DE2036253C3 - Vorrichtung zum Behandeln eines endlosen Faserstranges - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Behandeln e^;nes endlosen Faserstranges mittels einer in ihrem Inneren vorhandenen Drallströmung, durch die der Faserstrang im Abstand von deren Rotationsachse durch die Vorrichtung hindurchführbar ist.

Aus der OE-PS 2 28 685 ist eine Vorrichtung der vorstehend erläuterten Art bekannt, die zum Zwirnen von Fadenmaterial dient. Diese bekannte Vorrichtung weist einen axialen Garnkanal auf, in welchen ein Strömungskanal exzentrisch mündet. Wenn durch den Strömungskanal ein Gas unter einem solchen Druck geführt wird, daß es beim Eintritt in den Garnkanal mindestens die halbe Schallgeschwindigkeit erreicht, wird dem Garn eine kurbclartige Drehbewegung hoher Geschwindigkeit erteilt. Bei dieser bekannten Vorrichtung liegt das zu zwirnende Garnbündel an der Umfangswandung des einen sehr kleinen Durchmesser aufweisenden Garnkanales an. Nur hierdurch entsteht die Zwirnung. Die Garnkanäle müssen sehr kleine Durchmesser haben, beispielsweise weniger als 1,5 mm oder jedenfalls so klein, daß sich das Garn an der Innenwandung des Garnkanales unter dem Einfluß der Luftströmung mit hoher Drehgeschwindigkeit abwälzt. Auf diese Weise ergibt sich eine starke Zwirnung des durch den Garnkanal geführten Garnbündels. Diese bekannte Vorrichtung ist infolge ihres Aufbaus und ihrer Funktion ausschließlich zum Zwirnen von Garn geeignet und läßt andersartige Behandlungen von Fasersträngen, bei denen diesen keine Verzwirnung aufgezwungen werden darf, nicht zu.

In der DT-PS 6 55 392 ist eine Vorrichtung zum Kräuseln künstlicher Fäden zwecks Herstellung wollähnlicher Fäden beschrieben. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird der zu kräuselnde Faden durch einen ejektorartigen Einlaufstutzen hindurch koaxial in ein den Einlaufstutzen umgebendes Rohr einge-

führt. In diesem Rohr wird eine Drallströmung mit einer koaxial zum Rohr verlaufenden Drallachse erzeugt, beispielsweise durch Einblasen von Luft in das Rohr in einer tangential zum Rohrumfang und leicht zur Rohrachse geneigten Richtung. Bei dieser Kräuselvorrichtung wird der Faden in die Achse der in dem Rohr vorliegenden Drallströmung eingeführt, denn er wird genau zentrisch in diese Drallströmung eingeleitet. Mittels der koaxial zum Faden verlaufenden Drallströmung im Rohr wird eine sehr starke, außerordentlich viele Windungen aufweisende Kräuselung des Fadens durch Zwirnen erzeugt. Auch mit dieser bekannten Vorrichtung ist ein Behandeln von Fasersträngen, bei dem kein Kräuseln der Zwirne auftritt, nicht möglich.

Es sind schon verschiedene Verfahren bekannt· ge'-voiden, bei welchen eine Behandlung von endlosen Fasersträngen, beispielsweise Kunstfasergarnen, mittels eines Gases erfolgt. Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird ein Garn nach der Texturierung durch Luft gekühlt, während es sich noch in hochgedrehtem und erhitztem Zustand befindet. Die Kühlluft, welche die Fixierung der eingebrachten Drehung bewirkt, strömt dabei quer oder längs des durchlaufenden Garnes. Infolge der sich ständig erhöhenden Anforderungen an die Liefergeschwindigkeit von Textilveredclungsmaschinen und der sich dabei verkürzenden Behandlungszeit reicht eine derartige Kühlung des Garnes in vielen Fällen nicht mehr aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verbesserung des Behandeins eines endlosen Faserstranges mittels einer Drallströmung vorzuschlagen, bei der ein Kräuseln oder Zwirnen des Faserstranges jedoch nicht eintritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Konditionieren bzw. zum Aufbringen von Avivagen der Faserstrang im Abstand von der die Drallströmung begrenzenden Umfangswandung des Gehäuses der Vorrichtung durch die Drallströ-

5" mung hindurchführbar ist.

