DE2931115A1

DE2931115A1 - Verfahren und vorrichtung zum offenendspinnen eines garnes

Info

Publication number: DE2931115A1
Application number: DE19792931115
Authority: DE
Inventors: Frank A Aschenbrenner; William V Wright
Original assignee: COR Inc
Current assignee: COR Inc
Priority date: 1978-07-31
Filing date: 1979-07-31
Publication date: 1980-02-21
Also published as: JPS5522099A; US4170866A; GB2027064A

Description

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VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM OFFENENDSPINNEN
EINES GARNES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Offenendspinnen eines Garnes, insbesondere zum Spinnen eines Garnes unter Verwendung einer rotierenden Spinneinheit, welche die Fasern sammelt und vereinigt, so daß die Fasern zu einem gesponnenen Garn gedreht werden können.

Die Verwendung eines Rotors beim Offenendspinnen ist allgemein bekannt. Bei einem bekannten Verfahren werden Stapelfasern kontinuierlich und aerodynamisch einem sich drehenden Spinnrotor zugeführt, wobei die Fasern einer durch die Drehung hervorgerufenen Zentrifugalkraft ausgesetzt und nach außen zu einem Punkt bewegt werden, an welchem sich die Fasern sammeln. Die gesammelten Fasern werden kontinuierlich abgezogen und gedreht, so daß ein gesponnenes Garn entsteht. Die Vorteile eines derartigen Spinnverfahrens bestehen in einer erhöhten Produktivität, in verminderten Arbeitskosten und in einer erheblichen Verringerung an Energiekosten. Das Offenend-Rotorepinnen hat jedoch auch einige Nachteile. Ein wesentlicher Nachteil liegt in der verhältnismäßig geringen Zugfestigkeit im Vergleich mit einem auf einer herkömmlichen Ringspinnmaschine gesponnenen Garn. Die Verminderung der Zugfestigkeit beruht auf der beim Offenendrotorspinnen auftretenden, zufälligen Orientierung und Brückenbildung der Fasern, was zu einem beachtlichen Verlust an wirksamer Faserlänge führt, die zur Garnfestigkeit beiträgt. Die am häufigsten verwendete Einrichtung füträie Faserzufuhr ist ein Vorreißer, welcher die Fasern der Rotoreinheit zuführt. Der Vorreißer öffnet die Fasern und richtet sie durch seine Kamnwirkung teilweise aus. Bii dieser Gelegenheit bilden jedoch die Zahnräder des Vorreißers an den Enden der FasernHaken, die vor dem Spinneorgang,nicht mehr gerade gerichtet werden. Das Ergebnis ist, daß ein

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derartiges Offenendspinnen nur einen begrenzten wirtschaftlichen Wert hat.

Ein weiterer beachtlicher Nachteil beim Offenendrotorspinnen besteht darin, daß die Vorrichtung gegen Schmutz und Abfall empfindlich ist. Die dem Rotor zugeführten Fasern müssen sehr rein sein, da ein auf den Rotor gelangender Abfall oder Schmutz zentrifugal nach außen wandert und sich an dem äußeren Punkt ansammelt, an welchem sich auch die Fasern sammeln. Dies führt zu einer Unebenheit im Garn und einer höheren Anzahl von nach unten gerichtetn Enden.

Die bekannten Offenend-43pinnvorrichtungen verlassen sich nur auf die Anwendung von aerodynamischen Kräften, um die Fasern dem Rotor zuzuführen und gleichzeitig zu orientieren und auszurichten. Dies führt zu den vorstehend erwähnten Nachteilen. In dem Bestreben, die Schwierigkeiten bei den aerodynamischen Systemen zu vermeiden, wird in der US-PS 3.673.781 vorgeschlagen _t ein elektrostatisches Feld und minimale aerodynamische Kräfte zu verwenden, wobei der Rotor als eine der Elektroden dient*. Diese Anordnung opfert jedoch die bei den aerodynamischen Systemen vorhandenen Vorteile des Geraderichtens, Orientierens und Ausrichtens dem Bestreben, die Nachteile auf ein Minimum zubringen. Bei einem anderen Spinnver- fahren wird ein Kerngarn durch eine.Faserzuführvorrichtung hindurchgeführt und gedreht, um ein Kerngarn herzustellen. Beispiele für ein derartiges Kernspinnen ist in den US-PSen 3.845.611 und 4.028.871 beschrieben. Bei diesen Vorrichtungen werden elektrostatische Kräfte verwendet, um die Fasern gerade zu richten und auszurichten,um eine Wirksame Orientierung der Fasern für eine Ablage auf einem Kerngarn und ein Drehen mit dem Kerngarn zu erzielen. Diese Vorrichtungen bedienen sich jedoch nicht eines Rotorspinnens oder einer aerodynamischen Zufuhr, obgleich es aus der US-PS 4.028.871 bekannt war, in wirtschaftlicher Weise orientierende und geraderichtende Kräfte zu erzeugen, welche auf die Fasern wirken.

