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Die Erfindung betrifft eine Offenend-Spinnvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Derartige Offenend-Spinnvorrichtungen
sind seit langem Stand der Technik und in der Textilindustrie in
großer
Stückzahl
im Einsatz.
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Im Zusammenhang mit solchen Offenend-Spinnvorrichtungen
ist es auch bekannt, die verschiedenen Spinnmittel, wie z.B. die
Faserbandauflösewalze,
den Spinnrotor oder die Fadenabzugsdüse, speziell auf das jeweils
vorliegende Fasermaterial oder die gewünschte Garnnummer angepaßt, einzusetzen.
Aus diesem Grund liegen die vorgenannten Spinnmittel jeweils in
verschiedenen Ausführungsformen
vor.
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Bei Offenend-Spinnvorrichtungen besteht das
generelle Problem, daß die
durch die Rotation des Spinnrotors eingeleitete echte Garndrehung nicht
gleichmäßig in das
entstehende Garnstück
einläuft.
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Das heißt, die sogenannte Echtdrehung
wird verstärkt
auf das Garnstück
aufgebracht, das sich jeweils zwischen der Fadenabzugsdüse und der
Fadenabzugseinrichtung der Offenend-Spinnvorrichtung befindet. In das vor
der Fadenabzugsdüse
befindliche Garnstück
läuft die
echte Garndrehung hingegen oft nur recht unvollständig ein.
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Da sich eine zu niedrige Garndrehung
in dem zwischen Rotorrille und Fadenabzugsdüse befindlichen Garnstück äußerst negativ
auf die Spinnstabilität
derartiger Offenend- Spinnvorrichtungen
auswirkt, hat man in der Vergangenheit bereits Fadenabzugsdüsen entwickelt,
die beispielsweise mit einer speziellen Oberflächenstruktur versehen sind.
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Durch solche, vorzugsweise rauhe
Oberflächenstrukturen
soll die Reibung zwischen der Fadenabzugsdüsenoberfläche und dem durch den Spinnrotor
rotierten Faden erhöht
und durch Abrollen des Fadens auf das entstehende Garnstück zusätzlich zur echten
Garndrehung noch sogenannter Falschdrall aufgebracht werden. Da
ein solcher Falschdrall im Bereich zwischen Rotorrille und Fadenabzugsdüse zu einer
deutlichen Erhöhung
der positiven Garndrehung und damit zu einer Verlängerung
der Einbindezone der Fasern in der Rotorrille führt, ergibt eine raube Oberflächenstruktur
der Fadenabzugsdüse insgesamt
eine deutliche Verbesserung der Spinnstabilität dieser an sich bewährten Spinnvorrichtungen.
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Ein hoher Falschdrall wirkt sich
allerdings nachteilig auf die Garnstruktur aus, da es beim Durchlauf
des rotierenden Garnschenkels im Bereich der Fasereinspeisung zu
einem vermehrten Anwickeln von sogenannten Umwindefasern kommt.
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Es sind daher in der Vergangenheit
bereits Fadenabzugsdüsen
entwickelt worden, bei denen das Auftreten von Falschdrall während des
Durchganges des rotierenden Garnschenkels durch die Fasereinspeisung
reduziert wird.
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Durch die
DE 36 34 567 A1 ist beispielsweise eine
Fadenabzugsdüse
bekannt, die über
weite Teile ihrer Oberfläche
einen hohen Reibwert aufweist und damit eine gute Spinnstabilität gewährleistet.
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Im Bereich der Fasereinspeisung ist
der Reibwert deutlich reduziert, so daß sich dort ein geringerer
Falschdrall einstellt. Dieser geringere Falschdrall führt wiederum
zu einer kürzeren
Einbindezone, was sich, wie vorstehend bereits erläutert, durch
Verminderung der Anzahl der Umwindefasern positiv auf das Spinnergebnis
auswirkt.
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Die unterschiedlichen Oberflächenstrukturen im
Mündungsbereich
dieser bekannten Fadenabzugsdüse
wirken sich allerdings negativ auf die Haarigkeit des Garnes aus.
