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Vorrichtung zur Behandlung von Garnen mit einem strömenden Medium
| Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Behandeln von Gar- |
| strömenden |
| nen mit einem/Medium. |
In der Textilindustrie wird zum Aufbauschen, Vergrößern und Texturieren eines vielfädigen
Garnes eine Luftdüse verwendet. Die Düse ist mit einer Texturier-Zone versehen,
in welcher die Fäden des Garnes verwirrt und verfilzt werden. In eine Kammer innerhalb
der Düse wird Druckluft eingeführt, und das Garn wird
in die Düse
durch den zylindrischen Eingang eines Führungsrohres eingeführt, das sich in die
Innenkammer erstreckt und in oder bei einem gemeinsamen Auslaß für Garn und Luft
endet. Die aus der Innenkammer durch den gemeinsamen Auslaß strömende Luft bildet
eine Zone, in der die Luft auf das Garn trifft, während das Garn die Düse durch
den Auslaß verläßt, wobei die Einzelfäden des Garnes verwirrt oder verflochten werden.
Auf diese Weise erhält man ein aufgebauschtes oder texturiertes Garn. ' Bei den
bisher zur Herstellung von vielfädigeir#, texturiertem Garn verwendeten Luftdüsen
wurde die Erfahrung gemacht, daß die Luft durch den zylindrischen Eintrittskanal
des Führungsrohres zurückströmt, das dazu benutztwird, das Garn in die Texturierzone
der Düse zu führen.
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Bei Verwendung dieser bekanntn Düsen wird durch die der Düse zugeführte
Druckluft nicht nur das Garn texturiert, wenn es zusammen mit der Luft durch die
Texturierzone des gemeinsamen Auslasses läuft, sondern die Luft strömt auch finit
hoher Geschwindigkeit durch den zylindrischen Eintrittskanal nach außen in die Atmosphäre
ab. Das zugeführte Garn, das durch den Eintrittskanal in die Texturierzone läuft,
wird durch die Luft,. die r:it hoher
Geschwindigkeit in entgegengesetzter
Richtung in dem begrenzten Eintrittskanal abströmt, falsch behandelt. Diese mißbräuchliche
oder falsche Behandlung ist besonders bei endlosen Garnen aus Glasfäden schädlich.
Garnfäden, die bei einer vorherigen Verfahrensstufe gerissen sind, was besonders
bei endlosen Glasfasergarnen auftritt, haben freiliegende Enden, die eine Fläche
bilden, auf die die schnellstrÖmende Rückstromluft auftreffen kante. Die auf die
Flächen der Garnfäden, insbesondere gebrochener Fäden, auftreffende Luft, beginnt
einzelne Fäden in Längsrichtung des Garnes, das durch den Eintrittskanel durchläuft,
nach rückwärts abzustreifen. Diese abgestreiften Fäden fördern den Bruch weiterer
Fäden und man erhält schließlich durch dessen Rückstreifprozeß eine Vielzahl verflochtener
Fäden, die einen Flaum- oder Fransenring bilden, der das in den Eintrittskanal der
Düse zugeführte Garn umgibt.
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Die Reibung-zwischen-dem Garn und dem Fransenring, das@diesen berührt,
während es mit hoher Geschwindigkeit durch den Eintrittskanal in die Düse läuft,
in Verbindung mit der entgegengesetzt gerichteten Kraft der Rückstromluft, die aus
dem Eintrittskanal austritt, bringt den Fransenring nach vorwärts und rückwärts
längs des Garnes zum Tanzen, und zwar außerhalb der Düse bei der Öffnung des Eintrittskanales.
Durch die Bewegung dieses Fransenringes werden natürlich besonders starke und außergewöhliche
Kräfte auf das zugeführte Garn ausgeübt. Wenn das zugeführte Garn durch diese Kräfte
oder Beanspruchungen über seine Zugfestigkeit hinaus belastet..wird, so reißt das
Garn.