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Während beim Stand der Technik entweder elektrostatische oder aerodynamische Kräfte unter einem gegenseitigen Ausschluß verwendet werden, werden bei der vorliegenden Erfindung aerodynamische und elektrostatische Kräfte in einer einzigartigen Weise miteinander kombiniert, um ein wirtschaftlich annehmbares, gesponnenes Garn mit einer vergleichbaren oder besseren Qualität zu erzielen, welche die herkömmlichen, auf Ringspinnmaschinen gesponnenen Garne haben. Dies erfolgt dadurch, daß bei einer Ausführungsform eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes benutzt wird, welche die gleiche, in der US-PS 4.02B.871 beschriebene Vorrichtung ist, welche das anfängliche Geraderichten und Ausrichten der Stapelfasern besorgt. Ferner wird ein letzter Verfahrensschritt zur Reinigung der Fasern vor dem Spinnvorgang vorgesehen. Auf diese Weise wird eine zur Garnfestigkeit beitragende, wirksame Faserlänge ermöglicht. Dies ist ein Ergebnis, das nicht erreicht wird, wenn Vorreißer normalerweise zusammen mit Rotoreinheiten verwendet werden.

Die elektrostatische Kraft wird mit der aerodynamischen Kraft kombiniert, welche die Fasern vom elektrostatischen Feld aerodynamisch abzieht und dem sich drehenden Spinnrotor mit einer immer zunehmenden Geschwindigkeit aerodynamisch zuführt, so daß das durch das elektrostatische Feld erzielte Geraderichten und lineare Ausrichten nicht nur aufrechterhalten, sondern verstärkt wird. Es ist auch eine Einrichtung vorgesehen, welche eine zur Verbiegung der Fasern führende Abnahme der Geschwindigkeit der Fasern nach deren Eintreten in die Rotorkammer vermeidet. Die Fasern werden daher in einem geradegerichteten und ausgerichteten Zustand auf der Rotorfläche abgelegt, die sich mit einer größeren Geschwindigkeit dreht als die Fasern zugeführt werden. Die Fasern werden zentrifugal gesammelt und für den Drehvorgang verbunden und als ein gesponnenes Garn abgezogen. Auf diese Weise wird ein gleichförmiges, gesponnenes Garn mit hoher Qualität erzielt, das eine beträchtlich höhere, durchschnittliche Zugfestigkeit als das herkömmliche, auf Ringspinnmaschinen gesponnene Garn hat.

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Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Offenendspinnen eines Garnes aus Stapelfasern unter Verwendung eines elektrostatischen Feldes und eines Spinnrotors, bei welchen die Stapelfasern kontinuierlich einem elektrostatischen Feld zugeführt werden, in welchem Die Fasern geradegerichtet und im allgemeinen linear orientiert werden und aus welchem sie aerodynamisch abgezogen und einer Rotorkammer in einem benachbarten Körper zugeführt werden, wobei ein Spinnrotor die Fasern zentrifugal für den nachfolgenden Drehvorgang verbindet und die Fasern in der Form eines gesponnenen Garnes abgezogen werden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das elektrostatische Feld mit einer Zone einer erhöhten Feldintensität ausgebildet, in welche die Fasern im Feld wandern und in welcher die Fasern im allgemeinen linear orientiert und geradegerichtet sind. - . . . .

Vorzugsweise wird ein Saugvorgang vorgesehen, um die Fasern aerodynamisch abzuziehen und dem Spinnrotor zuzuführen. Die aerodynamische Zufuhr der Fasern wird dadurch erleichtert, daß der Saugstrom durch einen Kanal hindurchgeleitet wird, dessen eines Ende im allgemeinen in der Nähe des elektrostatischen Feldes mündet und dessen anderes Ende in die Kammer mündet, in welchem der Spinnrotor untergebracht ist. Der Kenal hat einen allmählich abnehmenden Querschnitt in Förderrichtung, so daß die vom elektrostatischen Feld abgezogenen Fasern dem Spinnrotor mit einer immer zunehmenden Geschwindigkeit zugeführt werden. Der Rotor ist vorzugsweise mit einer in einem spitzen Winkel geneigten Umfangswend versehen, deren Innenfläche die Fasern aufnimmt, die vom elektrostatischen Feld abgezogen und zugeführt worden sind. Die geneigte Umfangswand sorgt dafür, daß die Fasern zentrifugal längs der Wand fortschreiten,und sich zu einem Strang verbinden, der in gedrehter Form als ein gesponnenes Garn abgezogen wird.

