DE2813368A1

DE2813368A1 - Verfahren und vorrichtung zur verflechtung eines mehrfadengarns

Info

Publication number: DE2813368A1
Application number: DE19782813368
Authority: DE
Inventors: Masafumi Ogasawara; Shiga Otsu; Takao Sano; Hiroshi Tsubakimori
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1977-03-30
Filing date: 1978-03-28
Publication date: 1978-10-05
Also published as: IT1093498B; GB1601373A; US4417375A; IT7821524A0; DE2813368C2; FR2385828A1; FR2385828B1

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Verflechtung eines Mehrfadengarns

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, mit deren Hilfe einem in Bewegung befindlichen multifilen oder Mehrfadengarn gute Kohäsionseigenschaften verliehen werden können durch Einwirkenlassen von Strahlströmen eines Fluidums auf das Garn unter Verflechtung und Verwirbelung der das Garn aufbauenden Einzelfäden miteinander. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Fluidumsbehandlung eines Mehrfadengarns und der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens können dem in Bewegung befindlichen Mehrfadengarn hohe Kohäsionseigenschaften verliehen werden unter Verwendung einer vergleichsweise geringen Menge an als Strahlstrom eingesetztem Fluidum.

Verfahren zur Verflechtungsbehandlung eines in Bewegung befindlichen multifilen Garns mit Hilfe eines Fluidumstroms sind z. B. aus den ÜS-PS 2 985 995, 3 110 151 und 3 167 847 bekannt. Intensive Untersuchungen dieser bekannten Verfahren zeigten jedoch, daß Strahlströme nicht immer eine Verflechtung einzelner Fäden des Garns bewirken, sondern einen Verflechtungseffekt nur über eine begrenzte Zeitspanne unter bestimmten Bedingungen ausüben. Die durchgeführten Versuche bestätigen, daß der Wirkungsgrad dieser bekannten Verfahren sehr gering und unbefriedigend ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, Mittel und Wege anzugeben, mit deren Hilfe die Fluidumsbehandlung eines in Bewegung befindlichen Mehrfadengarns weitaus wirksamer als bei den bekannten Verfahren durchführbar ist und ein Verflechtungseffekt mit sehr hohem Wirkungsgrad unter Verwendung einer stark verminderten Menge an Strahlstromenergie erzielt v/erden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man

- einen Hauptfluidumsstrom in eine peripher abgeschlossene Garnbehandlungszone ausstößt,

- eine oszillierende Druckwelle auf den Hauptfluidumstrom auftreffen läßt unter Erzeugung eines Aufprallstroms mit einer Resonanzschärfe von mindestens 2 an der Stelle einer Auslaßöffnung der Garnbehandlungszone, und

- das Mehrfadengarn in den Aufprallstrom leitet unter Verflechtung und Verwirbelung einzelner Fäden des Garns.

Erfindungsgemäß wird somit mit dem Ziele, die Einzelfäden eines multifilen Garns miteinander zu verflechten und dem in Bewegung befindlichen Mehrfadengarn eine gute Kohärenzeigenschaft zu verleihen, ein kontinuierlicher Hauptstrahlstrom eines Fluidums auf ein laufendes Mehrfadengarn gerichtet und ein Nebenstrahlstrom mit einer diskontinuierlichen Druckwelle auf den kontinuierlichen Hauptstrahlstrom auftreffen gelassen, wobei das in Bewegung befindliche Mehrfadengarn den Aufprallstrahlströmen ausgesetzt wird.

Mit dem hier und im folgenden verwendeten Ausdruck "Strom mit einer diskontinuierlichen Druckwelle" wird ein Strom mit einer Oszillationsfrequenz in einem Höhrfrequenzbereich, d. h. mit einer Oszillationsfrequenz unter 2000 Hz, bezeichnet.

Der im folgenden auch als "Nebenstrom" bezeichnete Strom mit einer periodisch diskontinuierlichen Druckwelle wird auf den Hauptstrahlstrom auftreffen gelassen unter Erzeugung eines Aufprallstroms mit einer Resonanzschärfe (Q-Faktor oder Gütewert Q) von mindestens 2, so daß das in Bewegung befindliche Garn den Hauptstrahlstrom zuverlässig durchqueren kann und die durch das Aufprallen des Nebenstroms auf den Hauptstrom erzeugten Turbulenzen und Wirbel voll ausnützbar sind zur Verflechtung der Einzelfäden, wodurch die dem Fluidumsstrom innewohnende Energie mit- hoher Effizienz wirksam genutzt wird zur Miteinanderverflechtung der das Garn aufbauenden Einzelfäden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine peripher abgeschlossene Garnbehandlungszone für die Einführung des zu behandelnden Mehrfa-

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dengarns und eine zur Erzeugung eines Garnbehandlungs-Strahlstroms mit Schwingungen einer Resonanzschärfe von mindestens 2 an der Stelle einer Auslaßöffnung der Garnbehandlungszone befähigten Einrichtung, die mindestens zwei zur Garnbehandlungszone hin offene Fluidumsdüsen aufweist, von denen die erste eine Fluidumförderdüse zur kontinuierlichen Lieferung eines Strahlstroms und die zweite mit einer Quelle zur Erzeugung einer Druckwelle verbunden und eine Düse zur Lieferung einer diskontinuierlichen Druckwelle ist, wobei sich die Achsen beider Düsen in der Garnbehandlungszone treffen.

Bei der ersten Düse der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich somit um eine Hauptdüse zum Ausstoß des kontinuierlichen Hauptstrahlstroms, während die zweite Düse eine Nebendüse ist zur Erzeugung der diskontinuierlichen Druckwelle, wobei die Haupt- und Nebendüse so angeordnet sind, daß sich deren Axiallinien in der Garnbehandlungszone treffen und ein Garnbehandlungsstrahlstrom mit einer Schwingung einer Resonanzschärfe (Q-Faktor) von mindestens 2 in der Garnbehandlungszone erzeugt wird.

Die Erfindung wird durch die beigefügte Zeichnung näher veranschaulicht, in der darstellen

Figur 1A eine schematische Ansicht des LaufVerhaltens eines Garns, auf das ein Luftstrahlstrom auftrifft,

Figur 1B eine schematische Ansicht des Laufwegs des in Bewegung befindlichen Garns senkrecht längs einer Ebene, die parallel zur Ausstoßrichtung des Luftstrahlstroms liegt,

Figur 1C eine schematische Ansicht des LaufVerhaltens eines Garns zwischen zwei Fadenführern während des Durchlaufens durch eine Verflechtungsvorrichtung, in die ein Luftstrahlstrom ausgestoßen wird,

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Figuren 2A, 2B und 2C Querschnittsansichten bekannter Vorrichtungen zur Verflechtung eines Mehrfadengarns,

Figuren 3A und 3B Querschnittsansichten von erfindungsgemäßen Garnbehandlungsvorrichtungen,

Figur 4 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Garnbehandlungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführ ungs form,

Figur 5 eine Querschnittsansicht einer im praktischen Gebrauch vorteilhaften erfindungsgemäßen Garnbehandlungsvorrichtung ,

Figur 6 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Möglichkeit, erfindungsgemäß eine Vielzahl von Garnbehandlungsvorrichtungen mit einem Fluidumsoszillator zu verbinden,

Figur 7 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Möglichkeit, erfindungsgemäß eine Garnbehandlungsvorrichtung mit einer Vielzahl von Fluidumsoszillatoren zu verbinden,

Figuren 8A, 8B und 8C Querschnittsansichten von erfindungsgemäßen Garnbehandlungsvorrichtungen mit einem darin befindlichen Fluidumsoszillator,

Figur 9 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Garnbehandlungsvorrichtung, in der eine Hauptdüse zum Ausstoß eines Hauptluftstrahlstroms in eine Garnbehandlungszone und ein Fluidumsoszillator kombiniert sind,

Figuren 10 und 11 Querschnittsansichten einer modifizierten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Garnbehandlungsvor-

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richtung gemäß Figur 9, in der eine Fluidumseinführöffnung in solcher Weise vorgesehen ist, daß sie mit der Hauptdüse in Verbindung steht,

Figur 12 eine Querschnittsansicht einer weiteren modifizierten erfindungsgemäßen Garnbehandlungsvorrichtung, in der eine Expansionskammer stromaufwärts von der Hauptdüse vorgesehen ist,

Figur 13 eine Querschnittsansicht einer typischen erfindungsgemäßen Garnbehandlungsvorrichtung,

Figur 14 eine Querschnittsansicht einer modifizierten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur 13,

Figur 15 eine graphische Wiedergabe des Energiespektrums der Fluidumsoszillation,

Figur 16 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Messung des Fluidumsdrucks der Fluidumsoszillation für die Bestimmung des funktioneilen Effekts der erfindungsgemäßen Gernbehandlungsvorrichtung, und

Figur 17 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Messung des Verflechtungsgrads CF-I für die Bestimmung des funktioneilen Effekts der erfindungsgemäßen Garnbehandlungsvorrichtung.

Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, soll zunächst das Verhalten eines Mehrfadengarns, auf das ein kontinuierlicher Strahlstrom einwirken gelassen wird, beschrieben werden.

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Die Ergebnisse einer Analyse des Verflechtungsphänomens mit Hilfe von Versuchen, die unter Verwendung von Hochgeschwindigkeitsphotographie und ähnlichen modernen Hilfsmitteln durchgeführt wurden, zeigten, daß beim Einwirkenlassen eines kontinuierlichen Strahlstroms auf ein in Bewegung befindliches Mehrfadengarn nicht nur eine Öffnung, sondern auch eine Verflechtung der Einzelfäden bewirkt wird, wenn das Garn den Strahlstrom darchquert. Es wurde ferner gefunden, daß im geöffneten Mehrfadengarn die betreffenden Einzelfäden unabhängig voneinander unzählige Bewegungen aufgrund der durch das Fluidum ausgeübten Kraft ausführen können und daß sie miteinander verwirbelt werden, was zu einer Verflechtung zwischen den einzelnen Fäden führt.

