-
SPINNVERFAHREN ZUM HERSTELLEN VON GARN-AUS TEXTILEN FASERN UND VORRICHTUNG
ZUM AUSÜBEN DES VERFAHRENS Die Erfindung betrifft ein Spinnverfahren zum Herstellen
von Garn aus textilen Fasern und eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens,
insbesondere unter Verwendung pneumatischer und zentrifugaler Kräfte, die sich,
wie sich herausstellte, für eine Massenproduktion besonders . vorteilhaft eignen.
-
Es sind bereits zahlreiche Vorschläge gemacht worden, um Garne nach
einem Spinnverfahren mit sogenanntem._"offenem Ende" (open=end type spinning system)
herzustellen. Nach diesem, beispielsweise aus der 1958 veröffentlichten CSSR"Patentachrift
91.208 bekannten Verfahren wird das
Zwirnen getrennt von dem
Aufnehmen-ader Fäden oder Fasern
vorgenommen. Nach einem Zerfasern oder
Zerreissen des
aus zahlreichen Einzelfasern bestehenden, kontinuier-
lichen
Stranges erfolgt dort eine erneute Bündelung mit
Hilfe eines rotierenden Teiles
zum Sammeln der Einzel-
fasern und zum Verzwirnen derselben.
-
Bei dem wohl bekanntesten Verfahren dieser Art werden
die
separierten Einzelfasern des Faserbündels durch Saug-
. luft zur Innenwandung
ein-,es Spinnrotors hin befördert
und über eine zentrale Öffnung im Boden
des Rotors abge-
führt, wobei im Bereich des Rotors ein Vorzwirnen
vorge-
nommen wird. Dieses Verfahren benötigt einen hohen Kraftverbraucht
und weist neben diesem Nachteil auch die Nach-
teile auf, dass das erzeugte
Garn vors schlechter Qualität
ist, dass die Ausstossmenge wegen der
konstruktiven Aus-
führung der zum Einsatz kommenden Maschine relativ klein
ist,
dass ein grosses Mass an Zwirnung erforderlich ist,
um ein Brechen
des Garnes zu verhindern, und daeB bei In-
betriebnahme hohes
handwerkliches Geschick benötigt wird.
Es ist daher sehr schwierig, dieses
bekannte Verfahren
zum praktischen Einsatz zu bringen, weswegen man, wenn
möglich,
nicht nach ihm arbeitete. .-Der vorliegenden Erfindung liegt nun vordringlich
die Aufgabe zugrunde, das vorgeschilderte Verfahren wesentlich
zu
verbessern und eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Ver-
fahrens bereitzus-telltkf,-diä-pnelnfalls
mit pneumatischen und
zentrifugalen Kräften arbeitet, jedoch
eine hohe Ausstossmenge bringt und die Spinnbedingungen vergleichs-weise stabil
hält. DieserAufgabe ist..die weitere Auf-
gabe untergeordnet, ein in seinen
Qualitäten verbessertes Garn zur Verfügung zu stellen, was dadurch erreicht werden
kann, dass erfindungsgemäss eine. neue Art eines Spinnverfahrenszur Verfügung.gestellt
wird, die sich insbesondere darin auszeichnet, dass man den Zug und den Grad der
Verzwirnung des zu spinnenden Garnes steuert. In Hinsicht auf die-Vorrichtung oder
Maschine zum Ausführen des Verfahrens soll insbesondere der zum Einsatz kommende
Rotor konstruktiv verbessert werden, um damit ebenfalls zu gewährleisten, dass die
herzustellenden Garne vergleichsweise überragende Eigenschaften auf-weisen und
ein schönes Aussehen und eine starke Bünde-
lung besitzen. -11 Zur Lösung
dieser. Aufgabe wird ein Spinnverfahren zum Vorschlag gebracht, welches sich darin
auszeichnet, dass in einer in dem. als unabhängige Baueinheit gestal-teten Rotor
endenden Leitung ein Saugluftstrom erzeugt
wird, durch xelchen-das
in dieser Leitung kontinuierlich
zugeführte Faserbündel. bei gleichzeitiger
Weiterbeförderung zerrissen wird, die-so.erhaltenen Einzelfasern im Bereich
der
Innenwandung des Rotors dann separiert und anschliessend
wieder zusammengeführt
werden, derart, dass sie zusammen
"kleben" und im Umfangsrichtung
der Rotorwandung längs ausgerichtet sind, und dass schliesslich diese Paeern von
der Innenwandung des Rotors abgehoben, dann gebündelt und gezwirnt und endlich über
den zentralen Auslass des Rotors kontinuierlich abgezogen werden. Diese Einzelmerkmale
des erfindungsgemässen Verfahrens und weitere, durch Beschreibung und Anspruhsbegehren
offenbarte Merkmale werden an Hand der beigefügten Zeichnung nachstehend
näher erläutert, in der Beschreibung selbst finden sich 'dabei Ausführungen zur
Gegenüberstellung von vorbekanntem und ärfindungsgemässem Verfahren. Die Zeichnung
zeigt: Figur 1 eine Perspektivansicht eines Ausführungsbeiapieles einer Vorrichtung
zum Ausführen des erfindungsgemässen Spinnverfahrens.
-
Figur 2 einen Teil der Vorrichtung nach Figur 1, teilweise-im Schnitt.
-
Figur 3 eine-Perspektivansicht des Rotors zur Veranschaulichung des
Verzwirnens der Einzelfasern, Figuren 4 . ..
-
und 5 Seitenansichten, teilweise im Schnitt, der Zufuhreinrichtung
gemäss zweier Ausführungsbeispieleg Figur 6 *A.9 6 B und,6 C Seitenansichten,
ebenfalls im Schnitt, weiterer Ausführungsformen der erfindungsgemässen Zufuhrleitung,
Figur
i ein Diagramm zur Veranschaulichung der Relation zwischen Zuführ- und Abziehgeschwindigkeit
der Fasern durch die Leitung, Figuren 8, 9 und 10 Seitenansichten, teilweise im
Schnitt, weiterer-Ausführungsformen der erfindungsgemässen Zufuhrleitung oder Zufuhrvorriehtung,
Figur 11A eine Seitenansicht im Schnitt des erfindungsgemässen Rotors, Figur 11B
einen Schnitt durch den Rotor gem. Figur 11 A nach der Linie XIB-XIB,
Figuren 12, -.
-
13 und 14 Vorder- und Seitenansichten, teilweise im Schnitt, weiterer
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Zufuhrvorrichtung, Figur 15 eine Seitenansicht,
im Schnitt, des erfindungsgemässen Rotors gemäss einer weiteren Ausführungsform,
Figuren 16A bis 16D Seitenansichten im Schnitt von weiteren Ausführungsformen des
erfindungsgemässen Rotors, Figur 1? A . ..
-
und 1? B Darstellungen zur Veranschaulichung des Aufbaues und der
Wirkungsweise des Verzwirnungs- Steuerteils zum Steuern der Verzwirnung des Garnes,
welches durch den in den vorhergehenden Figuren dargestellten Rotor erzeugt wird,
Figur
18 in geschnittener Seitenansicht eine weitere
Ausführungsform des erfindungsgemässen
Rotors, Figuren 19 A
bis 19C weitere Ausführungsformen des erfindungsgemässen
Verzwirnungs-Steuerteils, Figuren 20A , und 20B Seitenansichten,
im Schnitt, weiterer Ausführungs-
formen des Verzwirnungs-Steuerteils, Figur
2 1 A eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer weiteren Ausführungsform
des Spinnrotors, durch
welchen die Verzwirnung gesteuert wird,
Figuren
21B . .
-
bis 2 1 E Seitenansichten, im Schnitt, weiterer Ausführungs-
formen
des erfindungsgemässen Verzwirnungs-Steuerteils, Figuren 22
und 23 Darstellungen
des Rotors zur Veranschaulichung dessen Antriebs,
Figuren 24A,
24
B,25, 26A,
26B,27A und
27B Seitenansichten des Rotors, im
SCh'itt, Zur
Veranschaulichung möglicher Ausführungsformen
der
.Innenwandung des erfindungsgemässen Rotors,
Figur 28 eine Ansicht des
Rotors nach der Lt:lie M-M der Figur 25,
Figuren 29
bis 29C
Dardellungen zur Veranovhaulichung des Vcrzwirnungsvorganges des Fasermündels innerhalb
des Rotors der exftnduiigsgemässen Vorrichtung,
Figuren 30A
. ..
-
bis 30C Seitenansichten, im Schnitt, Weiterer Aus-führungsformen
des erfindungsgemässen Rotors
mit aufgerauhter Oberfläche,
Figur
30D eine vergrösserte Teilansicht des Rotors
.nach Figur 30 C,
Figur
31 eine Darstellung zur Veranschaulichung der
durch-den Rotor erzeugten Verdoppelung,
.Figur
32 ein-Diagramm zur Veranschaulichung der
Relation zwischen der
Amplitude der Dicken-
änderung des Garnes und den vorgegebenen
Spinnbedingungen,
Figuren
33 und . .. ..
-
34 Diagramme zur Veranschaulichung der Unregel-
mässigkeiten
der Garndicke, hergestellt nach
vorbekanntem und nach erfindungsgemässem
Verfahren,
Figur
35 din-Spektogramm zur Veranschaulichung der
Wellenlängenverteilung
bei sich ändernder
Garndicke des nach dem erfindungsgemässen
Verfahren
hergestellten Garnes und
Figuren 36 und 37 Ziehvorrichtungen zum Strecken
des nach dem
erfindungsgemässen Verfahren mit der@erfindungsgemässen
Vorrichtung hergestellisn Garnes.
Allgemeine Beschreibung
des erfindungsgemässen
Spinnverfahrens und der Vorrichtung zum Ausführen
dieses
Verfahrens.
-
In den Figuren 1 und 2 ist eine typische Ausführungsform der erfindungsgemäsen
Vorrichtung zum Ausübgn des in Vorschlag gebrachten, neuen Spinnverfahrens dargestellt,
welches-mit pneumatischen und zentrifugalen Kräften arbeitet. Von einer Rovingspule
1 wird ein Rovingstrang 2 unter Verwendung einer herkömmlichen Zieheinrichtung abgezogen.
-
Die Zieheinrichtung, die mit einem durch eine Welle 3 abgestütztem
Pendelarm 4 arbeitet, weist einen Abführtrichter 5, ein Paar hinterer Walzen 6,
6', ein Paar vorderer Walzen, 9, 9' und ein Paar von Steuerteilen 8, 8' der Art
eines Riemchenstreckwerkes auf, welch letztere durch ein Paar von Wiegen 7, 7' zwischen
den hinteren Walzen 6, 6' und .den Vorderen Walzen 9,9' abgestütztsind. Das durch
diese Zieheinrichtung geführte Fasernbürcbl wird dann unmittelbar der erfindungsgemässen
Spinnvorrichtung zugeleitet und nach deren Verlassen zu einer Spule 21 aufgewickelt
Die erfindungsgemässe Spinneinrichtung zeichnet sich insbesondere darin aus, dass
sie kontinuierlich chs Fasernbündel weiterbefördert. Dieses Fasernbündel wird zunächst
unter Verwendung eines Luftstromes über eine Zufuhrleitung
einem Spinnrotor mit zylindrischer Hohlwelle zugeführt und
im
Bereich von dessen Innenwandung werden dann die zu Einzelfasern zerrissenen Fasern
des Fasernbündels separiert gehalten. Diese Einzelfasern werden dann anschliessend
von der Innenwandung des Rotors abgehoben und unter gleichzeitigem Verzwirnen zur
Formung des Garnes werden sie dann durch die zentrale Bodenöffnung des Rotors abgezogen
und zu der Spule 21 aufgewickelt.