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Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der den Spinnrotor aufnehmende Körper mit einem zylindrischen Abschnitt versehen, welcher in die Rotorkammer vorsteht und einen kreisförmigen Querschnitt hat, der etwas kleiner als die kreisförmige Fläche ist, die vom Rand des Spinnrotors begrenz wird. Der Rotor ist so in der Kammer angeordnet, daß der Rand des Rotors im wesentlichen den vorstehenden zylindrischen Abschnitt derart umgibt, daß sowohl ein kleiner Ringspalt zwischen dem vorstehenden zylindrischen Abschnitt und dem Rotorrand als auch ein kleiner Spalt zwischen dem Rotorrand und der KammarflMche entsteht, von welcher der zylindrische Abschnitt absteht. Auf diese Weise wird der tatsächliche Spinnbereich im Rotor eingeschlossen. Der Zuführkanal geht durch den den Rotor beherbergenden Körper und durch den vorstehenden zylindrischen Abschnitt in einer Weise hindurch, daß der Zuführkanal im allgemeinen tangential zur geneigten Wand des Rotors verläuft. Das in die Rotorkammer mündende Ende des Zuführkanals liegt im allgemeinen in der Nähe des oberen Abschnittes der geneigten Wand. Den beiden Vorstehenden Merkmalen ist ein weiteres Merkmal zugeordnet, welches für die Drehung des Rotors mit einer solchen Geschwindigkeit sorgt, daß die Geschwindgikeit der die Fasern aufnehmende Fläche größer als die Geschwindigkeit ist, mit welcher die Fasern dieser Fläche zugeführt werden. Auf diese Weise treten die Fasern aus dem Zuführkanal in einem geradegerichteten und ausgerichteten Zustand aus, in welchem die Fasern im allgemeinen tangential zur Innenfläche der geneigten Rotorwand verlaufen und sofort von einem um den Umfang verlaufenden Luftstrom erfaßt werden, welcher durch die Zirkulation der Luft hervorgerufen wird, welche beim Zuführen der Fasern in die Rotorkemmer gesaugt wird. Dieser zirkulierende Luftstrom wird durch die größere Drehgeschwindigkeit des Rotors und die im wesentlichen geschlossene Gestalt des Spinnbereiches im Rotor erzeugt. Die aus dam Kanal austretenden Fasern zeigen keine eine Verbiegung dar Fasern verursachende Abnahme der Geschwindigkeit und werden sofort im wesentlichen tangaltial auf der Innenfläche der geneigten Rotorwand in einem geredegarichteten, ausgerichteten und längs verlaufenden Zustand lagt.

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Das kombinierte,elektrostatische und aerodynamische Spinnsystem weist an einer Stelle, die von der vorstehend erwähnten linearen Zone der erhöhten Feldintensität entfernt ist, eine Einrichtung zum Auffangen von frei fliegendem und anderem Abfallmaterial auf, welches in das elektrostatische Feld gelangt und in der linearen Zone nicht aufgefangen und abgezogen worden ist.

Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen·

Fig. 1 einen teilweise schematischen Vertikalschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Vertikelschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung längs der Linie 2-2 in Fig. 1

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Mittelabschnittes der Fig. 1, in welcher die Kraftlinien des elektrostatischen Feldes und ein Querschnitt der flotor— einheit gezeigt sind,

Fig. 4 einen vergrößerten querschnitt der in den vorhergehenden Figuren gezeigten Rotoreinheit,

Fig. 5 einen Horizontalschnitt durch die in Fig. 4 gezeigte Rotoreinheit längs der Linie 5-5 in Fig. 4,

Fig. 6 einen Horizontalschnitt durch die in Fig. 4 gezeigte Rotoreinheit längs der Linie 6-6 in Fig. 4,

Fig. 7 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht mit der Darstellung einer vereinfachten Ausführungsform gemäß der Erfindung, und

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß Fig. 7.

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Die Fig. 1-6 zeigen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines gesponnenen Garnes, bei welchen Stapelfasern geradegerichtet, ausgerichtet und durch ein elektrostatisches Feld gesammelt, aerodynamisch aus dem elektrostatischen Feld abgezogen und einem sich drehenden Spinnrotor zugeführt werden, welcher die Fasern zentrifugal zu einem Streng verbindet, der gedrehtund vom Rotor in Form eines gesponnenen Garnes abgezogen wird.

Es wird zunächst auf die Figuren 1-3 Bezug genommen. Es ist sine Vorrichtung 10 zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes dargestellt. Die Vorrichtung 10 hat die gleiche allgemeine Konstruktion, Form und Funktion, die in der US-PS 4.028.871 der Anmelder beschrieben sind. Dps elektrostatische Feld wird verwendet, um die Fasern F auszurichten, gerade :zu richten und für die Zufuhr zur rotierenden Spinneinheit 15 zu sammeln. Des elektrostatische Feld wird durch eine Einrichtung erzeugt, die eine äußere Elektrode 20 und eine innere Elektrode 22 aufweist. Die äußere Elektrode 20 ist im allgemeinen kugelförmig, hohl und verhältnismäßig groß. Die innere Elektrode 22 ist kugelfömig, verhältnismäßig klein und asymetrisch in der äußeren Elektrode angeordnet. Die asymetrxsche Anordnung der inneren Elektrode wird dadurch erreicht, daß die innere Elektrode 22 horizontal vom Mittelpunkt der äußeren Elektrode 20 versetzt wird. Dies führt zu einem verringerten Abstand zwischen den Elektroden gegen eine lineare Zone 24 mit vermindertem Abstand. Der verringerte Abstand wird in inmittelbarer Nähe der linearen Zone 24 durch eine nach innen gekrümmte Verjüngung der Innenwand der äußeren Elektrode 20 betont, wie dies bei 26 gezeigt ist. Wenn bei dieser Anordnung ein elektrisches Potential an die beiden Elektroden angelegt wird, entsteht im kugelförmigen Innenraum der äußeren Elektrode 20 ein elektrostatisches Feld zwischen der inneren Elektrode 22 und der äußeren Elektrode 20. Der sbnehmende Abstand zwischen diesen beiden Elektroden führt zu einer Änderung der Intensität des elektrostatischen Feldes. Die Intensität nimmt zu, wenn der Abstand zwischen den Elektroden

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abnimmt und ist in der linearen Zone 24 aufgrund des stark verringerten Abstandes am größten, der durch die innere Verjüngung 26 der äußeren Elektrode 20 entstanden ist.

