DE19605675C2 - Verfahren zum aerodynamischen Texturieren sowie Texturierdüse - Google Patents
Verfahren zum aerodynamischen Texturieren sowie TexturierdüseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum aerodynamischen
Texturieren von Garn mit einer Texturierdüse mit durchgehendem
Garnkanal, wobei Druckluft von mehr als 3 bar in den Garnkanal zugeführt und in einem
als Überschallkanal ausgebildeten erweiterten Beschleunigungsdüsen
abschnitt auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und gleich
zeitig das Garn durch den Überschallkanal geführt wird. Die
Erfindung betrifft ferner eine Texturierdüse mit einem durch
gehenden, eine Druckluftzufuhr aufweisenden Garnkanal, an dessen
einem Ende Garn zuführbar und an dessen anderem Ende sich nach
einem Überschallkanal eine Texturierzone befindet.
In der Luftblastexturiertechnik haben sich zwei Typen von
Texturierdüsen weitgehend durchgesetzt. Diese können nach der Art
der Druckluftzufuhr in dem Garnkanal unterschieden werden. Es ist
die Luftblastexturierdüse nach dem Radialprinzip. Dabei wird die
Druckluft über ein oder mehrere radial angeordnete Luftbohrungen
zugeführt, z. B. gemäß der EP 88 254 A2. Die zweite Type
weist das Axialprinzip auf. Die Druckluft wird hier über axial
gerichtete Bohrungen in eine erweiterte Vorkammer des Garnkanales
geführt. Eine solche Lösung ist in der EP 441 925 A1 gezeigt.
Die beiden Lösungen haben aber noch ein zweites
Unterscheidungsmerkmal, nämlich die Ausgestaltung der Düsenöffnung
im Bereich des Düsenaustrittes. Die EP 441 925 A1 hat vor dem
Austrittsende eine Düsenöffnung entsprechend einer Lavaldüse. Die
Lavaldüse ist charakterisiert durch einen sehr kleinen
Öffnungswinkel von maximal 8° bis 10°. Ist der Öffnungswinkel
gleich oder kleiner als der sogenannt ideale Lavalwinkel, so kann
in der Düsenöffnung die Luftgeschwindigkeit stoßfrei über die
Schallgrenze gesteigert werden, vorausgesetzt der Luftdruck ist an
der engsten Stelle der Lavaldüse über einem kritischen
Druckverhältnis. Bereits Laval hatte erkannt, daß bei Absenkung
des Luftdruckes auch in einer idealen Düse sich die Grenzzone der
Geschwindigkeitssteigerung in die Düse hinein verschiebt. Diese
Grenze wird als Abriß der Stoßfront, als Drucksprung bzw. als
Beginn der Verdichtungsstöße bezeichnet. Eine Texturierdüse ist
insofern komplexer, als nicht nur eine Überschallströmung erzeugt,
sondern gleichzeitig auch das Garn mitten durch die Lavaldüse
geführt werden muß. Um die dadurch entstehenden Druckverluste zu
kompensieren, wird beim Luftblastexturieren mit Luftdrücken von
wesentlich mehr als 3 bar gearbeitet. Auf der einen Seite ist es
bekannt, daß bei richtiger Ausgestaltung einer Lavaldüse die
Geschwindigkeit auf eine vielfache Schallgeschwindigkeit
gesteigert werden kann. Anderseits haben aber alle bekannten
Messungen mit entsprechenden Texturierdüsen ergeben, daß wegen
der Doppelfunktion (Überschalldüse-Texturierdüse für Garnfäden)
gleichsam eine "doppelte Schallgrenze" gegeben ist. Hierzu wird
auf eine wissenschaftliche Untersuchung in "Chemiefasern/
Textilindustrie Mai 1981" verwiesen. Es wurde festgestellt, daß
die maximale Geschwindigkeit der Luft (bei einer Kesseltemperatur
von 20°C, einem gegen unendlich gehenden Vordruck und einem
Lavalwinkel von 10°) bei etwa 770 m/sec. liegt. Dies bedeutet,
daß bei Texturierdüsen das klassische Lavalströmungsmodell nicht
angewendet werden kann. Auf Grund von jahrzehntelangem Einsatz der
Texturierdüsen hat sich die folgende Fachmeinung durchsetzen
können:
Für den Texturierprozeß wird eine Überschallströmung benötigt. Den Texturierprozeß als solchen führt man auf die Wirkung der Stoßfronten bzw. die rasche Abfolge von Verdichtung und Expansion der Luft zurück, welche ein Phänomen der Überschallströmung sind. Die theoretisch erreichbaren Luftgeschwindigkeiten liegen zwischen Mach 1 und etwa Mach 2.
Für den Texturierprozeß wird eine Überschallströmung benötigt. Den Texturierprozeß als solchen führt man auf die Wirkung der Stoßfronten bzw. die rasche Abfolge von Verdichtung und Expansion der Luft zurück, welche ein Phänomen der Überschallströmung sind. Die theoretisch erreichbaren Luftgeschwindigkeiten liegen zwischen Mach 1 und etwa Mach 2.
Das mit einer Texturierdüse mit idealem Lavalwinkel texturierte
Garn konnte nun gleichsam als Qualitäts-Maßstab genommen und nach
anderen Düsenformen gesucht werden. Der Anmelderin gelang
entsprechend der EP Nr. 88 254 A2 tatsächlich eine alternative
Düsenform mit einer trompetenförmigen Düsenmündung der sogenannten
HemaJet-Düse. Die Trompetenform scheint nur auf den ersten Blick
außerhalb der Lavalgesetze zu liegen. Eine zweite Untersuchung
(International Textil-Bulletin Garnherstellung 3/83) ergab, daß
auch mit der Trompetenform eine Überschallströmung erzeugt wird,
wobei die tatsächlichen maximalen Geschwindigkeiten in dem
Bereich von etwa 400 m/sec. gemessen wurden. Die Praxis hat ferner
gezeigt, daß in vielen Anwendungsbereichen die Trompetenform
sogar vorteilhafter ist. Die HemaJet-Düse basiert auf einer konvex
gewölbten Austrittsöffnung, die mit einem einfachen Radius
beschreibbar ist. Überprüft man die Erweiterung anschließend an
die engste Stelle, so ergibt sich, daß diese anfänglich noch dem
idealen Lavalöffnungswinkel entspricht. Dies ist der Grund,
weshalb beide Düsentypen teils ähnliche Texturierresultate
ergeben. Beide haben sich in verschiedenen Anwendungen als
Standarddüsen durchgesetzt. Die Erfahrung mit diesen Düsenformen
hat ferner gezeigt, daß die Texturierqualität sehr gut und
insbesondere, mit einer hohen Konstanz reproduzierbar ist. Der
einzige Nachteil liegt darin, daß die Garngeschwindigkeit nur bis
zu einem bestimmten Wert gesteigert werden kann. Tiefe
Garngeschwindigkeiten unter 400 m/min ergeben keinerlei
Schwierigkeiten. Bei einzelnen praktischen Anwendungen wird bei
Garngeschwindigkeiten von 400 bis 600 m/min noch eine qualitativ
akzeptierte Texturierung erhalten. Dagegen wird bei einer weiteren
Steigerung der Garnabzugsgeschwindigkeit auf über 600 m/min eine
qualitative Verschlechterung festgestellt. Diese äußert sich
z. B. so, daß ohne erklärbaren Grund beim texturierten Garn
einzelne Schlingen von dem texturierten Garn stärker abstehen. Die
bekannten Texturierdüsen können, besonders bei Kompaktgarnen wenn
höchste Qualitäten von der Texturierung verlangt wird, nur unter
600 m/min Garnzuführgeschwindigkeit eingesetzt werden.