-
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wird das Bündel 2' aus faserigen
Materialien zunächst dem Führungseinlass der Förderleitung 10' zugeführt, die der
Zuführeinrichtung 12 nahe dem vorderen Paar-von Walzen 9, 9' zugeordnet ist. In
die Förderleitung.10' wird über die Luftleitung 11 Druckluft derart eingedrückt,
dass sie in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung des Fasernbündels ausgestossen
Wird urid innerhalb der Leitung 10 einen negativen Druck erzeugt. Die Luftleitung
11 sollte nahe dem oberen Ende der Leitung.10 münden, und zwar in einem Abstand,
der kleiner ist als-die mittlere Länge der erzeugten Fasern, bezogen auf die Greifstelle
der vorderen Walzen 9, 9', wie dies nachstehend näher,beschrieben ist.
-
Der innerhalb der Leitung 10' durch die Einspritzwirkung der zugeführten
Druckluft relativ hoher Fliessgeschwindigkeit erzeugte, negative Druck verhindert
ein unerwänschtes*Änklejen des Fasernbündess an die Oberfläche der vorderen Walzen
9, 9', denn durch diesen negativen Druck innerhalb der Leitung 10'
wird eine Saugkraft erzeugt. Das Fasernbündel
wird dann
nach seinem Durchwandern durch die Leitung 10' dem stärkeren Druckluftstrom ausgesetzt,
der in einer Richtung parallel zu dem bewegten Fasernbündel fliesst, es wird damit
folglich eine Kraft erzeugt, die Einzelfasern-aus dem Fasernbündel herauszutrennen
vermag, und zwar in Bewegungsrichtung des Bündels. Dies heisst aber, mit anderen
Worten, dass unmittelbar nach Verlassen des Greifpunktes der Walzen 9, 9' das Fasernbündel
"aufgelöst".wird und demzufolge Einzelfasern dem Rotor 13 über die Leitung 1O zugeführt
werden, wobei die Bewegung oder der Transport durch einen Luftstrom vorgenommen
wird. Der Auslass@der Leitung 10 sollte nun, wie aus Figur 2 ersichtlich, gegen
die Innenwandung des Rotors 13 gerichtet. sein, der vorzugsweise einen topfförmigen
Querschnitt.aufweist und dessen Wandung über einen konischen ßbechäitt In
die hohle Drehwelle 16 übergeht. Diese Drehwelle 16 und damit auch der Rotor
13 werden beispielsweise durch einen Riemen 15 in hoher
Drehgeschwindigkeit,gehalten.
Wie vorstehend bereits-erwähnt, werden die Einzelfasern gegen die Innenwandung
des Rotors 13 geschleutrt und dort infolge der vorhandenen,.zeritrifugalen Kraft,
nacheinander zum Auftreffen gebracht.. Sie werden demzufolge durch den-Rotor mit
hoher Geschwindigkeit rotiert und "verkleben" im Bereich von dessen Wandung. Die
so durch die Wandung des Rotors 13 aufgefgngenen Einzelfasern werden damit zur Bildung
eines Garnbündels gesammölt und anschliessend verzwirnt, um damik AAs §ainnLarn,
17 zu bilden und zu einer
Spule 21 mit Hilfe eines Paares
von Aufnahmewalzen 18, 18' gewickelt werden zu können. Es sei in diesem Zusammenhang
ausdrücklich darauf hingewäesen, dass die Zufuhreinriehtuig 12 und der Rotor 13
als voneinander unabhängige Baueinheiten gestaltet sind, um damit zu verhindern,
dass es im 'Bereich von deren gegenseitiger Zuordnung zu Störungen. kommt. Dies
ist einer der grossen Vorteile der erfindungsgemässen Vorrichtung. Ein weiterer
Vorteil des erfindungsgemässen Spinnverfahrens ist darin zu sehen, dass das Fasernbündel
auf pneumatischem Wege in der Zufuhreinrichtung 12 in vollständig unabhängiger Form
weiterbewegt wird, so dass die Einzelfasern des Fasernbündels nicht beschädigt werden
und schliesslich ist auch der Vorteil vorhanden, dass diese Einzelfasern auch noch
unter dem Einfluss der Kombinationswirkung der Abführleitung stehen, womit sie eine
sehr vorteilhafte Ausrichtung erfahren.
-
Konnte bislang erwartet werden, dass Spinnverfahren der hier abgehandelten
Art bei der Verwendung von Baumwollefasern auf Grund deren kurzer Stapellänge, deren
Kohäsionseigenschaft und derenioher Garnnummer (high Yarn modulus) gewisse Vorteile
bringen, dann konnten solche Vorteile definitiv nicht für die Verwendung synthetischer
Fasern oder mit natürlichen Fasern vermischter synthetischer Fasern erwartet werden.
Arbeitet man nun jedoch nach dem erfindungsgemässen Verfahren und mit der erfindungsgemässen
Vorrichtung, dann können auch solche synthetischen Fasern oder mit natürlichen Fasern
vermischte synthetische Fasern äusserst leicht
behandelt werden,
indem man geringfügige Änderungen der mechanischen Bauelemente vornimmt oder indem
man den Druck der Druckluft entsprechend reguliert. Auch kann die Form des Rotors
und dessen Drehgeschwindigkeit .je na eh den Gegehenheiten verändert werden, wobei
jedoch immer gewährleistet sein muss, dass die separierten Einzelfasern zum Aufliegen
auf die Innenwandung des Rotors-13 gebracht watden.
-
Verzwirnung und Aufbau der erfindungsgemäss hergestellten
Garne.
-
in Figur 3 ist die Verzwirnung der Einzelfasern zu einem Garn veranschaulicht.
Nachdem das Fasernbündel die Zieheinrichtung verlassen hat, wird es der Leitung
10 zugeführt, in welcher ein Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit fliesst. In dieser
Leitung 10 wird das Fasernbündel in Einzelfasern zerlegt und diese Einzelfasern
werden dann durch den Luftstrom zur Innenwandung des Rotors 13 hin bewegt. An der
Innenwandung des Rotors 13 "kleben" dann also diese Einzelfasern auf Grund der wirkenden
Zentrifugalkraft und des-Luftstromes. Die so gegen die Innenwandung des Rotors 13
gedrückten Fasern 2a' werden dann von dieser Innenwandung abgehoben und über einen
Auslass 13c im Boden 13b den Rotors abgeführt. Bei dieser Abführung findet bei Zc-ein
Verzwirnen statt, so dass demzufolge die Einzelfasern als Garn 2d zu der Spule 21
gewickelt werden können. Es sei in diesem Zusammenhang
darauf hingewiesen,-dass
die aus der Leitung 20 austretenden Einzelfasern 2a nur im unmittelbaren Bereich
der Innenwandung des Rotors 13 "zusammenkleben", während sie im übrigen lose aufeinander
liegen. Das Verzwirnen dieser Fasern wird nach dem Abheben von der Innenwandung
des Rotors vorgenommen, dabei werden die Fasern über den Boden des Rotors geführt
und es ist diese Behandlung der Einzelfasern, die das erfindungsgemässe Verfahren
von dem vorbekannten Verfahren unterscheidet. Nach jenem vorbekannten Verfahren
kann nämlich nicht kontinuierlich ' gearbeitet werden..indem das eine Ende des Fasernbündels
stationär gehalten wird, während das andere Ende bezüglich der Längsausrichtung
des Bündels spiralenförmig gddreht wird..
-
Zufuhreinrichtung des Fasernbündels.
-
In der Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemässen i
)Verfahrens
wird das Fasernbündel bei gleichzeitiger Weiterbeförderung durch pneumatische Kräfte
in Einzelfasern zerlegt und zwar in einer Zuführeinrichtung, welche. mit der Bündelzuführung
verbunden ist. Zwischen der Bündelzuführung und der Abführung (der Einzelfasern)
sollte sich die Druckluftzuführung über eine Fläche oder besser eine Länge erstrecken,
die, wie oben bereits festgehalten, nicht grösser ist als die mittlere Länge der
Einzelfasern. Oben
wurde bereits ebenfalls festgehalten, dass der
zugeführte Druckluftstrom in einer Richtung parallel zu den bewegten Einzelfasern
fliessen soll, um damit eine Saugwirkung in Bezug auf die Zuführung des Fasernbündels
ausüben zu können. Wie aus Figur 4 erkennbar, führt ein Paar vorderer Walzen 25,25'
das Fasernbündel 2 der hier zu beschreibenden Zuführeinrichtung zu, hinter dem Greifpunkt
dieser Walzen ist das Bündel mit der Bezugsziffer 2' bezeichnet. Dieses Bündel 2'
wird über.einen nahe des Greifpunktes der Walzen 25,25' liegenden Einlass einer
Leitung 26 zugeführt, deren anderes Ende in der Auslassöffnung einer Druckkammer
28 mündet. Aus der Zeichnung ist erkennbar, dass zwischen der Aussenwandung-der
Leitung 26 und der Innenwandung 27 der Druckkammer 28 ein Ringspalt gebildet ist.
Die Druckkammer 28 ist an einer Druckluftleitung angeschlossen, über welche in Richtung
des eingezeichneten Pfeiles Druck-. luft zugeführt wird.. Diese Druckluft fliesst
also zunächst in die Druckkammer 28 und von dieser über den erwähnten Ringspalt
zu der Abfuhrleitung 30, in welcher ihre Strömungsrichtung parallel zu der Bewegungsrichtung
der Einzelfasern ausgerichtet ist. Diese Umlenkung des Druckluftstromes erzeugt
auf Grund der vorhandenen "Einspritzwirkung" einen negativen Druck in-der Leitnng
26, es ist also eine---Saugwirkung in dieser vorhanden, die ein Trennen der Fasern
verursacht. Den mit der Bezugsziffer 29 bezeichneten Bereich
kann
man demzufolge als Separierungszone ansehen und es soll nunmehr unter-Zugrundelegung
dieses technischen Tatbestandes die bereits mehrfach erwähnte Länge L zwischen dem
Greifpunkt der Walzen 25, 25' und dieser Separierungszone 29 näher erläutert werden.
-
Die Länge L nach vorstehender Dd'inition sollte nicht grösser sein
als.dle.mittlere Länge der erzeugten Einzelfasern. Durch den Ringspalt zwischen
Aussenwandung der Leitung 26 und Innenwandung 27 der Druckkammer 28 wird hier eine
Art Einspritzdüse zur Verfügung gestellt, die die zugeführte Druckluft mit hoher
Geschwindigkeit in die Separierungszone 29 ausstösst. Diese Düsenluft wird also
gegen das Fasernbündel geschleudert,und zwar von dem Augenblick an..-wo-dieses Fasernbündel
die Leitung 26 verlässt und es wird dabei eine sehr starke Saugkraft auf die einzelnen
Fasern innerhalb des Bündels ausgeübt, bewirkt durch den Viskositätswiderstand zwischen
"Düsenluft" und Fasern. Folglich werden also Einzelfasern von dem Bündel gelöst
und durch pneumatische Kraft innerhalb der Leitung 30 weiterbewegt. Um nun Garne
sehr hoher Qualität zu erhalten, ist es erforderlich, diese Einzelfasern unter gleichmässiger
Beaufschlagung durch die Druckluft weiterzubewegen, es ist also, mit anderen Worten,
erforderlich,.die Bildung schwimmender Fasern.-innerhalb des durch die Leitung 26
geführten Fasernbündels zu verhindern, essüssen also die Einzelfasern unmittelbar
nach dem Verlassen des Greifpunktes der Walzen 25, 25'
aus dem
Verband herausgelöst werden. Dies heisst aber wiederum, dass der Druck der zugeführten
Druckluft derart reguliert sein muss, dass er eine Zugkraft erzeugt, die so gross
ist, dass die vorhandenen Kohäsionskräfte der Einzelfasern untereinander überwunden
werden,was wirksam dadurch unterstützt wird, dass die Länge der beschriebenen, pneumatischen
Zuführzone kürzer ist als die mittlere Länge der erzeugten Einzelfasern.