Wie aus den Figuren 1A, 1B und 1C ersichtlich wird dann, wenn ein Strahlstrom 3 auf ein Mehrfadengarn 1 gerichtet wird, das Garn 1 in der Regel durch die Fluidumskraft des Strahlstroms 3 verlagert in der Richtung, längs welcher der Strahlstrom 3 appliziert wird, wie dies in Figur 1A durch 1a angedeutet wird, und die Maximalspannung wird dann erzeugt, wenn das Garn ins Zentrum der Strömungsiinie des Strahlstroms gelangt, wie dies in Figur 1B durch 1b angedeutet wird. Das Garn verschiebt sich dann in solcher Richtung, daß die Spannung gemäßigt wird durch die Rückstellkraft, die durch die Elastizität des Garnes selbst erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt hängt das weitere Verhalten, nämlich ob sich das Garn 1 gegen die Stromaufwärtsseite 1c des Strahlstroms 3 (vgl. Figur 1B) oder gegen die Stromabwärtsseite 1d des Strahlstroms verschiebt, von Faktoren wie der Garnspannung und der Richtung des auf das Garn ausgestoßenen Strahlstroms ab. Das heißt also, daß die Verschiebungsrichtung des Garns unbestimmt ist. Da die Garnspannung dann vermindert wird, bewegt sich das Garn 1 erneut zum FluidumsZentrum durch die Fluidumsansaugkraft des Strahlstroms 3 und das angegebene Vibrationsphänomen des Garns 1 wiederholt sich. Das Garn führt somit eine Bewegung aus, die einer Sinuswelle gleicht.

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Es konnte jedoch gezeigt werden, daß nach den bekannten Behandlungsmethoden das Garn 1 nur eine geringe Chance hat, von der Stromaufwärtsseite 1c des Strahlstroms 3 auf dessen entgegengesetzte Seite 1d zu schwenken und dabei den Strahlstrom 3 zu durchqueren. Genauer gesagt, da die dem laufenden Garn durch den Strahlstrom 3 während der Verflechtungsbehandlung verliehene Kraft größer ist als die angegebene Rückstellkraft, ist es bei den bekannten Verfahren schwierig für das Garn, den Strahlstrom zu durchqueren, und als Folge davon vollführt das Garn eine Sinusschwingung in einem Bereich auf einer Seite des Strahlstroms, die praktisch parallel liegt zur Ausstoßrichtung des Strahlstroms, wie dies durch 1b-1c oder 1b-1d in Figur 1B und in Figur 1C angedeutet ist.

Selbstverständlich ist das Garn im Mittelteil des Strahlstroms der stärksten Strömungskraft ausgesetzt. Wie angegeben, ist jedoch beim praktischen Betrieb die Chance sehr gering, daß das in Bewegung befindliche Garn dem Mittelteil des Strahlstroms exponiert wird. Demzufolge ist das Verhältnis der für die Verflechtung der Einzelfäden des Garns verwendeten Energie zu der dem Strahlstrom innewohnenden Energie sehr gering.

Die Figuren 2A, 2B und 2C veranschaulichen bekannte Vorrichtungen zur Fluidumsbehandlung eines Mehrfadengarns, bei denen ein Strahlstromauslaß 4 an der Rohrwand eines Apparatkörpers 6 vorgesehen ist; ein aus dem Strahlstromauslaß 4 ausgestoßener Fluidumstrom trifft auf die Wand und ein Mehrfadengarn bewegt sich in einer Garnbehandlungszone, die einen begrenzten Abschnitt mi+- kreisförmiger, ellipsoider oder rechteckiger Ausgestaltung hat. Es besteht zwar eine Möglichkeit, daß das Garn 1 den Strahlstrom 3 durchqueren kann aufgrund der Ansaugkraft oder dergleichen Wirbel, die durch das Aufprallen des Strahlstroms auf die Wand erzeugt werden, doch ist es unmöglich, eine effektive Wirkung dieser Wirbel, welche das Mehrfadengarn 1 zur Durchquerung des Strahlstroms 3 zwingen, quantitativ zu erkennen und zu bestimmen. Ferner ändern sich natürlich die Voraussetzungen für die Erzeu-

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gung dieser Wirbel, wenn die Gestalt und Größe des Garndurchlasses differiert, so daß der Erzeugungszustand von Wirbelströmen veränderlich ist. Es kann daher nicht erwartet werden, daß die Wirbel immer eine ausreichende Kraft ausüben, um das Garn zum Durchqueren des Strahlstroms zu zwingen.

Es ist jedoch davon auszugehen, daß die Erzeugung der angegebenen Wirbelströme einen großen Einfluß auf den Verflechtungszustand zwischen einzelnen Fäden des Garns hat. Danach wird angenommen, daß in der begrenzten Garnbehandlungszone 5 erzeugte Wirbel nicht eine Kraft ausüben, welche das die Garnbehandlungs- ^one durchlaufende Garn zum Durchqueren des Strahlstroms zwingt, sondern daß diese Wirbel eine Wirkung ausüben, die einzelne Fäden zur Ausübung unabhängiger Bewegungen veranlaßt, und daß sie den Verflechtungszustand der Einzelfäden aufgrund dieser Wirkung bestimmen.

Aufgrund obiger Befunde wurden weitere Versuche durchgeführt, die schließlich zu den erfindungsgemäß erzielbaren Verbesserungen führten. Gemäß der Erfindung wird in einer peripher abgeschlossenen Garnbehandlungszone ein Nebenstrahlstrom mit einer periodisch diskontinuierlichen Druckwelle erzeugt und auf den Hauptstrahlstrom auftreffen gelassen unter Bildung eines Aufprallstroms mit einer Resonanzschärfe (Q-Faktor) von mindestens 2, was dazu führt, daß das durchlaufende Garn den Hauptstrahlstrom zuverlässig durchquert, und durch den Aufprall des Neben-Strahlstroms auf den Hauptstrahlstrom erzeugte Turbulenzen und Wirbel positiv genutzt werden zur Verflechtung von Einzelfäden, wodurch die dem strömenden Fluidum innewohnende Energie effektiv mit hohem Wirkungsgrad genutzt wird zum Miteinanderverflechten der das Garn aufbauenden Einzelfäden. Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einem verflochtenen Mehrfadengarn mit einer guten Kohärenzqualität im Vergleich zu der Garnqualität eines nach bekannten Verfahren gewonnenen verflochtenen Mehrfadengarns, wobei als weiterer Vorteil die sehr effektive Nutzung der Fluidunujonergie hinzukommt. Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich daher

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als ganz besonders vorteilhaft vom technischen und ökonomischen Standpunkt aus, was auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gilt.

Es ist erfindungswesentlich, einen diskontinuierlichen Nebenstrahlstrom auf einen kontinuierlichen Hauptstrahlstrom auftreffen zu lassen. Aus der japanischen Patentveröffentlichung 28533/75 (US-PS 3 563 021) ist z. B. ein mechanisches Verfahren bekannt, bei dem ein laufendes Mehrfadengarn rein mechanisch in eine Richtung senkrecht zu dessen Laufrichtung abgelenkt wird, so daß das laufende Garn den Hauptstrahlstrom durchqueren kann. Entsprechende Untersuchungen zeigten jedoch, daß dieses mechanische Verfahren keinen wesentlichen Effekt auf die Verbesserung des Verflechtungsgrads ausübt. Bei diesem bekannten Verfahren kann, insbesondere bei Erniedrigung der Behandlungsspannung, das laufende Garn aufgrund einer zu hohen Kraft des strömenden Fluidums den Hauptstrahlstrom nicht zuverlässig durchqueren. Ist andererseits die Behandlungsspannung hoch, so kann zwar das laufende Garn den Hauptstrahlstrom zuverlässig durchqueren, doch ist in diesem Falle die freie Beweglichkeit zwischen den einzelnen Fäden des multifilen Garns eingeschränkt und ein öffnen des Garns wird schwierig, so daß es auch schwer ist, eine wesentliche Verbesserung des Verflechtungseffekts zu erzielen.

Der Aufbau und funktioneile Effekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann am besten an Hand der Figuren erläutert werden.

Die Figuren 3A und 3B veranschaulichen eine Ausgestaltung, gemäß welcher ein Hauptstrahlstrom 3 mit kontinuierlichem Fluß in eine Garnbehandlungszone 5 eingeführt wird, die in einem Apparatkörper 6 der Vorrichtung vorgesehen ist, wobei gleichzeitig ein Nebenstrahlstrom 7 mit einer diskontinuierlichen Druckwelle in die Behandlungszone 5 in seitlicher oder der Zuführrichtung des Hauptstrahlstroms 3 entgegengesetzter Richtung eingeführt wird, so daß der Nebenstrahlstrom 7 zum Aufprall auf den Haupts hrah Ist: rom

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veranlaßt wird. Gemäß der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform wird ein Nebenstrahlstrom 7 mit einer diskontinuierlichen Druckwelle in zwei Richtungen rechtwinklig auf die Einführrichtung des Hauptstrahlstroms 3 zugeführt. Gemäß dieser Ausführungsform wird jeder Nebenstrahlstrom 7 von einem Fluidumsoszillator geliefert. Der Aufprall des Nebenstrahlstroms 7 braucht nicht genau in rechtem Winkel auf die Einführrichtung des Hauptstrahlstroms 3 zu erfolgen.

Die Schwingungsfrequenz des Nebenstrahlstroms 7 ist nicht sonderlich kritisch, doch wird im Falle von ungekräuselten Garnen schon deshalb, um die kontinuierlichen Vibrationen des Garns wirksam aufrecht zu erhalten, vorzugsweise eine Schwingungsfrequenz eingestellt, die einem ganzzahligen Vielfachen oder ganzzahligen Bruchteil/Eigenfrequenz der Sinusschwingung des Fadengarns entspricht, die bestimmt wird durch den Denier (lineare Dichte) des Mehrfadengarns und den Abstand zwischen den in Laufrichtung angeordneten Fadenführungen, um auf diese Weise das Garn und die Spannung des zu behandelnden Garns zu steuern.

Als Einrichtung zur Erzeugung oszillierender Fluida können nicht nur reine Fluidumselemente dienen, z. B. die bekannten Oszillatoren vom Ladetyp, Oszillatoren vom Schneidetontyp und Schalloszillatoren, sondern auch durch eine elektromotorische Kraft betriebene Diaphragmen.

Figur 5 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der ein bekannter Fluidumsoszillator 10 des erwähnten Typs (Schneidetontyp-Oszillator) mit einem Apparatkörper 6 einer Fluidumsbehandlungseinrichtung, die einen kontinuierlichen Strahlstrom wie gemäß Figuren 3 und 4 auszustoßen vermag, verbunden ist.

