DE1535003B2

DE1535003B2 - Verfahren zum Offenend-Spinnen mit einer eine glatte Fasersammeifläche aufweisenden Spinnturbine

Info

Publication number: DE1535003B2
Application number: DE1535003A
Authority: DE
Inventors: Josef Ceska Trebova Hybl; Josef Dipl.-Ing. Usti Nad Orlici Ripka
Original assignee: VYZKUMNY USTAV BAVLNARSKY USTI NAD ORLICI (TSCHECHOSLOWAKEI)
Current assignee: VYZKUMNY USTAV BAVLNARSKY USTI NAD ORLICI (TSCHECHOSLOWAKEI)
Priority date: 1965-09-11
Filing date: 1966-02-03
Publication date: 1975-04-10
Also published as: DE1535003A1; US3399523A; AT268942B; GB1126773A; BE685608A; ES331084A1; CH448828A

Description

Die vorliegende Erindung betrifft ein Verfahren zu η Offene .o-Spinnen mit einer eine glatte Fasersamm rlnäche aufweisenden Spinnturbine, bei dem das G irn in Richtung auf die Rotationsachse der Spinntjrbine abgezogen wird.

Bekanntgeworden ist eine Offenend-Spinnvorrichtu g, bei der ein kontinukrlich zugeführtes Faserband m tels einer Auflösungswalze ausgekämmt wird und die gelösten Fasern auf den Innenmantel einer mit Na ein versehenen Spinnturbine geleitet werden, von der sie als gedrehter Faden abgezogen werden. Im Inn ren der Spinnturbine ist eine Faserleitscheibe angeord iet, die den sich bildenden gedrehten Faden gegen die aus dem Faserzuführungskanal austretenden Fasern abdeckt. Diese Faserleitscheibe wird für die Abzug richtung des Fadens bestimmend. Bei dieser Spinnturjine ist eine Vielzahl von Luftdurchtrittsöffnungen η Mantel vorgesehen. Die Durchströmung dieser ÖiT Hingen durch Luft sowie die Benadelung der inneren Mantelfläche führen zu einem Garn, bei dem die Fasern nicht gleichmäßig eingebunden sind, bei d;m Fasern vielmehr aus der Garnoberfläche herausstehen.

Sehr viel bessere Garne lassen sich in Spinnturbinen herstellen, bei denen im Mantel der Spinnturbinen eine τι Querschnitt V-förmige Sammeloberfläche ausgebildet ist, auf die die Fasern rutschen und in der sie gesammelt werden. Aus dieser V-förmigen Fasersammeioberfläche lassen sich die Fasern gleichmäßiger herausheben und dann zu einem Faden drehen. Hierbei ist es bekanntgeworden, sowohl mit einer Voreilung als auch mit einer Nacheilung des Abzugspunktes längs der Fasersammeirinnen in der Spinnturbine zu arbeiten. Die Abzugsrichtung des Garnes im inneren der Spinnturbine, d. h. die Ebene in der das Garn umläuft bzw. abgezogen wird, von der Fasersammeirinne in

ίο Richtung auf das Fadenabzugsrohr ist hierbei in vielen Fällen durch Einbauten in die Spinnturbine, wie z. B. Faserzuführungsröhrchen,Faserleitscheiben u.dgl., bestimmt, oft aber auch Zufälligkeiten überlassen. Daher werden aus derartigen Spinnturbinen Garne unterschiedlicher Qualität ersponnen. Je schlechter die Garnqualität, um so häufiger treten Fac enbrüche beim Spinnen auf, was nicht nur jedes Mil eine Unterbrechung des Spinnvorganges bedeutet, sondern zusätzliche Garnfehler ergibt. Die Fadenbrüche beruhen aber auch darauf, daß die Geometrie des Garnabzuges am Spinndreieck nicht optimal gewährleistet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß man die Anzahl der F. denbr'iche durch eine optimale Geometrie des Fadenabzuges sehr stafi herabsetzen kann, auch wenn Fasern minderer Qualität und sehr feine Garne gesponnen werden. Der Grundgedanke dieser Erkenntnis ist es, das Faserband von der Sammeloberfläche symmetrisch zu der Achse des Faserbandes beim Abziehen zu drehen, so daß ein völlig gleichmäßiger Faden entsteht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Garnes, in dem möglichst viele Fasern in einwandfreier Weise eingebunden sind und das maximale Festigkeit aufweist. Es sollen hierbei auch Vorausset-Zungen für ideale Fadenspannungsverhältnisse beim Abzug des Fadens von der Sammelfläche geschaffen werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Abzugspunkt des Garnes von der Fasersammeifläche relativ zu dieser in an sich bekannter Weise voreilt und daß das Garn in der Richtung abgezogen wird, daß die Achse des durch die abgelagerten Fasern gebildeten Bandes während des Fadenabzugs in der Fläche der umlaufenden Garnachse liegt.