-
Wenn hier ständig von-der Verwendung von Druckluft gesprochen wird,
so-soll-damit nicht eine Einschränkung des offenbarten Erfindungsgedankens auf-r#
dieses Medium vorgenommen werden,.es versteht sich von allein,dass ' gleiche Wirkungen
auch mit anderen Medien erzielt werden können, so beispielsweise mit Wasser als
Druckmedium.
-
In Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform der unter diesem Kapitel
abgehandelten Zuführeinrichtung dargestellt. Es ist@erkennbar,.dass hier eine sogenannte
Druckkaipmer, wie in dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel nicht Verwendung findet,
vielmehr die Druckluftzuleitung unmittelbar in der Lelitung 26 mündet, wodurch jedoch
die gleiche Wirkung erreicht wird.
-
Die nachstehende-Übersichtstafel i soll der Veranschaulichung erzielbarer
Ergebnisse beim Arbeiten mit der erfindungsgemässen Vorrichtung dienen.
| TAFEL 1 |
| Probe 1 Probe 2 |
| Bestandteile des .. Polyester Fasern 65 % Polyester Fasern |
| erzeugten Garns Baumwolle Fasern 35 % 100 |
| Garnnummer nach dem |
| englischen Zählsystem 30's 20's |
| Drehgeschwindig- |
| keit d.Rotors 46,000 U/min. 27.000 U/min. |
| Ausstossgeschwin- |
| digkeit 45 m/min. 3$ m/min. |
| Pneumatischer Druck |
| der zugeleiteten |
| . Luft 0,2 kg/cm 2 0,25 kg/cm 2 |
Um Garne wesentlich verbesserter Qualität, insbesondere hinsichtlich der Gleichförmigkeit
nach dem erfindungsgemässen Verfahren zu erhalten, sollten die nachstehenden Vorbedingungen
eingehalten werden: 1) Wie oben bereits festgehalten, sollte die durch die zugeführte
Druckluft erzeugte Zugkraft so stark sein, dass die vorgegebenen Kohäsionskräfte
zwischen den Einzelfasern des zugeführten Fasernbündels überwunden werden, um so
auf die Einzelfasern die erwünschte Zugkraft ausüben*zu können.
-
2) die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Einzelfasern innerhalb der
.beschriebenen Zufuhreinrichtung sollte geringer sein als die Oberflächengeschwindigkeit
des rotierenden Rotors, da die Einzelfasern zusammengeführt und miteinander verzwirnt
werden, während sich dann gleichzeitig die Fortbewegungsgeschwindigkeit verringert,
3)
Ein Biegen und Krümmen bzw. ein Verwickeln der Einzelfasern durch turbulente Luftströmung
sollte wirksam verhindert werden.
-
Um die vorstehenden-,Bedingungen einhalten zu können, empfiehlt es
sich,. die.Zufuhreinrichtung im Querschnitt am zweckmässigsten derart auszubirbn,
wie dies die Figuren 6A, 6B und 6C zeigen. In diesen Figuren ist in Übereinstimmung
mit der Darstellung gem. Figur 4 die Zufuhrleitung für das FasernbündeZ.2' mit der
Bezugsziffer 26 und die Abfuhrleitung für die Einzelfasern mit der Bezugsziffer
30 bezeichnet. Das Diagramm gem. Figur 7 zeigt die Beziehung zwischen-der zum Einsatz
gekommenen Zufuhreinrichtung gemäss Figur 6 und-der aufgetretenen
Zugkraft, welche auf
das Fasernbündel einwirkte, man arbeitete dabei in jedem
Falle mit einem Druck der Druckluft von 0,3 kg/cm 2. In diesem Diagramm der-Figur
7 ist nun auf der Abszisse bei dem Wert "0'° das Ende der Leitung 26 anzunehmen
und die übrigen mm-Masse.stellen den respektiven Abstand von diesem Ende der@Leitung
26 dar. In Ordinatenrichtung sind die Werte der.Zugkräfte festgehalten. Aus dem
Diagramm ist demzufolge erkennbar, dass bei einer Ausführungsform gem. Figur 6 C
mit einer Separierungszone gem. den Figuren 8 und 9 die oben festgehaltenen Bedingungen
sehr wirksam eingehalten werden können.
In der Ausführungsform
gemäss Figur 8 ist die Länge L der Zufuhrleitung 21 kürzer gehalten als die mittlere
Länge der erzeugten. Einzelfasern. An die Auslassöffnung 33 dieser Leitung 31-schliesst
sich zunächst ein zylindrischer Teil 35 der Länge L' mit gegenüber dem Durchmesser
der Auslassöffnung 33 geringfügig grösserem Durchmesser an und dieser zylindrische
Teil 35 geht dann in einen konischen Teil 37 der Auslassleitung 34 über, die bei
36 mündet. Der konische Teil"37 weist einen Konuswinkel A auf, er ist in Figur 9
als solcher gekennzeichnet.
-
In der hier beschriebenen Ausführungsform der Zufuhreinrichtung wird
die Druckluft über einen konusförmigen Kanal 38 zugeführt,..die Beaufschlagüng der
die Separierungszone durch_wandernen Einzelfasern erfolgt dabei allrgählich, und
zwar zunächst. in.einer Richtung, parallel zu deren Bewegung und später, wegen des
vorhandenen Streuwinkels A in einer vergrösserten Angriffsfläche, womit den obigen
Bedingungen 2)und .3) nachgekommen wird.
-
Wie bereits erwähnt, bedarf es einer Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit
der Einzelfasern auf dem Weg zwischen der Separierungszone zu der Verzwirnungszone
und diese Verringerung. der Bewegungsgeschwindigkeit wird am wirkungsvollsten dadurch
erzeugt, dass man die Separierungszone konusförmig erweitert, also einen Abschnitt
37 vorsieht, welcher einen sog.Streuwinkel 9 bildet.
Diese
Geschwindigkeitsverringerung des Luftstromes hoher Geschwindigkeit kann nun aber
zu einer Störung führen, die darin zu sehen Ist, dass die Einzelfasern in dem Luftstrom
gek»ümmt werden.oder sich verwickeln, wascänn zu einer minderen Qualität des erzeugten
Garnes automatisch führen muss. Dieser.störende Nebeneffekt durch die Geschwindigkeitsverringerung
kann wirksam dadurch verhindert werden, dass sian die Streuzone 37 innerhalb der
Separierungszone anordnet und den Druckluftstrom sich auch noch in diesem Bereich
auswirken lässt. Man vergrössert also die Zwischenräume zwischen den Einzelfasern,
während diese durch den Luftstrom-befördert werden.
-
Aus dieser kurzen Darstellung ist erkennbar, dass der Streuwinkel
8 der Leitung derart gewählt sein muss, dass er die vorgeschilderten Erfordernisse
erfüllt. Der Streuwinkel A muss demzufolge insbesondere ein Trennen der Einzelfasern
gewährleisten, es muss die Austrittsgeschwindigkeit derselben in gewünschtem Masse
erzieUbar sein und.-es.muss schliesslich auch dafür Vorsorge getroffen sein, dass
die Einzelfasern in der gewünschten Art und..Weise ausgerichtet sind. Es hat sich
durch paktische Versucherergeben, dass die Länge L' des geraden Abschnittes 35@etwa
ein Drittel der Länge der zugeführten Fasern betragen soll, d.h.» sie beträgt etwa
13 mm bei einer,-mittleren Faserlänge von 38 mm in dem Ausführun8abeispiel "C" gem.
Figur 9. Der Streuwinkel A des Abschnittes 37 sollte vorzugsweise zwischen
5 o und
300 gewählt werden.
Die nachstehende Tafel
2 veranschaulich die einztialtenden Bedingungen bei Verarbeitung eines 100 %igen
Polyesterstapels zur Herstellung eines Garnes mit der(arnnummer 30' s des englischen
Zählsystems:
| TAFEL 2 |
| Zugeführtes Faser* 100 % Poly- |
| material estertapel der |
| _ geschnittenen |
| Länge 1,5d x 38 mm |
| Nummer des erzeugten |
| Garnes 30's (englisches Zählsystem) |
| Vordergeschwindig- |
| keit der vorderen |
| Walzen 55 m/min. |
| Drehgeschwindigkeit |
| des Rotors 30'.000 |
| Druck der zugeführten |
| Druckluft 0,3 kg/cm2 |
| Fliessmenge der Druck- |
| luft 20 1/min. |
| Durchmesser cbr Ein- |
| lassöffnung der Sepa- |
| rierungszone 3,4 nun |
| Streuwinkel A 20 0 |
Aufbau
des Rotors und dessen Wirkungsweise. . Wenn nach dem ärfindungsgemässen
Spinnverfahren vorgeschlagen
wird, das zugeführte Bündel aus textilen Fasern
durch die Wirkung.eInes Druckluftstromes unter gleic_h#_ zeitiger Zerlegung in Einzelfasern
einem Rotor zuzuführen, welcher die Einzelfasern über seine Innenwandung sammelt,
von welcher sie dann bei gleichzeitigem Verzwirnen über eine
Zentrale Bodenöffnung
des Rotors als Garn abgezogen werden,
dann versteht es ,sich
von alleine, dass die bauliche Ausführung eines .solchen Rotors die Qualität des
herzustellenden Garnes wesentlich mitbestimmt. Der Rotor . muss demzufolge insbesondere
mit einer geeigneten Sammeleinrichtung für die Einzelfasern ausgerüstet sein und
mit einer Verzwirnungseinrichtung,die gewährleistet , unter stabilen Bedingungen
die Einzelfasern zum Garn zu verzwirnen. ,.,. , Es darf wohl zunächst in diesem
Zusammenhang festgehalten werden, dass bislang zahlreiche Versuche unternommen worden
sind, eine befriedigende Ausführung eines solchen Rotors zur Verfügung. zustellen,
die bisherigen Versuche konnten jedoch nicht eine Ausführungsform bringen, mit welcher
Garne hoher Qualität hergestellt werden konnten. Der Rotor nach der Erfindung unterscheidet
sich in seiner funktionellen Wirkungsweise wesentlich zu solchen vorbek annter Art,@hier
insbesondere durch seine baulich einfache Ausführungsform und durch die Einfachheit
seines Antriebes, wodurch Garne sehr hoher Qualität herstellbar sind. Die bauliche
Ausführung des Rotors ist daher mit ei nHauptmerkmal vorliegender Erfindung, dieser
Rotor bildet das Grundelement der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Ausführen des
örtindungsgemässen Verfahrens.
-
Als Bauelemente dieses Rotors sind nun die folgenden anzusehen:
Eine
Teilfläche der inneren Oberfläche oder Oberflächen zur Aufnahme der .Einzelfasern,
die durch den Luftstrom herangetragen werden; eine weitere Teilfläche zum Zusammenführen
oder Bammeln dieser Einzelfasern; eine Grundfläche oder .in Richtung der bewegten
Fasern vorne liegende Flähe zum Führen des Faserbündels nach dessen Abnahme von
der zweiterwähnten Fläche des Rotors und schliesslich eine Öffnung zum Herausziehen
des verzwirnten Garnes durch Rotation des Rotors.