Ein Fluidumsoszillator 10 ist mit jedem Fluidumsbehandlungskörper 6 gemäß den Figuren 3 und 4 verbunden und die Grundstruktur der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt dieses Paar von Oszilla-

tor 10 und Fluidumbehandlungskörper 6. Dem Fachmann ist natürlich bekannt, daß bei praktischer Anwendung der Erfindung auf Garnherstellungs- oder Garnverarbeitungsmaschinen einer Garnproduktionsfabrik eine Vielzahl von Fluidumsbehandlungsvorrichtungen entsprechend der Zahl der zu behandelnden multifilen Garne erforderlich ist. In diesem Falle können mehrere Fluidumbehandlungskörper 6 mit einem Fluidumoszillator 10 verbunden sein, wie dies in Figur 6 veranschaulicht ist.

Werden zwei oder mehrere diskontinuierliche Nebenstrahlströme in die Fluidumsbehandlungszone ausgestoßen wie beispielsweise gemäß der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform, so wird vorzugsweise ein Fluidumoszillator 10 mit jeder der Düsen zur Ausstoßung des diskontinuierlichen Strahlstroms unabhängig voneinander verbunden, wie dies in Figur 7 veranschaulicht ist. Der Grund hierfür ist der, daß dann, wenn die Fluidumsoszillationsfrequenz in den einzelnen Fluidumoszillatoren verschieden gewählt wird, diskontinuierliche Nebenstrahlströme mit unterschiedlicher Oszillationsfrequenz gleichzeitig in die Garnbehandlungszone ausgestoßen werden können und die Phase der Druckwelle in den Nebenstrahlströmen verschoben sein kann. Mit einer derartigen Anordnung können optimale Bedingungen für die Verflechtungsbehandlung leicht erzeugt werden.

Figur 8A zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, in der der Apparatkörper 6 so ausgestaltet ist, daß die Funktion der Erzeugung eines oszillierenden Stroms durch den Apparatkörper 6 selbst bewirkt wird. Dies erfolgt dadurch, daß eine Resonanzkammer 7 im Apparatkörper 6 vorgesehen ist, die dem Hauptstrahlstrom 3 gegenüberliegt, und diese Resonanzkammer 7 stellt einen sogenannten Ladungstyp-Oszillator dar, der eine diskontinuierlichφruckwelle erzeugt, wenn der Hauptstrahlstrom 3 in die Kammer ausgestoßen wird. Bei dieser Äusführungsform wird es aufgrund des unabdingbaren Erfordernisses, daß die Resonanzkammer 7 einen oszillierenden Strom von niedriger Frequenz erzeugt, bevorzugt, die strukturelle Ausgestaltung eines

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Helmholtz-Resonators anzuwenden, in dem eine Fluidumsaufnahmeöffnung 8 der Resonanzkammer 7 verengt ist, wie sich dies aus Figur 8B ergibt.

Gemäß der in Figur 8C dargestellten Ausführungsform ist ein Seitenkanal 4a vorgesehen, der seitlich in die Fluidumsausstoßöffnung 4 mündet und in gleicher Weise auch gemäß den in den Figuren 8A und 8B dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtungen vorliegen kann. Eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, wird durch diesen Seitenkanal 4a eingeführt und zusammen mit dem Hauptstrahlstrom 3 in die Garnbehandlungszone 5 geleitet. Die Flüssigkeit wirkt in zerstäubtem Zustand auf das in Bewegung befindliche Mehrfadengarn zusammen mit dem Strahlstrom, wodurch der Kohärenzeffekt des laufenden Mehrfadengarns noch weiter verbessert werden kann.

Bei dieser Behandlung zur Verflechtung eines laufenden Mehrfadengarns durch einen Fluidumstrahlstrom kann dem Garn in der Regel eine höhere Kohärenz verliehen werden, wenn die Energie des auf das Garn ausgestoßenen Fluidums groß ist. Als geeignetes Mittel zur Steigerimg der Fluidumsenergie erweist sich die angegebene Methode, wonach dem Fluidumstrom eine B'lüssigkeit in zerstäubtem Zustand einverleibt wird gemäß der in Figur 8C veranschaulichten Ausführungsform.

Zur Energiesteigerung des Fluidums wird ferner in der Regel die Geschwindigkeit des aus der Austoßöffnung der Düse austretenden Fluidums erhöht und der Einspeisdruck des Fluidums gesteigert. Um die? Antriebskraft des Fluidums zu erhöhen, kann ferner der Durchmesser der Fluidumausstoßöffnung oder die Zahl der Ausstoßöffnungen vergrößert werden. Wird jedoch ein komprimierbares Fluidum, insbesondere Druckluft ali; Fluidumsstrom verwendet, so mußte der Fachmann davon ausgehen, daß es unmöglich ist, die Geschwindigkeit des F Iu i dm.ι im Du >enau:;gang über die Schallgeschwindigkeit .'.u .«ihöh'-n, -./( im nicht tdne di vergiei ende Düse (Lave 1-DihK·) /au.ι Hin . it j-> 1 πι [t ,

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Erfindungsgemäß wird dieses Problem in besonders vorteilhafter Weise dadurch gelöst, daß mindestens zwei Düsen, die sich im Querschnitt unterscheiden und koaxial zueinander angeordnet sind, als Fluidumszuführdüse verwendet werden. Diese Düsen mit unterschiedlichem Querschnitt sind so ausgestaltet, daß der Querschnitt derjenigen Düse, die sich an der Fluidumseinlaßseite befindet, kleiner ist als der Querschnitt der auf der Fluidumsabgabeseite befindlichen Düse.

Es handelt sich somit um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, eine zweistufige Düseneinheit vorzusehen, die sich zusammensetzt aus Düsen mit unterschiedlichem Durchmesser und als zusammengesetzte Fluidumszuführdüse dient, wobei der Querschnitt der an der Fluidumseinlaßseite befindlichen ersten Düse kleiner ist als der Querschnitt der auf der Fluidumsabgabeseite befindlichen zweiten Düse. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform kann das angestrebte Ziel, die Quantität an Fluidumsenergie zu erhöhen, wirksam erreicht werden.

Die angegebene bevorzugte Ausführungsform wird durch Figur 9 verdeutlicht, die ein Düsensystem zur Zuführung eines Fluidumstrahlstroms zeigt,bestehend aus einer gerade ausgestalteten Düse 4 mit kreisförmigem Querschnitt in der ersten Stufe und einer koaxial dazu angeordneten Düse 4b mit größerem Querschnitt als demjenigen der Düse 4 in der zweiten Stufe.

Aus Figur 10 ist ersichtlich, daß ferner eine zusätzliche Fluidumseinführöffnung 4a des oben angegebenen Typs in der Düse 4 der ersten Stufe vorgesehen sein kann, und Figur 11 läßt erkennen, daß diese Fluidumseinführöffnung 4a auch unmittelbar hinter der Düse 4 der ersten Stufe, nämlich in der Düse 4b der zwei ton Stufe vorgesehen sein kann. In diesem Falle wird ein Unterdruck unmittelbar hinter der Düse ί der ersten Stufe er .nujt und >l.i ^i genutzt, das Fluidum aus der Fluidume inf iiht öf fnuinj Ii -w.iinj : Tin fig anzusaugen. Dieser unmittelbar hinter der Dii.t- } der ,· t. |. Stufe erveujte Unterdruck kann j;-:;t euer t~ wi len l>n -Ii Ku, .( ||

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der aus der Fluidumeinführöffnung 4a gelieferten Fluidumsmenge. Diese Steuerung kann erzielt werden, indem ein (nicht gezeigtes) Ventil, das zur Einstellung des Querschnitts der Fluidumseinführöffnung 4a in deren Mittelabschnitt befähigt ist, oder indem ein (nicht gezeigtes) handelsübliches Fließraten-Einstellventil am oberen Ende der Fluidumeinführöffnung 4a vorgesehen wird. Um diese Steuerung des Atmosphärendrucks unmittelbar hinter der Düse 4 der ersten Stufe zu erleichtern, wird vorzugsweise eine Strukturausgestaltung gewählt, gemäß welcher eine Expansionskammer 12 zwischen der Düse 4 der ersten Stufe und der Düse 4b der zweiten Stufe vorgesehen wird, wie dies in Figur 12 veranschaulicht ist.

Wird als Betriebsfluidum ein komprimierbares Fluidum verwendet, so erweist es sich, wie oben angegeben, als zweckmäßig, eine Lavel-Düse als Mittel zur Erhöhung der Fluidumsgeschwindigkeit einzusetzen. Erfindungsgemäß wird durch Verwendung eines zweistufigen Düsensystems des angegebenen Typs ein Phänomen erzielt, das ähnlich demjenigen ist, wie es durch eine Lavel-Düse verursacht werden kann und die Fluidumsenergie kann durch dieses Phänomen erhöht werden. Erfindungsgemäß wird erreicht, daß das aus der Düse 4 der ersten Stufe ausgestoßene komprimierbare Fluidum in die einen größeren Durchmesser als demjenigen der Düse 4 der ersten Stufe aufweisende Düse 4b der zweiten Stufe fließt, wodurch eine Expansion des Strahlstroms ermöglicht wird, und durch Einstellen des Atmosphärendrucks unmittelbar hinter der Düse 4 der ersten Stufe mit Hilfe der angegebenen, hierfür geeigneten Einrichtungen kann die Expansion des aus der Düse 4 der ersten Stufe ausgestoßenen Strahlstroms auf einen optimalen Grad gesteuert werden durch entsprechende Wahl des Durchmessers der Düse 4b der zweiten Stufe.

Gemäß dieser vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann somit durch Einsatz des angegebenen Zweistufen-Düsensystems die Geschwindigkeit des Strahlstroms gesteigert und die Energie des Fluidums erhöht werden.

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Der in die Düse 4b der zweiten Stufe eingeführte Strahlstrom erfährt eine Rektifizierwirkung in der Düse 4b der zweiten Stufe und wird danach durch den Auslaß der Düse 4b der zweiten Stufe in die Garnbehandlungszone 5 ausgestoßen. Das aus dem Auslaß der Düse 4b der zweiten Stufe ausgestoßene Fluidum nimmt die Form idealer paralleler Ströme an und auf diese Weise können Strahlströme, die sowohl zeitlich als auch räumlich stabil sind, auf das die Garnbehandlungszone 5 durchlaufende Mehrfadengarn gerichtet und einwirken gelassen werden.

Da außerdem der Querschnitt der zur Garnbehandlungszone 5 hin geöffneten Düse 4b der zweiten Stufe größer ist als derjenige der Düse 4 der ersten Stufe, wird ferner die Aufprallfrequenz der Strahlströme gegen das die Garnbehandlungszone 5 durchlaufende Garn erhöht und als Folge davon kann die Energie des auf das Mehrfadengarn ausgestoßenen Fluidums in besonders wirksamer Weise verbessert werden.