Die EP 0 046 278 B1 lehrt, eine Texturiervorrichtung derart
auszubilden, daß eine Lavaldüse auf einen Garnkanal gerichtet wird,
um das in diesem geführte Garn zu beblasen. Das Garn wird also
nicht durch den sich erweiternden Düsenkanal selbst hindurch
geführt, wie dies aus dem eingangs genannten Verfahren und der
zugehörigen Texturierdüse bekannt ist.
Aus der DE 28 07 410 A1 sind ein Verfahren und eine Texturierdüse
der eingangs genannten Art bekannt. Das Verfahren arbeitet in einem
Geschwindigkeitsbereich des Gasstroms von 1,2 bis 1,8 Mach.
Entsprechend ist die Düse derart ausgebildet, daß der
Überschallkanal kürzer ist als der Durchmesser der engsten Stelle
des Überschallkanals und der Kegelwinkel des Auslaßquerschnitts
unter 10° liegt (Lavaldüse). Auch dieses Verfahren und die
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gingen also von dem
Vorurteil aus, daß es für die Steigerung der Luftgeschwindigkeit
die genannte Grenze gibt, ab der die Texturierung schlechter wird
oder nicht mehr möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Texturierdüse der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß
die Texturierqualität und die Produktionsbedingungen bei hohen
Garngeschwindigkeiten, insbesondere im Bereich von 600 bis 900 m/min,
verbessert werden. Die Texturierdüse soll nach einer
bevorzugten Ausführungsform so ausgebildet werden, daß bestehende
Anlagen mit kleinstem Aufwand umrüstbar sind.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die
Druckluft von bis zu 20 bar in dem Überschallkanal auf eine
Geschwindigkeit mehr als Mach 2 stoßfrei beschleunigt wird.
Bezüglich der Texturierdüse wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß
der Überschallkanal einen Gesamtöffnungswinkel größer als der
ideale Lavalwinkel und eine Länge von mehr als dem Durchmesser am
Beginn des Überschallkanals aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind den Ansprüchen
2 bis 8, vorteilhafte Ausgestaltungen der Texturierdüse den An
sprüchen 10 bis 22 zu entnehmen.
Unter Produktionsgeschwindigkeit wird die Abführgeschwindigkeit
des Garnes aus der Texturierdüse verstanden. Es wird eine
Einteilung etwa wie folgt vorgeschlagen:
200 bis 400 m/min niedrige Produktionsgeschwindigkeit
400 bis 600 m/min mittlere Produktionsgeschwindigkeit
600 bis 900 m/min hohe Produktionsgeschwindigkeit
900 bis 1200 m/min sehr hohe Produktionsgeschwindigkeit.
400 bis 600 m/min mittlere Produktionsgeschwindigkeit
600 bis 900 m/min hohe Produktionsgeschwindigkeit
900 bis 1200 m/min sehr hohe Produktionsgeschwindigkeit.
Bei einem Qualitätsvergleich (höhere/niedere Werte) sollte
wenigstens 50 m/min besser wenigstens 100 m/min Unterschiede in
den Produktionsgeschwindigkeiten angenommen werden. Unter Qualität
können alle möglichen Garnqualitätskriterien verstanden werden.
Eingeschlossen sind auch Produktionsbedingungen, die nicht
unmittelbar als Qualitätskriterien an dem texturierten Produkt
meßbar sind, die aber erfahrungsgemäß zu berücksichtigen sind.
Z.B. ist das Schlackern der einlaufenden Fäden ein Kriterium
bzw. Wert, der über einem bestimmten Wert nicht mehr zulässig ist.
Für den unmittelbaren meßtechnischen Vergleich nach der
erfindungsgemäßen Lehre werden bevorzugt die Zugkraft auf das
Garn nach dem Texturieren (in cN) sowie die prozentuale Abweichung
der momentanen Zugkraft (Sigma %) gewählt. Die beiden Werte können
gesondert oder als Gesamtwert erfaßt werden (AT-Wert).
Es ist äußerst schwierig, meßtechnisch die tatsächliche
Geschwindigkeit der Luftströmung bei Überschallströmung (< 330
m/sec.) festzustellen. Die Texturierdüsen, bzw. der Über
schallkanal hat Abmessungen in dem Bereich von nur einigen
Millimetern. Noch ein Grad schwieriger ist jedoch das Messen der
tatsächlichen Überschallgeschwindigkeit in einer Überschalldüse,
in der auch das Garn durchläuft und gleichzeitig der
Filamentverbund geöffnet wird. Für die Definierung der
Überschallströmung wird deshalb in erster Linie das
Arbeitsergebnis bzw. das Qualitätsergebnis gewählt. Gegebenenfalls
könnte auch der Durchmesser der Stoßfront oder eine akustische
Messung der Strömung zur Beurteilung herangezogen werden. Als
tiefer Machbereich wird eine Geschwindigkeit von Mach 1 bis Mach 2
(330 bis 660 m/sec) ein hoher Machbereich von z. B. höher als
Mach 2 bis Mach 10 verstanden. Gemäß der Erfindung wird die
Leistungssteigerung primär durch Optimierung der Düsenform und
nicht primär durch Steigerung des erforderlichen Drucks der Luft
erreicht. Ein ganz wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt
darin, daß die Umsetzung der Druckenergie in Überschall ohne
großen Energieverlust erfolgt, was eine optimale Düsenform, vor
allem gemäß den bevorzugten Ausgestaltungen voraussetzt. Beim
Texturieren werden im Stand der Technik Luftdrücke von 4 bis 15
bar, bevorzugt 6 bis 10 bar verwendet. Dies bedeutet, daß von der
Druckluft bzw. von dem Vordruck eine Reserve im Faktor von gegen 5
für die Umsetzung in eine mehrfache Schallgeschwindigkeit gar
nicht ausgenutzt wird. Genau hier setzt die Erfindung ein, in
der Umsetzung der Druckenergie in den Bereich der mehrfachen
Schallgeschwindigkeit. Im Ergebnis braucht die Erfindung
gleich viel Energie, die Umsetzung ist nur besser. Als Vordruck
wird der, an der engsten Stelle des Überschallkanales wirksame
Druck verstanden.