Dip. erfindungsgemäße Vorrichtung hat gegenüber dem Stande der Technik wesentliche Vorteile. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der zu behandelnde Faserstrang sowohl im Abstand seitlich zur Achse der Drallströmung als auch im Abstand von der Innenumfangswand des Behandlungsraumes in Richtung des Achsenverlaufs der Drallstrümung durch diese hindurchgeführt. Der Faserstrang wird von der Drallströmung infolge seines Verlaufes im Abstand von Drallachse und Bchandhmgsrauminncnwand selbst geführt, obwohl diese Drallströmung die Oberfläche des Faserstranges unter einem Winkel zur Bahnachse oder Sirangachse trifft. Eine dabei allenfalls auftretende Auslenkung des Faserstranges aus der vorbestimmten Bahnachsc ist desh'¹"-¹ nh^e Bedeutung für den Behandlungsvorgang und führt zu keiner Kräuselung od;r Zwirnung. Von besonderer Bedeutung hingegen ist, daß in dem Drallsirom Strö-

mungsgeschwindigkeiten auftreten, die ein Mehrfaches der Geschwindigkeit am Ein- oder Austritt der Strömung in die Behandlungsvorrichtung ausmachen. Die hohe Strömungsgeschwindigkeit führt zu einer erheblichen Verbesserung und Intensivierung des Behandelns von endlosen Fasersträngen. Dies wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch ermöglicht, daß der Strömung selbst ein Verhalten oder ein Verlauf aufgezwungen wird, bei dem bei praktisch unverändertem oder nur geringfügig erhöhtem Energieaufwand der Wärmeaustausch mit bedeutend besserem Wirkungsgrad stattfindet. Die hohe Strömungsgeschwindigkeit kann jedoch auch für andere als für wärmeaustauschende Vorgänge ausgenutzt werden. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit das Konditionieren von Fasersträngen, d. h. das Kühlen und/oder Erwärmen und/oder Beeinflussen des Feuchtigkeitsgehaltes, erheblich verbessert und intensiviert. Mittels der hohen ausnutzbaren Strömungsgeschwindigkeit in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gegenüber bekannten Verfahren aber auch ein erheblich verbessertes Aufbringen von mit der Strömung mitgeführten Avivagcn möglich. Die Drallströmung kann somit in der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit hoher Hffektivität sowohl als Wärme- oder Kälteträger als auch als Feuchtigkeitsträger oder Avivageträger zur Behandlung von Fasersträngen genutzt werden. Insbesondere wird durch die erfindungsgemäise Vorrichtung der Wirkungsgrad der Behandlung des Faserstrances bei gegenüber bekannten Behandlungsverfahren unverändertem oder nur geringfügig erhöhtem Energieaufwand bedeutend verbessert, wobei trotz der hohen Anströmgeschwindigkeit die Bahn des Faserstranges nicht nachteilig beeinflußt wird.

Mit Vorteil ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß der Faserstrang durch die DraHstrünuing im Bereich ihrer größten Rotationsgeschwindigkeit hindurchführbar ist. Die Rotationsgeschwindigkeit ist in der Achse der Drallströmung und an der Umfangswandung des Behandlungsraumes jeweils Null. Sie nimmt deshalb von der Achse der Drallströmung aus zunächst nach außen zu (Kcrnzcinc) und von dem Bereich ihres Höchstwertes aus bis zur umfangswandung wieder ab. Bei der Führung des Faserstranges im Bereich der größten Rotationsgeschwindigkeit der Drallströmung wird eine besonders weitgehende Ausnutzung der Strömungsgeschwindigkeit der Drallströmung für die Behandlung des Faseistranges erreicht,