Wie oben erläutert, kann durch Anordnung einer Resonanzkammer koaxial mit den Fluidumausstoßdüsen 4 und 4b, die diesen Düsen gegenüberliegt, eine Oszillation in dem Fluidum erzeugt werden. Wenn die diskontinuierliche Druckwelle 7a auf den kontinuierlichen Hauptstrahlstrom 3 aufprallen gelassen wird, wird die Kraft des Hauptstrahlstroms 3 diskontinuierlich gedämpft. Als Folge davon wird das in Bewegung befindliche Garn zuverlässig zu einer Bewegung in der Strömungsrichtung des HauptstrahlStroms 3 veranlaßt. Das heißt, daß das durchlaufende Garn auf den HauptstrahIstrom aufprallen gelassen wird, was dazu führt, daß die Energie des ausgestoßenen Fluidums auf das Garn mit hoher Effizienz übertragen wird.

Durch die Wirkung der Resonanzkammer wird nicht nur eine Fluidumsoszillation mit relativ niedriger Frequenz im -Höhrfrequenzbereich erzeugt, sondern natürlich auch eine Ultraschalloszillation. Die Flüssigkeit, deren Ausstoß in die Garnbehandlungszone durch die Einführöffnung 4a zusammen mit dem Hauptstrahlstrom

erfolgt, wird in feine Partikel im Mikronbereich durch die so erzeugte Ultraschalloszillation zerstäubt und insbesondere dann, wenn der Hauptstrahlstrom aus Druckluft besteht, wird die Antriebskraft des Strahlstroms durch eine derartige zerstäubte Flüssigkeit erhöht und die Energie des ausgestoßenen Fluidums kann in wirksamer Weise auf das durchlaufende Garn übertragen werden. Ferner haftet die zu feinen Partikeln im Mikronbereich zerstäubte Flüssigkeit an dem durchlaufenden Mehrfadengarn mit hoher Effizienz an, und wenn die zerstäubte Flüssigkeit Wasser enthält, kann eine Erhöhung des Reibungseffekts zwischen den einzelnen Fäden des durchlaufenden Garns erzielt werden unter weiterer Verbesserung der Kohärenzeigenschaften des Garns.

Gemäß der in Figur 13 veranschaulichten Ausführungsform ist eine Garnbehandlungszone 5 im Mittelabschnitt eines Gehäuses 6 vorgesehen und ein Fluidumzuführ-Düsensystem befindet sich auf einer Seite des Gehäuses 6. Dieses Düsensystem umfaßt eine Düse 4 der ersten Stufe und eine Düse 4b der zweiten Stufe. Diese Düsen 4 und 4b sind vorgesehen in Düsenbauteilen 4d bzw. 4e und sie sind so ausgestaltet, daß sie vom Gehäuse 6 abmontiert werden können. Eine Expansionskammer 12 mit einem größeren Durchmesser als demjenigen der Düse 4 der ersten Stufe ist zwischen den beiden Düsenbauteilen 4d und 4e angeordnet. Diese Expansionskammer 12 steht in Verbindung mit der Außenseite durch eine Zuführleitung 4a, und ein verengtes Ventil kann am Einlaßende der Zuführleitung 4a bei Bedarf montiert sein.

Die Garnbehandlungszone besteht aus einem vom Gehäuse 6 abmontierbaren Bauteil 13 und aus einer benachbart zum Bauteil 13 angeordneten Resonanzkammer 14. Die Resonanzkammer 14 umfaßt einen Hohlraum 7 und einen Halsteil 8 mit einem Durchmesser, der kleiner ist als derjenige des Hohlraums 7. Ein Kolben 15 ist in den Kohlraum 7 eingepaßt. Der Kolben 15 kann im Hohlraum 7 eine Bewegung in beiden Richtungen vollführen und das Volumen des Hohlraums 7 kann fixiert werden durch entsprechende Einstellung der Lage des Kolbens 15. Der Halsteil 8 liegt in Form einer Durchboh-

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rung durch das Bauteil 13 vor. Die Düsen 4 und 4b der ersten bzw. zweiten Stufe des Fluidumzuführ-Düsensystems, der Halsteil 8 der Resonanzkammer 14 und der Hohlraum 7 der Resonanzkammer 14 sind koaxial zueinander angeordnet.

Ein mit der Außenseite in Verbindung stehender Schlitz 16 zur Einführung des Garns ist in der Garnbehandlungszone 5 vorgesehen, um die Einführung des Garns in die Garnbehandlungszone 5 zu erleichtern. Wenn ein Teil der durch die Innenwand parallel zum durchlaufenden Mehrfadengarn begrenzten Garnbehandlungszone als Garneinführschlitz 16 ausgestaltet und immer mit der Außenseite in Verbindung belassen wird, wie in Figur 13 gezeigt, dann wird, wenn die Breite des Schlitzes kleiner ist, der Einfluß der Garnverflechtungsbehandlung natürlich entsprechend vermindert. Es wird daher bevorzugt, den Garneinführschlitz während der Behandlungsoperation zu schließen. Das heißt, daß eine Ausgestaltung bevorzugt ist, wonach ein Teil der Garnbehandlungszone in Form eines parallel zur Laufrichtung des Garns vorgesehenen Schlitzes geöffnet ist beim Einführen des Garns in die Behandlungszone und daß dieser Schlitz während der Verflechtungsbehandlung geschlossen wird. Eine derartige Anordnung kann mit Hilfe der verschiedensten Mittel erreicht werden, z. B. in der durch Figur 14 veranschaulichten Weise.

Gemäß Figur 14 umfaßt die Resonanzkammer 14 ein Gehäuse 18, einen Kolben 19, der an die Innenfläche des Gehäuses 18 von einem Ende desselben angepaßt ist sowie ein Bauteil 20, das an die Innenfläche des Gehäuses 18 vom andern Ende her angepaßt ist und den Halsteil 8 der Resonanzkammer bildet. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Garnbehandlungszone 5 begrenzt durch das Bauteil 20 und das die Düse der zweiten Stufe bildende Bauteil 21, wobei das Bauteil 20 einschließlich des Halsteils 8 eine Garndurchlaufkammer umschließt.

Das die Düse der ersten Stufe bildende Bauteil 23, das die Düse der zweiten Stufe bildende Bauteil 21 und das die Resonanzkammer 14 und die Garnbehandlungszone 5 bildende Gehäuse 18 sind koaxial

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auf dem Gehäuse 6 montiert, das eine schlitzähnliche Garneinführöffnung parallel zur Garnlaufrichtung an derjenigen Stelle hat, die am Auslaß der Düse 22 der zweiten Stufe liegt. Diese Anordnung bildet den Hauptteil der Fluidumbehandlungsvorrichtung.

Eine Druckspiralfeder 25 ist zwischen einer Druckplatte 24 und der Wand des Resonanzkammergehäuses 18 an der dem Garndurchlaßbauteil 20 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Die Druckplatte 24 ist mechanisch am Gehäuse 6 befestigt mit Hilfe einer Befestigungseinrichtung 26, z. B. einer Schraube. Sowohl das Düsenteil 23 für die Düse der ersten Stufe als auch das Düsenteil 21 für die Düse der zweiten Stufe sind fest montiert, indem sie streng eingepaßt oder mit Hilfe eines Klebstoffs fixiert sind. Das Garndurchlaßbauteil 20 ist am Resonanzkammergehäuse 18 fest fixiert, indem es streng eingepaßt oder mit Hilfe eines Klebstoffs befestigt ist. Der Kolben 19 kann ebenfalls am Resonanzkammergehäuse 18 fixiert sein durch strenge Einpassung oder unter Verwendung eines Klebstoffs, doch wird, um die Frequenz der Fluidumoszillation je nach Garnbehandlungsbedingungen leicht ändern zu können, bevorzugt, den Kolben 19 am Resonanzkammergehäuse anzupassen mit Hilfe von Schraubgewinden, die an der Innenfläche des Gehäuses 18 gebildet und zur Aufnahme einer an der Außenfläche des Kolbens 19 vorgesehenen Schraubenspindel befähigt sind. Gemäß der in Figur 14 dargestellten Ausgestaltung preßt die Druckspiralfeder 25 das Düsenteil 21 und das Garndurchlaßteil aneinander, so daß die Garnbehandlungszone 5 abgeschlossen ist durch die parallel zur Garnlaufrichtung sich erstreckende Innenwand und die Garneinführöffnung, die zuvor z. B. als Schlitz vorliegt, wird während der Behandlung des Garns geschlossen.

Zur Einführung des Garns in die Garnbehandlungszone wird der Kolben 19 in der durch den Pfeil X angedeuteten Richtung zurückgezogen unter Verschiebung der Resonanzkammer 14 in axialer Richtung zusammen mit dem Garndurchlaßbauteil 20, wodurch eine Öffnung zwischen dem Garndurchlaßbauteil 20 und dem Düsenteil 22

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gebildet wird und die Garneinführung durch diese Öffnung sehr leicht erfolgen kann.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Düse in Axialrichtung gerade ausgestaltet sein oder sie kann in solcher Weise abgeschrägt sein, daß der Querschnitt an der Fluidumabgabeseite größer ist als der Querschnitt an der Fluidumzuführseite.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nicht nur ein kontinuierlicher Hauptstrahlstrom, sondern auch eine oszillierende Druckwelle durch die angegebene Fluidumoszillationswirkung erzeugt, und die oszillierende Druckwelle wird auf den Hauptstrahlstrom aufprallen gelassen. Das durchlaufende Garn wird den daraus resultierenden Aufprallströmen ausgesetzt, wodurch dem Garn eine starke Kohärenzeigenschaft verliehen wird.

Die Oszillationsfrequenz des Fluidums wird bestimmt durch den Einspeisdruck des Strahlstroms, den Rückdruck an einem unmittelbar hinter dem Düsenteil 23 der ersten Stufe gelegenen Punkt, die Länge und den Durchmesser des Halsteils 8 und das Volumen des Hohlraums 7. Da das Volumen des Hohlraums 7 frei gewählt und eingestellt werden kann mit Hilfe des Kolbens 19, ist die Oszillationsfrequenz des Fluidums wahlweise steuerbar.