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Das heißt, ein über eine solche Fadenabzugsdüse gelaufenes
Garn weist große
Haarigkeitsunterschiede auf. Außerdem
führen
solche unterschiedlichen Oberflächenstrukturen
zu einem unruhigen Spinnprozeß,
da der rotierende Garnschenkel während
des Umlaufes relativ stark vibriert.
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Durch die
DE 199 49 533 A1 ist des
weiteren eine Fadenabzugsdüse
bekannt, bei der im Abstand vor dem Bereich der Fasereinspeisung
eine radial verlaufende Einkerbung angeordnet ist. Im Bereich dieser
radial verlaufenden Einkerbung verliert der Faden kurzzeitig seinen
Kontakt mit der Oberfläche
der Fadenabzugsdüse,
mit der Folge, daß die
Falschdrallerzeugung im Bereich der Fasereinspeisung minimiert und
damit die Entstehung von Umwindefasern reduziert wird.
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Während
des Spinnprozesses ist das Garn bei dieser bekannten Fadenabzugsdüse allerdings erheblichen
Schleuderwirkungen ausgesetzt, die einerseits die Konstanz der Drehungsausbreitung
verschlechtern und andererseits zu Fadenzugkraftspitzen führen.
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Zum Stand der Technik zählen außerdem Fadenabzugsdüsen, die
im Bereich ihres Mündungstrichters
eine spiralförmige
Struktur aufweisen.
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Derartige, in Fachkreisen als „Spiraldüsen" bekannte Fadenabzugsdüsen weisen
entweder, wie beispielsweise in der
DE 36 19 356 A1 beschrieben, einen spiralförmigen Drahteinsatz auf,
oder die spiralförmige
Struktur wird, wie zum Beispiel in der
DE 37 07 526 A1 dargelegt,
durch steg- oder wulstartige Erhöhungen
gebildet, die sich über
die gesamte Fadeneinlaufzone der Fadenabzugsdüse erstrecken.
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Bei diesen bekannten Fadenabzugsdüsen gleitet
beziehungsweise rollt der Faden während des Abzugs über die
Erhöhungen
der spiralförmigen Struktur,
deren Ausrichtung so gewählt
ist, daß bei
einer Rotationsrichtung des Fadens, die der Steigung der Spirale
entspricht, am Faden eine axiale Schubkomponente in Richtung auf
die Rotorrille des Spinnrotors hin wirksam wird. Diese axiale Schubkomponente
bewirkt, daß die über den
Spinnrotor eingeleitete echte Garndrehung wenigstens teilweise daran gehindert
wird, den Bereich zwischen Rotorrille und Fadenabzugsdüse zu verlassen.
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Das bedeutet, mit derartig ausgebildeten „Spiraldüsen" kann, im Gegensatz
zu Fadenabzugsdüsen
mit einer glatten Oberfläche,
im Garnstück
vor der Fadenabzugsdüse
eine höhere
Drehung zurückgehalten
und damit die Zahl der auftretenden Fadenbrüche reduziert werden.
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Auch bei diesen bekannten Fadenabzugsdüsen führt die
erhöhte
Drehung im Garnschenkel im Bereich der Fasereinspeisung zu unerwünschten Umwindefasern.
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Ausgehend vom vorgenannten Stand
der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fadenabzugsdüse zu schaffen,
die einerseits die Vorteile der bekannten „Spiraldüsen" aufweist, deren Nachteile jedoch vermeidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Fadenabzugsdüse
gelöst,
wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Ausführungsform einer Fadenabzugsdüse hat insbesondere
den Vorteil, daß durch
den Verzicht auf abrupte Vertiefungen oder große Reibungsunterschiede auf
der Oberfläche
der Fadenabzugsdüse
einerseits Fadenspannungsspitzen vermieden werden, andererseits über die
Steigung der spiralförmigen
Struktur die Größe der Drehung
im rotierenden Garnschenkel definiert beeinflußt werden kann.
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Das heißt, durch die erfindungsgemäße Ausführungsform
einer Fadenabzugsdüse
kann sowohl eine hohe Spinnstabilität der Offenend-Spinnvorrichtung
gewährleistet
als auch die Bildung von Umwindefasern im Bereich der Fasereinspeisung
deutlich reduziert werden.
