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Stand der
Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verwirbeln von Multifilamentgarnen
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Diese Vorrichtungen bestehen in der Regel aus einem
Garnkanal, durch den das Garn hindurchläuft und einer Blasbohrung, die
quer zum Garnkanal oder mit leichter Förderwirkung angeordnet ist,
und durch die Luft auf den Faden beaufschlagt wird. Die Luft bläst das Garn,
das aus mehreren Einzelfäden
oder -filamenten besteht an die Prallfläche, öffnet es und verflechtet die
einzelnen Filamente miteinander und es entstehen die sogenannten
Verwirbelungsknoten. Die Garnkanäle und
auch die Blaskanäle
gibt es in den unterschiedlichsten Ausführungen. So gibt es Garnkanäle, denen
Querschnitt U-, V-, halbkreis oder dreiviertelkreis oder vollkreisformig
ausgeführt
sind. Weiterhin gibt es Düsen
mit Garnkanälen,
die im Querschnitt durch die Blasbohrung und längs zum Garnkanal eine konvexe
Form auf der Blasbohrungsseite und/oder auf der Prallseite aufweisen.
So ist in der
EP 0
564 400 B1 eine Verwirbelungsvorrichtung beschrieben, bei der
der Düsenkanal
im Querschnitt eine konvexe Form auf der Düsenseite und Prallseite aufweist.
Der Vorteil dieser Ausführung
besteht darin, daß durch die
Querschnittsvergrößerung des
Garnkanals nach außen
hin, die Luftgeschwindigkeit dermaßen verringert wird, daß Eigenstörungen bei
der Verwirbelung damit verhindert werden und die Gleichmäßigkeit
der Verwirbelungsknoten verbessert wird.
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Dann
gibt es Verwirbelungsvorrichtungen bei denen der Garnkanal im Bereich
der Blasbohrung erweitert wurde. Dies hat den Vorteil, daß die an
die Prallfläche
ausströmende
Luft das Garn stärker
auseinanderblasen kann und sich die Stabilität und Festigkeit der Verwirbelungsknoten
dadurch erhöht.
Der Nachteil ist allerdings, daß bei
einem Garnkanal mit gleichbleibendem Kanalquerschnitt, dieser relativ breit
ausgeführt
sein muß,
damit die Verwirbelungsluft so abtransportiert werden kann, daß keine
Störungen
durch zu hohe Luftgeschwindigkeiten entstehen.
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In
der
EP 1 030 938 B1 ist
eine Verwirbelungsvorrichtung beschrieben, bei der die Blasbohrung
in einen Hauptluftstrahl und Nebenluftstrahle aufgeteilt ist. Diese
Auführung
bewirkt durch die Nebenluftstrahle ein Zentrieren des Garnes in
der Garnkanalmitte und dadurch eine gute regelmäßige Verwirbelung bei guter
Stabilität
der Verwirbelungsknoten. In der WO 03029539 A1 ist eine Verwirbelungsvorrichtung
dargestellt, bei der der Hauptluftstrom durch zwei Gegenluftströme unterstützt wird.
Auch bei dieser Vorrichtung wird das Garn durch die Gegenluftströme zentriert.
Dies erhöht
die Verwirbelungsgleichmäßigkeit
hat aber den Nachteil des erhöhten
Luftverbrauches.
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In
der
DE 3711759 ist eine
Verwirbelungsvorrichtung bekannt, bei der das Garn durch Fadenführer vor
und nach dem Garnkanal in der Garnkanalmitte zentriert wird, damit
das Garn gleichmäßig vom Blasluftstrom
erfaßt.
Diese Ausführung
bewirkt ebenso eine Verbesserung der Verwirbelungsgleichmäßkeit.
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Alle
oben beschriebenen Vorrichtungen haben zur Qualitätsverbesserung
der Verwirbelung beigetragen.
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Aufgabe der
Erfindung
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Es
ist Aufgabe der Erfindung eine Verwirbelungsvorrichtung so auszuführen, daß eine weitere Optimierung
der Verwirbelungsqualität
bei möglichst niedrigem
Energieverbrauch erreicht wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung
ist die Reduzierung der Geräuschentwicklung.