Gemäß der in den Figuren 8A, 8B und 9 wiedergegebenen Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung keine zur Düse hin offene Einführöffnung 4a auf. Gemäß diesen Ausführungsformen wird daher der Druck des Fluidums am Einlaß der Resonanzkammer durch den Einspeisdruck des Fluidums bestimmt. Dies bedeutet, daß durch Festlegung der Dimensionen der Fluidumbehandlungsvorrichtung das Oszillationsfrequenzbereich des Fluidums praktisch bestimmt wird durch den Einspeisdruck des Fluidums, und es zeigte sich, daß es bei Änderung der Behandlungsbedingungen, z. B. bei Änderung des Einspeisdruckes des Fluidums, bisweilen vorkommt, daß eine Oszillation der gewünschten Frequenz in dem Fluidum nicht erzeugt wird.

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Demgegenüber können durch Anbringung einer zu der Düse hin offenen Einführöffnung gemäß den in den Figuren 8C und 10 bis 14 gezeigten Ausführungsformen die angegebenen Nachteile vermieden werden durch Einstellung der Menge an Fluidum, das durch diese Einführöffnung zugeführt wird. Dieser Effekt ist besonders ausgeprägt, wenn die Einführöffnung unmittelbar hinter der Düse der ersten Stufe vorliegt, wie dies in den Figuren 11 und 12 gezeigt wird.

Ein weiterer wichtiger Effekt, der dirch Bildung einer derartigen Einführöffnung erzielt wird, ist darin zu sehen, daß auf diese Weise die Schärfe der Fluidumsoszillation, d. h. die Resonanzschärfe, einstellbar ist. Ist keine Einführöffnung vorgesehen, so wird die Schärfe der Fluidumsoszillation in der Regel allein durch den Einspeisdruck des Fluidums bestimmt. Wird andererseits eine derartige Einführöffnung vorgesehen, so ist es möglich, die Schärfe der Fluidumsoszillation einzustellen, z. B. zu erhöhen oder zu erniedrigen, durch Einstellung der Menge an zugeführtem Fluidum. So bedeutet z. B. eine abgestumpfte Fluidumsoszillation, daß die Fluidumsenergie in ausreichendem Maße vorliegt in einem vergleichsweise breiten Frequenzbereich, in dem die Oszillationsfrequenz das Zentrum bildet, und eine scharfe Fluidumsoszillation bedeutet, daß die Fluidumsenergie in einem sehr engen Bereich von nahe der Oszillationsfrequenz gelegenen Frequenzen konzentriert ist.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden besonders gute Ergebnisse dann erhalten, wenn die Oszillationsfrequenz des diskontinuierlichen Strahlstroms, d. h. des oszillierenden Fluidums, gesteuert wird auf praktisch ein ganzzahliges Vielfaches oder einen ganzzahligen Bruchteil der Eigenfrequenz der Sinusschwingung des Mehrfadengarns, wobei es sich als besonders vorteilhaft erweist, wenn die Resonanzschärfe (Q-Faktor) der Fluidumsoszillation irindestens 2 ist.

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Die Resonanzschärfe Q wird wie folgt definiert. In dem in Figur 15 dargestellten Energiespektrum der Fluidumsoszillation wird die Gipfelfrequenz mit f- (Hz) bezeichnet und die Frequenzen f₁ und f₂ (Hz) an Punkten, wo die Energiewerte um 3 dB kleiner sind als der Gipfelwert werden bestimmt. Die Resonanzschärfe Q errechnet sich sodann nach folgender Gleichung:

Q =

^(f1 - ^f2>

Da die Theorie über die Resonanzschärfe Q in dem Buch Harris und Crede "Shock and Vibration Handbook", Band I, Kapitel 2 (Basic Vibration Theory), Verlag McGraw-Hill, U.S.A., 1961, klar beschrieben wird, kann hier auf eine detaillierte Erläuterung der Resonanzschärfe verzichtet werden.

Der Druck des oszillierenden Fluidums wird erfindungsgemäß wie folgt bestimmt. In einer Apparatur, wie sie in Figur 16 veranschaulicht ist, wird die Zuführgeschwindigkeit eines Mehrfadengarns 31 festgelegt durch eine Zuführrolle 32 und das Garn 31 wird durch eine Verflechtungsvorrichtung 34 (Düse), die zwischen zwei Fadenführungen 33 angeordnet ist, geleitet und durch eine Förderrolle 3 5 von einer Haspel 36 aufgewickelt. Die Verflechtungsvorrichtung 34 befindet sich zwischen zwei Fadenführungen 33, deren Abstand voneinander durch 1 wiedergegeben wird. Ein Druckumwandler 3 7 ist an der Strahlausstoßöffnung vorgesehen zur Messung der Frequenz eines von der Vorrichtung 34 erzeugten oszillierenden Stroms, und ein vom Druckumformer 3 7 abgegebenes Signal wird von einem Realzeitfrequenzanalysator 38 analysiert, um die Frequenz zu bestimmen.

Die Frequenz der Sinusvibration des Fadengarns wird in ähnlicher Weise bestimmt. Hierzu wird das in Bewegung befindliche Mehrfadengarn in Kontakt fallen gelassen mit der Diaphragmafläche eines anderen Druckumformers 39 und ein von dem Druckumformer 39

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abgegebenes Signal wird von dem Realzeitfrequenzanalysator 38 analysiert, um die Fadenschwingungsfrequenz zu bestimmen.

Der Druckumformer 3 7 (Semiconductor Sub-miniature Pressure Transducer, Typ PMS-5, 2H-1146M, gehandelt von Toyoda Machine Works Ltd., Japan) des in der US-PS 3 505 874 beschriebenen Typs wird als ein Sensor verwendet und ein als Druckempfangsglied wirkendes Diaphragma des Druckumformers 3 7 wird so angeordnet, daß die Axiallinie des Diaphragmas mit der Axiallinie der Laufrichtung des Garns übereinstimmt. Der Druck des von der Garnbehandlungszone abgegebenen Fluidums wird mit Hilfe dieser Anordnung gemessen. Der Druckumformer 3 7 ist an den Frequenzanalysator 38 (Ubiquitous Spectrum Analyzer, Typ UA-500, gehandelt von Federal Scientific Corp., New York, U.S.A.) über einen Verstärker 40 (Measuring Amplifier, Typ 2606, gehandelt von Brüel & Kjar, Dänemark) angeschlossen zur Erzeugung eines Energiespektrums des Fluidumdruckes. Da im angegebenen Buch "Shock and Vibration Handbook", Band I, Kapitel 11, Seiten 11-5 bis 7 und Band II, Kapitel 22, Seiten 22-15 bis 20, der Audruck "Energiespektrum" ausführlich erläutert ist, kann hier auf eine detaillierte Erklärung verzichtet werden.

Im Falle eines Garns, das durch falsche Drehungsbehandlung gekräuselt wurde, ist, wenn der Abstand 1 zwischen den Fadenführungen vergleichsweise groß ist verglichen mit der angestrebten Länge der Öffnungszone, die angegebene Frequenz der Eigenschwingung unbestimmt. Dies rührt daher, daß aufgrund der Tatsache, daß auf den einzelnen Fäden des Garns Kräuselungen gebildet sind, die Spielfreiheit des Garns groß ist und demzufolge eine Sinusvibration im eigentlichen Sinne des Wortes in dem Garn kaum erzeugt wird. In diesem Falle erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn der Abstand 1 zwischen den Fadenführungen eingestellt wird in den Bereich von 0,5P £ 1 < 1,5P, worin P die angestrebte Länge der dem Verflechtungsabstand praktisch entsprechenden Öffnungszone bedeutet, und wenn die Resonanzschärfe niedrig ist.

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Im Falle von ungekräuseltem Mehrfadengarn ist die angegebene
Eigenvibrationsfrequenz des durchlaufenden Garns (ein ganzzahliges Vielfaches oder ein ganzzahliger Bruchteil der Vibrationsfrequenz) nicht immer konstant und ändert sich in Abhängigkeit von Faktoren wie Dickenvariation des durchlaufenden
Garns, Kohärenzgrad des zu behandelnden zugeführten Garns,
Grad der Verflechtungsbehandlung und Änderungen der Behandlungsspannung. Wird die Vibrationsfrequenz des durchlaufenden Garns
auf diese Eigenvibrationsfrequenz eingestellt, so ist eine stabile Schwingung des durchlaufenden Garns erzielbar.

Bezüglich der Fluidumsozillation wird vorgezogen, daß deren
Frequenz nicht eine scharfe Einzel-Grundoszillationsfrequenz
und ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz entsprechende
Frequenzen aufweist, sondern Energiekomponenten entsprechender Frequenzen hat, wie sie in einem Energiespektrum von weißem Rauschen vorliegen, und die angegebene Eigenoszillationsfrequenz mit einschließt. In diesem Falle braucht keine besondere Aufmerksamkeit dem Grad der Resonanzschärfe gewidmet zu werden. Dem Fachmann ist selbstverständlich bekannt, daß bei Änderung der
Behandlungsbedingungen, z- B. der Art des Garns, der Garngeschwindigkeit, des Abstands zwischen den Garnführungen und der
Garnspannung, die Optimalwerte der Eigenschwxngungsfrequenz und Resonanzschärfe entsprechend geändert werden.

Wenn wie angegeben ein kontinuierlicher Strom (Hauptstrahlstrom) auf eine durch die Wirkung der Resonanzkammer in der Garnbehandlungszone erzeugte diskontinuierliche Druckwelle aufprallt, fließt ein diskontinuierlicher Strahlstrom aus der Einlaß- oder Auslaßöffnung der Garnbehandlungszone aus. Die Resonanzschärfe (Q-Faktor) des diskontinuierlichen Strahlstroms wird an einem vorbestimmten Punkt gemessen in der Nähe des Einlasses oder Auslasses der Garnbehandlungszone (z. B. an einem Punkt, der 15 mm von der Axiallinie der Düse entfernt liegt). Dieser Q-Faktor wird hauptsächlich bestimmt durch die Resonanzschärfe in einer Helmholtz-Resonanzröhre, die beeinflußt wird durch den Druck der Atmosphäre

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am Einlaß der Resonanzröhre.

Gemäß den in den Figuren 8A, 8B und 8C gezeigten Ausführungsformen der Erfindung wird der Q-Faktor ausschließlich durch die Düsenabmessungen (z. B. durch den Düsendurchmesser, den Abstand zwischen dem Auslaß der Düse und dem Einlaß der Resonanzkammer, der Größe des Garndurchlaßabschnittes, der Länge des Garndurchlasses in Längsrichtung) als vorbestimmte Parameter sowie durch den Fluidumzuführdruck, also eine der Behandlungsbedingungen, bestimmt. Im Extremfalle wird auch der Druck der resultierenden Oszillation ausschließlich durch den Fluidumzuführdruck bestimmt. Es ist daher äußerst schwierig, einen angestrebten Oszillationszustand bei dem gewünschten Fluidumszuführdruck zu erhalten.

