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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Garnbildungselement für eine Luftspinnmaschine, die der Herstellung eines Garns aus einem Faserverband mit Hilfe einer Wirbelluftströmung dient, wobei das Garnbildungselement eine Spinnspitze mit einer Einlassöffnung besitzt, in deren Bereich mit Hilfe der Wirbelluftströmung ein Garn erzeugbar ist, wobei das Garnbildungselement einen mit der Spinnspitze verbundenen Grundkörper aufweist, und wobei das Garnbildungselement einen Abzugskanal für ein im Bereich der Spinnspitze hergestelltes Garn aufweist, der sich durch die Spinnspitze und den Grundkörper erstreckt und in einem Auslass mündet, über den das im Bereich der Spinnspitze hergestellte Garn aus dem Garnbildungselement austreten kann.
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Ferner wird eine Spinndüse für eine Luftspinnmaschine vorgeschlagen, die der Herstellung eines Garns aus einem Faserverband mit Hilfe einer Wirbelluftströmung dient, wobei die Spinndüse eine von einer Wirbelkammerwandung teilweise umgebene Wirbelkammer mit einer Einlaufmündung für einen Faserverband und ein sich zumindest teilweise in die Wirbelkammer erstreckendes Garnbildungselement aufweist, wobei der Wirbelkammer in Richtung einer äußeren Oberfläche des Garnbildungselements ausgerichtete Luftdüsen zugeordnet sind, über die Luft in die Wirbelkammer einbringbar ist, um dem Faserverband im Bereich einer Einlassöffnung des Garnbildungselements eine Drehung zu erteilen, und wobei das Garnbildungselement einen an die Einlassöffnung angrenzenden Abzugskanal aufweist, über den das Garn aus der Wirbelkammer abziehbar ist.
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Ein entsprechend aus Grundkörper und damit verbundener Spinnspitze bestehendes Garnbildungselement ist beispielsweise aus der 10 2011 053 837 A1 bekannt. Die hierin beschriebene Spinndüse enthält ein in eine Wirbelkammer mündendes Garnbildungselement mit einem Abzugskanal für das in der Wirbelkammer produzierte Garn, wobei die luftspinntypische Drehung der zu verspinnenden Fasern des Faserverbands um einen nichtgedrehten Faserkern im Bereich der Einlassöffnung der Spinnspitze erfolgt.
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Zwar ist durch die Trennung des Garnbildungselements in Grundkörper und Spinnspitze bereits eine Anpassung der Luftspinnmaschine an unterschiedliche Fasermaterialien möglich. Auch kann die einem gewissen Verscheiß unterworfene Spinnspitze ersetzt werden, ohne das gesamte Garnbildungselement austauschen zu müssen. Dennoch besteht auch weiterhin der Bedarf, die im Stand der Technik bekannten Garnbildungselemente hinsichtlich ihrer Wartungs- bzw. Anpassungsfähigkeit an das jeweils vorliegende Fasermaterial zu verbessern.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Garnbildungselement sowie eine damit ausgerüstete Spinndüse für eine Luftspinnmaschine vorzuschlagen, die dieser Forderung Rechnung tragen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Garnbildungselement sowie eine Spinndüse mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich das Garnbildungselement nun dadurch aus, dass die Spinnspitze und der Grundkörper mit Hilfe zumindest einer Schnappverbindung miteinander verbunden sind. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass der Grundkörper ein oder mehrteilig ausgebildet sein kann. Gleiches gilt für die Spinnspitze. Insbesondere handelt es sich bei der Spinnspitze um den Abschnitt des Garnbildungselements, der die genannte Einlassöffnung umfasst, während der Grundkörper denjenigen Abschnitt bildet, der den genannten Auslass für das Garn aufweist. In jedem Fall handelt es sich bei dem Grundkörper und der Spinnspitze um separate Einheiten des Garnbildungselements, die mit Hilfe einer oder mehrerer Schnappverbindungen miteinander verbunden sind.