Im unteren Abschnitt des kugelförmigen, elektrostatischen Feldes ist auch eine Sekundärzone 36 mit erhöhter Feldintensität ausgebildet. Die Sekundärzone 36 wird durch den verringerten Abstand zwischen der äußeren Elektrode 20 und einer leitenden Stange oder einem leitenden Element 3Θ gebildet. Die leitende Stenge 38 dient einerseits als Auflage für die innere Elektrode 22 und andererseits als Einrichtung zur Verbindung der inneren Elektrode 22 mit der Quelle 28 des elektrischen Potentiales. Ein Mantel aus elektrisch isolierendem Material umgibt die Stange 38 längs eines in die äußere Elektrode 20 reichenden Längenabschnittes und auch außerhalb der äußeren Elektrode 20, um elektrische Funken zwischen der Stange 38 und der äußeren Elektrode 20 zu vermeiden. Diese Anordnung erzeugt einen se&jndären Bereich eines verringerten Abstandss, wodurch eine entsprechend zunehmende Feldintensität am-Boden der äußören Elektrode 20 erzielt wird. Diese Sekundärzone 36 sammeltfreifliegendes und anderes : Abfallmaterial in der kugelförmigen Außenelektrode 20, das aufgrund der Schwerkraft, der Saugwirkung oder auf andere Weise hinter die lineare Zone 24 der erhöhten Feldintensität gelangt sind. Ein derartiges, freifixegendes Abfallmaterial kann daher aus dem elektrostatischen Feld durch eine Saugwirkung entfernt werden, die durch eine herkömmliche, schematisch dargestellte Quelle 46 über eine Saugleitung 43 erzeugt wird.

Die Stapelfasern F werden der elektrostatischen Zone über eine kleine schmale Öffnung 52 in der äußeren, kugelförmigen Elektrode über der Primärzone 24 der erhöhten FelcLintensität zugeführt. Die Fasern F werden durch eine Einrichtung zugeführt, die in einem Gehäuse untergebracht ist. Diese Einrichtung umfasst eine nach oben gerichtete

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Verlängerung der äußeren Elektrode 20. Die nach oben gerichtete Verlängerung bildet einen Kanal 56, der zur Öffnung 52 führt und in welchem eine herkömmliche öffnungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Vorreißer 58 angeordnet ist. Der Vorreißer wird in herkömmlicherweise über eine Welle 60 angetrieben. Der Vorreißer 58 tremt die Stapelfasern F von einem Band S ab, das dem Kenal 56 über eine Öffnung 51 auf der Oberseite des Gehäuses 54 zugeführt wird. Der Vorreißer 58 verteilt die Fasern F in getrennter Form Im Kanal 56, so daß die Fasern durch die Öffnung 52 in des elektrostatische Feld in der Außenelektrode 20 abgegeben werden. Die an das elektrostatische Feld abgegebenen Fasern wandern zur linearen Zone 24 der erhöhten Feldintensität. Wenn die Öffnung 52 die einzige wesentliche Öffnung ist, durch welche die Luft in des Innere der Außenelektrode 20 eintreten kann, wird die vorstehend erwähnte, durch die Saugleitung 48 hervorgerufene Saugwirkung an der Öffnung 52 und damit im Kanal 56 konzentriert, so daß die Saugwirkung ein Mittel derstellt, mit welchem die Fasern F nach unten durch den Kanal 56 und die Öffnung 52 in das elektrostatische Feld gezogen werden' können. Um den Einfluß der Öffnung 52 hinsichtlich der fehlenden Elektrodenfläche Euf einem Minimum zu halten, wird die Öffnung 52 verhältnismäßig schmal ausgebildet und paralell zur Primärzone 24 der erhöhten Feldintensität angeordnet. Die Größe und Gestalt der Öffnung 52 können jadoch je nach Wunsch geändert werden, um geeignete Ergebnisse zu erzielen.

Eine Öffnung 64 ist in der Außenelektrode 20 an einer Stelle vorgesehen, an welcher die innere Verjüngung 26 der Außenelektrode 20 an größten ist, um die Fasern aus dem elektrostatischen Feld abziehen und der rotierenden Spinneinheit zuführen zu können, wie dies im Nachstehenden noch näher erläutert werden wird. Eine genauere Beschreibung des Aufbaues und der Wirkungsweise der Vorrichtung zur Erzeugnung des elektrostatischen Feldes ist in der US-PS 4.028,871 der Anmelder enthalten.