Versuche mit der Erfindung und vertiefte Untersuchungen
haben neue, völlig überraschende Erkenntnisse in bezug auf den
Texturiervorgang gebracht. Man nahm bisher, gemäß wissen
schaftlichen Untersuchungen (Textil Bulletin) mit den gängigen
Kenntnissen der Strömungslehre an:
- daß die über den Düsenquerschnitt aufgespreizten Filamente unter dem Einfluß unterschliedlicher, dem Quadrat der örtlichen Luftgeschwindigkeit proportionalen Zugkraft stehen. Konkret würde dies bedeuten, daß bei Mach 1,8 die Zugkräfte mehr als 3mal größer als bei Mach 1,2 sein sollten. Demgegenüber haben die Versuche der jüngsten Zeit gezeigt, daß die Gesetzmäßigkeiten für die Zugspannung sehr komplex sind. Wird z. B. das Garn anstelle von einer Produktionsgeschwindigkeit von 600 m/min mit 800 m/min oder mehr texturiert, so kann unter Umständen die ganze Texturierung zusammenbrechen. Ein Grund kann darin liegen, daß das einlaufende Garn zu schlackern beginnt, ein anderer, daß die Flechtung an sich nicht mehr funktioniert. Die Erfahrung zeigt zudem, daß je nach Type der Texturierdüse und der Beschaffenheit des Garnes die Qualität oberhalb eines Optimums der Produktionsgeschwindigkeit stark abnimmt. Bei der Texturierung kennt man deshalb in bezug auf die Produktionsgeschwindigkeit zwei Grenzwerte:
- daß die über den Düsenquerschnitt aufgespreizten Filamente unter dem Einfluß unterschliedlicher, dem Quadrat der örtlichen Luftgeschwindigkeit proportionalen Zugkraft stehen. Konkret würde dies bedeuten, daß bei Mach 1,8 die Zugkräfte mehr als 3mal größer als bei Mach 1,2 sein sollten. Demgegenüber haben die Versuche der jüngsten Zeit gezeigt, daß die Gesetzmäßigkeiten für die Zugspannung sehr komplex sind. Wird z. B. das Garn anstelle von einer Produktionsgeschwindigkeit von 600 m/min mit 800 m/min oder mehr texturiert, so kann unter Umständen die ganze Texturierung zusammenbrechen. Ein Grund kann darin liegen, daß das einlaufende Garn zu schlackern beginnt, ein anderer, daß die Flechtung an sich nicht mehr funktioniert. Die Erfahrung zeigt zudem, daß je nach Type der Texturierdüse und der Beschaffenheit des Garnes die Qualität oberhalb eines Optimums der Produktionsgeschwindigkeit stark abnimmt. Bei der Texturierung kennt man deshalb in bezug auf die Produktionsgeschwindigkeit zwei Grenzwerte:
- - eine Qualitätsgrenze
- - ferner eine absolute Texturiergrenze bei der die Texturierung nicht mehr möglich ist bzw. zusammenbricht.
Alle bisherigen Versuche im Rahmen des bekannten Standes der
Technik, über die Steigerung der Luftgeschwindigkeit eine
Qualitäts- und Leistungssteigerung zu erreichen, schlugen fehl.
Überraschenderweise wurde erfindungsgemäß erkannt, daß die
Überschallströmung beim Austritt aus dem Überschallkanal gleichsam
auf breiterer Front das geöffnete Garn erfassen muß. Damit kann
erreicht werden, daß keine Schlingen seitlich über die Wirkzone
der Stoßfront ausweichen können. Da die Erzeugung der
Überschallströmung auf der Expansion beruht, erhält man durch
einen höheren Machbereich, also z. B. anstelle Mach 1,5 Mach 3,
eine Erhöhung bzw. annähernd eine Verdoppelung des wirksamen
Austrittsquerschnittes. Bereits mit den ersten Versuchsreihen
konnten verschiedene überraschende Beobachtungen gemacht werden:
- - das bisher angenommene Gesetz von der Proportionalität der Zug kräfte mit dem Quadrat der Luftgeschwindigkeit auf die Filamente ist fraglich, kann aber höchstens bei der Betrachtung eines sehr kleinen Abschnittes gültig sein;
- - bei der Anwendung eines für den höheren Machbereich ausgestalte ten Überschallkanales trat bei gleicher Produktionsgeschwindig keit in jedem Fall eine qualitative Verbesserung der Texturier ung ein, im Vergleich zum Stand der Technik;
- - bei den Texturierdüsen des Standes der Technik kann bei Steiger ung der Produktionsgeschwindigkeit ein starker, gradueller Qualitätsverlust festgestellt werden. Mit den neuen Texturier düsen tritt zwar auch ein Qualitätsverlust ein, nur trat dieser bei allen Versuchen in nur kleinem Ausmaß und erst bei sehr hohen Produktionsgeschwindigkeiten von über 800 m/min störend auf;
- - zumindest bei den durchgeführten Versuchen mit optimierten Düsen konnte teils bis zu einer Produktionsgeschwindigkeit von 1000 m/min kein Zusammenbruch der Texturierung festgestellt werden, so daß davon ausgegangen werden kann, daß die Produktionsge schwindigkeit noch höher liegen kann.
Die Vergleichsversuche, Stand der Texturiertechnik zu
Erfindung, ergaben in einem beachtlich weiten Bereich die
Gesetzmäßigkeit, daß die Texturierqualität bei einer höheren
Produktionsgeschwindigkeit im Vergleich mit der Texturierqualität
bei tieferer Produktionsgeschwindigkeit mit einer für den niederen
Machbereich ausgestalteten Überschallkanal wenigstens gleich oder
besser ist. Der Texturiervorgang ist bei Luftgeschwindigkeiten in
der Stoßfront von über Mach 2 also z. B. bei Mach 2.5 bis Mach 5
derart intensiv, daß auch bei höchsten Garndurchlaufge
schwindigkeiten nahezu ausnahmslos alle Schlingen genügend erfaßt
und in dem Garn gut eingebunden werden. Es ist nahezu nicht mehr
möglich, daß einzelne Schlingen sich aus der wirksamen
Strömungszone der Stoßfront bzw. aus der Überschallströmung
heraus bewegen können. Die Erzeugung einer Luftgeschwindigkeit im
hohen Machbereich bereits innerhalb der Lavaldüse bewirkt
zweierlei. Erstens werden die Einzelfilamente stärker geöffnet und
stärker in die Düse hineingerissen. Die Texturierung bricht bis zu
höchsten Geschwindigkeiten nicht mehr zusammen. Zweitens wird der
ganze Filamentverbund der Überschalldüse, innerhalb von klaren
äußeren Kanalgrenzen gleichmäßig direkt in die nachfolgende
Stoßfrontzone hinein geführt.