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Bei einer Schnappverbindung im Sinne der Erfindung handelt es sich um eine Verbindung, die ein oder mehrere Funktionselemente zum lösbaren formschlüssigen Verbinden von Spinnspitze und Grundkörper umfasst. Bei der Verbindung von Spinnspitze und Grundkörper verformt sich wenigstens ein Funktionselement elastisch und greift schließlich in ein korrespondierendes weiteres Funktionselement ein. Bei den Funktionselementen kann es sich beispielsweise um elastische Haken- oder Klipselemente handeln, die beim Verbinden in ein korrespondierendes Funktionselement in Form einer Vertiefungen oder Hinterschneidung eingreifen. Ebenso kann als Funktionselement eine Feder zum Einsatz kommen, die eine Kugel oder ein sonstiges Element in eine definierte Richtung mit einer Kraft beaufschlagt. Im Übrigen können ein oder mehrere der vorhandenen Funktionselemente der Schnappverbindung Teil der Spinnspitze und/oder des Grundkörpers sein. Denkbar ist aber auch, dass zumindest ein Funktionselement durch ein weiteres Bauteil des Garnbildungselements, beispielsweise eine unten noch näher beschriebene Hülse, gebildet wird.
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In jedem Fall liegt nach dem Verbinden ein Formschluss zwischen wenigstens zwei Funktionselementen der Schnappverbindung vor, der durch Auseinanderziehen von Spinnspitze und Grundelement wieder gelöst werden kann.
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Die Spinnspitze, die während des Spinnbetriebs einer erhöhten mechanischen Belastung durch die an ihrer Oberfläche vorbeiziehenden Fasern ausgesetzt ist, kann hierdurch auf einfache Weise durch eine neue Spinnspitze ersetzt werden.
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Insbesondere sollte die Schnappverbindung derart ausgebildet sein, dass Spinnspitze und Grundkörper manuell und ohne Einsatz eines Werkzeugs voneinander getrennt werden können.
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Insbesondere sollte die Schnappverbindung zudem derart ausgebildet sein, dass die Trennung dadurch erfolgt, dass Spinnspitze und Grundkörper in einer kolinear zu einer Längsachse des Abzugskanals verlaufenden Richtung auseinandergezogen werden. Die Verbindung erfolgt in diesem Fall vorzugsweise dadurch, dass die genannten Abschnitte des Garnbildungselements in der genannten Richtung aufeinander zubewegt werden, bis die Schnappverbindung einrastet.
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Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn die Schnappverbindung ohne Einsatz eines Werkzeugs herstellbar und anschließend ohne Beschädigung der Bauteile des Garnbildungselements wieder lösbar ist.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Schnappverbindung ein Funktionselement in Form eines Sprengrings umfasst. Bei einem Sprengring handelt es sich um einen Sicherungsring mit einer Unterbrechung in Umfangsrichtung. Die grundlegende Form eines Sprengrings ist in 3 (Bezugszeichen 22) gezeigt. Durch die Unterbrechung in Umfangsrichtung ist es möglich, den Sprengring durch radial auf den Sprengring ausgeübte Kraft soweit zu verformen, dass sich die durch die Unterbrechung vorhandenen Enden berühren. Der Durchmesser wird hierdurch verringert. Besitzt nun beispielsweise der Grundkörper im Bereich einer äußeren Oberfläche eine Vertiefung (z. B. in Form einer Ringnut), in der sich der Sprengring befindet, so wird dieser in radialer Richtung zusammengedrückt, wenn die Spinnspitze bzw. die im Folgenden noch näher erläuterte Hülse über den Bereich des Grundkörpers geschoben wird, der den Sprengring aufweist. Hat die Spinnspitze bzw. die Hülse ihre Endstellung bezüglich des Grundkörpers erreicht (die der Stellung entspricht, die sie nach dem Einbau in eine Spinnmaschine aufweisen soll), so kann der Sprengring wieder seine ursprüngliche Form annehmen, vorausgesetzt natürlich, die Spinnspitze oder die Hülse besitzen eine innenliegende Vertiefung im Bereich einer innenliegenden Oberfläche, in die der Sprengring einschnappen bzw. einrasten kann.
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Selbstverständlich kann sich der Sprengring auch auf einer äußeren Oberfläche der Spinnspitze befinden, wobei in diesem Fall der Grundkörper eine innenliegende Oberfläche mit einer entsprechend innenliegenden Vertiefung aufweisen sollte.