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Die Fadenabzugsdüse weist in ihrem Mündungsbereich
einen relativ großen
ersten Sektor auf, in dem die Steigung der spiralförmigen Struktur
in vorteilhafter Weise so gewählt
ist, daß auf
den Faden eine axiale Schubkomponente in Richtung der Rotorrille
eingeleitet wird. Dadurch kann der über den Spinnrotor eingeleitete
Echtdrall wenigstens teilweise daran gehindert werden, das zwischen
Rotorrille und Fadenabzugsdüse
angeordnete Fadenstück
zu verlassen, was sich positiv auf die Spinnstabilität der Offenend-Spinnvorrichtung
auswirkt.
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In einem zweiten deutlich kleineren
Sektor, wird über
die Steigung der spiralförmigen
Struktur der Faden derart beaufschlagt, daß die auf den Faden wirkende
axiale Schubkomponente zurückgenommen
und damit die Garndrehung des Fadens kurzzeitig reduziert wird,
was die Anzahl der Umwindefasern, die beim Durchlaufen des Garnschenkels
durch den Bereichs der Fasereinspeisung entstehen können, deutlich
minimiert.
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In vorteilhafter Ausführungsform
ist die spiralförmige
Struktur in dem zweiten, kleineren Sektor dabei, wie in den Ansprüchen 2 und
3 dargelegt, so ausgebildet, daß die
Spiralgangabschnitte im wesentlichen konzentrisch verlaufen. Das
heißt,
die Wirkung der auf den Faden wirkenden axialen Schubkomponente
tendiert in diesem Bereich gegen Null.
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Die durch den Spinnrotor eingeleitete
Echtdrehung kann dadurch wieder stärker in das zwischen Fadenabzugsdüse und Fadenabzugseinrichtung
befindliche Garnstück
auslaufen, was zu einer Verminderung der Garndrehung im rotierenden Garnschenkel
und damit zu einer Reduzierung der Umwindefasern führt.
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Eine ähnliche Wirkung ist auch durch
eine Ausführungsform
zu erzielen, die die in den Ansprüchen 4 und 5 beschriebenen
Merkmale aufweist.
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Das heißt, auch bei einer derartig
gestalteten Fadenabzugsdüse
weist der rotierende Garnschenkel beim Durchlaufen des Bereiches
der Fasereinspeisung eine verminderte Garndrehung auf, mit der Folge,
daß sich
weniger Umwindefasern bilden.
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Wie vorstehend bereits angedeutet,
wird in vorteilhafter Ausführungsform
vorgeschlagen, daß sich
der zweite Sektor über
einen Winkelbereich von etwa 30 bis 70 Grad erstreckt (Anspruch
6).
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Das bedeutet, während des Spinnprozesses ist
zwar eine hohe Spinnstabilität
gewährleistet,
im entscheidenden Moment aber sichergestellt, daß die Anzahl der Umwindefasern
minimiert wird.
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Wie im Anspruch 7 beschrieben, ist
die Position des zweiten Sektors, in dem die Garndrehung im Garnschenkel
reduziert werden soll, definiert einstellbar.
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Auf diese Weise ist eine optimale
Anpassung der Fadenabzugsdüse
an die unterschiedlichen Spinn- und/oder Garnparameter möglich.
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Das heißt, durch eine Ausführungsform,
wie sie in den Ansprüchen
8 und 9 beschrieben ist, wird sowohl ein ruhiger Prozeßablauf
gesichert als auch dafür
gesorgt, daß die
Garnhaarigkeit gleichmäßig bleibt
und einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet.
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Ein kleinerer Profilradius der Rippen
insbesondere im Bereich des zweiten Sektors, wie er im Anspruch
10 beschrieben ist, führt
zu einer verstärkten
Abplattung des Fadens in diesem Bereich und damit zu einer Reduzierung
der Fadenabrollung.