In dem Sonderfall, daß die Fasersammeioberfläche symmetrisch zu einer Mittelebene gestaltet ist, welche senkrecht zur Achse der Spinnturbine verläuft, ist es zweckmäßig, daß die umlaufende Garnachse senkrecht oder annähernd senkrecht zur Rotationsachse verläuft. Hierbei bewegt sich die umlaufende Garnachse in einer Ebene. Sobald nun die Symmetrie der Sammeloberfläche nicht mehr gegeben ist und die Sammeloberfläche unsymmetrisch zu der genannten Ebene verläuft, indem ihre Winkel gegenüber dieser Ebene ungleich groß sind, verläuft die umlaufende Garnachse auf einer kegelförmigen Fläche.

Zur Durchführung des Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn der Quotient aus der relativen Geschwindigkeit des Abzugspunktes in bezug auf die Fasersammeifläche und der absoluten Geschwindigkeit des Abzugspunktes im Bereich von 20 · ΙΟ"⁴ bis 180 · 10"⁴, d. h. 2 bis 18°/₀₀, gewählt wird.

Weiterhin ist es bei der Durchführung des Verfahrens von Vorteil, wenn die Spannung des Faserbandes im Abzugspunkt an der Fasersammeifläche die Relation

S₈ = 0,005 ■ S_c bis 0,035 · S_c

beträgt, wobei S₀ die Spannung des Garnes an der Austrittsöffnung aus der Spinnturbine ist.

Die Erfindung wird an Hand folgender Zeichnungen beschrieben:

F i g. 1 schematische Aufzeichnung der Spinnkammer im senkrechten Schnitt zur Rotationsachse,

F i g. 2 Achsenschnitt der Spinnkamme?,

F i g. 3 Verlauf der Garnkurven im System der Polarkoordinaten χ und z,

F i g. 4 Diagramme des Verlaufes der sich im Garn auswirkenden Axialspannung,

F i g. 5 Abziehmöglichkeiten des Garnes von der Sammeloberfläche,

F i g. 6 in den Darstellungen A bis C, aus der verschiedene Möglichkeiten dargestellt sind, das Garn in einer Richtung abzuziehen, bei der die Achse des durch die abgelagerten Fasern gebildeten Bandes während des Fadenabzuges in der Fläche der umlaufenden Garnachse liegt und annähernd symmetrisch eingedreht wird.

An der Sammeloberfläche 2 der Spinnturbine 1 laut F i g. 1 liegt das aus Stapelfasern bestehende Faserband 3 an, das im Punkt 4 von der Sammeloberfläche 2 abgezogen und in den durch die Austrittsöffnung 6 abgezogenen gedrehten Faden 5 übergeht. In F i g. 1 sind weiterhin die mechanischen Spinngrößen angeführt, und zwar mit folgender Bedeutung:

wie Sinn der Winkelgeschwindigkeit der Spinnturbine 1;

W₈ Sinn der relativen Winkelgeschwindigkeit des Abzugspunktes 4;

v_a absolute Geschwindigkeit des Abzugspunktes 4, deren Träger die Tangente 7 ist;

v_r relative Geschwindigkeit des Abzugspunktes 4, deren Träger die Tangente 7 ist;

5_S die sich im Garn 5 im Abzugspunkt 4 auswirkende Axialspannung;

S_e die sich im Garn 5 an der Austrittsöffnung 6 auswirkende Axialspannung.

