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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, deren 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 und die einzelnen Filamente stärker in Rotation versetzen kann und sich dadurch die Stabilität und Festigkeit der Verwirbelungsknoten erhöht. Der Nachteil ist allerdings, dass dies für Düsen, die nur aus einem Teil gefertigt werden nicht oder nur mit erheblichem Aufwand ausführbar ist.
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In der
EP 1 030 938 B1 ist eine Verwirbelungsvorrichtung beschrieben, bei der die Blasbohrung in einen Hauptluftstrahl und Nebenluftstrahl aufgeteilt ist. Diese Ausführung bewirkt durch die Nebenluftstrahle ein Zentrieren des Garnes in der Garnkanalmitte und dadurch eine gute regelmäßige Verwirbelung bei guter Stabilität der Verwirbelungsknoten. In der
WO03029539A1 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. In der
DE3711759 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 wird. Diese Ausführung bewirkt ebenso eine Verbesserung der Verwirbelungsgleichmäßigkeit.
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Weiterhin ist in der
EP1861526A1 eine Vorrichtung bekannt, bei der der Verwirbelungskanal im Bereich der Blasbohrung minimal erweitert ist. Dies hat besonders bei Mikrofilamentgarnen die Verwirbelungsintensität verbessert.
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Alle oben beschriebenen Vorrichtungen haben zur Qualitätsverbesserung oder zur Energieeinsparung der Verwirbelung beigetragen.
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Bei den heutigen Verwirbelungsdüsen gibt es unterschiedliche Ausführungen der Düseneinsatzgeometrien, sowie der Möglichkeit des Fadeneinlegens. So gibt es offene Düsen, die im Garnkanal einen Schlitz zum Fadeneinlegen haben. Diese Düsen bestehen aus 2 Teilen die exakt zueinander ausgerichtet werden müssen oder sie sind aus einem Stück gefertigt.
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Dann gibt es Düsen deren Garnkanal geschlossen ist. Diese Düsen bestehen in der Regel aus 2 Teilen. Zum Fadenanlegen wird das Oberteil der Düse geöffnet und nach dem Fadenanlegen wieder geschlossen oder der Faden wird durch die geschlossene Düse eingefädelt. Alle diese Ausführungen haben Vor- und Nachteile in der Herstellung sowie in der Handhabung beim Fadenanlegen.
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Aufgabe der Erfindung
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Die Anforderung an die Verwirbelung von Multifilamentgarnen haben erheblich zugenommen. Zum einen dadurch bedingt, dass in den nachfolgenden Weiterverarbeitungsprozessen wie zum Beispiel Weben oder Stricken durch die zunehmende Prozessgeschwindigkeit ein verbesserter Fadenschluss benötigt wird. Zum anderen möchte man auf die Schlichtemittel, die ebenso einen verbesserten Fadenschluss erzeugen, weitestgehend verzichten, da hier ein Auftragen und späteres Auswaschen erforderlich ist. Bei der Herstellung von Spinnereigarnen, insbesondere bei voll-, oder teilverstreckten Garnen gibt es häufig Probleme eine für den Nachfolgeprozess befriedigende Verwirbelung zu erzielen. Der Grund hierfür sind die zunehmenden Prozessgeschwindigkeiten in der Spinnerei, häufig unzureichende Druckluftversorgung oder Druckbegrenzung an der Maschinenanlage sowie niedrige Filamentzahlen bei gleichzeitig hoher Filamentstärke. Es ist Aufgabe der Erfindung eine Verwirbelungsvorrichtung so auszuführen, dass eine Verwirbelung erzielt wird, die den Nachfolgeprozessen genügt bei gleichzeitig minimalem Luftverbrauch.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Aufgabe wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, dass der Garnkanal aus einem breiteren Garnkanalbereich und einem schmäleren Garnkanalbereich besteht und der Übergang vom breiteren auf den schmäleren Garnkanal im Bereich der Blasbohrung erfolgt. Das Garn durchläuft vorzugsweise durch den breiteren Garnkanal und wird in diesem Teil durch die ausströmende Blasluft geöffnet. Nach oder im Bereich der Blasbohrung verengt sich der Garnkanal. Dies bewirkt zum Einen eine Intensivierung der Rotation der aus der Blasbohrung ausströmenden Blasluft, zum Anderen wird der Faden durch den schmäleren Fadenauslaufkanal zentriert. Die Luftrotation verdreht die einzelnen Filamente und es bilden sich die sogenannten Verwirbelungsknoten. Durch die Dimensionierung und Form des Übergangs vom breiteren auf den schmäleren Garnkanal sowie die Position des Blaskanals im Übergang wird die Luftrotation optimiert. Der Übergang kann radial und langgezogen oder auch relativ kurz und kantig erfolgen. Die Längen des breiteren Garnkanalbereiches und des schmäleren Garnkanalbereiches sind je nach Anforderung aufeinander abgestimmt. Eine weitere Optimierung ist durch die Form der Blasbohrung gegeben. Diese kann zylindrisch, elliptisch längs zum Garnkanal oder elliptisch quer zum Garnkanal ausgeführt sein. Es sind auch andere Formen wie zum Beispiel der Y-förmige Blaskanal möglich. Die Garnkanalkontur kann bei den verschiedenen Ausführungen von Düsen, die weiter oben schon beschrieben wurden eingebracht werden. Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, dass bei der offenen Diese, die aus nur einem Stück besteht, der Garnkanal aus einem Press- oder Spritzwerkzeug in seiner fertigen Form hergestellt werden kann. Vorzugsweise ist die der Blasbohrung gegenüber liegende Prallebene des Fadeneinlaufkanals und des Fadenauslaufkanals kollinear, es sind aber auch Ausführungen möglich, bei denen die Prallebene des Fadeneinlaufkanals und Fadenauslaufkanals auf unterschiedlichen Ebenen liegen. Die Kontur des Garnkanals im Fadeneinlauf und Fadenauslauf kann zum Beispiel U-förmig, V-förmig oder zylindrisch oder eine Kombination aus den unterschiedlichen Formen sein. Die Übergänge im Garnkanal sind fadenschonend ausgebildet.