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Da eine solche Fadenabrollung, wie
eingangs erläutert,
zu Falschdrall führt,
wirkt sich ein kleinerer Profilradius der Rippen in diesem Bereich positiv
auf die Reduzierung des Falschdralls aus.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 schematisch
und in Seitenansicht eine Offenend-Spinnvorrichtung, bei der die erfindungsgemäße Fadenabzugsdüse zum Einsatz
kommt, teilweise im Schnitt,
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2 eine
schematische Prinzipskizze, anhand derer die Arbeitsweise der Offenend-Spinnvorrichtung
sowie der erfindungsgemäßen Fadenabzugsdüse beschrieben
wird,
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3 eine
erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Fadenabzugsdüse, in Draufsicht,
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4 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Fadenabzugsdüse, ebenfalls
in Draufsicht,
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5 eine
Rippe der spiralförmigen
Struktur, gemäß Schnitt
V-V der 3.
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In 1 ist
eine an sich bekannte Offenend-Spinnvorrichtung 1 dargestellt.
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Derartige Spinnvorrichtungen besitzen üblicherweise
ein Rotorgehäuse 2,
in dem die Spinntasse eines Spinnrotors 3 mit hoher Drehzahl
umläuft. Der
Spinnrotor 3 ist dabei mit seinem Rotorschaft 4 in den
Lagerzwickeln einer sogenannten Stützscheibenlagerung 5 abgestützt und
wird durch einen maschinenlangen Tangentialriemen 6, der
durch eine Andrückrolle 7 beaufschlagt
wird, angetrieben.
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Die axiale Fixierung des Rotorschaftes 4 erfolgt
dabei beispielsweise über
ein permanentmagnetisches Axiallager 18.
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Das an sich nach vorne hin offene
Rotorgehäuse 2 ist
während
des Spinnbetriebes durch ein schwenkbar gelagertes Deckelelement 8 verschließbar.
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Das heißt, in das Deckelelement 8 ist
eine in 1 nicht näher dargestellte
Kanalplatte eingelassen, die während
des Spinnbetriebes mit einer umlaufenden Lippendichtung 9 am
Rotorgehäuse 2 anliegt.
Das Rotorgehäuse 2 ist
außerdem über eine entsprechende
Absaugleitung 10 an eine Unterdruckquelle 11 angeschlossen,
die den im Rotorgehäuse 2 notwendigen
Spinnunterdruck erzeugt. In einer Aufnahme der (nicht dargestellten)
Kanalplatte ist auswechselbar ein Kanalplattenadapter 12 angeordnet,
der eine Fadenabzugsdüse 13 sowie
den Mündungsbereich
eines Faserleitkanales 14 aufweist.
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Wie in 1 weiter
angedeutet, schließt
sich an die Fadenabzugsdüse 13 üblicherweise
ein sogenanntes Fadenabzugsröhrchen 15 sowie
in einem kurzen Abstand zum Fadenabzugsröhrchen 15 eine Fadenabzugseinrichtung 26 an.
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Des weiteren ist in das Deckelelement 8,
das um eine Schwenkachse 16 begrenzt drehbar gelagert ist,
eine Faserbandauflöseeinrichtung 27 integriert.
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Das heißt, das Deckelelement 8 weist
ein Auflösewalzengehäuse 17 sowie
rückseitige
Lagerkonsolen 19, 20 zur Lagerung einer Faserbandauflösewalze 21 beziehungsweise
eines Faserbandeinzugszylinders 22 auf.
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Die Faserbandauflösewalze 21 wird dabei über einen
umlaufenden, maschinenlangen Tangentialriemen 24, der einen
Wirtel 23 der Faserbandauflösewalze 21 beaufschlagt,
angetrieben, während der
Antrieb des Faserbandeinzugszylinders 22 vorzugsweise über eine
maschinenlange Antriebswelle 25 beziehungsweise ein (nicht
dargestelltes) Schneckenradgetriebe erfolgt.
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Die 3 und 4 zeigen, jeweils in Draufsicht, vorteilhafte
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Fadenabzugsdüse 13.
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Derartige Fadenabzugsdüsen 13 besitzen
in der Regel einen aus einem hochfesten Keramikwerkstoff gefertigten
und damit gegen Abrieb unempfindlichen, trichterartig ausgebildeten
Mündungsbereich, der
beispielsweise durch Kleben in einem (nicht dargestellten) metallischen
Grundkörper
festgelegt ist.