F i g. 2 stellt die symmetrische Verdrehung des in der Spinnturbine 1 an der Sammeloberfläche 2 sich befindenden Faserbandes 3 mit seinem Zentrum dar, das in der zur Rotationsachse 10 der Spinnturbine 1 senkrechten Ebene abgezogen wird. Die beispielsweise angeführte Abzugsrichtung des Garnes wird in F i g. 2 mit Hilfe der Leitscheibe 11 erzielt. Von den in F i g. 2 abgebildeten mechanischen Größen seien zu erwähnen:

Ss die sich im Garn 3 an der Austrittsöffnung 6 vor der Kante 12 der Öffnung 6 auswirkende Axialspannung, das heißt, daß deren Vektor in der Abbildungsebene 9 liegt;

S_v die sich an dem Austrittspunkt im Garn 5 auswirkende Spinnspannung;

Mk das durch das Garn 5 erteilte und die Verdrehung des Faserbandes 3 hervorrufende Verdrehungsmoment ;

Mk₀ das Widerstandsdrehmoment, das das Faserband 3 bei dessen Verdrehung leistet.

sichert ist. In einem solchen Falle wurde festgestellt, daß eine zum Zentrum 8 des Faserbandes 3 symmetrische Verdrehung die geeignetste ist, da hierdurch ein Drehmoment Mk auf alle einer Verdrehung ausgesetzten Fasern wirkt und somit die beste Ausnützung des Drehmomentes Mk zur Überwindung des vom Faserband geleisteten Widerstandsmomentes Mk gesichert werden kann. Unter symmetrischer Verdrehung soll die symmetrische Eindrehung der Randfasern

ίο des auf der Fasersammeirinne abgelagerten Faserverbandes bezüglich des im Stadium des Abzuges befindlichen Garnes verstanden sein.

Ein wichtiger Parameter beim Verspinnen ist die an der Austrittsstelle sich auswirkende Fadenspannung Sv, von der die zwischen einzelnen Fasern im Garn 5 entstehende Anpreßkraft und infolgedessen auch die mechanischen Eigenschaften des Garnes 5 abhängig sind. Es wurde jedoch festgestellt, daß die sich an der Stelle der Verdrehung des Faserbandes 3 und des Abzuges des Fasermaterials von der Sammeloberfläche 2 auswirkende Spannung S₃ von größerer Bedeutung ist. Von der in diesem Punkt auftretenden Spannung ist das Widerstandsmoment Mk₀ abhängig, und es ist bekannt, daß einer Steigerung der Axial-. spannung auch eine Steigerung des der Verdrehung geleisteten Widerstandes entspricht. Ungünstig wirkt sich während des Spinnprozesses die Massenungleichmäßigkeit des zu verdrehenden Faserbandes 3 aus, die vor allem Schwankungen der Fadenspannung S_s und weiterhin Abweichungen im vom Faserband 3 geleisteten Widerstandsmoment hervorruft. Bei einer gewissen Fadenspannung beim Verspinnen ist die Spannung Ss im Abzugspunkt 4 von dem Verlauf der Garnkurve in der Spinnturbine 1 abhängig. Experimentell wurde gefunden, daß der Verlauf der Kurve nach einer logarithmischen Funktion verläuft, wobei ein Koeffizient y die Garnspannung S_s wesentlich beeinflußt,

y = Verhältnis der relativen Geschwindigkeit v_r des Abzugspunktes 4 und der absoluten Geschwindigkeit vy

45 Es kann also durch die Wahl eines entsprechenden Koeffizienten y in Abhängigkeit von der Spannung S_v an der Austrittsstelle die Fadenspannung an der Stelle der Fadenbildung im zulässigen Bereich unterhalb des Haftvermögens des Faserbandes an dieser Stelle gehalten und die Auswirkung aller obenerwähnten negativen Einflüsse beschränkt werden. Dadurch wird die Herabsetzung der Fadenbruchzahl und damit die Kontinuität des Spinnprozesses gewährleistet.