Gemäß den in den Figuren 12, 13 und 14 gezeigten Ausführungsformen wird der Q-Faktor bestimmt durch (1) die Düsenabmessungen, bei denen es sich um vorgeschriebene Parameter handelt, (2) den Fluidumzuführdruck, der eine Behandlungsbedingung ist, und (3) den Druck, (den Grad des Vakuums) der Atmosphäre in der Expansionskammer 12, der einen während der Behandlung einstellbaren Faktor darstellt.

In bezug auf obige Bedingung (3) ist darauf hinzuweisen, daß es durch Einstellung des Drucks der Atmosphäre in der Expansionskammer 12 möglich ist, den Grad der Expansion des aus der Düse ausgestoßenen Fluidumstroms zu steuern und es ist daher möglich, den Druck der Atmosphäre am Einlaß der Resonanzkammer zu steuern. Diese Einstellung der Bedingung (3) kann z. B. dadurch erfolgen, daß die Menge an Fluidum (im vorliegenden Falle Luft), die aus der Einführöffnung 4a angesaugt und zugeführt wird, in einer zur Erzielung des gewünschten Druckes erforderlichen Weise gesteuert wird. So kann z. B. ein Fließratensteuerungsventil mit der Einführöffnung 4a verbunden oder die Querschnittsfläche der Einführöffnung 4a partiell vermindert werden mit Hilfe einer Einstellschraube, die in einer Gehäusebohrung vorgesehen ist.

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Der Q-Faktor der Oszillation, d. h. die Resonanzschärfe, wird von den angegebenen Faktoren bestimmt je nach Atmosphärendruck am Einlaß der Resonanzkammer. Selbstverständlich ist beim Betrieb der Vorrichtung auch die Resonanzfrequenz ein wichtiger Faktor und es ist notwendig, das Volumen der Resonanzkammer so einzustellen, daß eine gewünschte Frequenz erzielt wird. Bei Änderung der Frequenz wird jedoch bisweilen der Q-Faktor ebenfalls geändert. In einem solchen Falle ist es möglich, die angestrebten Werte für Oszillationsfrequenz und Q-Faktor (Oszillationsschärfe) unter einem gewünschten Fluidumzuführdruck dadurch zu erzielen, daß sowohl die Menge an durch die Einführöffnung 4a zugeführtem Fluidum als auch das Volumen der Resonanzkammer eingestellt werden.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern. In den Beispielen bedeutet der Kohärenzfaktor CF-I den Grad der Verflechtung, wie er mit Hilfe der weiter unten beschriebenen Methode bestimmbar ist, und der Kohärenzfaktor CF-II den Grad der Verflechtung, wie er mit Hilfe einer entsprechenden handelsüblichen Apparatur (Entanglement Tester Typ 2040, gehandelt von Rothschild Co., Schweiz) bestimmbar ist. Die Versuche wurden durchgeführt in einer Atmosphäre gleicher Temperatur und relativer Feuchtigkeit, indem der gleiche Druckluftstrom eingesetzt wurde. Entsprechend wurde in jedem Versuch auch der Grad der Verflechtung in einer Atmosphäre gleicher Temperatur und relativer Feuchtigkeit gemessen. Bei der Bestimmung des Verflechtungsgrads CF-II durch die handelsübliche Apparatur des angegebenen Typs wurde die Spannung des durchlaufenden Garns und die Durchlaufgeschwindigkeit bei entsprechenden Bedingungen gehalten, z. B. 14 g und 20 g für durchlaufendes Garn aus 70 Denier/24 Faden-Nylon.

Beispiel 1

In diesem Beispiel gelangte eine Vorrichtung mit einer Einstufendüse und einem aus einem Helmholtz-Resonator bestehenden Flui-

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dumsoszillator gemäß Figur 8B sowie eine Vorrichtung mit einer Zweistufendüse 4, 4b, einer Expansionskammer 12, einer Einführöffnung 4a und einem aus einem Helmholtz-Resonator bestehenden Fluidumsoszillator gemäß Figur 13 als erfindungsgemäße Vorrichtungen sowie zu Vergleichszwecken eine bekannte Vorrichtung gemäß Figur 2C zur Anwendung. In jeder dieser drei Vorrichtungen hatte die Behandlungszone einen rechteckigen Querschnitt von 2,5 mm Länge und 1 mm Breite und der Durchmesser der Fluidumausstoßöffnung 4 betrug 0,8 mm und die öffnung 4 war im Mittelpunkt der Längsseite vorgesehen.

Zur Durchführung der Versuche wurden ungekräuselte Nylongarne verwendet. Wie oben erwähnt, ist bei ungekräuselten Garnen ein höherer Effekt erzielbar, wenn die Oszillationsfreguenz des Nebenstrahlstroms auf ein ganzzahliges Vielfaches oder einen ganz zahligen Bruchteil der Eigenfrequenz der Sinusvibration des zu behandelnden multifilen Garns eingestellt wird. Im Falle eines 70 denier-Nylon-Mehrfadengarns beträgt z. B. der Abstand 1 zwischen den in den Figuren 1A, 2 und 16 gezeigten Fadenführungen 15 cm und die Garnspannung 5g, so daß die Primäreigenfrequenz f durch folgende Formel wiedergegeben wird:

^f = AyT ^(Hz)

worin P die lineare Dichte bedeutet, die berechnet ist aus der Dichte d von 1,14 g/cm³ im Falle von Nylon. Wird der Wert f gemäß obiger Formel berechnet, so wird ein Wert von 265 Hz erhalten. Diese Frequenz gehört zu einem vergleichsweise niedrigen Frequenzbereich. Bei der praktischen Verfahrensdurchführung wird die Frequenz der Fluidumsoszillation auf ein ganzzahliges Vielfaches der in der angegebenen Weise berechneten Primäreigenfrequenz eingestellt. Die Eigenfrequenz der Sinusvibration wird in der Praxis nach der durch Figur 16 erläuterten Methode bestimmt.

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Die Versuche wurden unter den in der folgenden Tabelle I aufgeführten Bedingungen durchgeführt und die erhaltenen Ergebnisse sind in der unten angegebenen Tabelle II zusammengestellt. In diesem Falle betrug die theoretische Primäreigenfrequenz f_Q der Sinusvibration des Nylongarns 26 5 Hz.

Tabelle

Behandeltes Garn Zugspannung am laufenden Garn Garngeschwindigkeit Abstand zwischen Führungen s Einspeisluftdruck Verbrauchte Luftmenge

70 denier/24-Faden-Mehrfadengarn

200 m/min 15 cm 3 kg/cm² 18 l/min

Tabelle

II

Vers. Nr.

Frequenz f (Hz) des Fluidums f/f₀

Kohärenzfaktor CF-I

verwendete Vorrichtung	dums	-	erfindg.gem. (Fig. 8B)	B	C	erfindg.gem. (Fig. 13)	C
bekannt (Fig. 2C)	13	A	2-2	2-3	B¹	3-2
	2-1	500	330	3-1	330
1-1	800	1,9	1,25	500	1 ,25
3	26	27	1,9	35
32		41

In den erfindungsgemäß durchgeführten Versuchen Nr. 2-1, 2-2 und 2-3, die unter Verwendung einer in Figur 8B veranschaulichten Vorrichtung mit einer Einstufendüse und einer Resonanzkammer durchgeführt wurden, betrug der Kohärenzfaktor CF-I etwa das 2 bis 3-fache des mit Hilfe einer bekannten Vorrichtung gemäß Figur 2C er-

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_ OO _

zielten Vernetzungsgrads, wenn die Frequenz der Fluidumsosζillation eng auf ein ganzzahliges Vielfaches der Eigenfrequenz der Sinusvibration des Garns eingestellt wurde.

In den erfindungsgemäß durchgeführten Versuchen Nr. 3-1 und 3-2, die unter Verwendung einer in Figur 13 wiedergegebenen Vorrichtung mit Zweistufendüse, Expansionskammer, Einführöffnung und Resonanzkammer durchgeführt wurden, wurde der Kohärenzfaktor CF-I um 30 bis 50 % erhöht im Vergleich zu dem Kohärenzfaktor CF-I, der bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Einstufendüse und Resonanzkammer (Versuche Nr. 2-2 und 2-3) erhalten wurde. Bei Einstellung der Frequenz der Fluidumsoszillation eng auf ein ganzzahliges Vielfaches der Eigenfrequenz der Sinusvibration des Garns war der den Verflechtungsgrad verbessernde Effekt besonders hoch.

Beispiel 2

Die Behandlung wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Versuch Nr. 3—2 des Beispiels 1 durchgeführt, jedoch mit der Ausnahme, daß Wasser aus der Einführöffnung 4a eingesaugt wurde. Der Kohärenzfaktor CF-I betrug 93 und war somit etwa 3-fach höher als der in Versuch Nr. 3-2 des Beispiels 1 erhaltene Wert von 3 5.

Beispiel 3

Unter Verwendung der gleichen Vorrichtungen wie in Beispiel 1 wurde ein gekräuseltes 150-denier/48 Faden-Mehrfadengarn aus Polyathylentherephthalat unter den in der folgenden Tabelle III aufgeführten Bedingungen behandelt und die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV aufgeführt.

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Tabelle

III

Behandeltes Garn

Zugspannung am laufenden Garn

Abstand zwischen den Führungen

Einspeisluftdruck Verbrauchte Luftmenge

150-denier/48 Faden-Polyestergarn, gewonnen nach der Falschdrehungsmethode

2 g

5 cm

3 kg/cm² (G) 18 l/min

Tabelle

IV

Vers. Nr.

Frequenz f (Hz) des Fluidums

Kohärenzfaktor CF-I

	verwendete	gem.	Vorrichtung	gem. )
bekannt (Fig. 2G)	erfindg. Fig. 8B)	6-2 500 95	erfindg. (Fig. 13	7-2 500 1 10
5-1 40	6-1 800 50	7-1 800 70

Beispiel 4

Die Behandlung wurde in gleicher Weise wie Ln Beispiel 3 durchgeführt, jedoch mit der Ausnahme, daß in jedem Versuch der Abstand zwischen den Fadenführungen auf 1,6 cm und die an das laufende Garn angelegte Zugspannung auf 4 g eingestellt sowie der angestrebte Verflechtungsabstand P auf 1,6 cm gehalten wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle V aufgeführt.

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Tabelle

Vers. Nr.