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Wie ersichtlich, weist der Mündungsbereich der
Fadenabzugsdüsen 13 jeweils
eine spiralförmige Struktur 37 auf,
die, wie in 5 angedeutet,
vorzugsweise aus nach außen
vorstehenden Rippen 36 besteht.
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Die Rippen 36 besitzen dabei
an ihrer Außenseite
einen Krümmungsradius
rR und sind, zumindest im Bereich des Krümmungsradius
rR, poliert.
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Wie aus den 3 und 4 weiter
ersichtlich, weist die spiralförmige
Struktur 37 wenigstens zwei Sektoren 38 bzw. 39 auf,
in denen die Steigung der Spiralgangabschnitte 40, 40A, 40B bzw. 41 der
spiralförmigen
Struktur 37 unterschiedliche Steigungen besitzen.
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Das heißt, beim Ausführungsbeispiel
gemäß 3 verlaufen die als Rippen 36 ausgebildeten
Spiralgangabschnitte 41 im Sektor 39 zunächst spiralförmig nach
außen.
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Im Sektor 38 nehmen die
Rippen 36 dann einen weitestgehend konzentrischen Verlauf
an, das heißt,
die Spiralgangabschnitte 40 sind auf Kreisbahnen angeordnet.
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Auch beim Ausführungsbeispiel gemäß 4 verlaufen die Rippen 36 im
Sektor 39 zunächst spiralartig
nach außen
und bilden Spiralgangabschnitte 41. Beim Eintritt in den
Sektor 38 werden die Rippen 36 allerdings zunächst stark
nach innen gekrümmt
und bilden dabei Spiralgangabschnitte 40A, an die sich
Spiralgangabschnitte 40B anschließen, die nahezu geradlinig
ausgebildet sind.
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Funktion der erfindungsgemäßen Fadenabzugsdüse (siehe
hierzu auch Prinzipskizze 2):
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Die durch die Faserbandauflöseeinrichtung 27 aus
einem (nicht dargestellten) Vorlageband ausgekämmten Einzelfasern 28 werden
aufgrund des im Rotorgehäuse 2 herrschenden
Spinnunterdruckes über
den Faserleitkanal 14 in den Spinnrotor 3 eingespeist.
Das heißt,
die Einzelfasern 28 gelangen nach Verlassen der Mündung 30 des
Faserleitkanals 14 zunächst
auf die sogenannte Fasergleitfläche 35 des mit
hoher Drehzahl ns umlaufenden Spinnrotors 3 und
rutschen anschließend
unter der Wirkung der Zentrifugalkraft, vorzugsweise in gestreckter
Ausrichtung, in die Rotorrille 31, wo sie eine ringförmige Faseransammlung 32 bilden.
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Die in der Rotorrille 31 gesammelten
Einzelfasern 28 werden anschließend, wie bekannt, an ein über die
Fadenabzugsdüse 13 zurückgespeistes
Fadenende angedreht und durch die Fadenabzugseinrichtung 26 als
neuer Faden 29 über
die Fadenabzugsdüse 13 abgezogen.
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Das heißt, das in den Spinnrotor 3 zurückgespeiste
Fadenende wird unter der Wirkung einer durch den Spinnrotor 3 initiierten
und mit dieser umlaufenden Luftströmung in Richtung der Rotorrille 31 abgewinkelt
und bildet dabei einen mit dem Spinnrotor 3 rotierenden
Garnschenkel 33.
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Durch das Rotieren des Garnschenkels 33 wird
dabei Echtdrall auf das Fadenende gegeben, der mittels der Fadenabzugseinrichtung 26 aus
der Spinnzone transportiert wird.
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Sobald das zurückgespeiste Fadenende die Faseransammlung 32 in
der Rotorrille 31 erreicht, wird der dort vorhandene Faserring
aufgebrochen und in der sogenannten Einbindezone 42 die
Einzelfasern 28 an das Fadenende angedreht.
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Der neue Faden 29, der sich
im Ablösepunkt 34 aus
der Rotorrille 31 löst,
wird mittels der Fadenabzugseinrichtung 26 über die
Fadenabzugsdüse 13 kontinuierlich
abgezogen.