-
Die ersterwähnte Flähe des Rotors zur Aufnahme der durch den Luftstrom
herangeführten Fasern kann also als rotierende Oberfläche angesehen frden, welche
die zusammenhängenden Fasern zu der sie aufsammelnden Oberfläche kontinuierlich
führt, und zwar infolge der vorhandenen Zentrifugalkraft, die durch die hohe Drehgeschwindigkeit
des Rotors erzeugt wird. Dies heisst aber, dass diese Fläche desRotors auf die Auslassöffnung
der die Einzelfasern heranführenden Leitung der Zufuhreinrichtung geschränkt ist.
-
Die die Einzelfasern sammelnde Oberfläche des Rotors macht einen Bereich
desselben aus, in welchem die Fasern durch den Luftstrom getragen werden und endlich
über die Innenoberfläche der Wandung des Rotors unter stationärer Sammelbedingung
angeordnet werden. Diese die Einzelfasern sammelnde
Oberfläche
des Rotors kann quantitativ wie folgt definiert werden:, Wird das Zuführen der Einzelfasern
zu dem Rotor abgestoppt und beträgt die über der Innenwandung des rotierenden Rotors
angesammelte Dicke der , Faserdetwa die 2-fache Dicke der Einzelfasern, dann . wird
diese Lage stationärer Sammlugß der Einzelfasern als die Fläche des Rotors bezeichnet,
die vorstehend als die Einzelfäden sammelnde Fläche bezeichnet wurde. Eine Oberfläche,
die von dem rotierenden Linienzug des verzwirnten Garnes überstrichen wird, soll
als Garnführungsoberfläche des rotierenden Rotors bezeichnet werden, wenn das Verzwirnen
des Garnes stationär ausgeführt werden würde-und man das Garn ähnliche kontinuierliche
Pasernbündel von-der.vorerwähnten Sammeloberfläche aufnimmt. Im allgemeinen ist.diese
Garnführungsoberfläche des Rotors identisch mit der Umrissform der in Fortbewegungsrichtung
des Bündels vorne liegenden Fläche des Rotors, jedoch soll hier festgehalten sein,
dass in einigen Fällen das Fasernbündel auch nicht in Berührung mit dieser Garnführungsoberfläche
stehen kann, so dass es bzw. das verzwirnte Garlin seinem Linienzug eine Raumkurve
durchläuft.
-
Die verschiedenen Ausführungsformen eines erfindungsgemässen Rotors
sollen nachstehend näher beschrieben werden.
Gemäss Figur 15 wird
ein Fasernbündel 2' aus zahlreichen Stapelfasern kontinuierlich von einem Paar von
Zuführwalzen 60, 60' mit konstanter Geschwindigkeit einer Zufuhreinrichtung 61 zugeleitet,
die mit einer Leitung versehen ist, über welche im Sinne oben zu findender Definition
eine positive Saugkraft durch einen Druckluftstrom ausgeübt werden kann. Diese Saugkraft
bewirkt also ein Abziehen des Fasernbündels von dem Grdfpunkt der Walzen 60, 60j-
in den Bereich der Leitung 61. hinein, im Bereich dieser Leitung werden die Einzelfasern
aus dem Verband herausgelöst'und durch den Duftstrom weiterbewegt. Von dieser Leitung
werden dann die separierten Einzelfasern gegen die Innenumfangsoberfläche des Rotors
62 geschleudert, und zwar gem. Figur 15,in einen Dereich,der allgemein mit dem Buchstaben
A bezeichnet ist. Dieser Bereich A bildet die Aufnahmefläche für die durch die Zufuhreinrichtung
61 heranbewegten Einzelfasern, der Bereich B bildet die Sammelfläche und derBereich
C bildet die Führungsfläche unter-Zugrundelegung der vorstehenden Definition. Der
Auslass 63 der Zufuhreinrichtung 61 liegt demzufolge der Aufnahmefläche A des Rotors
62 gegenüber.
-
Die zur Auflage auf die Aufnahmefläche A des Rotors 62 gebrachten
Fasern stehen anfangs zunächst noch unter der Fhwirkung des Druckluftstromes und
später dann unter der.
Einwirkung der Zentrifugalkraft des rotierenden-Rotors.
Sie werden also gegen die Fläche A durch solche Zentrifugalkräfte angedrückt, derart,
dass sie im unmittelbaren Bereich der Wandung zusammenkleben. Gemäss einem Untermerkmal
der vorliegenden Erfindung ist nun der Durchmesser der die Einzelfasern aufnehmenden
Oberfläche A kleiner als der maximale Durchmesser des Rotors, wobei die Wandung
konusförmig gehalten ist und dabei einen Konuswinkel x- bildet. Bildet man die Wandung
derart aus, dann werden die agier Aufnahmefläche A anhaftenden Einzelfasern durch
die wirkenden Zentrifugalkräfte zu dem Teil B mit maximalem Durchmesser hin bewegt,
wobei zur Erfüllung dieses-Tatbestandes Vorbedingung ist, dass der Reibungswiderstand
zwischen den Fasern und der Aufnahmefläche .A viel geringer ist als die resultierende
Zentrifugalkraft, die auf die Einzelfasern über die Länge dieser Fläche A einwirkt,
so dass damit gewährleistet ist, dass die Fasern von derFläche A zu der Fläche B
des Rotors sehr weich geführt werden.
-
Von der Sammelfläche B, mit maximalem Durchmesser des Rotors werden
dann die gesammelten Einzelfäden abgehoben, im Bereich der Fläche C zu einem Garn
verzwirnt und schliesslich durch. die Hohlwelle 64 als Garn 65 durch die Walzen
66,..66' abgezogen. Dieser Abziehvorgang erfolgt, wie die vorausgegangenen Verfahrensschritte;
kontinuierlich, kontinuierlich erfolgt daher insbesondere das Verzwirnen der Einzelfasern
zu dem Garn, worin der wesentlichste Unterschied gegenüber dem vorbekannten Verfahren
zu erblicken ist. -
Um nun dem Garn die bestmöglichste Verzwrnung
zu geben und um ein Aufblähen des Garnes im Bereich des Rotors während dessen Rotierung
bei hoher Geschwindigkeit zu verhindern, ist es wesentlich, eine Garnführungsfläche
C bereitzustellen, durch welche die Spur oder der Linienzug des Garnes gesteuert
wird, während sich diese Fläche C gleichzeitig dreht. Hier ist nun festzuhalten,
dass sowohl die die Einzelfasern aufnehmende Fläche A wie auch die die Fasern sammelnde
Fläche B und die das Garn führende Fläche C derart in gegenseitiger Zuordnung ausgebildet
sind, dass die die Einzelfasern sammelnde Fläche B zwischen der Fläche A und der
Fläche C liegt. In den Figuren 16 A, 26 B und 16 C sind weitere Ausführungsformen
eines Rotors dargestellt. Es ist hier insbesondere erkennbar, dass gemäss dieser
Ausführungsformen die die Einzelfasern aufnehmende Fläche A nach oben verschiebene
Konuswinkel bildet, also nicht wie in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 15 ein
einheitlicher Konuswinkel a6 vorhanden ist, durch welche Ausbildung insbesondere
dafür Vorsorge getroffen ist, dass der Konuswinkel der Fläbhe A kleiner ist als
derjenige der Fläche B und daher zwischen beiden Flächen eine erkennbare Grenz-
oder Übergangslinie 67 gebildet wird. So wird in der Ausführungsform gemäss Figur
26 A diese .-gegenseitige Abgrenzung der Flächen A und B durch einen einheitlichen
Konuswinkel der Fläche A herbeigeführt, während in der Ausführungsform nach Figur16
Bnehrere stufenförmige Abschnitte in der Fläche A zu erkennen sind.
Die
Ausführungsform nach Figur 16E stellt den Grenzfall der Ausführungsform nach Figur
16 B dar, hier ist also die Wandung des oberen Abschnittes des Rotors nach innen
konvex gehalten. Verwendet man einenRotor der vorbeschriebenen Art, dann kann das
Aufnehmen der Einzelfasern einerseits und deren Sammeln andererseits gleichförmiger
und nahezu unter stationärer Bedingung vorgenommen werden, bzw. die Verlagerung
des Faserbündels von der Aufnahmefläche zu der Sammelfläche kann seitlich gesteuert
werden.
-
# Die Ausführungsform nach der Figur 16 D zeichnet sich darin aus,
dass hier. die Wandung der Fläche A mit zahlreichen Durchbrechungen 68 versehen
ist. Diese als kleine Bohrungen ausgeführten Durchbrechungen 68 üben eine vorteilhafte
Wirkung auf das Anhaften der Einzelfasern gegenüber der Wandung aus, d.h., gegenüber
den Ausführungsformen nach den Figuren 16 A bis 16 C wird hier in relativ kürzerer
Zeit ein Sammeln der Einzelfasern vorgenommen. Hinsichtlich dieser Ausführungsform
ist dann auch noch festzuhalten, dass bei Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Rotors
62 relativ gegenütErder Fliessgeschwindigkeit des Druckluftstromes, welcher die
Einzelfasern heranführt, diese Einzelfasern nach ihrem Auftreffen auf die Fläche
A gestreckt werden, so dass ihre relative Anordnung über die Innen-Umfangsoberfläche
des Rotors 62 damit verbessert wird. Um besseres Verständnis für die einzelnen Ausführungsformen
des erfindungsgemässen Rotors aufbringen zu können, werden nachstehend
einige
der Hauptprobleme beim Verzwirnen nach dem erfindungsgemässen Verfahren nachstehend
näher beschrieben. Bezug genommen wird dabei auf die Figuren 17 A und 17 B, aus
welchen erkennbar ist, dass hier wiederum ein Fasernbündel 2' durch Druckluft innerhalb
einer Leitung 63 bewegt wird und seine separierten Einzelfasern dann gegen die Innenwandung
eines Rotors 62 geschleudert werden. Diese Einzelfasern haften also zunächst an
der Aufnahmefläche 69 des Rotors 62, was bewirkt wird durch die Druckkraft des strömenden
Mediums . und durch die Zentrifugalkraft des mit hoher Drehgeschwindigkeit drehenden
Rotors 62. Wird ein Hilfsgarn 71 innerhalb des Rotors 62 durch dessen Bodenöffnung
62' eingeführt, dann wird das Ende dieses Hilfsgarnes 71 in Richtung auf die Innenwandung
des Rotors 62 gedreht und zwar durch die Zentrifugalkraft, welche auf das Ende des
Garnes 71 einwirkt. Dieses Ende des Garnes 71 kommt dabei, wie aus der Figur erkennbar,
in Berührung mit dem grössten Durchmesser des Rotors 62 und zwar im Bereich voncbssen
Fläche 70, die oben als-Sammelfläche bezeichnet wurde.
-
Die Verhaltungsweise eines solchen Hiegarnes 71 kann identifiziert
werden mit der Verhaltungsweise der im Bereich der Sammelfläche B zusammengeführten
Einzelfasern, d.h., kommt erst einmal das vordere Ende des aus Einzelfasern gebildeten
Bündels in Berührung mit dieser Sammelfläche B des Rotors 62, dann wird durch dessen
Rotation ein Verzwirnen der Fäden bewirkt, die sich dann gleichzeitig mit dem Hilfsgarn
71 vereinigen Wird nun dieses Hilfsgarn 72 gleichförmig durch die Walzen 66, 66'
abgezogen, dann kann kontinuierlich aus Einzelfaseua verzwirnten
Garn
zu einer Spule aufgespult werden, wobei kontinuierlich im BeIELCh der Sammelfläche
B jeweils der Anschluss zwischen vorgeformtem bzw. fertig gezwirntem Garn und neu
zu zwirnendem Garn vorgenommen wird.