Außerdem reibt oder schleift der begrenzte zylindrische Eintrittskanalder,bekannten
Düsen an-den.Fäden des zugeführten Garnes, während es durch die Texturierzone der
Düse läuft. Dieser Abrieb. fördert insbesondere bei endlosen Glasfasergarnen einen
Bruch der AuZenfäden im Eintrittskanal, wodurch zusätzlich eine größere Anzahl von
Fadenendender schnellströmenden Rückstromluft ausgesetzt wird. Der schädliche Einfluß
des Fransenringes auf das Zufuhrgarn wird durch diese weiteren Fädenenden verstärkt,
die durch den Abrieb im Eingangskanal lösgelöst werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Luftdüse .zu
schaffen, mit welcher Garn bei hohen linearen Geschwindigkeiten aufgebauscht werden
kann, ohne daß-das Garn übermäßigem Abrieb unterworfen ist und ohne daß Fäden des
Garnes reißen und abgestreift werden..
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Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch einen Grundkörper, der ,mit
einer Kammer versehen ist, einem Auslaß aus der Kammer in die Atmosphäre, durch
welchen das Garn, das dem Auslaß zugeführt wurde, austritt, wobei der Auslaß einen
von der Kammer aus konvergierenden Einlaß, einen Hals und einen divergierenden Ausgang
hat, ferner durch einen durch die Kammer verlaufenden Rohrstutzen, durch welchen
in Längsrichtung ein Kanal.verläuft, in welchem das
dem Kanal zugeführte
Garn bis zudem Ausläß vorrückt,-wobei sich der Kanal von einem größeren Querschnitt,
der am Außenende des Rohrstutzens mit der Atmosphäre in Verbindung steht, auf einen
kleineren Querschnitt am inneren Ende des Rohrstutzens -verjüngt, wobei ferner das
innere Ende des Rohrstutzens in dem konvergierenden Eintritt des Auslasses endet,
ferner durch eine Einrichtung für die Zufuhr eines Mediums in die Kammer, um das
Garn zu behandeln, wobei das Medium in der Kammer unter einem Druck steht, der ausreicht,
daß das Medium die Kammer sowohl durch den Auslaß als auch durch den Kanal des Rohrstutzens
verläßt. -.Die Geschwindigkeit einer etwaigen Rückstromluft, die in den kegelstumpfförmigen
Kanal entweicht, wird stark herabgesetzt und ihr Druck wird schnell auf Atmosphärendruck
erhöht. Der kegelstumpfförmige Kanal bildet somit einen Diffusor für entweichende
Luft. Die hohe Energie der Luft wird in dem Kanal verteilt, wodurch die bisherigen
harten und nachteiligen Wirkungen auf das zugeführte Garn, insbesondere bei endlosem
Glasfasergarn, drastisch reduziert werden. Ferner reibt der kegelstumpfförmige Kanal
nicht an dem zugeführten Garn. Tatsächlich berührt das zugeführte Garn die Oberfläche
des kegelstumpfförmigen Kanals
im allgemeinen nicht, bis der kleinere
Querschnitt des Kanals erreicht ist, unmittelbar ehe das Garn aus dem Kanal austritt.
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BeisI#elsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnung.im einzelnen erläutert, in der Fig. 1 eine Vorderansicht einer
Aufbausch- oder Texturierdüse gemäß der Erfindung darstellt. Fig. 2 ist ein Schnitt
längs der Linie 2 - 2 in Fig. 1 und zeigt einen Führungsrohrstutzen für das eintretende
Garn, der mit einem kegelstumpfförmigen Kanal versehen ist, der sich mäßig verjüngt.
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Fig. 3 zeigt eine Rückansicht der Texturierdüse nach Fig. 1.
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Fig. 4 ist ein Längsschnitt einer Aufbausch- oder Texturierdüse gemäß
der Erfindung, wobei diese Düse einen sich stärker verjüngenden-kegelstumpf-. förmigen
Kanal aufweist.
Fig. 5 ist ein Längsschnitt einer anderen Ausführungsform
einer Texturierdüse, die mit einem sich stark verjüngenden kegelstumpfförmigen Kanal
versehen ist.
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Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt der Düse nach Fig. 5, wobei jedoch
ein Führungsrohrstutzen für das eintretende Garn verwendetwird, der zwei Kanalabschnitte
mit verschiedener Verjüngung aufweist.