Die Erfindung erlaubt ferner sowohl für das Verfahren wie für
die Vorrichtung eine ganze Anzahl besonders vorteilhafter
Ausgestaltungen. Bevorzugt wird die Druckluft in dem
Überschallkanal über eine Länge von 3- bis 15mal dem engsten
Durchmesser stoßfrei beschleunigt, wobei das Verhältnis von
Austritts- zu Eintrittsquerschnitt des Überschallkanals größer
als 2 ist. In dem Überschallkanal soll das Garn von dem sich
beschleunigenden Luftstrahl mit großer Kraft eingezogen und
geöffnet, und der anschließenden Texturierzone übergeben werden.
Der Überschallkanal wird am Austrittsbereich stärker, insbesondere
unstetig vorzugsweise mit einem Winkel größer als 40° erweitert.
Dadurch stellt sich exakt am Ende des Überschallkanales der Beginn
des Verdichtungsstoßabschnittes ein, in dem das Garn innerhalb
eines größeren Querschnittes geflochten wird. Es wird in der
Stoßfrontzone zudem eine enorme Intensivierung der Wirkung von
Verdichtung und Expansion der Luft erzeugt, was sich als größere
Zugkraft auf das Garn auswirkt. Es wird deshalb vorgeschlagen,
daß die Druckluft bereits in dem Überschallkanal auf eine
Geschwindigkeit mehr als Mach 2 stoßfrei beschleunigt wird. Dies
bedingt aber einen genügenden statischen Druck der Druckluftzufuhr
von über 4 bar.
Ein wesentlicher Punkt in der Texturiertechnik liegt darin, daß
der Kunde eine einmal für gut befundene Qualität bei der weiteren
Produktion unverändert erhalten kann. Die Konstanz der gleichen
Qualität ist oft oberstes Gebot. Dies wird mit der neuen Lösung
besonders gut erreicht, weil die für die Texturierung maßgebenden
Faktoren besser beherrschbar sind als im Stand der Technik. Ein
wichtiger Punkt dazu ist auch eine klare Trennung von:
- - stoßfreier Strömung im Überschallkanal sowie
- - Beginn der Stoßfront exakt am Ende des Überschallkanales.
Es konnten mit sehr guten Resultaten ganz besonders
Luftblastexturierdüsen nach dem Radialprinzip auf die
Erfindung hin abgeändert werden, also Texturierdüsen gemäß EP
88 254 A2. Die Druckluft wird dabei über eine oder mehrere,
vorzugsweise über drei Bohrungen in den Garnkanal eingeführt,
derart, daß die Druckluft in einem Winkel mit Förderkomponente in
Richtung des Überschallkanales eingeblasen wird. Wie im Stand der
Technik können auch mit der neuen Lösung ein oder mehrere
Garnfäden mit unterschiedlichster Überlieferung texturiert werden.
Man kann die Produktionsgeschwindigkeit von 400 bis über 1000
m/min in Abhängigkeit der Anlagebedingungen beliebig steigern.
Nach den bisherigen Ermittlungen liegen theoretische optimale
Werte für die Beschleunigung des Druckluftstrahles in dem
Überschallkanal bei 2,5 bis 6 Mach vorzugsweise bei 2,7 bis etwa 5
Mach. Es hat sich gezeigt, daß eine Vielzahl von Formgebungen des
Überschallkanales möglich sind, vorausgesetzt daß gewisse äußere
Grenzbedingungen eingehalten werden. Der gesamte theoretisch
wirksame Erweiterungswinkel des Überschallkanales sollte vom
kleinsten zum größten Durchmesser über 10°, jedoch unter 40°
vorzugsweise innerhalb von 12 bis 36° liegen. Es ist nicht möglich
die obere Grenze als Absolutwert festzulegen, da z. B. ein
wesentlicher Faktor sich aus der Oberflächenbeschaffenheit des
Überschallkanales ergibt. Nach den zur Zeit gängigen
Rauigkeitswerten hat sich aber doch ein oberer Grenzwinkel von 35°
bis 36° ergeben, unterhalb dem ein Abreißen der Stoßfront in dem
Überschallkanal verhindert werden kann. In dem Überschallkanal
kann die Druckluft im wesentlichen stetig beschleunigt werden. Der
Überschallkanal kann aber auch stufenweise ausgebildet werden und
unterschiedliche Beschleunigungszonen aufweisen, mit wenigstens
einer Zone mit großer Beschleunigung sowie wenigstens einer Zone
mit kleiner Beschleunigung des Druckluftstrahles. Der
Düsenkanalabschnitt unmittelbar vor dem Überschallkanal wird
bevorzugt etwa zylindrisch ausgebildet, wobei die Druckluft mit
mehr als 4 vorzugsweise 6 bis 14 bar mit Förderkomponenten in der
Richtung des Überschallkanales in den zylindrischen Abschnitt
eingeblasen wird.
Es kann davon ausgegangen werden, daß die Einzugskraft auf das
Garn etwa proportional ist mit der Länge des Überschallkanales.
Die Düsenerweiterung bzw. die Machzahl ergibt die Intensität der
Texturierung. Der Überschallkanal soll wenigstens einen
Querschnittserweiterungsbereich von 1 : 2,5 oder größer und einen
Gesamtöffnungswinkel größer als der ideale Lavalwinkel aufweisen.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Länge des Überschall
kanales 3- bis 15mal, vorzugsweise 4- bis 12mal größer ist als
der Durchmesser des Garnkanales am Beginn des Überschallkanales.