-
Es soll nunmehr die Einzelheit betrachtet werden, wo nach Abhebung
der Einzelfasern von der Sammelfläche B des Rotors der Verzwirnungsvorgang in der
Nähe des grössten Durchmessers'des Rotors eingeleitet wird. Verzichtet man auf die
Anordnung eines Verzwirnungs-Steuerteils 72, dann erhält man eine Verzwirnungsverteilung
des Garnes gemäss der Kurve.A des Diagramms gemäss Figur 17 B. In diesem Fall wird
also die Verzwirnungswirkung nicht an der Abhebungsstelle der Einzelfasern von der
Sammelfläche des Rotors vorgenommen, wie dies für den Idealfall sein sollte, für
welchen in dem Diagramm nach Figur 17 B die Kurve C Gültigkeit besitzt. Gemäss dieser
Kurve C wird also die Verzwirnungswirkung unmittelbar dort erreicht, wo die Einzelfasern
von der Sammelfläche des Rotors abgehoben werden.
-
Greift man zurück auf die Darstellung gemäss Figur 3, dann ist aus
dieser Darstellung, wie beschrieben, erkennbar, dass die über die Zufuhrleitung
20 herangeführten Einzelfasern an der Innenwandung 13 a des Rotors 13 anhaften,
und dass das Fasernbündel 2d von dieser Innenwandung abgehoben wird. Dabei erfolgt
eine Drehung in Richtung des eingezeichneten Pfeiles W, d.h., das Fasernbündel 2
d wird in dieser Drehrichtung W verzwirnt. Aus der ZEICHNUng ist weiterhin erkennbar,
dass bei d*-t--AgsformuM des Garnes die Verzwirnung
zwischen
der Stelle 2 b des Abhebens des Fasernbündels von der Wandung des. Rotors 13 im
Bereich deren maximalem Durchmesser und der Stelle 13 c, wo das verzwirnte Garn
2 d abgeführt wird, vorgenommen wird, d.h.
-
dem Fasernbündel wird bei 2 b keine ausreichende Verzwirnung aufgegeben
und erst bei 2 c wird dann das eigentliche Verzwirnen eingeleitet. Diese Stelle
2 c befindet sich in der Nähe der Stelle 2 b; qn welch 'letzterer-das Fasernbündel
von der Innenwandung des Rotors abgehoben wird.
-
Wird nun die Abziehgeschwindigkeit des Garnes vergrössert, dann kann
dies nir bedeuteri,dass dem Garn nicht eine ausreichende Anzahl von Verzwirnungen
aufgegeben wird, was zur Folge hat, dass das Garn während des Verspinnens bricht.
Um nun ein solches Garnbrechen während der Verarbeitung des Garnes zu vermeiden,
empfidIt es sich, dem Garn beim Verzwirnungsvorgang eine ausreichende Zahl von Windungen
aufzugeben, was nun beim Arbeiten mit der erfindungsgemäss zum Vorschlag gebrachten
Vorrichtung gewährleistet werden kann. Hier ist es nämlich möglich, die Geschwindigkeit
wesentlich zu steigern, ohne dass dabei ein Brechen des Garnes befürchtet werden
muss. Eine zur Durchführungsdes erfindungsgemässen Verfahrens sich eignende Ausführungsform
des Rotors ist in Figur 17 A dargestellt. Hier ist dem Rotor 62 eine Hohlwelle 73
zugeordnet, welche den Rotor drehbar abstützt und welche ein als Verzwirnungs-Steuerteil
zu bezeichnendes Element 72 in starrer Verbindung umfasst.
-
Aus der Zeichnung ist erkennbar, dass gas Garn 71 in ständiger Berührung
mit dem Steuerteil 73 steht. Es ist nun wesentlich,
darauf zu achten,'dass
dieser Steuerten 72 die freie Bewegung des Garnes ntht behindert , jedoch gleichzeitig
eine Steuerung der Verzwirnung gewährleistet. Mögliche Ausführungsformen eines solchen
Verzwirnungs-Steuerteils 72 sind aus elastischem Werkstoff, wie Naturgummi,Siliciumgummi,
Polyurethangummi und elastischen Kunststoffen hergestellt, wobei es sth empfiehlt,
einen elastischen Werkstoff einer Härte zwischen BO und 960 (YIS)zu wählen, um damit
die Verzwirnungsdichte des Garnes 71 zwischen der Abhebungsstelle im Bereich der
Sammelfläche B und der Abziehstelle 62' zu vergrössern. Sieht man eine solche Ausführungsform
des erfindungsgemässen Rotors vor, dann erhält man eine Kurve -B gemäss Diagramm
der Figur 17 B, " hier wurde also die Abziehgeschwindigkeit des Garnes 71 wesentlich
vergrössert und gleichzeitig dafür Vorsorge getroffen, dass die Zahl der Windungen
pro Längeneinheit des abgezogenen Garnes wesentlich vergrössert werden konnte, um
damit ein Brechen des Garnes wirksam zu verhindern.
-
Da nun der Verzwirnungs-Steuerteil 72 den Verzwirnungsvorgang behindert,
kann dieser nicht im Bereich der Sammelfläche B vorgenomme+erden, sondern vielmehr
in dem Bereich der in Figur 17 A mit dem Buchstaben P bezeichnet ist, was jedoch
für d--,e effektive Wirkung der erfindungsgemässen Vorrichtung im Endeffekt, wie
noch nachzuweisen ist, von nur untergeordneter-.Bedeutung ist. __ Vorzugsweise sollte
der Steuerteil 72 so nah wie möglich im Bereich der Sammelfläche B angeordnet werden,
um damit
die Idealkurve C zu erreichen.
-
In Figur 28 ist eine weitere Ausführungsform des Rotors dargestellt.
Auch hier wird wiederum der Rotor 62 drehbar unterstützt durch eine Hohlwelle 75.,
die durch einen Maschinenrahmen 81 über Lager 76 abgestützt wird. Es ist auch hier
Vorsorge getroffen,dass diese Hohlwelle 75 durch einen Riemen 80 in Umdrehung versetzt
werden kann. Die Zeichnung lässt erkennen, dass auch hier wiederum dem oberen Bereich
des Rotors 62 die Mündung einer Leitung 63 zugeorndet ist, über welche durch Druckluft
separierte Einzelfasern 2' eines Fasernbündels herangeführt werden. Die zu einem
Garn verzwirnten Einzelfasern werden dann durch eine zentrale Bodenöffnung des.Rotors
62 abgezogen, wobei dieser Bodenöffnung ein elastisder Teil 79 zugeordnet ist, durch
welchen die Dichte des Garnes vergrössert werden kann.
-
In den Figuren 19 A bis 19 C sind mehrere mögliche Ausführungsformen
solcher elastischer Teile 79 dargestellt.
-
Es ist erkennbar, dass in der Ausführungsform gemäss Figur 19 A das
Garn 71 zickzackförmig zwishen den elastischen Körpern 79 hindurchgeführt wird,
es wird auf einer gekrümmten Bahn in der Ausführungsform gemäss Figur 19 B geleitet
und schliesslich in der Ausführungsform gemäss Figur 19 C in einer geradlinigen
Bahn, wobei allendrei Ausführungsformen gemeinsam ist, dass in jedem Falle das Garn
71 in Berühruni#'steht mit dem elastischen Körper 79. Dieser elastische Körper sollte
vorzugsweise
aus gummiähnlichem Werkstoff hergestellt sein, der
durch Zusammenkleben mehrerer Einzelwerkstoffe verschiedene Härten aufweist oder
mit einem Deckwerkstoffversehen ist, welcher erhöhte Verschleissfestigkeit aufweist,
um damit eine dauerhafte Ausführungsform für den Garndurchgang zu bilden.
-
Aus der Zeichnung ist leicht erkennbar, dass dieser elastische Körper
79 weiterhin den Verzwirnungsvorgang behindert und-dass er auf das Garn 71 derart
einwirkt, dass ein weiteres Verdrehen des Garnes 71 abgestoppt und damit das Garn
durch den weiteren Abschnitt der Hohlwelle 75 geradlinig abgezogen werden kann.
Damit wird wirksam die Bildung eines Garnes unregelmässiger Dicke bzw. eines haarigen
Garnes verhindert.
-
In den Figuren 20 A und 20 B sind weitere Ausführungsformen der durch
.den Maschinenrahmen 81 abgestützten Hohlwelle dargestellt. Die Hohlwelle 85 ist
hier mit einem trichterförmigen Einlauf versehen, in welchem ein aus elastischem
Material hergestellter Einsatzkörper 86 angeordnet ist. Dieser Einsatzkörper 86
übt die gleiche Wirkung aus wie der elastische Körper 79 gemäss der Ausführungsform
nach Figur 18.
-
In den Figuren 21A bis 21 E sind weitere Ausführungsformen derartiger
Verzwirnungs-Steuerteile abgebildet. Hier wird der Steuerteil dem oberen Ende der
Hohlwelle zugeordnet,
die ebenfalls durch den Maschinenrahmen abgestützt
und ihrerseits den Rotor 62 drehbar unterstützt, Der Verzwirnungs-Steuerteil steht
in Verbindung mit der Garnführungsfläche des Rotors und um ein stabiles Verhalten
beim Verzwirnen zu erreichen ist die Berührungsfläche dieses Teiles mit einer aufgerauhten
Oberfläche versehen. Diesbezüglich wird insbesondere auf Figur 21 A verwiesen ,
wo mit der Bezugsziffer 87 der Verzwirnungs-Steuerteil bezeichnet ist, welcher einen
trichterförmigen Abschnitt mit aufgerauhter, innerer Oberfläche aufweist, über welche
dem Garn 71 eine gleitende Reibung aufgegeben wird, während das Garn nach vorwärts
zum Auslass 75 der Hohl=-welle bewegt wird. Durch die Drehung des Rotors 62 wird
hierdurch für eine stabile Verzwirnung Vorsorge getroffen. Die folgende Tafel veranschaulicht
die Wirkung eines bestimmten Verzwirnungs-Steuerteils unter Berücksichtigung des
Garnzuges und der Spinnbedingung.
| Rauheit der inneren Oberfläche Garnung in g. Spinnbedingun |
| des Rotors |
| 50 - 70 x 10-6 25.0 gut |
| in H.r.m.s. |
| 90 - 120 X 10-6 |
| in H.r.m.s. 27.6 ausgezeichnet |
| 130 - 150 x 20-6 |
| in H.R.m.s. 36.7 etwas instabi |
| ohne aufgerauhte Oberfläche unmöglich zu spinnen |
| Zum Vergleich: Ein Zwirnsteuerteil |
| aus Urethan-Gummi (Härte: JIS 85) |
| wurde an dem oberen Ende der Hohl- |
| w e..i. "'e 83 festgelegt 43.5 gut |
Der Garnzug des Garnes 21 wurde dabei gemessen im Bereich zwischen
dem Verzwirnungs-Steuerteil und den Abziehwalzen 66,66'. Dieser Abstand ist in Figur
21 A mit dem Buchstaben Y bezeichnet, wobei zur Ergänzung nochfbstzuhalten wäre,
dass die Messungen bei einer Spindelgeschwindigkeit von etwa 30.000 U/min. vorgenommen
wurden, also bei einer Fortbewegungsgeschwindigkeit von 40 bis 55 m/min. . In Figur
21 B ist eine andere Ausführungsform des Verzwirnungs-Steuerteils 87 dargestellt,
dessen Innenoberfläche aus Teilflächen verschiedener Oberflächenrauhigkeit zusammengesetzt
wird. Die verschiedenen Teilflächen weisen dabei auch unterschiedliche Konuswinkel
auf, was zu der Feststellung führt, dass wegen der vorhandenen 3 Übergangsbereiche
dem Garn eine sehr grosse Reibungskraft aufgegeben werden kann. Die Ausführungsformen
gem. den Figuren 21 C, 21 D und 21 E erklären sich Von selbst, auch hier ist wiederum
dafür Vorsorge getroffen, dass das Garn über verschiedene Abschnitte mit unterschiedlichen
Reibungskräften beaufschlagt wird.