Eine günstige Ausgestaltung der crfindungsgcmäßcn Vorrichtung i^t auch dadurch gegeben, daß die Umfangswandung des Gehäuses einen spiralförmigen Querschnitt aufweist, wobei die Einlaßöffnung für das Gas sich angenähert über die Länge der Hülse erstreckt. Zur Erzeugung der Drallströmung kann die Luft entweder tangential in die Spirale eingcblasen oder durch den Spalt in die Spirale eingesaugt werden. Im letzteren Fall verändert sich der Querschnitt der spiralförmigen Hülse in einer vorteilhaften Weilerbildung der Vorrichtung über die Länge der Hülse, beispielsweise im Sinne einer Erweiterung gegen die Absaugöffnung der Spirale hin.

Eine vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemüßen Vorrichtung wird auch dadurch erreicht, daß stromaufwärts vor der AustrittsölTnung in der Hülse eine Blende quer zur Rotationsachse der Drallströmung angeordnet ist, deren Durchströmquerschnitt dem Kemquerschnitt der Drallströmung entspricht. Durch die Blende wird die Drallströmung so geführt, daß sich der durch den Durchströmquerschnitt der Blende verlaufende Faserstrang dicht außerhalb der Kernzone der Drallströmung im Bereich größter Rotationsgeschwindigkeit der Strömung befindet.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei dem eine Kühlung des Faserstranges stattfindet, in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung mit spiraiförmigem Gehäuse zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in teilgeschnittener Darstellung und

F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.

Mit 10 ist generell eine Vorrichtung zur Gasbehandlung eines endlosen Faserstranges 16 bezeichnet, welche ein Gehäuse 12 mit spiralförmigem Querschnitt aufweist. Das Gehäuse ist mit einer sich an der Außenseite über die ganze Länge erstreckenden spaltartigen Öffnung 14 versehen. Darüber hinaus weist das Gehäuse noch eine zweite Öffnung IS auf. Das Gehäuse ist stirnseilig bis auf Durchlaßöffnungen für den Faserstrang 16 abgeschlossen. Selbstverständlich muß der Faserstrang 16 durch geeignete, nicht dargestellte Mittel durch das Gehäuse 12 geführt werden.

Der Querschnitt des Gehäuses kann aus mehreren Kreisbögen zusammengesetzt sein und übei die Länge des Gehäuses konstant bleiben. 1st der Spalt 14 jedoch die Eintrittsöffnung für das Gas, so nimmt in einer bevorzugten Ausführungsform der Querschnitt des Gehäuses 12 in Richtung auf die Öffnung 15 zu. Falls sich die Öffnung 15 nicht an einem Ende des Gehäuses 12 befindet, so kann das spiralförmige Gehäuse 12 auch doppelt konisch ausgebildet sein.

In der dargestellten vorteilhaften Ausführungsform des Gehäuses 12 ist die Öffnung 15 im Bereich eines stirnseitigen Endes an die Stirnseite angrenzend angeordnet und geht in einen Stutzen 18 über, der an eine Unterdruckquelle angeschlossen ist. In diesem Falle wird die Drallströmung durch Einsaugen von Luft durch den Spalt 14 erzeugt.

Eine andere Möglichkeit die Drallströmung zu erzeugen, besteht darin, das Gas tangential in das Gehäuse 12 einzublasen, entweder durch den Spalt 14 oder durch den Stutzen 18, wobei die Achse des Stutzens 18 im Bereich der Öffnung 15 spitzwinklig zu der Tangentialebene an das Gehäuse 12 in der Mitte der Öffnung 15 verläuft.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung ist in Richtung des strömenden Gases vor der Öffnung 15 eine sich über den Querschnitt der Spirale erstreckende Blende 20 mit zentraler Öffnung und einem spiralig zum Spalt 14 führenden Schlitz für das Einfädeln des zu behandelnden Faserstranges angebracht. Der Querschnitt der zentralen Öffnung der Blende 20 entspricht angenähert dem Kernquerschnitt des sich in dem Gehäuse 10 bildenden Wirbels.