Der Überschallkanal kann ganz oder teilweise stetig erweitert
ausgebildet sein, und eine konische oder leicht sphärische Form
haben. Der Eintrittsbereich des Überschallkanales kann ferner
zylindrisch oder angenähert zylindrisch und der Austrittsbereich
stark erweitert, jedoch weniger als 40° erweitert sein. Der
Garnkanal weist anschließend an den Überschallkanal eine stark
konvexe, bevorzugt trompetenförmig erweiterte Garnkanalmündung
auf, wobei der Übergang von dem Überschallkanal in die
Garnkanalmündung vorzugsweise unstetig verläuft, zur örtlichen
Festlegung der Stoßfrontablösung. Es ist aber auch möglich, am
Ende des Überschallkanales keine begrenzende Erweiterung, sondern
einen senkrecht zur Strömungsrichtung verlaufenden Überschall
kanalabschluß vorzusehen. Nach den bisherigen Versuchen soll die
Länge des Überschallkanales länger sein, als der bei der
Garnkanalmündung wirksame Texturierabschnitt. Es konnte ferner
überraschenderweise beobachtet werden, daß die Funktion des
Prallkörpers in der Vergangenheit nicht richtig eingeschätzt
wurde. Die bisherige Erfahrung hat immer wieder bestätigt, daß
das Vorhandensein eines Prallkörpers stets die Qualität und die
Reproduzierbarkeit der Texturierung begünstigt. Man ging davon
aus, daß der Prallkörper tatsächlich eine mechanische
Prallfunktion hat. Es besteht nun aber die starke Vermutung, daß
dies nicht überall zutrifft. Ein entscheidender Faktor wurde darin
gefunden, daß mit dem Prallkörper vor allem auch die
Druckverhältnisse in dem Texturierraum eingestellt und konstant
gehalten werden können. Damit wird letztlich der Druck am Beginn
und am Ende des Überschallkanales in einem gewissen Umfang
beeinflußt.
Die Erfindung weist auch eine Texturierdüse mit einem, eine Druck
luftzufuhr aufweisenden Garnkanal auf, der in Förderrichtung nach
einem Einlaufabschnitt eine Verengung und einen ersten leicht er
weiterten Kanalabschnitt aufweist, welcher unmittelbar in einen
stark erweiterten Texturierraum mit etwa rechtwinklig angeordnetem
Abzugsspalt für das Garn sowie für die Druckluft übergeht, und ist
dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugsspalt im mittleren Ab
schnitt eines Texturierhohlraumes angeordnet ist. Bevorzugt weist
der Texturierhohlraum einen ersten konisch oder trompetenförmig
erweiterten Abschnitt auf, der auf der Seite des Abzugsspaltes
kalottenförmig erweitert ist. Sehr vorteilhaft ist es, wenn der
kalottenförmige Abschnitt Teil eines zustellbaren Prallkörpers
ist.
Die bisher durchgeführten Versuche haben ferner gezeigt, daß eine
Befeuchtung des Garnes vor der Texturierung in jedem Fall bessere
Resultate bringt. Es war aber noch nicht möglich, den Einfluß des
Kondensationsstoßes zu klären. Die Erfindung wird nun an Hand von
einigen Beispielen mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es zeigt die
Fig. 1 die Mündung einer Düse des Standes der Technik; die
Fig. 2 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Gestaltung
des Überschallkanales; die
Fig. 3 ein vollständiger Düsenkern gemäß Fig. 2; die
Fig. 4 eine Texturierdüse im Einsatz mit einer Qualitäts
messung; die
Fig. 4a ein Meßverlauf des AT-Wertes während einer kurzen
Meßzeit; die
Fig. 5 vereinfacht das Modell der Texturierung im Stand
der Technik; die
Fig. 6 analog zu Fig. 5 das erfindungsgemäße Texturie
ren; die
Fig. 7 ein Vergleich von texturiertem Garn gemäß Stand der
Technik/Erfindung; die
Fig. 8 einige vorteilhafte Ausgestaltungen für den erfin
dungsgemäßen Überschallkanal; die
Fig. 9 Qualitätsmeßwerte im Vergleich Stand der Technik
und verschiedener erfindungsgemäßer Düsen; die
Fig. 10 einen Düsenkern mit Prallkugel; die
Fig. 11 einen Düsenkern mit kalottenförmigem Prallkörper
sowie freien Flechthohlraum; die
Fig. 12 und 12a einen vollständigen Düsenkopf mit Kalotten-Prall
körpern.
In der Folge wird nun auf die Fig. 1 Bezug genommen, welche nur
den Bereich der Düsenmündung von einer bekannten Texturierdüse
darstellt, entsprechend der EP 88 254 A2. Der entsprechende
Düsenkern 1 weist einen ersten zylindrischen Abschnitt 2 auf, der
zugleich auch dem engsten Querschnitt 3 mit einem Durchmesser d
entspricht. Vom engsten Querschnitt 3 beginnt sich der Garnkanal 4
trompetenförmig zu erweitern, wobei die Form mit einem Radius R
definiert werden kann. Auf Grund der sich einstellenden
Überschallströmung kann ein entsprechender Stoßfrontdurchmesser
DAs ermittelt werden. Auf Grund des Stoßfrontdurchmessers DAs
läßt sich relativ genau die Ablös- oder Abreißstelle A
ermitteln, die mit dem entsprechenden lichten Durchmesser der Düse
übereinstimmt. Wird nun in dem Bereich der Ablösstelle A auf
beiden Seiten eine Tangente angelegt, so ergibt sich ein Hüllkegel
mit einem Öffnungswinkel α₁ von etwa 22°. Dies bedeutet, daß bei
der genannten Düsenform mit entsprechender Oberflächenbeschaffen
heit die Stoßfront bei einem Öffnungswinkel von 22° ablöst. Für
die Besonderheiten der Stoßfront wird auf die eingangs erwähnten
wissenschaftlichen Untersuchungen verwiesen. Der Überschallkanal
kann auch durch die Länge l₁ von der Stelle des engsten
Querschnittes 3, sowie der Abrißstelle A definiert werden. Da es
sich um eine echte Überschallströmung handelt, kann daraus
ungefähr die Luftgeschwindigkeit errechnet werden. VDa ist die
größte Überschallgeschwindigkeit. Vd ist die Schall
geschwindigkeit an der engsten Stelle 3. Im vorliegenden Beispiel
wurden folgende Werte errechnet:
Wenn bei Vd eine Luftgeschwindigkeit von 330 m/sec vorhanden ist,
(Mach 1), so ergibt sich am Austritt A aus dem Überschallkanal
eine Luftgeschwindigkeit von ∼600 m/sec., was etwa Mach 1,8
entspricht. Diese Werte liegen nahe bei den Meßwerten gemäß
Textil-Bulletin. Ein weiterer wichtiger Wert ist das Verhältnis:
Dies bedeutet, daß die eigentliche Beschleunigungsstrecke
innerhalb des Überschallkanales sehr kurz, und wie auf Grund der
Erfindung erkannt wurde, zu kurz ist.