-
In Figur 22 ist die,Ausführungsform eines Verzwirnungs-Steuerteils
dargestellt, welcher mit einer Hohlwelle 88 verbunden und drehbar durch einen gegenüber
dem Maschinenrahmen festgelegten, zylindrischen Halter abgestützt ist. Aus der Zeichnung
ist erkennbar, dass auch der Rotor 62-durch den zylindrischen Halter drehbar abgestützt
ist.
-
Die Hohlwelle 88 :bt innerhalb des zylindrischen Halters
derart
angeordnet, dass deren oberes Ende in einer Öffnung 62' des Rotors 62 liegt, wird
also der Rotor 62 durch den Riemen 80 in Umdrehung versetzt, dann wird das Garn
71 über die Öffnung 62' abgezogen und berührt dabei die Innenoberfläche der Hohlwelle
88. Diese Hohlwelle 88 wird in derselben Drehrichtung in "negativem" Sinne gedreht,
was auf die Reibungskraft zwischen dem Garn'und . der Hohlwelle 88:zurückzuführen
ist. Durch diese Wirkung kann also ebenfalls die erwünschte Verzwirnungs-Steuerung
erreicht werden und es ist erkennbar, dass es sehr leicht ist, die Drehung der Hohlwelle
88 zu steuern, indem man in ihrem Aufbau einfache Steuermittel vorsieht, wie beispielsweise
einen Elektromagneten od. dgl.
-
In der Figur 23 ist.eine weitere Ausführungsform des Verzwirnungssteuerteils
dargestellt. Hier ist eine Hohlwelle 56 vorgesehen ,die durch einen Mter 93 über
ein Lager 95 drehbar abgestützt wird, während der Rotor 62 ebenfalls über ein
Lager 94 gegenüber dem Halter 93 abgestützt ist, und zwar derart, dass der
obere Bereich der Hohlwelle 96 den Wellenhalter des Rotors 62 durchdringt. Der Rotor
62 ist in der bereits beschriebenen Art durch einen Riemen 80 in Umdrehung versetzt,
während der Verzwirnungs-Steuerteil 96 durch einen weiteren Riemen 92 in entgegengesetzter
Richtung in Umdrehung versetzt wird: In gegenseitiger Unabhängigkeit können also
Rotor 62 und Steuerteil 96 gedreht werden, wobei der Steuerteil in
Uhrzeigerrichtung
oder entgegen Uhrzeigerrichtung gedreht werden kann, um so dem Garn die erwünschte
Verzwirnung aufgeben zu können. Dabei ist diese Ausführungsform derart zu verstehen,
dass das Steuerelement 96 entweder
entgegen der Drehrichtung des Rotors 62
gedreht wird, oder aber in der gleichen Richtung wie der Rotor, jedoch die Rotationsgeschwindigkeit
vergleichsweise mit derjenigen des Rotors sehr klein-ist.
-
Um mit grösserer Wirksamkeit einen falschen Draht mit Hilfe der Hohlwelle
96 spinnen zu können, weist der Rotor 62 vorzugsweise die in Figur 23 abgebildete
Form auf, mit welcher es insbesondere möglich ist, das Garn 71 über die innere Oberfläche
des Notors 62 zu führen und damit das Garn 71 mit dem oberen Ende der Hohlwelle
96 in sehr starke Berührung zu bringen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Querschnittsform
der Hohlwelle 96 sehreinfach gehalten, man kann jedoch auch solche Hohlwellen 96
vor-
sehen, die eine zickzackförmige Bahn für das Garn geben, verwiesen sei
in .diesem Zusammenhang auf die diesbezüglich zu findenden Ausführungen weiter oben,
wo die Wirkungsweise solcher Bahnen näher beschrieben ist. Das durch den Rotor 62
mit Verzwirnungs-Steuerteil 96 erzeugte Garn wird durch die Walzen 66, 66' abgezogen
und anschliessend mittels üblicher Maschinenelemente zu einer Spule aufgewickelt.
In
denFiguran 24 A und 24 B sind weitere Ausführungs-:ormen zu--m Steuern der Verzwirnung.des
Garnes durch den Rotor dargestellt. Es ist erkennbar, dass die Innenwandung hier
des Rotors einen mit der Bezugsziffer 100 ' bezeichneten Abschnitt aufweist, der
sich nach unten an die Sammelfläche anschliesst, so dass das Garn 71 über den nach
innen vorstehenden Vorsprung dieses Abschnittes 100 geführt wird, derart, dass infolge
der vorhandenen Zentrifugalkraft im Bereich dieses Vorsprunges auf das Garn eine
Stosskraft einwirkt, das Garn dann aber anschliessend über die Oberfläche dieses
Bereiches 100 gleitet, infolge der durch die Abzugswalzen 66, 66' ausgeübten Abziehkräfte.
Es wird also auch das FasernbÜndel zwischen der Stelle, wo dieses von der Innenwandung
des Rotors abgehoben und der nach innen vorstehenden Nase des Wandungsbereiches
100 eine dauerhafte Dehnungssteuerung ausgeübt, so dass ein stabiles Verzi&nen
im Bereich. der Abhebungsstelle gewährleistet ist. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
können mehr als zwei solcher Wandungsbereiche 100 vorgesehen werden, also mehr.
als-zwei in den Rotorinnenraum vorspringende Nasen, um zu demselben Ergebnis zu
kommen. InFigur 24 B weist der Wandungsbereich 100 als Wandungsbereich 100' eine
andere Querschnittsform auf, auch hier lässt sich das gleich Ergebnis, wie vorgeschildert,
erzielen. Gemäss den Figuren 25 und 28 ist der Wandungsbereich 101 mit zum Rotorinnern
vorspringenden Nasen mit einer Vielzahl
von Öffnungen 102 versehen,
die radial ausgerichtet sind. Das Fasernbündel wird auch hier über die vorspringende
Nase des Wandungsbereiches 101 teführt, es wird gegen diese Nase mit durch einen
durch diese Öffnungen 102 hindurchfliessenden Luftstrom-erzeugten., stärkeren Druck
angedrückt. In Figur 28 ist eine mögliche Ausbildungsform der Öffnungen 102 gezeigt,
hier rotiert der Rotor in Richtung des Pfeiles V und der Winkel,z zwischen benachbarten
Öffnungen 102 ist deshalb konstant gehalten, um damit die Andrückkraft des Garnes
gegen den nasenartigen Vorsprung des Bereiches@10I zu erhöhen.
-
Um nun auch die Verzwirnungssteuerung durch den Vorsprung zu verbessern,
ist ein Nutenring 103 vorgesehen, welcher halbkreisförmigen Querschnitt aufweist,
und wie aus Figur 26 A ersichtlich, vor obn Öffnungen 102 angeordnet ist. Der Rotor
62 nach Figur 26 B ist eine mödifizierte Ausführungsform, hier ist die Umrissform
der Innenfläche des Rotors geändert, um damit die Länge der Öffnungen 21 vergrössern
zu können.. Es ist in jedem Fall erforderlich, dass das Garn 71 in Berührung kommt
mit der Garnführungsfläche des Rotors 62 und zwar sehr stark, um damit die Verzwirnung
steuern zu können, diesbezüglich muss also die Querschnittsform des Rotors entsprechend
gewählt werden. Den vorerwähnten Ausführungsformen ist gemeinsam, dass die über
die Innenwandung des Rotors vorstehende Nase eine Stosseinwirkung auf das Garn gewährleistet,
so dass
durch diese Reibungsberührung zwischen Garn 71 und vorstehender
Nase das Verzwirnen einwandfrei durchgeführt werden kann. Mit anderen Worten, das
Garn kann von der Stelle des Abhebens des Fasernbündels bis zu der Stelle seiner
Berührung mit den nasenartigen Vorqrüngen der Bereiche 200, 100' und 101 einer gesteuerten
Dehnung unterworfen werden, wodurch sich die Dichte regulieren lässt, ganz abgesehencävon,
dass die Abzugsgeschwindigkeit damit wesentlich gesteigert werden kann. In den Figuren
27Aund 27 B sind bevorzugte Querschnittsformen der nasenartigen Vorsprünge dargestellt.
Gemäss diesen Ausführungsformen berührt das Garn 71 die Innenwandung zwischen der
Sammelfläche 70 maximalen Durchmessers und der Nase 100. ..
-
In den Ausführungsformen gemäss den Figuren 26 A und 26B und 27 A
und 27 B sollte wenigstens eine Gruppe von Öffnungen 104 vorgesehen sein, und zwar
an einem Orte in der Nähe der nasenartigen Vorsprünge, um damit die durch diese
bewirkte Verzwirnungssteuerung mit einem hohen Wirkungsgrad durchzuführen. Der durch
diese Öffnungen 104 erzielbare Effekt soll nachstehend an Hand der Figuren 29 A
bts 29 C näher beschrieben werden.
-
In Figur 29 A ist die Spur des Garnes 71 mit einer gestrichelt eingezeichneten,-imaginären.,
geraden Linie f angedeutet, die sich zwischen der öffung 62' und dem maximalen Durchmesser
70 des Rotors erstreckt, wenn ein nasenartiger Vorsprung nicht
vorgesehen
ist. In diesem Falle ist ein instabiles Verhalten festzustellen. Ist nun die Innenwandung
des Rotors 62 mit den vorerwähnten, nasenartigen Vorsprüngen 100 versehen und-sind
Öffnungen 104 zur Ableitung der Druckluft vorgesehen, dann richtet sich das Garn
71 in Drehrichtung des Rotors 62 aus, wie dies durch den Linienzug h in Figur 29
A festgehalten ist. Hier arbeitet man also unter stabilen Bedingungen, was den Vorteil
bringt, dass die Spinngeschwindigkeit wesentlich gesteigert werden kann.
-
Wird der Rotor 62 nur mit in seinen Innenraum vorspringenden Nasen
100,nicht dagegen mit öffnurg;n 104 versehen, dann erhält man einenLinlenzug g des
Garnes 71, wie dieser in Figur 29 B eingezeichnet ist. In Figur 29 C ist nun in
Gegenüberstellung der erreichbare Linienzug g ohne Verwendung solcher Öffnungen
104 und der erreichbare Linienzug h unter gleichzeitiger Verwendung solcher Öffnungen
104 eingezeichnet. Es ist erkennbar, dass bei Verwendung solcher Öffnungen 104-der
Linienzug des Garnes 71 stärker gekrümmt ist, dies bedeutet, dass damit eine stärkere
Verzwirnung vorgenommen werden kann.
-
Die Öffnungen 104 sollten nahe dem maximalen Durchmesser 70 des Rotors
angeordnet werden, so dass ein Steuerndes Verzwirnens wirksam gewährleistet ist.