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In den Fig. 1 - 3 besteht ein Düsenkopf 10 im wesentlichen aus einem
Gehäuse 12, einer Kappe 15, einer Düse 20 und einem Rohrstutzen 30 zur Führung des
Garnes. Das Gehäuse 12 hat zylindrische Form und eine Bohrung 14 verläuft durch
das Gehäuse von einem Ende zum anderen. In der zylindrischen Wand des Gehäuses 12
ist zwischen seinen Enden eine Öffnung 13 ausgebildet, die mit der Bohrung 14 in
Verbindung steht und in die eine Leitung 42 für die Luftzufuhr eingesetzt ist. Auf
dem vorderen Ende des Gehäuses 12 sitzt die Kappe 15. Das hintere Ende des Gehäuses
12 ist entsprechend ausgebildet, um den Rohrstutzen 30 aufzunehmen.
Die
Kappe 15 besteht aus einer kreisförmigen Platte, die
| auf das vordere Ende des Gehäuses 12 paßt, und sie hat einen |
| Durchgang., |
| Durchgang 19. Obwohl der/19 bezüglich der Kappe 15 konzentrisc |
ausgebildet sein kann, ist er in den Fig. 1 - 4 seitlich, d.h. -radial zur Mitte
der Kappe versetzt dargestellt. Wenn die Kappe 15 in ihrer Lage am vorderen Ende
des Gehäuses ist, deckt sie die Bohrung 14 ab und wird durch Schrauben 16, 17 und
18 dicht an denn Gehäuse 12 gehalten. Sitzt die Kappe 15 auf dem vorderen Ende des
Gehäuses 12, so ist der Durchgang 19 zur Längsachse des Gehäuses 12 seitlich versetzt.
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In den Durchgang 19 ist die zylindrische Düse 20 eingepreßt, durch
welche in Längsrichtung ein Kanal 22 von einem Ende zum anderen verläuft. Sitzt
die Düse 20 in dem Durchgang 19, so erstreckt sie sich normalerweise von der ebenen
Fläche der Kappe 15 weg. Der Kanal 22 stellt eine Ventur@-Düse dar, die einen konvergierenden
Abschnitt 24, einen Hals 25 und einen divergierenden Abschnitt 26 aufweist und in
Verbindung mit der Bohrung 14 steht. Der Rohrstutzen 30 ist kegelförmig ausgebildet
und sitzt im rückwärtigen Ende des Gehäuses 12 und er ragt Mit abnehmendem Querschnitt
nach vorn in die Bohrung 111 hinein. Die Längsachse des Rohrstutzens 30 verläuft,
wie dargestellt, längs der Längsachse des Gehäuses 12. Da der Durchgang 19 in der
Kappe 15 seitlich
versetzt ist, iss der-Rohrstutzen 30 beztir,lich
der, Kanal 22 ebenfalls seitlich versetzt. Der PLohrstizten 30 wird mit seiner Basis
durch Schrauben 33, 34, 35 dicht an dem Gehäuse 12 gehalten. Obb:ohl das vordere
engere Ende des Rohrstutzens 30 in der Zeichnung in dem Kanal 22 kurz vor dem Hals
25 endigt, kann es auch an irgend einer Stelle innerhalb des.Halses 25 oderkurz
vor dem Kanal 22 in der Bohrung 14 endigen.
| Durch den Rohrstutzen 30 verläuft von einem Ende zum anderen |
| um |
| ein Kana132; der sich verjüngt,/einen kegelstumpf- oder trich- |
terförmigen Durchgang zu bilden, dessen größerer Querschnitt am größeren Basisende
des Rohrstutzens 30 und dessen kleinerer Querschnitt am. vorderen Ende 31 des Rohrstutzens
30 liegt..Z,Tenn die Kappe 15 und der Rohrstutzen 30 an Ort und Stelle sind, ist
die Bohrung 14 an ihren Enden abgesperrt, wodurch eine Innenkar,@@-mer 40 gebildet
wird. Wegen des abnehmenden Querschnittes des Rohrstutzens
30" der nach vorn
in den Düsenkopf
10 hineinverläuft, wird der Querschnitt der Innenkammer
auf 40 zu ihrem vorderen Ende bin größer.