Die Fig. 2 zeigt nun ein Beispiel für eine erfindungsgemäße
Ausgestaltung des Überschallkanales 11, welcher der Länge l₂
entspricht. Der erfindungsgemäße Düsenkern 10 ist bei dem
gezeigten Beispiel bis hin zu dem engsten Querschnitt 3 identisch
zu dem Düsenkern gemäß Fig. 1, dann aber unterschiedlich. Der
Öffnungswinkel α₂ ist mit 20° angegeben. Die Ablösstelle A₂ stellt
sich am Ende des Überschallkanales ein, wo der Garnkanal eine
unstetige, stark konische oder trompetenförmige Erweiterung 12
aufweist. Auf Grund der Geometrie ergibt sich ein
Stoßfrontdurchmesser DAE, der gegenüber Fig. 1 wesentlich größer
ist. Bei der Fig. 2 ergeben sich etwa folgende Verhältnisse:
Vd = 330 m/sec (Mach 1)
VDAE = 1122 m/sec (Mach 3.4)
L2/d = 4.2
VDAE = 1122 m/sec (Mach 3.4)
L2/d = 4.2
Gemäß der neuen Erfindung wird eine wesentliche Verlängerung des
Überschallkanales 11 und eine Vergrößerung des Stoßfront
durchmessers DAE vorgeschlagen. Verschiedene Untersuchungen haben
gezeigt, daß die bisherige Annahme, etwa gemäß Textilpraxis, die
Texturierung sei eine Folge von mehrfachen Stoßfrontdurch
dringungen des Garnes, zumindest zum Teil unrichtig ist.
Unmittelbar in dem Bereich der Stoßfrontablösung entsteht die
größtmögliche Verdichtungsstoßfront 13 mit anschließender
abrupter Druckabsenkungszone 14. Die eigentliche Texturierung
wird genau an der Stelle der ersten Verdichtungsstoßfront 13
eingeleitet und vollzieht sich unmittelbar danach in der
Druckabsenkzone. Dabei bewegt sich die Luft wesentlich schneller
als das Garn.
In der Folge wird nun auf die Fig. 3 Bezug genommen, welche einen
ganzen Düsenkern 10 im Querschnitt zeigt. Die äußere Einpaßform
entspricht exakt den Düsenkernen des Standes der Technik. Dies
betrifft vor allem die kritische Einbaumaße, den
Bohrungsdurchmesser BD, die Gesamtlänge L, die Düsenkopfhöhe KH,
sowie die Distanz LA für den Druckluftanschluß P. Die Versuche
haben ergeben, daß der bisherige optimale Einblaswinkel β
beibehalten werden kann, ebenso die Lage der entsprechenden
Druckluftbohrungen 15. Der Garnkanal 4 weist im Einlaufbereich des
Garnes, Pfeil 16, eine stark konische Erweiterung auf. Durch die
im Garntransportsinne gerichtete Druckluft über die schrägen
Druckluftbohrungen 15 entsteht nur eine kleine, nach rückwärts
gerichtete Abluftströmung.
Die Fig. 4 zeigt einen ganzen Texturierkopf 20, mit eingebautem
Düsenkern 10. Das unverarbeitete Garn 21 wird über ein Lieferwerk
22 der Texturierdüse zugeführt und als texturiertes Garn 21′
weitertransportiert. In dem Bereich des Austrittsbereiches der
Texturierdüse befindet sich ein Prallkörper 23. Ein
Druckluftanschluß 24 ist seitlich an dem Texturierkopf
angeordnet. Das texturierte Garn 21′ läuft mit einer
Transportgeschwindigkeit VT über ein zweites Lieferwerk 25. Das
texturierte Garn 21′ wird über einen Qualitätssensor 26 geführt,
in welchem
die Zugkraft des Garns 21′ (in cN) sowie die Abweichung der
momentanen Zugkraft (Sigma %) gemessen wird. Die Meßsignale werden
einer Rechnereinheit 27 zugeführt. Die entsprechende
Qualitätsmessung ist auch Voraussetzung für eine
Qualitätsüberwachung und ist ein Wert für die Garnqualität. Im
Luftblastexturierprozeß ist die Qualitätsbestimmung besonders
schwierig, da keine definierte Schlingengröße vorhanden ist. Es
läßt sich viel besser die Abweichung gegenüber der vom Kunden als
gut befundenen Qualität feststellen. Mit dem ATQ-System ist dies
möglich, da die Garnstruktur und deren Abweichung über einen
Fadenspannungssensor ausgewertet und durch eine einzige Kennzahl
dem AT-Wert, angezeigt werden kann. Ein Fadenspannungssensor
erfaßt als analoges elektrisches Signal die Fadenzugkraft nach
der Texturierdüse. Dabei wird aus Mittelwert und Varianz der
Fadenzugkraft-Meßwerte laufend der AT-Wert errechnet. Die Größe
des AT-Wertes ist von der Struktur des Garnes abhängig und wird
vom Anwender nach seinen eigenen Qualitätsansprüchen ermittelt.
Verändert sich während der Produktion die Fadenzugkraft oder die
Varianz (Gleichmäßigkeit) der Fadenspannung, ändert sich auch der
AT-Wert. Wo die oberen und unteren Grenzwerte liegen, kann mit
Garnspiegeln, Strick- oder Gewebeproben ermittelt werden. Sie sind
je nach Qualitätsansprüchen verschieden. Der ganz besondere
Vorteil der ATQ-Messung ist der, daß verschiedenartige Störungen
aus dem Prozeß gleichzeitig erfaßt werden. Z. B. Stellen
gleichheit der Texturierung, Fadenbenetzung, Filamentbrüche,
Düsenverschmutzung, Prallkugelabstand, Hotpin-Temperatur, Luft
druckunterschiede, POY-Steckzone, Garnvorlage usw. Die Fig. 4a
ist ein Anzeigemuster für den Verlauf des AT-Wertes während einer
kurzen Meßzeit.
Die Fig. 5 zeigt rein schematisch die Texturierung des Standes
der Technik. Dabei sind drei Hauptparameter hervorgehoben. Eine
Öffnungszone Oe-Z₁, eine Texturierzone Tz sowie ein
Stoßfrontdurchmesser DAs, ausgehend von einem Durchmesser d,
entsprechend einer Düse wie in Fig. 1 dargestellt ist.
Die Fig. 6 zeigt demgegenüber die neue Texturierung. Sehr
deutlich erkennbar ist dabei, daß die Werte Oe-Z₂ sowie DAE
deutlich größer sind gegenüber den entsprechenden Werten gemäß
Fig. 5. Die eigentliche Texturierzone Tz2 ist etwa gleich. Es
wurde zudem ein weiterer interessanter Aspekt erkannt. Die
Garnöffnung beginnt nicht erst wie bisher angenommen im
Überschallkanal, sondern bereits zuvor unmittelbar nach der
Druckluftzufuhr P, also schon in dem zylindrischen Abschnitt was
mit VO, als Voröffnung bezeichnet ist.