Die rotierende Spinneinheit 15 verbindet die elektrostatisch gerBdagrichteten und ausgerichteteniFaeern zu einen Strang, der zu

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einem gesponnenen Garn gedreht wird. Die Rotoreinheit 15 ist mit der Vorrichtung 10 zur Erzeugung des elektrostatischen Feldes verbunden und weist einen äusseren Mantel oder Körper 11 auf, der in der Nähe der linearen Zone 24 angeordnet ist. Der Körper 11 besitzt eine Rotorkammer 8 und einen zylindrischen Abschnitt 9, welcher in die Kammer 8 vorsteht. In der Kammer 8 ist ein Spinnrotor 32 drehbar gelagert. Der Spinnrotor 32 ist mit einer Umfangswand 34 versehen, die eine Innenfläche 53 für die Aufnahme der Fasern aufweist. Die Umfangswand 34 ist gegen die Drehachse des Rotors 32 so geneigt, dass ein spitzer Winkel zwischen der Wand 34 und der ebenen Fläche 35 des Rotors 32 entsteht. Eine Umfangsnut37 ist auf der der Drehachse zugekehrten Innenfläche des Rotors 32 an der Verbindungsstelle der ebenen Rotorfläche 35 und der Rotorwand 34 ausgebildet. Die Umfangsnut 37 stellt den äussersten Punkt der Innenfläche des Rotors 32 dar.

Der oben erwähnte, vorstehende zylindrische Abschnitt 9 weist eine kreisförmige Querschnittsfläche auf, die nur ein wenig kleiner als die kreisförmige Fläche ist, welche durch den Rand 43 der Rotorwand 34 begrenzt ist. Wenn der Rotor 32 in der Kammer 8 angeordnet ist, umgibt die Rotorwand 34 im wesentlichen den abstehenden, zylindrischen Abschnitt 9, wobei kleine Luftspalte sowohl zwischen dem Rand 43 der Rotorwand 34 und dem abstehenden zylindrischen Abschnitt 9 als auch zwischen dem Rand 43 und der Fläche 7 der Kammer 8 erhalten bleiben, von welcher der abstehende zylindrische Abschnitt 9 ausgeht, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist.

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An der Rotoreinheit 15 ist eine herkömmliche Einrichtung 13, wie beispielsweise ein Elektromotor, für den Antrieb des Rotors 32 befestigt. Die Antriebseinrichtung 13 weist eine Antriebswelle 39 auf, welche in die Kammer 8 reicht und fest in eine Nabe 41 eingesetzt ist, die von der äusseren, ebenen Fläche des Rotors 32 absteht.

Im Körper 11 ist auch ein linearer Kanal 12 für die Abgabe der Fasern aus der linearen Zone 24 der erhöhten Feld intensität im elektrostatischen Feld an den Spinnrotor 32 ausgebildet. Der Kanal 12 reicht von einer in der Nähe der Öffnung 64 liegenden Stelle durch den Körper 11 und durch den abstehenden zylindrischen Abschnitt 9 bis zur Rotorkammer 8, wobei der Kanal tangential zur Rotorwand 34 verläuft, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Eintrittsöffnung 45 des Kanals 12 steht direkt mit der Öffnung 64 der äusseren Elektrode 20 in Verbindung. Der Eintrittsabschnitt des Kanals 12 ist zur linearen Zone 24 kolinear. Die Austrittsöffnung 47 des Kanals 12 liegt auf der Oberfläche des abstehenden zylindrischen Abschnitts 9. Die Austrittsöffnung 47 liegt hierbei in unmittelbarer Nähe der oberen Innenfläche der Rotorwand 34. Der Kanal 12 weist in Förderrichtung der Fasern einen allmählich abnehmenden Querschnitt auf.

Eine herkömmliche, sekundäre Saugeinheit 4 ist am Körper 11 befestigt. Die Saugeinheit 4 steht mit der Kammer 8 in Verbindung und erzeugt einen tragenden Luftstrom, welcher sich durch die Kammer 8 und den Kanal 12 bewegt, um die Fasern aus der linearen Zone 24 der erhöhten Feldintensität in den Kanal 12 abzuziehen und durch den Kanal 12 zu transportieren und auf der oberen Innenfläche der Rotorwand 34 abzugeben.

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Schliesslich ist im Körper 11 ein rohrförmiger Kanal 25 vorgesehen, der koaxial zur Drehachse des Rotors 32 angeordnet ist. Der rohrförmige Kanal 25 dient zum Abziehen des Stranges aus den vereinigten Fasern von der Umfangsnut 37 des Rotors 32. Das Abziehen des Stranges vom Rotor 32 und das schliesslich stattfindende Drehen des Stranges zu .einem gesponnenen Garn wird in bekannter Weise durch eine angetriebene Führungswalze 17 und zwei angetriebene Abzugswalzen 16 bewirkt. Das Garn wird auf einer Vorratsspule P aufgewickelt, die von einer Flächenberühruhgswalze angetrieben wird.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt. Zunächst muss die Quelle 28 des elektrischen Potentials eingeschaltetwerden. In gleicher Weise müssen der Rotor 32, die beiden Saugeinrichtungen 4 und 46, die Abzugswalzen 16 und;der Vorreisser 58 eingeschaltet werden. Ein Band S (sliver) kann dann dem Vorreisser 58 zugeführt werden, welcher das Band S in einzelne Fasern F zerteilt. Die zerteilten Fasern werden durch die von der Saug ei η richtung 46 hervorgerufene Saugwirkung durch die Öffnung 52 in das elektrostatische Feld abgezogen. Die in das elektrostatische Feld eintretenden Fasern werden von der linearen Zone 24 der erhöhten Feldintensität unter dem Einfluss der zunehmenden elektrostatischen Feldintensität elektrostatisch angezogen. Die Verjüngung 26 bewirkt ein rasches Ansteigen der Feldintensität in der linearen Zone 24, wodurch ein rasches Wandern der Fasern F zur linearen Zone 24 bewirkt wird. Dies führt zu einem Geraderichten und linearen Orientieren der Fasern F in einer horizontalen Lage in der linearen Zone 24. An dieser Stelle gelangen die Fasern F unter den Einfluss der Saugwirkung, die von der Saugeinrichtung 4 ausgeht und sich durch den Kanal