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Im Betrieb wird der Innenkammer 40 Druckluft durch die Leitung 42
zugefU%rt. Die Luft tritt aus der Innenkammer 40 in die Atmosphäre aus, und zwar
durch den Kanal 22 und als Rückstrom-Luft= durch den kegelst.urnpf förmigen Kanal
32.
Wenn der Dü'senköpf 10 in Betrieb ist, wie in Fig. 2 dargestellt
ist,- läuft das Garn von rechts nach links durch den Düsenkopf 10. Das Garn läuft
abwärts durch den Kanal 32, tritt aus. dem aus und in den Kanal 22 ein. Der Kanal
22, -durch den ein Luftstrom mit hoher Energie fließt, dient als Texturierzone.
Die Fäden des Garnes, die aus dem Kanal 22 austreten, sind in dieser Zone verwirrt,
bzw. verfilzt worden, wodurch man ein aufgebauschtes und texturiertes Garn erhält:
Ferner strömt. die: energiereiche Rückstromluft in den kegelförmigen Kanal 32. Die
Geschwindigkeit der Luft im Kanal 32 wird schnell reduziert, während der Luftdruck
schnell auf Atmosphärendruck erhöht wird. Tatsächlich wird die Energie der Rückstrom-Luft
in dem Kanal 32 zerstreut oder verteilt, so daß die Luft keine Oberflächenfäden
längs des Garnes abziehen oder abreißen kann, wodurch die Bildung von Fransenringen
vermieden wird. Obwohl: die Rückstrorrluft, die durch den Kanal 32 strömt,
im allgemeinen zerstreut wird, so hat sich doch einen Geschuindigkeitsgradienten
über den Kanal 32, der sich mit dem Abstand von der Oberfläche des Kanales ändert.
Je größer der Abstand ist, umso höher ist die Geschwindigkeit. Es, entsteht somit
in gewissem Sinn eine Trennung des Luftstromes von der divergierenden Oberfläche
des
Kanales 32, die dazu führt, daß ein Luftkern in der glitte des Kanales 32 etwa längs
dessen Längsachse strömt, dessen Geschwindigkeit höher ist, als diejenige der Luft
die näher an der Oberfläche des Kanales 32 strömt. Selbstverständlich ist- die Geschwindigkeit
der in der Mitte strömenden Luft weit geringer als die Geschwindigkeit der Rückstromluft,
die durch den Nadelkanal der bekannten Texturierdüsen entweicht. Es ist außerdem
möglich, die Geschwindigkeit der in der Mitte strömenden Luft herabzusetzen, indem
der Öffnungswinkel des Kanales 32 vergrößert wird.
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Obvrohl der Düsenkopf 10 mit Erfolg betrieben werden kann, während
das Garn in irgend einem Winkel in die Eintrittsöffnung des Kanales 32 eintritt,
kann der Betrieb verbessert werden, wenn das Garn einer Bahn in der Nähe der Oberfläche
des Kanales 32 folgt. Praktisch ist der Düsenkopf 10 so angeordnet, daß die Längsachse
des Kanales 32 einen Winkel zu der Bahn des in den Kanal eintretenden Garnes bildet,
wie Fig. 2 zeigt. Die Bahn des Garnes liegt eng an der Oberfläche des Kanales 32,
wodurch die höhere Geschwindigkeit der in der Mitte strömenden Luft ausgeschaltet
ist.
Fig. 4 zeigt den Düsenkopf 10, wie er oben beschrieben wurde,
es wird jedoch ein Rohrstutzen 50@verwendet, der mit einem Kanal 52 versehen ist,
der einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 54 aufweist, der sich stärker verjüngt als
der Kanal 32 des Rohrstutzens 30. Außerdem ist der Kanal 52 mit einem zylindrischen
Tei156 an seinem vorderen Ende versehen. In der` Praxis ist der zylindrische Teil
56 sehr kurz, seine Länge liegt im Bereich von etwa 1,5 - 3 mm (0,06 - 0,12 Köll).
Dise Länge kann jedoch variiert werden, um die gewünschten Eigenschaften im Betrieb
zu erhalten.