Die Fig. 7 zeigt visuell einen Qualitätsvergleich. In der oberen
Bildhälfte ist ein Muster texturiert mit einer Texturierdüse des
Standes der Technik, ganz links mit 400 m/min und rechts daneben
mit 600 m/min Produktionsgeschwindigkeit. In der unteren
Bildhälfte sind von links nach rechts entsprechende Muster
hergestellt mit einer erfindungsgemäßen Texturierdüse, bei 400,
600, 700 und 800 m/min Produktionsgeschwindigkeit. Die
abstehenden Schlingen zeigen den Qualitätsunterschied.
Die Fig. 8 zeigt verschieden ausgestaltete Überschallkanäle.
Teilweise ist nur der Öffnungswinkel für einen Abschnitt des
Überschallkanales angegeben.
Die Fig. 9 zeigt einen Ausdruck einer Qualitätsprüfung. Die
oberste Tabelle gibt die mittlere Zugspannung (cN), die mittlere
die prozentuale Abweichung der momentanen Zugkraft (Sigma %) und
die unterste Tabelle die entsprechenden AT-Werte an. Auf der
ersten horizontalen Linie jeder Tabelle sind jeweils die Werte
einer Standard-Düse, das heißt einer Texturierdüse des Standes
der Technik angegeben. Von oben nach unten sind anschließend die
Werte von Düsen mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln von 19° bis
30,6°. Alle erfindungsgemäßen Düsen hatten die gleiche Länge des
Überschallkanales. Die Werte 0.00 besagen, daß entweder die
Texturierung nicht möglich war, oder der Versuch nicht
durchgeführt wurde.
Die Fig. 10 und 11 zeigen eine weitere besonders vorteilhafte
Ausgestaltung. Dabei ist für die beiden Darstellungen der
kombinatorische Effekt zwischen der Texturierdüse und einem
Prallkörper im Vordergrund. In der Fig. 10 ist die an sich
bekannte Kombination einer Texturierdüse mit einem kugelförmigen
Prallkörper. Dagegen zeigt die Fig. 11 einen Prallkörper mit
einer kalottenförmigen Vertiefung und gleichzeitig mit einem
erfindungsgemäßen Überschallkanal. In der Fig. 10 dringt die
Prallkugel 30 leicht in die trompetenförmige Öffnung der Düse ein.
Mit ausgezogenem Strich ist die normale Arbeitsposition
dargestellt, strichpunktiert, die Prallkugel die Trompetenform 12
berührend. Die strichpunktierte Lage kann als Ausgangslage zur
genauen Position in der Arbeitslage benutzt werden. Durch die
Trompetenform 12 einerseits sowie der Prallkugel 30 anderseits
ergibt sich ein innenliegender Texturierraum 31. Ein freier Spalt
Sp₁ ist für die abströmende Texturierluft sowie für die
Herausführung des texturierten Garnes. Der Spalt Sp₁ wird jeweils
empirisch auf Grund der Garnqualität ermittelt, optimiert und für
die Produktion festgelegt. Der Texturierraum bekommt so, je nach
Kugeldurchmesser und Gestalt des Prallkörpers irgendwelche Gestalt
und Größe. Dabei wurde bisher meistens von der Modellvorstellung
ausgegangen, daß für die Texturierung insbesondere ein Aufprallen
auf den Prallkörper sehr wirkungsvoll ist. Die Fig. 11 zeigt
einen Prallkörper 35 mit einer kalottenförmigen Vertiefung 36.
Erfindungsgemäß ist nun aber erkannt worden, daß die
Texturierung besser beherrschbar ist, wenn die zwei Funktionen
Texturierraum 32 und Abzugsspalt Sp₂ unabhängiger einstellbar
sind. Es wurde festgestellt, daß bisher mit dem
Abzugsspalt primär die Druckverhältnisse für den Überschallkanal
eingestellt wurden. Durch Verringern des Abzugsspaltes steigt der
Durchströmwiderstand und der statische Druck in dem Texturierraum.
Für die Druckeinstellung entscheiden Spaltweitenänderungen in der
Größenordnung von Zehntels-Millimetern. Wird der Texturierraum
als Hohlraum 32 ausgebildet, aus dem in einer mittleren Zone das
texturierte Garn 21′ etwa rechtwinklig abgezogen wird, kann
unabhängig von der Spaltweite (Sp₂) der eigentliche
Texturierarbeitsraum von vornherein optimiert werden. Die
Schlingenbildung und Flechtung erhält auf diese Weise die
größtmögliche Freiheit, dies bei optimalsten Druckverhältnissen
im vorangehenden Überschallkanal. Der Flechtpunkt stellt sich in
dem Texturierhohlraum bzw. Flechtraum 32 ein. Der Flechtraum 32
besteht aus dem, durch die Trompetenform gebildeten,
innenliegenden sowie der kalottenförmig gebildeten außen
liegenden Raumhälften 33 bzw. 34. Das texturierte Garn 21′ wird
etwa mittig rechtwinklig aus dem Flechtraum abgezogen.
Für die bisherigen Versuche wurden jeweils kreisförmige Quer
schnitte und im Längsschnitt symmetrisch ausgebilde Überschall
kanäle verwendet. Die neue Lösung kann aber auch auf asymmetrische
und von der Kreisform abweichende Querschnitte, bezüglich des
Überschallkanales z. B. mit Rechteckquerschnitt bzw. mit
angenähertem Rechteck oder angenähert ovalen Formen ausgebildet
werden.
Die Fig. 12 und 12a zeigen zwei weitere Ausgestaltungen vor
allem in bezug auf die Prallkörper. Die Fig. 12 zeigt einen
ganzen Texturierkopf 20 ähnlich wie in der Fig. 4. Die Kalotte 36
in dem Prallkörper 35′ ist etwas tiefer als in der Fig. 11. Der
Prallkörper 35′ ist um eine genügende Distanz entsprechend Spiel
37 von einer Einfädel- in eine Arbeitsstellung verstellbar. Die
Fig. 12a ist eine Variante zu der Fig. 12. Dabei ist die Kalotte
36 in einem Prallkörper 35′′ mit kugelförmig gerundetem Prallteil
ausgebildet. Es kann hier wie bei der Fig. 10 ein entsprechender
Spalt Sp₁ eingestellt werden.