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Beschreibung der Erfindung
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Die
Aufgabe wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, daß der Garnkanal
im Querschnitt durch die Blasbohrung längs zum Garnkanal nach außen konvex
erweitert wird und im Querschnitt quer zum Garnkanal sehr eng gehalten
wird. Der Verlauf der konvexen Form, kann ein oder es können auch
mehrere Radien sein, die vorzugsweisen tangential ineinander übergehen.
In der Verwirbelungszone im Bereich der Blasbohrung ist der Garnkanal
in der Breite, der Länge
und der Tiefe so ausgeführt,
daß sich
in der Wirbelkammer die Verwirbelung, Verflechtung oder Verknotung
der Garnfilamente miteinander bildet. Je nach Größe der Kammer läßt sich
ein Stabilitätsgrad
erzeugen, bei dem die Verwirbelungsknoten leichter oder schwerer
geöffnet
werden können.
Durch den nach außen
hin engen Garnkanal wird das Garn sehr mittig über der Blasbohrung zentriert,
was sich sehr günstig
auf die Gleichmäßigkeit
auswirkt. Der Übergang
aus der breiteren Verwirbelungskammer in den schmaleren Garnkanal
wird vorzugsweise strömungsgünstig ausgelegt.
Durch die konvexe Form des Garnkanals mit dem nach außen größer werdenden
Kanalquerschnitt nimmt die Strömungsgeschwindigkeit
der Luft ab. Somit sind vor und nach der Verwirbelungszone störende Luftströme minimiert.
Durch die Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit
wird auch die Geräuschentwicklung
reduziert. Je länger
der Garnkanal bei gleichzeitiger Garnkanalquerschnittserweiterung ist,
desto niedriger ist die Geräuchentwicklung.
Da mit zunehmender Garnkanallänge
die Reibungskräfte
auf das Garn zunehmen, wird die Garnkanaloberfläche vorzugsweise strukturiert.
Dies können
Erhöhungen
oder Vertiefungen ähnlich
einer Golfballoberfläche
sein. Es können
weiterhin Ausformungen mit speziellen Konturen sein oder auch zusätzliche
Bohrungen, die in den Garnkanal eingebracht werden.
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Durch
die geringere Kontaktoberfläche
werden somit die Reibkräfte
auf das Garn reduziert Die Bohrungen können mit Unterdruck beaufschlagt
werden. Dadurch kann die überschüssige Luft
vom Verwirbelungszentrum weg zur Rückseite der Düse weggeführt werden.
Es ist aber auch denkbar, eine Anzahl von Bohrungen mit Luft bei
niedrigem Druck zu beaufschlagen, um ein Luftpolster im Garnkanal
zu erhalten und so die Reibung zusätzlich zu reduzieren. Eine
weitere Möglichkeit
ist, den konvexen Verlauf des Garnkanales wellig auszuführen. Diese
verschiedenen Oberflächenstrukturen
können
auch in die Prallplatte eingebracht werden, um auch hier die Reibkräfte beim
Anblasen des Garns an die Prallplatte zu minimieren.
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Ausführungsbeispiele
werden in nachfolgenden Zeichnungen und Figuren näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 Düse in verschiedenen
Ansichtsdarstellungen und Kanalformen
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2 Düse mit Abluftbohrungen
im Garnkanal
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3 Düse mit Orangenhautoberfläche im Garnkanal
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4 Düse mit Aussparungen
im Garnkanal
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Beispiele
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1 zeigt
einen Erfindungsgemäßen Düsenkörper in
verschiedenen Ansichtsdarstellungen. Im Schnitt A-A ist der konvexe
Garnkanal 3 mit dem Radius R, der Blasbohrung 2 mit
dem Winkel α und der
Wirbelkammer 4 dargestellt. Die Seitenansichten zeigen
den Düsenkörper mit
verschiedenen G arnkanalformen. Der Düsenkörper 1.1 hat einen
V-förmigen
Garnkanal 3.1 mit der Breite b, der im Kanalgrund einen
kleinen Radius hat. Damit ist eine sehr genaue Zentrierung des Garnes
möglich.
Die offene Seite des Garnkanals 3.1 ist im Betriebszustand
von der Prallplatte (hier nicht dargestellt) abgedeckt. Der Garnkanal 3.1 hat
an seinen engsten Querschnitt qi im Auslauf der Wirbelkammer 4 und
seinem Ende den größten Querschnitt
qa.