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Besondere Vorteile bringt es mit sich, wenn die Spinnspitze mit Hilfe einer Hülse am Grundkörper gehalten ist, wobei die Schnappverbindung die Hülse und damit die Spinnspitze am Grundkörper hält. Die Hülse ist in diesem Fall Teil der Schnappverbindung und weist vorzugsweise eine, insbesondere ringförmig ausgebildete, Vertiefung im Bereich einer Innenfläche auf, in die der Sprengring einrastet, wenn die Hülse über die Spinnspitze und schließlich über einen Teil des Grundkörpers geschoben wird. Die Hülse besitzt vorzugsweise eine erste kreisförmige Öffnung, durch die ein Abschnitt des Grundkörpers ragt und eine zweite kreisförmig Öffnung, durch die die Spinnspitze ragt. Die erste Öffnung hat vorzugsweise einen größeren Durchmesser als die zweite Öffnung.
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Insbesondere sollte die Hülse im Bereich der zweiten Öffnung eine Ringschulter aufweiset (d. h. der Innendurchmesser der Hülse sollte sich ausgehend von der zweiten Öffnung in Richtung der ersten Öffnung vergrößern). Weist auch die Spinnspitze eine korrespondierende Ringschulter auf, so kann die Hülse zwar über die Spinnspitze geschoben werden. Die Spinnspitze hat jedoch in diesem Fall einen Außendurchmesser im Bereich ihrer Ringschulter, der größer ist als der Innendurchmesser der zweiten Öffnung. Die Hülse ist in diesem Fall geeignet, die Spinnspitze am Grundkörper zu halten, da die Spinnspitze nicht vollständig durch die Hülse hindurchtreten kann.
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Vorzugsweise liegt die Spinnspitze direkt oder unter Zwischenschaltung einer Ringdichtung an dem Grundkörper an, wenn die Hülse vollständig auf den Grundkörper aufgeschoben ist.
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Zudem sollten die Hülse und/oder die Spinnspitze rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Wird die Hülse beim Zusammenbau über die Spinnspitze und schließlich über einen Abschnitt des Grundkörpers geschoben, so müssen die Spinnspitze und die Hülse gegenüber dem Grundkörper sowie die Hülse gegenüber der Spinnspitze in Umfangsrichtung der genannten Öffnungen der Hülse nicht in einem bestimmten Drehwinkel ausgerichtet werden. Der Zusammenbau des Garnbildungselements wird hierdurch vereinfacht.
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Die oben genannten Funktionselemente der Schnappverbindung werden im Übrigen vorzugsweise durch einen Sprengring, der in einer Ringnut des Grundkörpers angeordnet ist und durch eine an der Innenseite der Hülse vorhandene Vertiefung (die vorzugsweise ebenfalls durch eine Ringnut realisiert ist) gebildet, wobei der Sprengring beim Zusammenbau des Garnbildungselements in die Vertiefung der Hülse einschnappt.
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Vorteile bringt es insbesondere mit sich, wenn zum Lösen der Schnappverbindung bei ortsfest fixiertem Grundkörper eine parallel zum Abzugskanal und in Richtung der Einlassöffnung gerichtete Zugkraft auf die Spinnspitze oder die Hülse ausgeübt werden muss, die wenigstens 30 N, bevorzugt wenigstens 50 N, beträgt. Die Schnappverbindung ist in diesem Fall ausreichend sicher, um ein Lösen der Spinnspitze oder der Hülse vom Grundkörper während des Betriebs einer mit dem Garnbildungselement ausgerüsteten Luftspinnmaschine ausschließen zu können. Ebenso ist es jedoch möglich, die Schnappverbindung mit der Hand und ohne Einsatz eines Werkzeugs zu lösen, so dass die Spinnspitze vor Ort vom Bedienpersonal der Luftspinnmaschine leicht und schnell ausgetauscht werden kann.
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Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Hülse eine der Spinnspitze abgewandte Öffnung aufweist, wobei die Öffnung kreisförmig ausgebildet ist und wobei die radial verlaufende Wandstärke der Hülse ausgehend von der Öffnung zumindest ein Stück weit in einer kolinear zum Abzugskanal verlaufenden Richtung der Hülse zunimmt. Mit anderen Worten ist die Wandung der Hülse im Bereich der genannten Öffnung (oben bereits als „erste Öffnung“ bezeichnet) vorzugsweise konisch ausgebildet. Wenn man die Hülse auf den Grundkörper aufschiebt, so bewirkt die konische Form eine Trichterwirkung und vereinfacht hierdurch das Aufschieben, ohne dass es zu einem Verkanten zwischen Hülse und Grundkörper kommt.