Frequenz f (Hz) des Fluidums Kohärenzfaktor CF-I

Vorrichtung gem.	Fig. 13
8-1	8-2
800	500
110	150

Die in den obigen Beispielen 1 bis 4 angegebenen Kohärenzfaktoren CF-I wurden wie folgt gemessen. Ein nadelähnliches Gerät wurde in das Mehrfadengarn aufbauende Einzelfäden praktisch senkrecht zur Richtung der Garnachse eingestoßen, worauf das nadelähnliche Gerät fixiert wurde. Ein gewisser Unterschied der Zugspannung des Garns zwischen den beiden Seiten des nadelähnlichen Geräts wurde dadurch hervorgerufen, daß das Garn in seiner Axialrichtung bewegt und die Bewegungslänge m (in cm) gemessen wurde. Der Kohärenzfaktor CF-I ist definiert als CF-I=I 00/m.

Die Durchführung der Bestimmung soll unter Bezugnahme auf Figur näher erläutert werden, welche die Vorrichtung zur Messung des Verflechtungsgrads CF-I veranschaulicht, wobei wie folgt vorgegangen wird:

(1) Ein Mehrfadengarn 1 wird auf einen in Bewegung befindlichen Block 48 gehängt,

(2) eine Fixiernadel 49 wird in die das Mehrfadengarn 1 aufbauenden Einzelfäden eingestoßen praktisch senkrecht zur Richtung der Garnachse,

(3) die in dem unter obigem Punkt (2) beschriebenen Zustand befindliche Fixiernadel 49 wird an einer Wand befestigt,

(4) Gewichte 50 und 51 werden an beiden Enden des Mehrfadengarns 1 befestigt,

(5) ein Hilfsgewicht 52 wird an einem der Gewichte 50 oder 51 angebracht ,

(6) nachdem man das Garn 1 eine Bewegung gegen die Fixiernadel 49 aufgrund des Hilfsgewichts hat ausführen lassen und die Rota-

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tionsbewegung des Drehblocks 48 gestoppt ist, wird die Position eines am Drehblock 48 befindlichen Anzeigers 53 von einer Nummernscheibe 54 abgelesen,

(7) das Hilfsgewicht 52 wird von dem einen Gewicht entfernt und an das zweite befestigt,

(8) nachdem die Bewegung und die Rotation gestoppt sind in der unter (6) beschriebenen Weise, wird die Position des Anzeigers 53 von der Nummernscheibe 54 abgelesen. Aus dieser Ablesung und der in (6) beschriebenen Ablesung wird die gesamte Bewegungsdistanz m (in cm) bestimmt.

Die Gewichte 50 und 51 und das Hilfsgewicht 52 werden wie folgt gewählt.

Bei ungekräuselten 70 denier/24 Faden-Nylon-Mehrfadengarnen erfolgt eine Einstellung jedes der Gewichte 50 und 51 auf

14 g (Denierzahl χ 0,2 g = 70 χ 0,2) und des Hilfsgewichts auf

2,9 g (Denierzahl/Fadenzahl = 70/24).

Im Falle von gekräuseltem 150 denier/48 Faden-Mehrfadengarn aus Polyethylenterephthalat erfolgt die Einstellung jedes der Gewichte 51 und 52 auf

60 g (Denierzahl χ 0,4 g = 150 χ 0,4) und des Hilfsgewichts 53 auf

6,3 g [(Denierzahl/Fadenzahl) χ 2 g = (150/48) χ 2 g]

Die Ausgestaltung, an einer Fluidumbehandlungsvorrichtung eine Resonanzkammer vorzusehen, ist z. B. aus der US-PS 3 167 847 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung weist eine Einstufendüse und einen koaxial gegenüberliegenden Helmholtz-Resonator auf. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch eine durch Innenwände begrenzte Garnbehandlungszone des erfindungsgemäßen Typs nicht vorgesehen. Erfindungsgemäß wird die durch die Resonanzkammer erzeugte oszillierende Druckwelle auf einen kontinuierlichen Hauptstrahlstrom, der aus einer Düse in die abgegrenzte Garnbehand-

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lungszone ausgestoßen wird, aufprallen gelassen unter Bildung eines GarnbehandlungsstrahlStroms, wobei die Innenwände der Garnbehandlungszone positiv genutzt v/erden, so daß das Mehrfadengarn den Hauptstrahlstrom leicht durchqueren kann. Wie oben betont, beträgt die Frequenz der Fluidumsoszillation etwa 1000 Hz oder eine unter 2000 Hz liegende niedrige Frequenz bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dem Fachmann ist klar, daß in der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Mehrfadengarn immer in Kontakt mit den die Garnbehandlungszone begrenzenden Innenwänden gelangt. Demgegenüber begrenzt in der aus der angegebenen US-PS 3 167 847 bekannten Vorrichtung kein Bauteil die Bewegung des zu behandelnden Garns beim Durchlauf zwischen dem Düsenauslaß und dem Resonanzkammereinlaß.

Bei Steigerung der Garngeschwindigkeit muß, wenn die Erhöhung des Verflechtungsabstands gleich sein soll wie bei einer niedrigen Garngeschwindigkeit, dafür gesorgt werden, daß das Garn den Hauptstrahlstrom mehr zwangsläufig durchquert als bei einer bei niedriger Garngeschwindigkeit erfolgenden Behandlung. Wenn kein die Garnbewegung begrenzendes Bauteil längs de? Durchlasses zwischen dem Düsenauslaß und dem Resonanzkammereinlaß vorgesehen wird, ist keine wesentliche Rückstellkraft durch den Strahlstrom zu erwarten und in diesem Falle ist es, selbst wenn eine der Düse gegenüberliegende Resonanzkammer vorgesehen ist, äußerst schwierig, das Garn zu einer Durchquerung des Hauptstrahlstroms mit hoher Effizienz zu veranlassen.

Aus den Ergebnissen von Vergleichsversuchen, in denen die in der angegebenen US-PS 3 167 847 beschriebenen Versuchsbedingungen mit den erfindungsgemäßen Versuchsbedingungen verglichen wurden, ergab sich, daß es, wenn die Energie des Strahlstroms mit hoher Effizienz, insbesondere bei einer Hochgeschwindigkeitsbehandlung, genutzt werden soll, unbedingt notwendig ist, die Garnbehandlungszone in der erfindungsgemäßen Weise so auszugestalten, daß das zu behandelnde Garn in Kontakt mit den Innenwänden gelangen kann.

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In der angegebenen US-PS 3 167 847 wird betont, daß durch die Resonanzkammer erzeugte Mitschwingtöne wichtig sind und daß dann, wenn die Mitschwingtöne das Maximum erreichen, der höchste Verflechtungseffekt erzielbar ist. Erfindungsgemäß wird ein oszillierender Strom mit einer relativ niedrigen Frequenz von etwa 1000 Hz auf einen kontinuierlichen Hauptstrahlstrom auftreffen gelassen in einer von den Innenwänden umgebenen Garnbehandlungszone und das Mehrfadengarn wird dadurch verflochten, daß es in der Garnbehandlungszone den Hauptstrah!strom zwangsläufig durchqueren gelassen wird aufgrund dieses Aufpralleffekts .

Ferner lehrt die angegebene US-PS 3 167 847, daß, um den Grad des Mitschwingtons zu vermindern, die Düse von einem schallabsorbierenden Material umgeben wird. Dieses schallabsorbieronde Material kann jedoch keine Innenwand oder ein ähnliches BauteiL sein, das die Bewegung des Garns begrenzt. Der Grund hierfür ist der, daß dann, wenn das Garn mit einem derartigen schallabsorbierenden Material in Kontakt gelangt, ein Brechen des Garns verursacht wird oder Flaumflocken gebildet werden, so daß der eigentliche Sinn der Garnbehandlungsvorrichtung verloren geht.

In den folgenden Tabellen VIa und VIb sind die Ergebnisse von Vergleichsversuchen wiedergegeben, wobei Beispiele des aus der angegebenen US-PS 3 167 84 7 bekannten Verfahrens Beispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenübergestellt sind. In jedem dieser Versuche wurden 70 denier/24 Faden-Nylon-6-Mehrfadengarne behandelt. Der Kohärenzfaktor wurde mit Hilfe der eingegebenen handelsüblichen Apparatur (Entanglement Tester) gemessen. Die erhaltenen Meßdaten sind in der Spalte CF-II der Tabelle VIa aufgeführt. Der Kohärenzfaktor CF-Π ist definiert als CF-II=lUO/m, worin m den Mittelwert der Länge (m wird angegeben in cm) des nicht verflochtenen Teils des Garns bedeutet, gemessen mit HiLf^ der angegebenen Apparatur an 50 Teilen, die willkürlich im Garn ausgewählt wurden.

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	T	Vers.durchführung	a b e 1 1 e	VI a	2813	368
Vers.	7Od - 24f	Kohärenz-	Verflechtg.- Kapazität CF-II/K	Garηge- schwin- digkeit
Nr.	Vers. 8 der US-PS 3 167 847 (Kohärenz- Faktor = 72,2)	Paktor CF-II	K: (Nl/min)	m/min
1	31	0,54	200

11-1

11-2

Vers. 11 der US-PS 3 167 847 (Kohärenz-Faktor = 1,4)

Vers. 18 der US-PS 3 167 847 (Kohärenz-Faktor = 50,4)

Modifikation der US-PS 3 167

gem. Erfindung

(Fig. 12-13), 830 Hz

gem. Erfindung

(Fig. 12-13), 830 Hz

gem. Erfindung

(Fig. 12-13), 830 Hz

gem. Erfindung

(Fig. 12-13), 550 Hz

gem. Erfindung

(Fig. 12-13), 550 Hz

gem. Erfindung

(Fig. 12-13), 550 Hz

gem. Erfindung

(Fig. 12-13), 830 Hz

gem. Erfindung

(Fig. 12-13), 830 Hz

gem. Erfindung (Fig. 8B), 830 Hz

(Einstufendüse) + (Ultraschall-Vibration)

0,47

0,79

2	0,04	600
10	0,18	600
19	1,1	200
63	3,5	600
31	1,7	600
33	1,8	200
88	4,9	600
26	1,4	600
72	2,6	600
51	1,8	600
10	0,83	200
33	2,8	600
25	2,1	600
6	0,24	200
13	0,52	600