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Die stärkere Verjüngung des Abschnittes 54 des Kanales 52 ergibt eine
Zone, in welcher die Energie der Rückstromluft schneller zerstreut bzw. verteilt
werden kann, als in dem Kanal 32 des Rohrstutzens 30. Ferner besitzt ein sich stärker
verjüngender Kanal eine größere Kapazität für die Energieverteilung. Während ein
Kanal, dessen halber öffnungswinkel etwa 10 - 20o beträgt, sich als geeignet für
die Verteilung der Rückstromluft erwiesen hat, wenn mittlere Zufuhrdrücke von etwa
2,8- - 6,3 kg je cm 2 (40.- 90 pst) verwendet .werden, um den Düsenkopf 10 zu füllen,
erfordert ein höherer Luftdruck eine Zone mit größerer Energie-Verteilungs-Kapazität.
Ein
besonders vorteilhafter und flexibler Betrieb des Düsenkopfes wird erreicht, wenn
die Endergie der Rückstromluft in dem Kanal eines Rohrstutzens zerstreut bzw. verteilt
wird, der sich stark verjüngt. Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Form einer erfindungsgemäßen
Texturier-Düse, die einen Rohrstutzen zur Führung des Garnes mit einem sich sehr
stark verjüngenden Kanal verwendet.
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Fig. 5 zeigt einen Düsenkopf 70, der ein an beiden Enden offenes,
rohrförmiges Gehäuse 72 aufweist, das dem vorstehend in Verbindung mit dem Düsenkopf
10 beschriebenen Gehäuse 12 ähnlich ist. Eine zwischen den Enden des Gehäuses 72
angeordnete Öffnung 73 verläuft durch die gekrümmteWand des Gehäuses, um eine Öffnung
zu bilden, in welche die Zufuhrleitung 88 eingesetzt werden kann.
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Eine*kreisförmige Platte 74 ist am vorderen Ende des Gehäuses 72 geeignet
angebracht. Die Platte 74 weist einen zylindrischen Durchgang 78 auf, der durch
einen konzentrischen Bund gebildet wird, der normalerweise wn der Stirnfläche der
Platte 74 in das rohrförmige Gehäuse 72 verläuft, wenn die Platte 74 an Ort und
Stelle ist.
Eine zylindrische Düse 80 ist in den Durchgang 78 eingepreßt.
Durch die Düse .80 verläuft in Längsrichtung von einem Ende zum anderen. ein Venturi-:anal
82, der einen konvergierenden Abschnitt 84, einen Hals 85 und einen divergierenden
Abschnitt 86 aufweist. Der Venturi-Kanal 82 bildet den gemeinsamen Auslaß für das
Garn und die Luft, die dem Düsenkopf 70 zugeführt werden.
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Am rückwärtigen Ende des Gehäuses 72 wird in geeigneter Weise ein
sich stark verjüngender kegelförmiger Rohrstutzen 90 gehalten. Der Rohrstutzen 90
ist mit seiner Basis an dem Gehäuse 72 befestigt und verläuft mit abnehmendem Querschnitt
nach vorn in das Gehäuse 72 hinein. Obwohl der Rohrstutzen in der Zeichnung in dem
konvergierenden Abschnitt 84 des Venturi-Kanales 82 endigt, kann er auch an irgend
einer Stelle in dem Venturi-Kanal 82 oder kurz vor diesem endigen. Durch den Rohrstutzen
90 verläuft wn dem größeren (Querschnitt am größeren Dasisende des Rohrstutzens
90 ein Kanal 92 mit etwa gleichmäßig abnehmendem Querschnitt, dessen kleinerer Querschnitt
am vorderen Ende des Rohrstutzens 90 liegt. Infolge der starken Verjüngung des Rohrstutzer2
90 und des banales. 92, kann der Rohrstutzen 90 in gewisser Hinsieht als konkav-konvexe
Platte oder Scheibe angesehen werden.
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Der halbe Uffnungse.,rinkel des Kanales 92 kann bis zu 80o oder mehr
betragen.
Uenn die Platte ,7I1 und der Rohrstutzen 90 an Ort und
Stelle auf den Enden des Gehäuses 72 sitzen, wird eine Innenkammer 87-gebildet.