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Weist der Grundkörper zudem den oben beschriebenen Sprengring auf, so wird auch das Schieben der Hülse über den Sprengring und dessen Kompression in Radialrichtung vereinfacht.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Hülse eine im Bereich einer Innenwandung der Hülse angeordnete Vertiefung, vorzugsweise in Form einer Ringnut, aufweist, in die sich der Sprengring erstreckt. Die Hülse rastet in diesem Fall beim Aufschieben auf den Grundkörper in der gewünschten Endposition am Grundkörper ein. In zusammengebautem Zustand ist der Sprengring also bevorzugt nach außen hin von einer Ringnut der Hülse und nach innen hin (d. h. in Richtung des Abzugskanals) von einer Ringnut des Grundkörpers umgeben. Beide Ringnuten bilden also einen ringförmigen Kanal, in dem sich der Sprengring befindet.
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Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn der Grundkörper aus Metall, die Spinnspitze zumindest abschnittsweise aus Keramik und die Hülse aus Kunststoff gefertigt sind. Die Hülse kann in diesem Fall besonders kostengünstig hergestellt werden, wobei der Grundkörper und die Spinnspitze die notwendige Steifigkeit bzw. im Fall von Keramik die nötige Verschleißfestigkeit aufweisen.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Spinnspitze und dem Grundkörper ein oder mehrere Dichtungsringe angeordnet sind. Insbesondere sollten der oder die Dichtungsringe (die aus Gummi, Kunststoff oder auch Metall bestehen können) den Abzugskanal, vorzugsweise konzentrisch, umgeben. Vorzugsweise verlaufen der oder die Dichtungsringe auch konzentrisch zu dem genannten Sprengring (falls vorhanden). In jedem Fall wird durch den oder die Dichtungsringe verhindert, dass Luft, die während des Spinnbetriebs durch den Abzugskanal strömt, seitlich zwischen Spinnspitze und Grundkörper austreten kann.
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Schließlich wird eine Spinndüse vorgeschlagen, die neben einer aus dem Stand der Technik bekannten Wirbelkammer und den für die Wirbelluftströmung beim Spinnbetrieb zuständigen Luftdüsen ein in die Wirbelkammer ragendes Garnbildungselement umfasst. Erfindungsgemäß ist das Garnbildungselement gemäß bisheriger bzw. nachfolgender Beschreibung ausgebildet.
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Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen, jeweils schematisch:
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1 eine teilweise geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Spinndüse,
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2 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Garnbildungselements,
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3 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Garnbildungselements, und
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4 einen Längsschnitt eines weiteren erfindungsgemäßen Garnbildungselements.
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1 zeigt eine teilweise geschnittene Darstellung einer Spinndüse 13 für eine Luftspinnmaschine. Die Spinndüse 13 besitzt eine Einlaufmündung 16, die beispielsweise durch ein separates Faserführungselement 20 gebildet sein kann und durch welche das zu verspinnende und meist als verstrecktes Faserband vorliegende Fasermaterial in die sogenannte Wirbelkammer 15 der Spinnstelle gelangt, in der wiederum der eigentliche Spinnprozess stattfindet.
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Die Verstreckung übernimmt in der Regel ein dem Faserführungselement 20 vorgelagertes (nicht gezeigtes) Streckwerk der entsprechenden Spinnstelle der Luftspinnmaschine (die in der Regel eine Vielzahl von Spinnstellen umfasst, die wiederum jeweils eine Spinndüse 13 und ein Streckwerk aufweisen), aus dem das verstreckte Faserband mit Hilfe eines ebenfalls nicht gezeigten Abzugswalzenpaars abgezogen wird (alternativ kann der Abzug auch durch andere Mittel, z. B. einer Garnspeicherrolle, erfolgen).
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Nachdem das Fasermaterial das Faserführungselement 20 passiert hat, gelangt es in den Wirkbereich mehrerer, in der Regel tangential in die Wirbelkammer 15 mündenden, Luftdüsen 18, die beispielsweise als Bohrungen innerhalb einer Wirbelkammerwandung 14 vorliegen können. Werden diese während des Spinnbetriebs über eine entsprechende, z. B. in einen Luftkanal 21 mündende, Versorgungsleitung (nicht gezeigt) mit einem Überdruck beaufschlagt, so entsteht eine Wirbelluftströmung, die den eine Einlassöffnung 5 für die Fasern aufweisenden Bereich eines in die Wirbelkammer 15 ragenden Garnbildungselements 1 bzw. dessen äußere Oberfläche 17 umströmt (zumindest ein Teil der eingebrachten Luft verlässt die Wirbelkammer 15 schließlich wieder über einen entsprechenden Luftauslass 19).