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Eine
weitere Ausführung
zeigt den Düsenkörper 1.2 mit
einem U-förmigen
Garnkanal 3.2. Der Düsenkörper 1.3 hat
einen Garnkanal 3.3 mit einer ¾ Kreisform. Dieser wird nach
außen
mit v-förmigem Querschnitt
erweitert. Dadurch wird das Garn im Garnkanal besser zentriert und
die Luftgeschwindigkeit an den äußeren Enden
des Garnkanales wird verringert.
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Ein
weiteres Beispiel zeigt den Düsenkörper 1.4 mit
dem Garnkanal 3.4. Dieser wird mit kreisförmigem Querschnitt
erweitert. In der Draufsicht auf den Düsenkörper 1 ist der Garnkanal 3 mit
der Blasbohrung 2 Wirbelkammer 4 sichtbar. Die
Düsenkörperlänge l die
Blasbohrungsbreite bb, die Wirbelkammerlänge lw und die Wirbelkammerbreite
bw werden je nach Garnstärke
und Verwirbelungsanforderungen dimensioniert. Zum weiteren Verständnis ist
der Düsenkörper in
isometrischer Darstellung einmal im Querschnitt quer zum Garnkanal
und einmal längs durch
den Garnkanal dargestellt.
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2 zeigt
den Düsenkörper im
Querschnitt mit Aussparungen 5 im Garnkanal. Die Aussparungen
sind hier rechteckig mit der Länge
la und der Breite ba dargestellt, können jedoch beliebig andere Querschnittsformen
haben. Sie sind so dimensioniert, daß zum einen genügend Luft
entweder abgesaugt werden oder frei entweichen kann, und/oder daß die Garnreibung
im Garnkanal genügend
reduziert wird.
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3 zeigt
einen Garnkanal mit sogenannter Golfballoberfläche. Vorzugsweise im Garnkanalgrund
sind Vertiefungen 6 eingebracht, es können jedoch auch die Garnkanalflanken,
wie dargestellt Vertiefungen 6 aufweisen. Die Dimensionen
und Abstände
der Vertiefungen werden je nach gewünschtem Garnreibwert festgelegt.
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4 zeigt
eine Düsenvariante
(dargestellt mit Prallplatte 8 und Fadenführern 9)
mit Aussparungen 7 im Garnkanal. Man erkennt, daß der Faden 10 in
den Garnkanalgrund gedrückt
wird. Die Aussparungen reduzieren die Garnkontaktlänge und
somit die Garnreibkräfte
im Garnkanal. Die Anzahl, Dimension und Abstände der Aussparungen werden
je nach gewünschtem
Reibwert festgelegt.
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- 1
- Düsenkörper
- 1.1
- Düsenkörper mit
V-förmigem
Garnkanal
- 1.2
- Düsenkörper mit
U-förmigem
Garnkanal
- 1.3
- Düsenkörper mit ¾ kreisförmigem Garnkanal und
V-förmiger
Kanalerweiterung
- 1.4
- Düsenkörper mit ¾ kreisförmigem Garnkanal und
U-förmiger
Kanalerweiterung
- 2
- Blasbohrung
- 3
- Garnkanal
- 3.1
- Garnkanal
V-Form
- 3.2
- Garnkanal
U-Form
- 3.3
- Garnkanal
mit ¾ Kreisform
und V-förmiger Kanalerweiterung
- 3.4
- Garnkanal
mit ¾ Kreisform
und U-förmiger Kanalerweiterung
- 4
- Wirbelkammer
- 5
- Abluftbohrung
- 6
- Vertiefungen
- 7
- Aussparungen
- 8
- Prallplatte
- 9
- Fadenführer
- 10
- Faden
- α
- Blasbohrungswinkel
- R
- Krümmungsradius
des Garnkanals
- Ra
- Radius
am Kanalauslauf
- L
- Düsenkörperlänge
- lw
- Länge der
Wirbelkammer
- bw
- Breite
der Wirbelkammer
- bb
- Breite
der Blasbohrung
- bv
- Breite
des V-förmigen
Garnkanals
- bu
- Breite
des U-förmigen
Garnkanals
- bk
- Breite
des Kreis-förmigen
Garnkanals
- qi
- kleinster
Garnkanalquerschnitt
- qa
- größter Garnkanalquerschnitt
- la
- Länge der
Abluftbohrung
- ba
- Breite
der Abluftbohrung