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Besonders bei Glattgarnen insbesondere bei hochfesten Garnen zeigt sich der Vorteil dieser neuartigen Garnkanalausführung. Diese lassen sich aufgrund ihrer Filamentsteifigkeit, der im Prozess herrschenden Fadenspannungen und Geschwindigkeiten im Gegensatz zu texturierten Garnen schwer verwirbeln. Gerade bei niedrigen Filamentzahlen ist es besonders schwierig die Filamente miteinander zu verflechten. Durch die ideale Dimensionierung der Garnkanalkontur im Fadeneinlauf- und Fadenauslauf, der Länge und Kontur des Kanalübergangs sowie der Position und Ausführung der Blasbohrung lässt sich eine hohe Verwirbelungsintensität bei niedrigem Luftverbrauch erzielen. Die besondere Anordnung der Fadenführungselemente und der exakte definierte Fadenlauf durch die Verwirbelungszone bewirkt eine weitere Verbesserung der Verwirbelung hinsichtlich der Verflechtungsintensität und Gleichmäßigkeit. In bestimmten Fällen kann es auch sinnvoll sein, dass das Garn zuerst den schmäleren Garnkanalabschnitt und dann den breiteren Garnkanalabschnitt durchläuft. Dies ist abhängig von den Prozessbedingungen und vorherrschenden Fadenspannungen. Der Winkel der Blasbohrung liegt vorzugsweise zwischen 75 und 105°
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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 im Querschnitt senkrecht zum Garnkanal
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2 Düse im Querschnitt längs zum Garnkanal mit Fadenführern
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3 Düse im Querschnitt senkrecht zur Blasbohrung
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4 Düse im Querschnitt mit unterschiedlichen Garnkanalhöhen
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5 Düse im Querschnitt mit unterschiedlichen Garnkanalhöhen
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6 Düse im Querschnitt mit geänderter Schlitzposition
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7 Düse im Querschnitt mit elliptischer Blasbohrung längs/quer zum Garnkanal
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8 Düsen im Querschnitt bestehend aus Oberteil und Unterteil
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9 Strömungssimulation
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Düsenkörper
- 1a
- Düsenkörper Unterteil
- 1b
- Prallplatte
- 2
- Garnkanal
- 2a
- breiter Garnkanalbereich
- 2b
- schmaler Garnkanalbereich
- 2c
- Übergangsbereich vom breiten auf den schmalen Garnkanal
- 2d
- Prallfläche
- 2e
- Einfädelschlitz
- 3
- Blasbohrung
- 3a
- zylindrische Blasbohrung
- 3b
- elliptische Blasbohrung längs zum Garnkanal
- 3c
- elliptische Blasbohrung quer zum Garnkanal
- 4
- Fadenführer
- 5
- Faden
- 6a
- Luftströmung im breiten Garnkanalbereich
- 6b
- Luftströmung im schmalen Garnkanalereich
- 6c
- Luftströmung im Übergangsbereich
- 6d
- Luftströmung in der Blasbohrung
- DL
- Düsenkörperlänge
- FL
- Abstand der Fadenführer zum Düsenkörper
- A
- Abstand der Blasbohrung zum Übergang
- α
- Blasbohrungswinkel
- EH
- Einfädelschlitzhöhe
- SH
- Höhe schmaler Garnkanal
- BH
- Höhe breiter Garnkanal
- KH
- Garnkanalhöhe
- BB
- Breite breiter Garnkanal
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Beispiele
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1 zeigt einen Düsenkörper 1 im Querschnitt längs zum Garnkanal mit der Länge DL. Der Garnkanal besteht aus dem Kanalabschnitt 2a mit breiterer Garnkanalbreite BB, dem Übergangsbereich 2c und dem Kanalabschnitt 2b mit dem schmäleren Garnkanalbreite SB. Der Faden 5 durchläuft zunächst den breiteren Garnkanal 2a und wird mit Blasluft durch den Blaskanal 3 im Winkel α beaufschlagt. Die Mittelachse der Blasbohrung schneidet die Prallfläche 2d im Abstand AL von der Außenseite des breiteren Garnkanals 2a. Die Blasluft drückt den Faden 5 Richtung Prallfläche 2d. Durch die Luftströmung werden die Filamente des Fadens 5 verdreht und es entstehen sogenannte Verwirbelungsknoten. Der Faden 5 tritt an der schmaleren Seite des Garnkanals 2b aus. Vor und nach dem Düsenkörper 1 befinden sich Fadenführer 4 im Abstand FL die den Faden 5 auf Position im Garnkanal 2a, 2b halten. In 2 wird der Düsenkörper 1 im Querschnitt senkrecht zum Garnkanal 2a, 2b dargestellt. Hier ist erkennbar, dass der Garnkanal eine schmale Kanalbreite SB und eine breite Kanalbreite BB hat. Der schmale Garnkanal 2b hat die Kanalhöhe SH, der breite Garnkanal 2a die Kanalhöhe BH. Im Düsenkörper 1 ist seitlich ein Einfädelschlitz 2e im Abstand EH zur Prallfläche 2d.