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Der Ablösepunkt 34 läuft dabei
ebenfalls kontinuierlich in Drehrichtung des Spinnrotors um.
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Während
dieses Spinnprozesses gleitet und/oder rollt der rotierende Garnschenkel 33 außerdem auf
der Oberfläche
des trichterartigen Mündungsbereiches
der Fadenabzugsdüse 13.
Der Mündungsbereich
der Fadenabzugsdüse 13 weist
dabei, wie vorstehend bereits beschrieben, eine spiralförmige Struktur
mit zwei Sektoren auf, in denen die Steigung der Spiralgangabschnitte 40, 41 jeweils
unterschiedlich ausgebildet ist.
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Im Sektor 39 ist die Steigung
der spiralförmigen
Struktur dabei so ausgebildet, daß auf den abzuziehenden Faden 29 eine
axiale Schubkomponente S wirkt, die in Richtung der Rotorrille 31,
also gegen die Fadenabzugsrichtung LF des Fadens 29, weist (siehe
hierzu 3). Durch diese
axiale Schubkomponente S wird der durch die Rotordrehung auf den rotierenden
Garnschenkel 33 aufgebrachte Echtdrall wenigstens teilweise
daran gehindert, den Bereich zwischen Rotorrille 31 und
Fadenabzugsdüse 13 zu verlassen,
was sich positiv auf die Spinnstabilität der Offenend-Spinnvorrichtung 1 auswirkt.
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Bei seiner weiteren Rotation gelangt
der auf der Oberfläche
des Mündungsbereiches
der Fadenabzugsdüse 13 gleitende
und/oder rollende Garnschenkel 33 dann in den Sektor 38.
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Da sich die Steigung der Spiralgangabschnitte 40 im
Sektor 38 von der Steigung der Spiralgangabschnitte 41 im
Sektor 39 deutlich unterscheidet, ändert sich auch die Wirkung
der axialen Schubkomponente S auf den Faden 29.
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Das heißt, aufgrund der konzentrischen
Anordnung der Spiralgangabschnitte 40 (siehe Ausführungsbeispiel 3) tendiert die Wirkung
der axialen Schubkomponente S auf den Faden 29 gegen Null.
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Das Fehlen der Schubkomponente S
führt dann
dazu, daß ein
großer
Teil der Echtdrehung nicht in das zwischen Rotorrille 31 und
Fadenabzugsdüse 13 verlaufende
Fadenstück,
also den rotierenden Garnschenkel 33 gelangt, sondern im
zwischen Fadenabzugsdüse 13 und
Fadenabzugseinrichtung 26 befindlichen Fadenstück verbleibt.
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Der Rückgang von Echtdrehung im Garnschenkel 33 führt sofort
zu einer Verkürzung
der Einbindezone 42 der Einzelfasern 28 im Bereich
der Rotorrille 31, was sich beim Durchlauf des rotierenden Garnschenkels 33 durch
den Bereich der Fasereinspeisung durch deutliche Verminderung der
sogenannten Umwindefasern sehr positiv bemerkbar macht.
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Der gleiche Effekt ist auch mit einer
Fadenabzugsdüse 13 erzielbar,
die die in 4 dargestellte Ausführungsform
aufweist. Bei dieser Ausführungsform
kommt es aufgrund der speziellen Anordnung und Ausbildung der Spiralgangabschnitte 40A und 40B im
Sektor 38 zu einer Richtungsumkehr der auf den Faden 29 wirkenden
axialen Schubkomponente S.
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Das bedeutet, der Faden 29 wird
durch die Spiralgangabschnitte 40A und 40B so
beaufschlagt, daß aktiv
Drall aus dem rotierenden Garnschenkel 33 abgezogen und
in das vor der Fadenabzugsdüse 13 befindliche
Garnstück
geschoben wird.
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Auch die in 4 dargestellte Ausführungsform einer Fadenabzugsdüse 13 zeichnet
sich durch eine hohe Spinnstabilität der betreffenden Offenend-Spinnvorrichtung 1 sowie
wenig Umwindefasern im hergestellten Garn aus.