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12 fortpflanzt, wodurch die geradegerichteten und linear orientierten Fasern F aus der linearen Zone 24 durch die Öffnung 64 abgezogen und in den Kanal 12 eingesaugt werden.

Die abnehmende Querschnittsfläche des Kanals 12 bewirkt eine konstante Zunahme der Geschwindigkeit des sich bewegenden tragenden Luftstromes, welcher durch, die Saugeinrichtung 4 erzeugt wird. Die abnehmende Querschnittsfläche des Kanals 12 führt daher zu einer konstanten Zunahme der Geschwindigkeit, mit welcher die Fasern F durch den Kanal 12 hindurchgehen. Auf diese Weise wirkt auf das vordere Ende einer jeden Faser F eine grössere Kraft als auf das hintere Ende der Fasern. Dies führt daher zu einem Strecken oder Geraderichten der Fasern F, wobei gleichzeitig die im elektrostatischen Feld erzielte lineare Ausrichtung der Fasern aufrechterhalten und verstärkt wird. Eine derartige Beschleunigung der Fasern F ist in jedem Stadium des Fasertransports bis zur Ankunft auf der Sammelfläche des Rotors 32 wünschenswert, um ein maximales, lineares Ausrichten und Geraderichten der Fasern zu erzielen. Um die Faserbeschleunigung in jedem Stadium des Fasertransports aufrechtzuerhalten und eine die Faserverformung begünstigende Abnahme der Fasergeschwindigkeit nach dem Austritt der Fasern aus dem Kanal 12 zu vermeiden, ist der Körper 11 mit dem in die Kammer 8 vorstehenden zylindrischen Abschnitt 9 versehen, wobei der Rotor 32 so in der Kammer 8 angeordnet ist_J;fcdass die geneigte Rotorwand 34 den abstehenden zylindrischen Abschnitt 9 im wesentlichen und enger umgibt. Der Kanal 12 ist im Körper 11 und im abstehenden zylindrischen Abschnitt 9 im allgemeinen tangential zur geneigten Rotorwand 34 ausgerichtet. Der Kanal 12 mündet in die Kammer S an der Oberfläche des abstehenden zylindrischen Abschnittes 9

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in der Nähe der oberen Innenfläche der geneigten Rotorwand 34, wie dies im vorstehenden näher dargelegt worden ist. Schliesslich wird der Rotor 32 vom Motor 13 mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die zur Erzielung einer Oberflächengeschwindigkeit der Rotorwand ausreicht, die grosser als die Geschwindigkeit ist, mit welcher die Fasern F aus dem Kanal 12 austreten. Die grössere Umfangsgeschwindigkeit des Rotors 32 in Verbindung mit dessen Anordnung, wonach der abstehende zylindrische Abschnitt 9 eng umgeben und damit der tatsächliche Spinnbereich im Rotor 32 im wesentlichen umschlossen ist, hat den Zweck, das sofortige Entweichen der beim Fasertransport in den Rotor 32 gesaugten Luft zu vermeiden, indem die längs des Umfanges verlaufende Zirkulation der Luft im Rotor 32 selbst unterstützt wird. Der sich bewegende transportierende Luftstrom zirkuliert daher längs des Umfanges im wesentlichen innerhalb des Rotorspinnberetches, wodurch eine Abnahme der Geschwindigkeit der aus dem Kanal 12 austretenden Fasern vermieden und die lineare Ausrichtung und die gerade ausgerichtete Lage der vorher auf der Rotorwand 34 angeordneten Fasern aufrechterhalten und weiter verstärkt wird, wobei die Luft allmählich über den Rand 43 des Rotors 32 entweicht, während sie zirkuliert. Die Fasern F verlassen daher dan Kanal 12 in einem geradegerichteten und ausgerichteten Zustand, in welchem die Fasern im allgemeinen tangential zur geneigten Rotorwand 34 verlaufen und gleichzeitig sofort von dem am Umfang zirkulierenden Luftstrom im Rotor 32 erfasst und an der oberen Innenfläche der geneigten Rotorwand 34 im wesentlichen tangential zu dieser abgelegt werden, ohne dass die geradegerichtete und ausgerichtete Lage der Fasern beeinträchtigt wird oder verlorengeht. Die grössere Geschwindigkeit des Rotors 32 hat den Zweck, die Fasern durch