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Werden die nach außen abstehenden Faserenden des Faserverbands 3 von dieser Wirbelluftströmung erfasst, so entsteht schließlich die gewünschte Drehung des Fasermaterials und im Ergebnis das gewünschte Garn 2, welches über den sich an die Einlassöffnung 5 anschließenden Abzugskanal 7 aus der Wirbelkammer 15 und letztendlich über einen Auslass 8 aus der Spinndüse 13 abgezogen werden kann.
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Neben einteiligen Garnbildungselementen 1 sind bereits mehrteilige Garnbildungselemente 1 bekannt, die aus einem Grundkörper 6 und einer damit verbundenen Spinnspitze 4 bestehen. Die Verbindung erfolgt in diesen Fällen jedoch stets mit Hilfe von Verschraubungen oder durch einen nicht mehr zu lösenden Presssitz.
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Im Gegensatz hierzu schlägt die vorliegende Erfindung nun vor, Grundkörper 6 und Spinnspitze 4 mit Hilfe zumindest einer Schnappverbindung zu realisieren.
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Eine konstruktive Möglichkeit einer derartigen Verbindung zeigen die 2 (Schnittdarstellung) und 3 (Explosionszeichnung).
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Wie diesen Figuren zu entnahmen ist, kann der Grundkörper 6 eine Vertiefung, vorzugsweise eine Ringnut 12, aufweisen, die der Aufnahme eines Sprengrings 22 dient.
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Ferner ist eine Hülse 10 vorgesehen, die ebenfalls eine Vertiefung (vorzugsweise in Form einer Ringnut 12) im Bereich ihrer Innenwandung 11 aufweist. Wird die Hülse 10 nun mit der in 3 zu sehenden Öffnung 9 über die Spinnspitze 4 und anschließend über den Grundkörper 6 geschoben, so rastet der Sprengring 22 in der vorgesehenen Endstellung der Hülse 10 in die Ringnut 12 der Hülse 10 ein. Die Schnappverbindung ist damit hergestellt, Spinnspitze 4 und Grundkörper 6 sind verbunden.
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Um das Aufschieben und insbesondere das Überziehen der Hülse 10 über den Sprengring 22 zu vereinfachen, kann die genannte Öffnung 9 konisch ausgebildet sein, so dass die Wandstärke D der Hülse 10 ausgehend von der Öffnung 9 allmählich zunimmt.
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Vorzugsweise ist zwischen der Spinnspitze 4 und dem Grundkörper 6 ein Dichtungsring 23 vorhanden, der ein seitliches Austreten von Luft zwischen Grundkörper 6 und Spinnspitze 4 verhindert.
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Schließlich zeigt 4, dass die genannte Hülse 10 nicht zwangsläufig vorhanden sein kann. Vielmehr kann die Schnappverbindung auch direkt durch Vertiefungen in der Spinnspitze 4 und dem Grundkörper 6 sowie einen dazwischenliegenden Sprengring 22 realisiert sein.
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Auch können anstelle des Sprengrings 22 andere Abschnitte, beispielsweise in Form von Rastelementen, vorhanden sein, die z. B. Teil der Spinnspitze 4, des Grundkörpers 6 und/oder der Hülse 10 sein können.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine beliebige Kombination der beschriebenen Merkmale, auch wenn sie in unterschiedlichen Teilen der Beschreibung bzw. den Ansprüchen oder in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind, vorausgesetzt, dass kein Widerspruch zur Lehre der unabhängigen Ansprüche entsteht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Garnbildungselement
- 2
- Garn
- 3
- Faserverband
- 4
- Spinnspitze
- 5
- Einlassöffnung
- 6
- Grundkörper
- 7
- Abzugskanal
- 8
- Auslass
- 9
- Öffnung der Hülse
- 10
- Hülse
- 11
- Innenwandung der Hülse
- 12
- Ringnut
- 13
- Spinndüse
- 14
- Wirbelkammerwandung
- 15
- Wirbelkammer
- 16
- Einlaufmündung der Spinndüse
- 17
- äußerer Oberfläche des Garnbildungselements
- 18
- Luftdüse
- 19
- Luftauslass
- 20
- Faserführungselement
- 21
- Luftkanal
- 22
- Sprengring
- 23
- Dichtungsring
- D
- Wandstärke der Hülse