Zusammenfassend kann folgendes ausgeführt werden: Die
Erfindung schlägt vor, die Intensität der Texturierung dadurch zu
erhöhen, daß die Erweiterung des Düsenkanales nicht nur eine bis
anhin für eine einfache Schallgeschwindigkeit zwischen Mach 1 und
Mach 2 ausgebildet ist, sondern darüber hinaus mehrfache
Schallgeschwindigkeit zuläßt. Der Gesamtöffnungswinkel des Düsen
kanales unmittelbar vor der Texturierzone wird deshalb größer als
der ideale Lavalwinkel ausgeführt mit einer wirksamen Länge, die
ein mehrfaches des engsten Durchmessers der Düse ist. Die
Erfindung verbessert die Texturierqualität ganz besonders bei
höheren Produktionsgeschwindigkeiten. Diese kann bis in den
Bereich von 600 bis 1000 m/min und darüber gesteigert werden.
Überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß der neue Düsenkern
so gestaltet werden kann, daß er alle Vorteile der neuen
Erfindung aufweist und als Austauschelement für Düsenkerne des
Standes der Technik einsetzbar ist. Das gleiche gilt für den
kompletten Texturierkopf, da die Erfindung innerhalb der
selben geometrischen Außenabmessungen, dem selben Luftdruck sowie
der selben Luftmenge verwendbar ist.
Claims (22)
1. Verfahren zum aerodynamischen Texturieren von Garn mit einer Texturierdüse mit
durchgehendem Garnkanal, wobei Druckluft von mehr als drei bar in den Garnkanal
zugeführt und in einem als Überschallkanal ausgebildeten erweiterten
Beschleunigungsdüsenabschnitt auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und
gleichzeitig das Garn durch den Überschallkanal geführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckluft von bis zu 20 bar in dem Überschallkanal auf eine Geschwindigkeit
mehr als Mach 2 stoßfrei beschleunigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß anschließend an den Überschallkanal, in einem unstetig stark erweiterten
Verdichtungsstoßabschnitt das Garn geflochten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckluft über ein oder mehrere, vorzugsweise drei Bohrungen, in den
Garnkanal eingeführt wird, derart, daß die Druckluft in einem Winkel mit
Förderkomponente in Richtung des Überschallkanales eingeblasen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein oder mehrere Garnfäden eingeführt werden und mit einer
Produktionsgeschwindigkeit von 400 bis 1200 m/min vorzugsweise 500 bis 1000 m/min
texturiert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckluftstrahl in dem Überschallkanal auf 2,5 bis 6 Mach, vorzugsweise auf
2,7 bis 5 Mach beschleunigt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckluft im wesentlichen stetig beschleunigt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckluft in dem Überschallkanal unterschiedliche Beschleunigungszonen erfährt,
wenigstens eine große und eine kleine Beschleunigung.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckluft vor dem Überschallkanal mit mehr als 4 bar mit Förderkomponente in
der Richtung des Überschallkanals eingeblasen wird.
9. Texturierdüse mit einem durchgehenden, eine Druckluftzufuhr (P) aufweisenden
Garnkanal (4), an dessen einem Ende Garn (21) zuführbar ist und an dessen anderem
Ende sich nach einem Überschallkanal (11) eine Texturierzone (Tz) befindet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Überschallkanal (11) einen Gesamtöffnungswinkel (α2) größer als der ideale
Lavalwinkel und eine Länge (l2) von mehr als dem Durchmesser (d) am Beginn des
Überschallkanals (11) aufweist.
10. Texturierdüse nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Überschallkanal (11) wenigstens einen Querschnittserweiterungsbereich (Oe-Z2)
von 1 : 2,5 oder größer und einen Gesamtöffnungswinkel (12) größer als der ideale
Lavalwinkel aufweist.
11. Texturierdüse nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der theoretisch wirksame Gesamtöffnungswinkel (α2) kleiner als 30° und der
Öffnungswinkel am Ende des Überschallkanals (11) vorzugsweise kleiner als 40° ist.
12. Texturierdüse nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge (l2) des Überschallkanals (11) wenigstens zweimal, vorzugsweise 3- bis
15mal, besonders vorzugsweise 4- bis 12mal größer ist als der Durchmesser (d) des
Garnkanals (11) am Beginn des Überschallkanals (11).
13. Texturierdüse nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Überschallkanal (11) ganz oder teilweise stetig erweitert ausgebildet und eine
konische oder leicht sphärische Form aufweist.
14. Texturierdüse nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Eintrittsbereich des Überschallkanals (11) zylindrisch oder angenähert
zylindrisch (VO) und der Austrittsbereich (12) stark erweitert, jedoch weniger als 40°
erweitert ist.
15. Texturierdüse nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Garnkanal (4) anschließend an dem Überschallkanal (11) eine stark konvexe,
bevorzugt kreisbogenförmig erweiterte Garnkanalmündung aufweist.
16. Texturierdüse nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Länge (l2) des Überschallkanals (11) länger ist als die bei der
Garnkanalmündung wirksame Texturierzone (Tz2).
17. Texturierdüse nach einem der Ansprüche 9 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Garnkanal (4) anschließend an den Überschallkanal (11) eine stark konvexe,
bevorzugt trompetenförmig erweiterte Garnkanalmündung (12) aufweist, wobei der
Übergang von dem Überschallkanal in die Garnkanalmündung unstetig verläuft, zur
örtlichen Festlegung der Stoßfrontablösung (A2).
18. Texturierdüse nach einem der Ansprüche 9 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftblastexturierdüse (10) eine Druckluftzufuhr (P) nach dem Radialprinzip
aufweist und der Düsenkanal (11) als Düse mit einem wirksamen Winkel (α2) größer als
der ideale Lavalwinkel ausgebildet ist.
19. Texturierdüse mit einem eine Druckluftzufuhr (P) aufweisenden Garnkanal (4), der
in Förderrichtung (16) nach einem Einlaufabschnitt (2) eine Verengung (3) und einen
ersten leicht erweiterten Kanalabschnitt (11) aufweist, welcher unmittelbar in einen
stark erweiterten Texturierraum (32) mit etwa rechtwinklig angeordnetem Abzugsspalt
(Sp2) für das Garn (21, 21′) sowie die Druckluft übergeht,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abzugsspalt (Sp2) im mittleren Abschnitt des Texturierraums (32) angeordnet
ist.
20. Texturierdüse zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Texturierraum (32) einen ersten konisch oder trompetenförmig erweiterten
Abschnitt (12) aufweist und auf der gegenüberliegenden Seite des Abzugsspalts (Sp2)
als Kalotte (36) ausgebildet ist.
21. Texturierdüse zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kalotte (36) Teil eines zustellbaren Prallkörpers (35, 35′, 35′′) ist.
22. Texturierdüse nach einem der Ansprüche 9 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenkern (10) als Austauschelement für bisher gebräuch
liche Düsenkerne (1) ausgebildet ist, indem er identische Ein
paßabmessungen aufweist.
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