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Reibung gegen die Aufnahmefläche des Rotors zu ziehen, um hierdurch zusätzlich dazu beizutragen, die ausgestreckte Lage der Fasern F zu erhalten,

Wenn die Fasern F einmal an der oberen Innenfläche der geneigten Rotorwand 34 abgelegt sind, werden sie sofort der Zentrifugalkraft ausgesetzt, welche durch die Drehung des Rotors 32 erzeugt wird. Die Fasern wandern unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft auf der geneigten Rotorwand 32 nach aussen gegen die Umfangsnut 37. Die Fasern sammeln sich in der Nut 37, in welcher sie nicht nur mit anderen Fasern in der Nut 37 sondern auch mit den Fasern am Ende des durch das Rohr 25 abgezogenen Garnes eine kohäsive Bindung eingehen. Hierdurch entsteht ein Faserstrang, der am Ende des vorher gebildeten Garnes haftet. Der kontinuierlich wachsende Strang wird kontinuierlich in radialer Richtung vom Rotor 32 durch das Rohr 25 abgezogen, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Der radiale Abschnitt 70 des Stranges und das längs des Umfanges verlaufende Ende 66 des Stranges werden vom Rotor 32 kontinuierlich gedreht, wobei das hintere Ende 66 kontinuierlich über die innere Umfangsfläche des Rotors 32 streicht, wodurch dem Strang ein Drall zur Bildung eines gesponnenen Garnes erteilt und auch eine Anlagerung neuer Fasern an das hintere Ende 66 aus der Nut 37 durch Kohäsion bewirkt wird. Das gedrehte Garn wird vertikal durch das Rohr 25 abgezogen und über die Führungswalze 17 und die Abzugswalzen 16 geführt, wobei ein letzter Drall vor dem Aufwickeln des gesponnenen Garnes auf die Spule P durch den Antrieb der Flächenberührungswalze erzeugt wird.

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Die in den Fig. 1 bis 6 dargestellte Ausführungsform enthält alle Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung. Es wurden jedoch auch zufriedenstellende Ergebnisse bei einem in den Fig. 7 und 8 dargestellten System mit einem vereinfachten elektrostatischen Feld erzielt. Bei dieser vereinfachten Ausführungsform wird die gleiche Wirkungsweise bzw. Vorrichtung hinsichtlich der aerodynamischen Easerzufuhr und des Rotorspinnens angewandt. Die gleichen Teile tragen in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen. Bei der vereinfachten Ausführungsform ist jedoch die anfängliche Faserzufuhr und die Anordnung des elektrostatischen Feldes abgewandelt worden. Es gibt daher keine Kombination einander umschliessender Elektroden zur Bildung eines elektrostatischen Feldes und keine Zone einer erhöhten Feldintensität. Die Fasern F werden direkt von zwei Streckwalzen 100 zugeführt, welche vorzugsweise die letzten beiden Streckwalzen einer Reihe von Streckwalzen eines Streckwerkes sind, welches ein Band S in getrennte Fasern dank der zunehmenden Wirkung der Reihen der Streckwalzen zieht.

Wenn die Fasern den Greifspalt der Streckwalzen 100 verlassen, treten sie in ein elektrostatisches Feld E ein. Das elektrostatische Feld wird durch ein elektrisches Potential erzeugt, das zwischen den Walzen und dem Eintrittsende eines Rohres 102 angelegt wird. Das Rohr ,102 stellt eine Verlängerung des vorstehend erwähnten Kanals 45 dar, durch welchen die Fasern F zum Rotor 32 gesaugt werden, um die Fasern in ein gesponnenes Garn Y umzuwandeln. Das elektrostatische Feld hat in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 6 den Zweck, die Fasern F zu öffnen, ge radezurichten und im allgemeinen linear zu orientieren, wenn die Fasern die Streckwalzen

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1 OO verlassen. Die Ergebnisse werden dadurch gesteigert, dass die Fasern in das Eintrittsende 101 des Rohres 102 durch Saugwirkung eingezogen werden. Das elektrostatische Feld E und die Saugwirkung wirken ebenfalls zusammen, um die Fasern von einem flachen breiten Band zu einer im allgemeinen axialen Anordnung innerhalb des Rohres 102 zusammenzufassen, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist.

Die Erfindung schafft also ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Offenendspinnen eines Garnes unter Verwendung eines von zwei in Abstand angeordneten Elektroden erzeugten elektrostatischen Feldes in Verbindung mit einem Spinnrotor, der eine in einem spitzen Winkel geneigte Umfangswand und eine Umfangsnut an der Verbindungsstelle zwischen der Innenfläche der Rotorwand und der ebenen Fläche des Rotors hat. Stapelfasern werden dem elektrostatischen Feld zugeführt, in welchem sie im allgemeinen linear orientiert und geradegerichtet werden. Die Fasern werden aerodynamisch aus dem elektrostatischen Feld abgezogen und der Innenfläche der geneigten Rotorwand mit Hilfe eines Zuführkanals zugeführt. Der Zuführkanal ist tangential zur geneigten Rotorwand ausgerichtet und hat einen allmählich abnehmenden Querschnitt, so dass die durch den Kanal hindurchgeführten Fasern einer immer zunehmenden Geschwindigkeit ausgesetzt werden. Die Fasern wandern zentrifugal längs der Innen-