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Tabelle

VIb

Vers. Nr.	Garnzugspan nung strom aufwärts der Behandlungs vorrichtung (g)	Frequenz (f Hz) des oszillie renden Fluidums	Q-Faktor (Q)	Einspeis luft druck kg/cm² (G)	verwen dete Druck luft menge K(Nl/rain)	Durch messer der Düse der 1. Stufe
1	6	-	-	4	57	1,2
2	6	-	-	4	57	1,2
3-1	6	210	1,4	4	57	1,2
3-2	3	210	1,4	4	57	1,2
3-3	6	210	1,4	4	57	1,2
7-1	6	830	3,0	3,0	18	0,8
7-2	3	830	3,0	3,0	18	0,8
7-3	6	830	3,0	3,0	18	0,8
8-1	6	550	3,2	3,0	18	0,8
8-2	3	550	3,2	3,0	18	0,8
8-3	6	550	3,2	3,0	18	0,8
9-1	3	830	9,8	3,0	28	1,0
9-2	6	830	9,8	3,0	28	1,0
6-1	6	830	18,0	2,0	12	1,0
6-2	3	830	18,0	2,0	12	1,0
6-3	6	830	18,0	2,0	12	0,8
11-1	6	-	-	4,0	25	0,8
11-2	6	_	_	4,0	25	0,8

Die Versuche Nr. 1,2 und 3 i^aren Vergleichsversuche, die Beispielen der angegebenen US-PS 3 167 84 7 entnommen wurden, und die Versuche Nr. 3-2 und 3-3 stellten Modifikationen dar, in denen Versuch 3 wiederholt, jedoch die Garngeschwindigkeit auf 600 m/min erhöht wurde. Die Ergebnisse zeigen, daß bei Erhöhung der Garngeschwindigkeit auf 600 m/min beim bekannten Verfahren der Verflechtungsgrad drastisch erniedrigt wurde. Selbst bei Änderung der Zugspannung auf 3 bis 10 g war der Kohärenzfaktor niedrig. In den

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Versuchen der angegebenen US-PS betrug die Menge an verbrauchter Druckluft 57 Nl/min, wohingegen in den Versuchen 7 und 8 gemäß vorliegender Erfindung die Menge an Druckluft 18 Nl/min und im erfindungsgemäßen Versuch 9 28 Nl/min .betrug, d. h. 1/3 bis 1/2 der Menge an Druckluft, die gemäß der angegebenen US-PS verwendet wurde.

Zur Beurteilung des Verflechtungseffekts wurde der Verflechtungsgrad dividiert durch die Menge an verbrauchter Druckluft und die Verflechtungskapazität pro Fließrateneinheit wurde berechnet. Im Falle der angegebenen US-PS lag dieser Wert im Bereich von 0,4 7 bis 0,79 bei einer Garngeschwindigkeit von 200 m/min und einer Behandlungsspannung von 6 g, wohingegen dieser Wert 1,1 bis 1,8 bei erfindungsgemäßer Verfahrensdurchführung betrug. Aus diesen Ergebnissen ist die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem aus der US-PS 3 167 847 bekannten Verfuhren in bezug auf Verflechtungskapazität, d. h. Behandlungsef f iz ienz, klar ersichtlich.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der in Figur 8B dargestellten Ausführungsform war ferner der Wert für die angegebene Verflechtungskapazität 2,1 bei einer Garngeschwindigkeit von 600 m/min, einer Zugspannung von 6 g und einer Fluidumsoszillationsfrequenz von 830 Hz. Daraus ist ersichtlich, daß erfindungsgemäß ein sehr hoher VerfLechtungseffekt erzielbar ist. Wie jedoch weiter oben erwähnt, wird bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Figur 8B der durch Oszillation des Fluidums erzeugte effektive Druck ausschließlich durch die Abmessungen der Düse bestimmt, so daß eine einfache Änderung des Drucks etwas schwierig ist.

In der Vorrichtung ge.»maß Figur 8A wurde keine Fluidumsozi Llation, sondern es wurden Ultraschallwellen erzeugt, und die Ergebnisse /,eigen, daß die Verf Lechtungskapaz i tat pro Fließrateneinheit 0,24 bei einer Garngeschwindigkeit von 200 m/min und einer Behandlungsupannung von 6 g, b'jv/. 0,52 bei einer Gasgeschwindigkeit ;/on

600 m/min und einer Behandlungsspannung von 6 g betrug. Diese Ergebnisse sind offensichtlich weitaus schlechter als diejenigen, die erfindungsgemäß erhalten wurden.

Eine Gesamtbeurteilung der aufgezeigten Ergebnisse läßt erkennen, daß gemäß den Ausführungsformen der Erfindung selbst bei Erhöhung der Garngeschwindigkeit der Kohärenzfaktor nicht vermindert wird (bei einem Vergleich auf der Basis einer Behandlungsspannung von 6 g), und daß bei Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung eine Verflechtung von Mehrfadengarn mit hoher Effizienz und unter Einsatz einer geringen Verflechtung.senergie möglich ist.

8 0^8 4 Π / ί) Ί 1 I

Claims

Reg. Nr. 125 556PATENTANWÄLTE TORAY INDUSTRIES, INC. , Tokyo, Japan H Barteis Dipl.-Chem. Dr. Brandes Dr.-lng.Held Dipl.-Phys. Wolff Verfahren und Vorrichtung zur Verflechtung eines Mehrfadengarns 8 München 22.Thierschstraße Tel.(089)293297 Telex 0523325 (patwo d) Telegrammadresse: wolffpatent, münchen Postscheckkonto Stuttgart 7211 (BLZ 60010070) 2813368 Deutsche Bank AG, 14/286 Patentansprüche *" ^«v« (ßLz 60070070) Bürozeit: 8-12 Uhr, 13-16.30 Uhr außer samstags 21. März 1978 R/dÖ

1. Verfahren zur Verflechtung eines Mehrfadengarns mit Hilfe eines Fluidums, dadurch gekennzeichnet, daß man

- einen Hauptfluidumstrom in eine peripher abgeschlossene Garnbehandlungszone ausstößt,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Frequenz der oszillierenden Druckwelle niedriger als 2000 Hz wählt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Frequenz der oszillierenden Druckwelle so wählt, daß sie praktisch ein ganzzahliges Vielfaches oder ein ganzzahliger Bruchteil der Eigen-Vibrationsfrequenz des zu behandelnden Garns ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine inerte Flüssigkeit in zerstäubtem Zustand in den Hauptfluidumstrom einbringt.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als inerte Flüssigkeit Wasser oder ein Ölmittel einsetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Garn ein Flachgarn einsetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Garn ein Kräuselgarn einsetzt.

8. Vorrichtung zur Verflechtung eines Mehrfadengarns mit Hilfe eines Fluidums, gekennzeichnet durch eine peripher abgeschlossene Garnbehandlungszone für die Einführung des zu behandelnden Mehrfadengarns und eine zur Erzeugung eines Garnbehandlung-Strahlstroms mit Schwingungen einer Resonanzschärfe von mindestens 2 an der Stelle einer Auslaßöffnung der Garnbehandlungszone befähigten Einrichtung, die mindestens zwei zur Garnbehandlungszone hin offene Fluidumsdüsen aufweist, von denen die erste eine Fluidumförderdüse zur kontinuierlichen Lieferung eines Strahlstroms und die zweite mit einer Quelle zur Erzeugung einer Druckwelle verbunden und eine; Düse zur Lieferung einer diskontinuierlichen Druckwelle ist, wobei sich die Achsen beider Düsen in der Garnbehandlungszone treffen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der ersten Düse auf der Fluidumszuführseite kleiner ist als der Querschnitt dieser Düse auf der zur Behandlungszone hin gelegenen Fluidumsauslaßseite, daß die Quelle zur Erzeugung der Druckwelle aus einer Resonanzkammer besteht, die koaxial mit der ersten Düse und dieser über die Garnbehandlungszone hinweg gegenüberliegend angeordnet ist, und die zweite Düse zwischen der Garnbehandlungszone und der Resonanzkammer so angeordnet ist, daß sie einen verengten Halsteil in Form eines Einlasses der Resonanzkammer bildet.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Fluidumseinführöffnung an der Innenseite der ersten Düse vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidumseinführöffnung in Verbindung steht mit der Fluidumszuführseite der ersten Düse.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Expansionskammer vorgesehen ist zwischen der ersten Düse auf deren Fluidumszuführseite und der zweiten Düse auf der Fluidumsauslaßseite der ersten Düse, wobei der Querschnitt dieser Expansionskammer größer ist als sowohl derjenige der Fluiduitiszuführ- als auch -auslaßseite der ersten Düse.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Fluidumseinführöffnung in Verbindung steht mit der Expansionskammer.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil zur Steuerung der Fluidumsdurchflußmenge an der Fluidumseinführöffnung vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil zur Steuerung der Fluidumsdurchflußmenge an der Fluxdumsexnfuhroffnung vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil zur Steuerung der Fluidumsdurchflußmenge an der Fluxdumsexnfuhroffnung vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Resonanzkammer beliebig einstellbar ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidumsförderdüse in bezug auf Axialrichtung gerade ausgebildet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidumsförderdüse längs der Einspeisrichtung des Fluidums konisch zulaufend ausgebildet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Wandumfangs der Garnbehandlungszone eine Öffnung in Form eines mit der Außenseite in Verbindung stehenden Schlitzes aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Garnbehandlungszone, die Fluidumförderdüse und die Resonanzkammer in solcher Weise an einem Gehäuse angebracht sind, daß die Achsen dieser Bauteile aufeinander abgestimmt und die Bauteile in bezug auf ihre Axialrichtungen durch eine elastische Einrichtung so fixiert sind, daß bei Aufhebung der Wirkung der elastischen Einrichtung alle die Behandlungszone aufbauenden Bauteile in axialer Richtung bewegbar sind unter Öffnung eines Teils der Garnbehandlungszone in Form eines Schlitzes und Herstellung einer Verbindung zwischen der Garnbehandlungszone und der Außenseite.

22. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Garnbehandlungszone, die Fluidumsförderdüse und die Resonanzkammer aus voneinander unabhängigen und vom Gehäuse nicht abmontierbaren Bauteilen bestehen.

23. Vorrichtung zur Verflechtung eines Mehrfadengarns mit HiLfe eines Fluidums, gekennzeichnet durch eine peripher abgeschlossene Garnbehandlungszone zur Einführung des zu behandelnden Garns, eine zur Garnbehandlungszone hin offene Fluidumsförderdüse, eine mit der Fluidumsförderdüse in Verbindung stehende

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ORIGINAL INSPECTED

« EI _

Fluxdumseinführöffnung, und eine mit der Fluidumsförderdüse koaxial angeordnete und dieser gegenüberliegende Resonanzkammer mit einem verengten Halsteil an deren Einlaß.

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