Vorzugsweise ist das Gehäuse 12 so gestaltet, daß sich in dessen Innerem eine Drallströmung in Form eines Potcntialwirbels ausbildet, in welchem die Rotationsgeschwindigkeit nach innen zunimmt. Der Potentialwirbel weist eine Kernzone auf, in welcher die Strömung einen geringen Drall und eine überwiegend in axialer Richtung ausgerichtete Geschwindigkeit besitzt. Der zu behandelnde Faserstrang läuft vor-

zugsweise dort durch das spiralförmige Gehäuse, wo die Rotationsgeschwindigkeit im Potentialwirbel am größten und die Axialgeschwindigkeit noch relativ klein ist, was am Ende der vorgenannten Kernzone der Fall ist.

Es hat sich gezeigt, daß in einer Spirale, welche sich über 360 erstreckt, etwa in einem Winkel von 90" vom Spalt an gemessen und etwa in einem Drittel des Abstandes vom Zentrum der Spirale die besten Verhältnisse für einen raschen Wärmeaustausch zwischen Gas und Faserstrang herrschen.

Durch die Verwendung einer Spirale als Behandlungsvorrichtung und insbesondere durch deren konische Ausgestaltung ergibt sich ein sehr gleichmäßiges Ansaugen von Luft über die ganze Länge des Spaltes 14, da sich der Querschnitt der Spirale entsprechend der gegen die Absaugöffnung ansteigenden Luftmenge erweitert. Dadurch kann der Faserstrang innerhalb der Spirale, z. B. bei Verwendung der Vorrichtung an einer Texturiermaschine, in hochgedrehtem Zustand selbst durch die die Maschine umgebende Luft sehr rasch und gleichmäßig auf der ganzen Länge der Spirale gekühlt werden.

Eine noch wirksamere Kühlung kann dadurch erreicht werden, daß das verwendete Gas nicht nur aul Grund seiner Temperatur wirkt, sondern auch al; Trügcrmedium für z. IB. feinstvcrteiltc Wassertropfen, welche den Wärmeaustausch günstig beeinflussen. Es können auch die chemischen oder physika-

ίο lischen Eigenschaften des Gases zur Erhöhung de; Wärmeaustausches herangezogen werden, so z. B. die beim Entspannen von CO₂-GaS unter bestimmter Voraussetzungen auftretende Kälte.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrich tung können nicht nur zum Kühlen sondern aucl zum Erwärmen oder zum Beeinflussen der Feuch tigkeit eines Faserstranges verwendet werden. Fer ner ist es denkbar, diese Erfindung zum Aufbringer von Avivage oder anderen Mitteln auf ein Garn ode einen Faden anzuwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Behandeln eines endlosen Faserstranges mittels einer in ihrem Inneren vorhandenen Drallströmung, durch die der Faserstrang im Abstand von deren Rotationsachse durch die Vorrichtung hindurchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Konditionieren bzw. zum Aufbringen von Avivagen der Faserstrang im Abstand von der die Drallströmung begrenzenden Umfangswandung des Gehäuses (12) der Vorrichtung durch die Drallströmung hindurchführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstrang durch die Drallströmung im Bereich ihrer größten Rotationsgeschwindigkeit hindurchführbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswandung des Gehäuses (12) einen spiralförmigen Querschnitt aufweist und daß die Einlaßöffnung (14) für das Gas sich angenähert über die ganze Länge des Gehäuses erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der spiralförmigen Hülse (10) sich über deren Länge verändert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts vor der Austrittsöffnung (15) in der Hülse (10) eine Blende (20) quer zur Rotationsachse der Drallströmung angeordnet ist, deren Durchströmquerschnitt dem Kernquerschnitt der Drallströmung entspricht.