Für die Spannungsgrößen S_c und S_v folgt folgende Beziehung:

60 wobei

Das Verspinnen geschieht mit einer eine glatte zylin- e =

drische Sammeloberfläche 2 aufweisende Spinntur / =

bine, wobei unter zylindrisch eine Rotationsfläche, deren Meridian eine glatte konkave Kurve bildet, zu verstehen ist, wobei das gegenseitige Zusammendrücken u =

der Fasern wie auch deren Anliegen an die Sammeloberfläche nur durch Einwirkung der Zentrifugalkraft geBasis natürlicher Logarithmen,
Koeffizient der zwischen dem Garn 5 und dem Material der Kante 12 der Austrittsöffnung 6 entstehenden Reibung,

der von den Vektoren der Spannung S₀ und S_n abgeschlossene Winkel; im in F i g. 2 dargestellten Beispiel μ = 90°.

5 6

Die an der Austrittsstelle der Spinnkammer 1 sich Bereich gewährleistet, daß sich die Spannung S_s an der auswirkende sogenannte Spinnspannung S_v kann an- Abzugsstelle der Fasern annähernd um nähernd durch folgende Beziehung ausgedrückt wer- /nncu· nnm ο

j . Os = yJ,VJ DlS U,(JjJ) · O₀

Beispielsweise sind Werte:

^Wobd ^" J₁ = 48 · 10-«; J₂ = 73 · 10- C = die die Garnmasse pro Längeneinheit, die infolge der Umschlingung der Kante 12 der Ab- g^eejl^net· . zugsöffnung 6 gesteigerte Fadenspannung und ¹⁰ ,^Diese.ⁿ ,^Wf^en entsprechen folgende relative Geandere Einflußgrößen in Betracht ziehende schwmd.gkeiten v_r und absoluten Geschwindigkeiten Konstante, v_o des Abzugspunktes 4:

R = Radius der Sammeloberfläche 2 der Spinnkam- _Vri = 44 m/min, ν_αι = 9200 m/min ... für J₁

mer 1, v_r2 = 40 m/min, v_a2 = 5400 m/min ... für J₂.

u = Umdrehungszahl der Spinnkammer 1. ⁵ _T _ _A , . , _ΛΛΓ ^ , . , ,.

Im Gegensatz dazu sind j-Werte, bei denen die

In Abhängigkeit vom Koeffizienten j ist eine Reihe Spannung S_s die zulässige Grenze überschreitet, wie

von Kurven ζ =y I_nIfQc) zu erhalten, die in z. B. J₃ = 200 · 10-"; J₄ = 260 · 10-⁴, nicht geeignet.

F i g. 3 für die Koeffizienten j' < j" < j'" schema- Diesen entsprechend z. B. folgende Kombinationen

tisch dargestellt sind. Diesen Kurven entspricht ein 20 der relativen und absoluten Geschwindigkeit des

Kurvensystem gemäß F i g. 4 für dieselben in F i g. 3 Abzugspunktes 4: ..,-.-.. - ■ dargestellten Koeffizienten j' < j" < j'", in dem eine

jede Kurve den Verlauf der Axialspannung 5 im v_r3 = 40 m/min, v_O3 = 2000 m/min... für J₃ j

Garn 5 in der Spinnkammer 1 einer solchen Kurven- v_r4 = 52 m/min, V₀₄ = 2000 m/min ... für J₄.

form des Garnes 5, die durch den gleichen Wert j ge- 25

kennzeichnet ist, darstellt. S₀ ist die an dem Austritts- In F i g. 5 sind Abziehmöglichkeiten des Garnes von

punkt sich auswirkende Spannung, S$ ist die an der der Sammeloberfläche der Spinnturbine gezeigt.