Der Düsenkopf 70 arbeitet ebenso wie der Düsenkopf 10, wobei das ihm zugeführte
Garn aufGebauscht oder .texturiert wird. Durch die Zufuhrleitung 88 wird Druckluft
in die Innenkammer 87 eingeleitet. Die Luft tritt durch den geeieinsamen Venturi-Kanal
82 aus, und die Rückstromluft entweicht in die Atmosphäre durch den Kanal 92. Die
Energie der Rückstroniluft wird sehr schnell zerstreut bzw. verbraucht. Das dem
Düsenkopf 70 zugeführte Garn wird durch die Energie der Rückstrom- , luft nicht
nachteilig beeinflußt. -Fig. 6 zeigt den Düsenkopf nach Fig. 5, wobei ein sich verjüngender
kegelförmiger Rohrstutzen 100 zur Führungs des Garnes verwendet wird, der aus zwei
Abschnitten mit verschiedener Verjüngung, nämlich einer Basis 101 und einer am vorderen
Ende liegenden Spitze 102 besteht. Die Basis 101 verjüngt sich sehr stark, ähnlich
wie der Rohrstutzen 90, während die vordere Spitze 102 sich nur mäßig verjüngt.
Durch den Rohrstutzen 100 erstreckt sich in Längsrichtung von einem Ende zum anderen
ein Kana1@103, der aus zwei Abschnitten besteht, nämlich einer Basis oder einem
Eintrittsabschnitt 1014 und einem vorderen Abschnitt 106. Der Abschnitt 104 beginnt
und endigt mit der Basis 101 und verläuft.,-"'-'
ausgehend von
einem größeren Querschnitt mit etwa gleichmäßig abnehmendem Querschnitt nach vorn,
ebenso wie die Basis 101.
Der Abschnitt 106, dessen Verjüngung geringer ist
als die des Abschnittes 104, und deren halber Öffnungswinkel beispielsweise etwa
10 - 20'° beträgt, erstreckt sich nur über einen kurzen Abstand von etwa 1,5 - 3,0
mm (0,06 - 0,12 Zoll). Der Abschnitt 106 verjüngt sich etwa in dem gleichen Maße
wie die Spitze 102 und er beginnt und endigt mit dieser. Außerdem verläuft der Abschnitt
106 von einem größten Querschnitt, der gleich dem kleinsten Querschnitt des Abschnittes
102 ist, zu einem kleineren Querschnitt am Ende_des Rohrstutzens 100. Der Rohrstutzen
100 kann an irgend einer Stelle in den Venturi-Kanal 82 oder kurz vor diesem endigen.
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Die-in den dargestellten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
verwendeten, sich verjüngenden Kanäle, haben im allgemeinen die Form eines Kegelstumpfes
oder eines Trichters mit verschiedenen Kegelwinkeln. Obwohl eine solche Form vorgezoegen
wird, kann der Kanal für die Garnführung variiert werden. Er kann beispielsweise
pyramidenstumpfförmig ausgebildet sein. Ferner kann sich der Querschnitt des Kanales
vom vorderen Ende des Rohrstutzens zu dessen Basis hin erweitern. Praktisch soll
jeder Kanal, der sich in Richtung der Garnbewegung verjüngt und sich über die gesamte
oder im wesentlichen die gesamte Länge des Rohrstutzens erstreckt, von der Erfindung
umfaß werden.
Ferner können auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung
einzelne endlose Garne oder Mehrfachgarne und getrennt zugeführte Garne .bearbeitet
werden, um ein zusammengesetztes: texturiertes . oder aufgebauschtes Garn zu erzeugen,
das einen Kern und Außenteile .mit gewünschten Effekten hat.
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Die Erfindung ist fernerricht auf endlose Glasfasergarne beschränkt,
sondern sie kann in Verbindung mit anderen endlosen Fäden wie z: B. Nylon, Rayon,
Polyester u. dgl. und mit synthetischen oder natürlichen Stapelfasern wie z. B.
Polyester und Baumwolle verwendet werden. Anstelle von Druckluft können andere Gase
oder Dampf benutzt werden.
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Durch die Erfindung wird ein wirksamer Führungskanal geschaffen, durch
welchen das zugeführte Garn innerhalb eines Strahles eines Mediums in eine Texturierzone
geführt wird, ohne daß die nachteiligen Wirkungen der Rückstromluft auftreten, wie
das bei den bisher bekannten Vorrichtungen der Fall ist.