Ihre Anordnung relativ gegenüber den in den Rotorinnenraum vorspringenden Nasen
sollte so gewählt werden, dass diese Öffnungen nahe diesen Idlagen liegen, auch
sollten die Öffnungen ausreichend
gross bemessen sein, um dem Garn
71 Berührungsreibung geben zu können.
-
In den Figuren 30 A , 30 B , 3 0 C und 30 D sind Seitenansichtenweiterer
Ausführungsformen des Rotors 62 dargestellt. In diesen Ausführungsformen ist eine
Steuerfläche -mit ausgerauhter Oberfläche vorgesehen, oder es ist der Innenwandung
des .Rotors 62 eine Reibungsfläche zugeordnet. In den Figuren 30 A und 30 B ist
die Steuerfläche mit der Bezugsziffer 105 bezeichnet, sie besteht aus einem Werkstoff
hohen Reibungswiderstandes und ist unmittelbar einem Teil der Aufnahmefläche zugeordnet
und zwar in der Nähe des grössten Durchmessers des Rotors. Die Aufnahmefläche wird
aus zwei unterschiedlichen Konuswinkel aufweisenden Flächen gebildet, nänlich der
oberen Fläche 207 und der unteren Fläche 108, wie dies.in der Zeichnung dargestellt
ist.
-
Die über die Leitung 63 herangeführten Einzelfasern 2' haften demzufolge
zunächst an der oberen Fläche 207, sie werden dann zu der unteren Fläche 108 durch
die einwirkenden Zentrifugalkräfte bewegt und- hier findet ein Verdoppeln der Fasern
statt. Beide Flächen 107 und 108 sind aufgerauht, jedoch kann diese Aufrauhung der
Oberflächen auch-nur-aufeine der Flächen beschränkt sein, beispielsweise auf die
untere Fläche 108. Indem nun die Aufnahmefläche des Rotors 62 aus zwei Teilbereichen
unterschiedlichen Konuswinkels besteht und
jeder dieser beiden Fläche n107
und 108 mit einer aufgerauhten
Oberfläche versehen ist, wird eine
Zerstörung der anhaftenden Einzelfasern wirksam verhindert und die Weiterbewegung
dieser Fasern von der einen Fläche zu der anderen Fläche erfolgt sehr sanft. Es
darf in diesem Zusammenhang festgehalten werden, dass, wie bereits-oben erwähnt,
die Innenwandung des Rotors mehrfach abgestuft-sein kann, um damit die dort näher
beschriebenen Wirkungen zu.erzielen. SoYte Abstufungen bzw. Unterschiedlichen Oberflächenrauhheiten
bringen eine Verbesserung der Ausrichtung der Einzelfasern in Umfangsrichtung des
Rotors, wie dies ebenfalls oben beschrieben wurde.
-
Figur 30 C zeigt eine modifizierte Ausführungsform eines Rotors, dessen
Innenwandung ebenfalls eine aufgerauhte Oberfläche aufweist, und zwar in dem Wandungsbereich
106 neben dem grössten Durchmesser 70. Figur 30 D zeigt eine gergrösserte Ansicht
der aufgerauhten Oberfläche 106 des Ausführungsbeispieles nach Figur 30 C. Mechanische
Vorbedingungen für die Vorrichtung. Das erfindungsgemäss in Vorschlag gebrachte,
neue Spinnverfahren wäre sinn- und zwecklos, wenn damit nicht ein gleichmässige
Garn hergestellt werden könnte, es ist also die Qualität des hergestellten Garnes,
welche als Maßstab für die Fortschrittlichkeit des erfindungsgemsäsen Verfahrens
" zu werten ist. Das erfindungsgemässe-Spinnverfahren zeichnet
sich
insbesondere darin aus, dass es gelungen ist, periodische Unregelmässigkeiten der
Garndicke, hauetsäChlich durch die exzentrische Abweichung darvorderen Walzen und
durch die Auswahl eines geeigneten Durchmessers und einer geeigneten Ratationsgeschwindigkeit
des Rotors zu eliminieren, man erhält also Garne wesentlich verbesserter Gleichmässigkeit.
-
Das mechanische Grundprinzip und die experimentellen Ergebnisse sollen
durch die nachstehenden Ausführungen belegt werden. Hier ist mit M die Rotationsgeschwindigkeit
des Rotors in Umdrehungen pro Minute bezeichnet, R bezeichnet den Innenradius@des
Rotors (ist der Durchmesser nicht überall der gleiche, dann wird dmit der Radius
der Sammelfläche bezeichnet, also der Fläche, über welcher die separierten Einzelfasern
zusammengeführt werden - es ist also immer der grösste Innenradius des Rotors),
r bezeichnet den Radius der vorderen, oberen Walze der Zieheinrichtung, U bezeichnet
die Ausstossgeschwindigkeit des Fasernbündels aus der Zieheinrichtung, V bezeichnet
die Oberflächengeschwindigkeit der Innenwandung des Rotors, sie ist also gleich
2'lf@RM,und W bezeichnet die Geschwindigkeit, mit welcher das Fasernbündel von der
Innenwandung des Rotors abgehoben wird.
-
Das Fasernbündel, welches mit der Geschwindigkeit U von der Zieheinrichtung
der eftiridungsgemässen Vorrichtung zugeführt wird, wird zunächst auf pneumatischem
Wege über eine Zufuhrleätung befördert 'und dann gegen die Innenwandung des Rotors
geschleudert, wo die Einzelfasern infolge der
PNEUMATISCHEN Wirkung
der Druckluft orientiert haften bleiben und hier auch die zentrifugalen Kräfte des
Rotors zur Einwirkung kommen. Ist nun die Dicke des durch die Zieheinrichtung herangeführten
Fasernbündels nicht konstant,` sondern schwankt sie nach einer Sinuskurve der Wellenlänge
und cier.--relativen Amplitude a (gleich dem Amplitudenwert geteilt durch die mittlere
Dicke), dann kann man die Dicke des Pasernbündels an einer Stelle X der Längsachse
des Bündels in einer Gleichung wie folgt festhalten, wobei S dem mittleren Wert
von S (X) entspricht.
Das von der Zieheinrichtung herangeführte Fasernbündel wird anschlieseend mit einem
Streckungsverhältnis V/U beaufschlagt und in ein.Fasernbündel gleichmässiger Dicke
Sß/V überführt, was zurückzuführen ist auf die subtrahierten Geschwindigkeiten zwischen
der Anlieferungsgeschwindigkeit der Zieheinrichtung und der Oberflächen-, geschwindigkeit
der Innenwandung des Rotors. Die Dicke S (X) des Fasernbündels definiert sich dann
wie folgt:
Die Spur- oder Leitkurve,entlang welcher das Fasernbündel spiralenförmig über die
Innenwandung des Rotors geführt wird, ehe es von dieser abgehoben wird, ist in Figur
31 dargestellt.
-
Die Gesamtdicke S' (X) des Fasernbündels am Punkt P
| der Innenwandung des Rotors kann allgemein durch |
| die folgende Gleichung ausgedrückt werden, in welcher |
| Q die Anzahl der Windunöen des Fasernbündels auf |
| der Innenwandung und 1 die Umfangslänge dieser Innen- |
| wandung des Rotors ist ;. ist also 2@ R |
| S' (X) _ Q 1 S (X + k1) - (3) |
| K = 0 |
| Unter Berücksichtigung von (2) ergibt sich also: |
| r |
| S' (X) _ Q S 1 @. at Sing L (7G 42
- 1)1) |
| V |
| QSin Iti Z |
| r ...- |
| Ist 1 1 Sin |
| dann ist S ' () = Q V U S g + a #.I Sir#1±1Sin |
| @, w L L @. a. |
| (;10" + (Q 2 1) C _ (5) |
| Das Fasernbündel wird nun einerseits kontinuierlich von der |
| Innenwandung des Rotors,abgehoben, während andererseits |
| die Einzelfasern kontinuierlich zur Auflage auf die |
| Innenwandung des Rotors gebracht werden. Wie die Einzel-- |
| fasern zur Auflage auf die Innenwandung des Rotors gebracht |
| werden, ist in Figur 3 festgehalten. Wird ein Teil des |
| Fasernbündels an der Stelle 2 b der Innenwandung-des-- |
| Rotors von dieser abgehoben, dann benötigtes eine Zeit |
| von 2 eR/tl, um den nächsten Abschnitt des Fasernbündels |
| an derselben Stelle von der Innenwandung abzuheben. |
| Über diesen Zeitraum dreht sich der Rotor M x 2 tt R/W
= |
| V/W und V/W lagen des Bündels sind an der Stelle 2 b abRelarert, |
| bis su dem Zeitpunkt 'also, wenn an dieser Stelle ein |
| nächstes Abheben des Fasernbündels vorgenommen wird. |
| Dieser Vorgang hat- Gültigkeit für alle Stellen der |
| Innenwandung des Rotors, Q ist also gleich V/W. |
| Setzt man nun die Beziehung Q,= V/W und x V/u |
| in die Gleichung 5 ein, dann erhält man die folgende |
| Gleichung: |
| S' (X) äU 1 + aASin 2 #.` ( X #, (Q##) 1
# (6) |
| Aus der vorstehenden Gleichung (6) ist herleitbar, |
| dass die'Dicke S' (X) des erzeugten Garnes eine.:sinus- |
| förmige Änderung erfährt mit einer Wellenlänge von |
| X V/U und einer relativen Amplituda aA. Der Wert der Ampli- |
| tude A ist immer kleiner als 1 und kann durch die folgende |
| Gleichung ausgedrückt werden: |
| A = @ ja Sin (7) |
| i L W |
| l U |
| Wie bereits beschreiben wurde, ist die Unregelmässig-. |
| keit des Garnes auf die exzentrische Änderung der vorderen, |
| oberen Walze zurückzuführen, es handelt sich dabei um |
| eine periodische Unregelmässigkeit, die während des |
| Ziehprozesses erzeugt wird und zu einer minderen.Qualität |
| des erzeugten Garnes führt. Die sinusförmige Unebenheit |
| des so erzeugten Garnes hat eine,Wellenlänge, die gleich |
| der Umfangslänge 2 r der vorderen, oberen Walze ist,. |
| und eine Amplitude, welche proportional den Grad der |
| Exzentrizität und dem um 1 verringerten Streckungsverhältnis. |
| Die vorstehende Gleichung (7) kann also unter Berück- |
| sichtigung de Relaticn L = 2.1 r und 1 = 2 R |
| wie folgt geschrieben werden. |
| A _ ' rW S in /! RU _
(8) |
| 41-1 RU ÜW |
| Aus dervorstehenden Gleichung (8) ist erkennbar, dass |
| der Wert der Amplitude A abhängig ist von dem Wert |
| RU/rW, in welchem Zusammenhang auf das Diagramm gem. |
| Figur 32 Bezug genommen wird. |
| Unter Bezugnahme auf Figur 32 kann festgehalten werden, |
| dass A etwa dem Wert 1 entspricht, wenn der Wert von |
| RU/rW sehr klein ist und dass A langsam gegen Null in |
| dem Masse abfällt, wie RU/rW grösser wird. Die Amplitude |
| A ist Null, wenn der Wert, RU/rW eine ganze Zahl beträgt. |
| Im allgemeinen wird der Grad der Variation mathematische |
| durch eine Variante erfasst, insbesondere unter Berück- |
| sichtigung der Unebenheit des Garnes ist es daher zweck- |
| mässig, im vorliegenden Falle eine relative Variante |
| anstelle der üblichen Variante einzusetzen. Eine solche |