Stelle des Abzuges des Fasermaterials von der Sammel- Es ist so, daß sich das Garn immer so einstellt, daß die

oberfläche 2 sich auswirkende Spannung. Dies be- Garnachsenverlängerung durch den Schwerpunkt der

stätigt eindeutig, daß die Spannung S_s Funktion der 30 Querschnittsfläche des abgelagerten Faserbandes ver-

Spannung S₀ des Koeffizienten j ist: läuft. Dieser Schwerpunkt ist punktförmig angedeutet.

Es gibt eine ganze Reihe von Möglichkeiten, auf die

S = F (Sc · y). dieses zutrifft, wie an Hand der ausgezogenen, gestrichelten und strichpunktierten Garnabzugsrichtun-

Aus dem den Verlauf der Axialspannung 5 laut 35 gen I, II, III gezeigt ist. Von diesen möglichen Ab-F i g. 4 annzeichnenden Diagramm ist zu entnehmen, zugsrichtungen ist diejenige die optimale, bei der die daß die Is Bruchzahl der Spannung S₀ ausgedrückte Eindrehung des Faserbandes annähernd symmetrisch Spannuⁿg S_s desto geringer ist, je geringer der Koeffi- zur Garnachse erfolgt. Unter symmetrischer Verdrezient j ist. Praktisch ist es nötig, daß S_s geringer als die hung ist dabei die symmetrische Eindrehung der Rand-Festigkeit des Fasergebildes im Abzugspunkt 4 bzw. 4° fasern des auf der Fasersammeirinne abgelagerten geringer als die zulässige Fadenspannung S_zui ist: Faserbandes bezüglich des im Stadium des Abzuges befindlichen Garnes verstanden. Diese Symmetrie kann

Ss Szui- einfach dadurch erreicht werden, daß dem Radialen,

auf die Fadenabzugsdüse zustrebenden Fadenstück

Für normale Werte der Spinnspannung Sv wurde 45 durch richtige Anordnung der Fadenabzugsdüse die

auf experimentalen Wegen festgestellt, daß die oben- richtige Lage erteilt wird.

erwähnte Bedingung am ehesten bei Einhaltung eines In F i g. 6 sind dann verschiedene Möglichkeiten in

gewissen Wertebereiches des Koeffizienten j erfüllt den Darstellungen Λ, B, C für einen symmetrischen Ab-

werden kann. Die günstigsten Werte des Koeffizientenj zug des Fadens aus Spinnturbinen verschiedenen

bewegen sich im Bereich j = (20 — 180) · 10~⁴. Dieser 50 Querschnittes gezeigt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Offenendspinnen mit einer eine glatte Fasersammeifläche aufweisenden Spinnturbine, bei dem das Garn in Richtung auf die Rotationsachse der Spinnturbjhe abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugspunkt (4) des Garnes (5) von der Fasersammeifläche (2) relativ zu dieser in an sich bekannter Weise voreilt, daß das Garn (5) in derjenigen Richtung abgezogen wird, daß das Zentrum (8) des durch die abgelagerten Fasern gebildeten Bandes (3) während des Fadenabzuges in der von der umlaufenden Garnachse gebildeten Fläche liegt und daß das Faserband annähernd symmetrisch zur Garnachse eingedreht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Garnachse senkrecht oder annähernd senkrecht zur Rotationsachse der Spinnturbine verläuft.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadur;h gekennzeichnet, daß der Quotient (y) aus der relativen Geschwindigkeit (v_r) des Abzugspunktes in bezug auf die Fasersammeifläche und der absoluten Geschwindigkeit (v_a) des Abzugspunktes (4) im Bereich von 20 · 10~⁴ bis 180 · 10-", d. h. 2 bis 18 %o gewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung (S_s) des Faserbandes (3) im Abzugspunkt (4) an der Fasersammeifläche (2) die Relation

Ss = 0,005 · S_c bis 0,035 · S_c

beträgt, wo'iei S₀ die Spannung des Garnes an der Aul trittsöffη ing aus der Spinnturbine ist.