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In 3 ist der Düsenkörper im Querschnitt mit Sicht von oben auf die Blasbohrung 3a dargestellt. Der Garnkanal 2a mit der Breite BB und der Länge BL geht in den schmalen Garnkanal 2b mit der Breite SB und der Länge SL über. Der Übergangsbereich 2c hat die Länge UL und den Radius UR. Der Austritt der Blasbohrung 3 sitzt im Bereich des Garnkanalübergangs 2c mit dem Abstand A. Durch die Abstimmung der Längen und Durchmesserverhältnisse lässt sich die Intensität der Luftrotation, und damit Verdrehen der Filamente intensivieren und es entstehen gleichmäßige und feste Verwirbelungsknoten.
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In 4 ist ein Düsenkörper 1 im Querschnitt sowohl längs als auch quer zum Garnkanal 2a, 2b dargestellt. Die Höhe BH des breiten Garnkanal 2a ist größer als die Höhe SH des schmalen Garnkanals 2b und es entsteht ein Absatz an der Blasbohrungsseite.
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In 5 ist ein Düsenkörper 1 im Querschnitt sowohl längs als auch quer zum Garnkanal 2a, 2b dargestellt. Die Höhe BH des breiten Garnkanals 2a ist größer als die Höhe SH des schmalen Garnkanals 2b und es entsteht ein Absatz sowohl an der Blasbohrungsseite als auch an der Seite der Prallfläche. Durch die Ausführung des Übergangs vom breiteren auf den schmäleren Garnkanal und die Definition der Radien können zusätzliche Luftströmungen zur Intensivierung der Verwirbelung erzeugt werden.
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In 6 ist ein Düsenkörper 1 im Querschnitt sowohl längs als auch quer zum Garnkanal 2a, 2b dargestellt. Die Höhe BH des breiten Garnkanals 2a ist kleiner als die Höhe SH des schmalen Garnkanals 2b und es entsteht ein Absatz sowohl an der Blasbohrungsseite als auch an der Seite der Prallfläche. Der Absatz ist außerhalb des Verwirbelungsbereiches und ermöglicht der Verwirbelungsluft schnell zu Expandieren, was je nach Prozess von Vorteil ist.
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In 7 ist der Düsenkörper im Querschnitt mit Sicht von oben auf die Blasbohrung 3a und 3b dargestellt. Die Blasbohrung 3b ist längs im Garnkanal 2a und die Blasbohrung 3c ist quer im Garnkanal angeordnet.
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In 8 sind mehrere Garnkanalausführungen dargestellt. In der linken Ansicht ist der Garnkanal 2a und 2b etwa dreiviertelkreisförmig angeordnet. Der Düsenkörper besteht aus Prallplatte 1b und Düsenkörperunterteil 1a. In der mittleren Ansicht ist der Garnkanal 2a und 2b zylindrisch ausgeführt. In der rechten Ansicht ist der Garnkanal 2 und 2b V-förmig ausgeführt.
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9 zeigt eine Strömungssimulation. In der Abbildung ist die Luftströmung an der Blasbohrung 6d, im breiteren Garnkanalbereich 6a, dem schmäleren Garnkanalbereich 6b und im Übergangsbereich 6c dargestellt. Man erkennt deutlich die verstärkte Luftrotation 6c im Übergangsbereich und Bereich der Blasbohrung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0564400 B1 [0001]
- EP 1030938 B1 [0003]
- WO 03029539 A1 [0003]
- DE 3711759 [0003]
- EP 1861526 A1 [0004]