| relative Variante erhält man durch Teilen der üblichen |
| Variante mit dem mittleren, quadrierten Wert, sie ist . |
| gleich dem quadrierten Wert der Variationsänderung |
| in Prozent geteilt durch 10 . Zieht man die Gleichung |
| (6) heran, dann kann diese relative Variante c2 der Garndicke |
| nie folgt ausgedrückt werden: |
| = z a2 A2 - (9) |
| _ 2 |
| Auf der anderen Seite ist zu beachten, dass die relative |
| Variante der Dicke des Fasernbündels unmittelbar nach |
| dessen Anlieferung durch die Zieheinrichtung 1 a2 beträgt.- |
| . 2 |
| Die relative Variante der von dem Rotor gelieferten Garn- |
| dicke ist demzufolge gemäss vorliegender Erfindung A2 mal |
| grösser als diejenige des durch die Zieheinrichtung ange- |
| lieferten Fasernbündels. Wählt man also die Werte R;1, |
| r@d entspeechend,um. den Wert RU/rI-l zu einer ganzen Zahl |
| werden zu lassen, dann ist es möglich, unabhängig von |
| der Grösser der exzentrischen Variation der vorderen, |
| oberen Walze., jegliche periodische Unregelmässigkeit |
| der Dicke des erzeugten Garnes vollständig zu eliminieren, |
| es sei in diesem Zusammenhang nochmals festzuhalten, |
| dass eine solche periodische Unregelmässigkeit des erzeugten |
| Garnes auf die exzentrische Variation der vorderen, oberen |
| Walze zurückzuführen ist. |
| Es muss hier jedoch festgehalten werden, dass es in der |
| Praxis sehr schwierig ist, den Wert A Null werden zu lassen, |
| was zurückzuführen ist auf die sich ändernde Einzelfe.sern- |
| länge und die Wellenlänge. Obwohl es am wünschenswertesten
ist, |
| ist, den Wert RU/r:#i zu einer ganzen Zahl werden |
| zu lassen, ist es möglich, dafür Vorsorge zu treffen, |
| dass die prozentuale Änderung der durch die periodische |
| Unregelmässigkeit erzeugten Dicke des Garnes unter 5, |
| jedoch grösser als 0, $3 gehalten wird, d.h. durch |
| Vergrösserung des viertes RU/rI-l auf einen Wert grösser als |
| 0, 83 wird JAI <0.224 und A20.05. Wird das Mass der |
| Änderung auf diesen Wert begrenzt, dann kann für die |
| Praxis festgehalten werden, dass das Garn eine aus- |
| reichende Gleichnässigkeit aufweist, diese geringen |
| Unregelmässigkeiten dürfen also nicht beachtet werden. |
| Es ist demzufolge nicht immer erforderlich, den Wert |
| RU/rW zu einer ganzen Zahl werden zu lassen. |
| Auf der anderen Seite ist es erforderlich, den Wert |
| R oder U zu steigern, um auch dan Ziert RU/rW zu steigern. |
| Ein vergrösserter Wert R resultiert in einem vergrösserten |
| Abstand zwischen den Spindeln, er hat demzufolge einen |
| grösseren Kraftverbrauch und resultiert schliesslich in |
| dem Ergebiis, dass die Einzalfasern auf den Umfangs- |
| oberflächen der Walzen kleben. Es ist demzufolge nicht |
| erwünscht, den Wert R oder den Wert U zu stark zu erhöhen. |
| Betrachtet man nun wieder das Diagramm gem.Rigur_32,_ |
| so ist erkennbar, dass es erwünscht ist, den Wert RU/rW |
| etwa zwischen 4 und 5 zu wählen.. Es ist also nicht er- |
| forderlich, diesen Wert RU/rW grösser als 5 zu wählen, |
| weil daraus ein vergrösserter Kraftverbrauch resultieren |
| würde, man würde auch eine grössere Grurffläche zum Auf- |
| stellen der Vorrichtung benötigen, ganz abgesehen davon, |
| dass deren Arbeitsweise dann sehr kompliziert wird. Daraus |
| ergibt sich die Folgerung, dass der Wert RU/rW vorzugs- |
| weise zwischen 0,83 und 5 gewählt werden sollte. |
| Die periodische Unregelmässigkeit der Garndicke wird |
| auch noch durch Verzugswellen bewirkt. Ist in den meisten |
| Fällen die Wellenlänge dieser Verzugsgrellen etwai2,0 bis |
| 2,5 x grösser als die Länge der der Vorrichtung zuge- |
| führten Fasern, so beträgt die Umfangslänge der vorderen, |
| oberen Walze etwa das 2-3-fache der Länge der zugeführten |
| Fasern, wenn Baumwolle oder synthetische Fasern ver- |
| sponnen werden sollen. Die Wellenlänge der Verzugswelle |
| ist daher etwa gleich der durch die exzentrische Änderung |
| der vorderen, oberen Walze erfolgten, periodischen Un- |
| regelmässigkeit des-garnes. Die angenäherte, -periodische |
| Unregelmässigkeit, vorstehend als Verzugswelle bezeich- |
| net, kann nun nahezu eliminiert werden, wenn man den |
| Wert RU/rW zwischen 0,83 und 5 wählt. Wählt man-darüber- |
| hinaus den Wert R so, dass die oben zu findenden, mechanischen |
| Bedingungen erfüllt sind, dann wird die Umfangslänge |
| der Innenwandung des Rotors ausreichend gross vergleichen |
| mit der Länge der Fasern und dies führt zu dem Ergebnis, |
| dass ein leichtes Abheben der Fasern von der Innanwandung |
| des Rotors durchgeführt werden kann. |
| Festgehalten werden darf deshalb in wiederholtem Male, |
| dass Es nach dem erfindungsgemässen Spinnverfahren mög- |
| lich ist, Garne gleichmässiger@Dicke herzustellen, also |
| durch die exzentrische Abweichung de?vorderen, oberen |
| Walzen und durch die Verzugswellen erzeugte,-periodische |
| Unregelmässigkeiten der Garndicke nahezu zu eliminieren, |
| wenn man nur die Werte R, r, W und U derart wählt, dass |
| der Wert RU/rW zwischen 0,83 und 5 liegt. |
| Ausführungsbeispiel |
| Ein Ziehband von 200 grän/6 yds, hergestellt nach |
| einem Doppelziehverfahren, wurde einem Vierfach- |
| Doppel-Riemchen-Streckwerk zugeführt und man erhielt |
| ein Garn von 20's(angl.Zählsystem). Das zugeführte |
| Band bestand aus Polypropylen-Fasern der Abmessungen |
| 1,5d x 38 mm (geschnittene Länge). Verwendet wurde eine |
| vordere, obere Walze, deren Mantel mit einem synthetischen |
| Gummi bedeckt war. Der Aussendurchmesser dieser Walze |
| betrugt 31 mm, die Breite 27 mm und der Grad der Ex- |
| zentrizität 0,5 mm. Die angelieferten Fasernbündel |
| wurden einer Spinnmaschine herkömmlicher Bauart mit |
| Läuferring zugeführt und anschliessend der erfbdungs- - |
| gemässen Vorrichtung. Der Wert RU/rW wurde 2,3 gewählt. |
| In Figur 33 ist nun die Unregelmässigkeitder Dicke |
| 'eines Garnes festgehalten, welches nach einem herkömmlichen |
| Spinnverfahren hergestellt wurde. Es Jet erkennbar; dass hier |
| eine periodische UnregelmGSs'_ait bis zu 10 cm der |
| Wellenlänge auftritt. Di enr egei::as=E;keit der Dicke |
| eines erfindungsgemäss hergestellten Garnes ist da- |
| gegen in Figur 34. festgehalten. Es ist offenbar, |
| dass die periodische Unregelmässigkeit, deren Wellen- |
| länge gleich der Umfan,:_rslänge da-- vorderen, oberen |
| Walze ist, kau,--1 er karu-it .#.@rden kann. Dies steilt auch |
| das Spektogramm gemäss Figur 35 unter Beweis. |
| ." |
| Die r:acrwnischen Vcr bed@.:üu~äen Gieses Aus@ühr ungs - |
| beispiels sind die folgenden: U = 64 M/~an, W=143 mlmin |
| , |
| R - 25 rz , r - ior M.-.:. |
| li.v =e ic..@Ls^nraen |
| Es russ hier zunächst =estgehs..ten ::er den, dass nach |
| herkömmlichen Spir:-,>v er f a. rer= he@@gestel l;,e Garne |
| unter Ver-vi-,r ädung pneü:@.wtiac-@er und z@ t_-iyu@;aler |
| Kräfte im a11g¢reinen i1V de:Nachte2.l einer sehr |
| schlaffen T-Iicklung bzv. G;.füje@ behaftet vraren,wLs |
| darauf zurückzuführen ist, dass die Verzwir nung dann |
| vorgenomwen wird, vrc:@r@ die- Ef.nze? y dserr@ nach Eli#;,inlrung |
| ihrer inneren Spannung sich einem schlaffen Zustand |
| bef i :den und in diese:- Zust@:rd da .-.n auch pneumatisch
weiter- |
| bevregt werden. Sole':e Gefüge der Garne sind im allge- |
| meinen nicht vrü sehe n .:@e: L, erwünscht sind eielmehr Garne |
| sehr festen Gefüges, weil diese Garne dann für die weitere |
| Verwrbeiturj besser zum Einsatz gebracht t-rerden Idnnen. |
| Wenn hier nun von Hilfseinrichtungen gesprochen wird, |
| die d--r erfindungsgemässen Vorrichtung beigegeben werden,, |
| so sollen diese @ilfseinrichtung°n dazu dienen, dem Garn |
| ein bestimmtes :=:ass an Zugkraf t aufzugeben, um damit fest- |
| -ewickelte Garne erzeugen zu können. Sind thermoplastische |
| _..,.n ststoffasern in dem der erf.rdunsgemässen Vorrichtung |
| zugeführten fiaser:ater ial ent::@.lten, dann ist es i@yünschens- |
| wert innerhalb der Streckun-szone eine Einrichtung zur |
| Verringerung der Wärme (heat-setting equigment) vorzusehen. |
| Wie praktische Versuche ergeben haben, sollte weiterhin das |
| Streckungsverh4ltnis zwischen 1,05 und 1,20 gewählt werden, |
| um die besten Ergebnisse zu tätigen. |
| Unter Bezugnahme auf die Piguren 3ö und 37 soll nachstehend |
| ein Streckz:erk näher beschrieben werden, das zwischen Gbn |
| i:bzlehwalzen Lind der Szulenpacnun angeordnet ist.
Die |
| Oberflächengeschwindigkeit des Walzenpaares 110, 110' sollte |
| höher sein als diejenige der Abziehwalzen 18,18' , um auf |
| diese Art und Weise zwischen diesen beiden Walzenpaaren |
| eine Slreckwirkung zu erzielen. In der Ausführungsform |
| gem. Figur 37 ist dann. noch zwischen dem-Walzenpaar 110, |
| 110 r und dem ETalzenpaar 111, 111' eine Einrichtung 112 zur |
| Verringerung der j:ärme (heat-setting equipment) vorgesehen. |
Diese Zusatzeinrichtungen bringen in ihrer Gesamtheit den-Vorteil,
nass die Verzwirnungskonstante und die Dehnung , des erzeugten Garnes verringert
wird, die Schlaffheit des erzeugten Garnes in geeigneter Weise gesteuert und damit
ein straffes Gefüge des Garnes erhalten werden kann. Dies resultiert dann in dem
Ergebnis, dass ein Brechen des Garnes während dessen Abhebung von der Innenwandung
des Rotors verhindert wird und demzufolge die Herstellungsgeschwindigkeit wesentlich
gestert werden kann.