weisen einen Neigungswinkel
von 0° auf,
d.h. sie verlaufen parallel zur Achse des gesponnenen Fadens 4.
Der Ringraum 22 wird wiederum von einer vereinfacht als Zuleitung
dargestellten Druckluftquelle 23 in Zuströmrichtung
D mit Druckluft versorgt.
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Durch
das Vorhandensein von Injektionskanälen 10 und 21 mit
unterschiedlichen Neigungswinkeln α kann in vorteilhafter Weise
die Wirbelströmung in
der Wirbelkammer 9 optimal an die gewünschten Eigenschaften angepasst
werden, da sich jetzt Rotation der Wirbelströmung und der an der Einlassöffnung 20 entstehende
Unterdruck getrennt beeinflussen lassen. Es lässt sich so mit der aus den
Injektionskanälen 10 und 21 strömenden Druckluft
eine schraubenlinienförmige
Wirbelströmung
mit veränderbarer
Steigung in der Wirbelkammer erzeugen.
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Die
getrennte Beeinflussung der Wirbelströmung durch die verschiedenen
Injektionskanäle 10 und 21 ist
umso besser möglich,
je kleiner der Abstand der Eintrittsstelle der Injektionskanäle 21 in
die Wirbelkammer 9 von der Einlassöffnung 20 ist, das heißt, je weiter – in Fasertransportrichtung
gesehen – stromaufwärts die
Injektionskanäle 21 angeordnet sind.
Durch einen geringeren Abstand der Injektionskanäle 21 zu der Einlassöffnung 20 lässt sich
bei geringerem Luftdurchsatz ein höherer Unterdruck an der Einlassöffnung 20 erreichen.
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Es
ist besonders vorteilhaft, die Druckluftquelle 12 und die
Druckluft 23 so auszugestalten, dass die Parameter der
einströmenden
Druckluft, wie beispielsweise Luftdruck oder Luftmenge, während des
Spinnvorgangs getrennt regelbar sind. Es ist so in vorteilhafter
Weise möglich
die Wirbelströmung
in der Wirbelkammer 9 an sich ändernde Parameter des zu verspinnenden
Stapelfaserverbandes 2 anzupassen. Es kann beispielsweise
vorteilhaft sein, wenn während
des Spinnvorganges die Liefergeschwindigkeit in Richtung A und die
Fadenabzugsgeschwindigkeit in Richtung B erhöht werden, gleichzeitig den
Luftdruck der durch die Injektionskanäle 21 einströmenden Druckluft
zu erhöhen,
um dadurch beispielsweise die Luftgeschwindigkeit in dem Faserzuführkanal
der erhöhten
Geschwindigkeit des Stapelfaserverbandes 2 anzupassen.
Das gezeigte Luftdüsenaggregat 3 weist
also den großen
Vorteil einer sehr variablen Verwendbarkeit auf.
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Abschließend sei
noch darauf hingewiesen, dass die gezeigte Anzahl der Injektionskanäle 10 und 21 nur
beispielhaft ist und je nach Anforderung variiert werden kann.