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fläche der geneigten Rotorwand weiter und sammeln sich in der Umfangsnut des Rotors, in welcher die Fasern sowohl mit anderen Fasern in der Nut als auch mit den Fasern am hinteren Ende des Games eine kohäsive Bindung einzugehen beginnen. Das hintere Ende des Garnes wird gedreht und vom Rotor abgezogen, wodurch ein Strang aus Fasern entsteht, die am hinteren Ende des vorher

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gebildeten Games anhaften. Das gebildete Garn wird kontinuierlich abgezogen. Die kontinuierliche Drehung des Rotors bewirkt ein Abziehen des hinteren Endes des Garnes, wobei das hintere Ende des Garnes kontinuierlich über die innere Umfangsfläche des Rotors streicht, wodurch dem Faserstrang am hinteren Ende ein Drall erteilt und ebenso eine Anlagerung von neuen Fasern am hinteren Ende aus der Umfangsnut durch Kohäsion bewirkt wird.

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eerseite

Claims

Licht, Schmidt, Hansmann & Herrmann Patentanwälte Licht. Schmidt, Hansmann, Herrmann -Postfach 701205 -8000 München 70 * Dipl.-Ing. Martin Licht Dr. Reinhold Schmidt COR INC Dipl.-Wirtsch.-I ng. Axel Hansmann ' Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann 4012 Park Road Charlotte, North Carolina 28209 Albert-Roßhaupter-Str. 8000 München 70 V. St. A. Telefon: (089)7603091 Telex: 5 212 284 pats d Telegramme: Lipatli München Zi/Le 31. Juli 1979 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfehren zum Offenendspinnen eines Gernes bus Stepelfesern unter Verwendung eines elektrostatischen Feldes und eines Spinnrotors, dadurch gekennzeichnet, dass

a) die Stepelfasern einem elektrostatischen Feld kontinulierlich zugeführt werden,

b) die Fasern im Feld elektrostatisch gerade gerichtet und im allgemeinen linear orientiert werden,

c) die Fasern aerodynamisch in einem im allgemeinen linear orientierten und gBrade gerichteten Zustand aus dem Feld abgezogen und die abgezogenen Fasern in einem im ellgemeinen lineer orientierten und gerade gerichteten Zustand aerodynamisch der Fläche eines Spinnrotors zugeführt werden,

d) der Rotor angetrieben wird, um die euf dem Rotor befindlichen Fasern zentrifugal zu semmein und miteinander zu verbinden, um einen Faserstrang zu bilden, und

e) der Faserstrang kontinuierlich vom Rotor abgezogen und gedreht wird, um ein gesponnenes Garn zu bilden.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dess das elektrostatische Geraderichten und Orientieren der Fasern dadurch erfolgt, daß die Fasern im Feld zu einer Zone mit erhöhter Feldstärke elektrostatisch wendern, in welcher die Fasern im allgemeinen linear orientiert und ausgerichtet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, deß

des eerodynEmische Abziehen der Fasern eus dem Feld im wesentlichen kolineer mit der linearen Orientierung der Fasern im Feld erfolgt.

4. Verfahren nech Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, deß das aerodynamische Zuführen der Fasern auf die Rotorfläche mit der Meßnehme erfolgt, deß die Geschwindigkeit der Fasern vom Feld zur RotorflMche gesteigert wird, um die ellgemeine linear orientierte und gerade^gerichtete Anordnung der zugeführten Fesern verbessert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor so angetrieben wird, deß die Geschwindigkeit der die Fasern aufnehmenden Flachs des Rotors größer als die Geschwindigkeit ist, mit weicher die Faserrr dem Rotor zugeführt werden, um die allgemeine lineare Orientierung und gerade Ausrichtung der Fasern aufrecht zu erhalten und weiter zu steigern.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß des aerodynamische Abziehen der Fasern eus dem Feld und das aerodynamische Zuführen der Fasern auf die Rotorfläche mit Hilfe einer Saugwirkung erfolgt, um einen sich bewegenden, tragenden Luftstrom für des Abziehen und Zuführen zu erzeugen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aerodynamische Abziehen und Zuführen mit der Maßgabe erfolgt, deß der Querschnittsbereich des sich bewegenden Lufstromes der Fasern allmählich kleiner wird, um die Geschwindigkeit des Luftstromes zu erhöhen.

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8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, deß der Spinnrotor eine in einem spitzen Winkel geneigte Umfangswend mit einer Innenfläche aufweist und die Zufuhr der Fasern zum Rotor dadurch erfolgt, daß die Fasern euf der Innenfläche der geneigten Wand abgelegt werden, und daß die Drehung des Rotors die Fasern allmählich zentrifugal längs der Innenfläche bewegt, um die Fasern zu Binem Strang zu vereinen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zuführen die Fasern im wesentlichen tangential auf der Innenfläche der geneigten Rotorwand abgelegt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch das aerodynamische Zuführen Luft zum Rotor gesaugt wird, und das Antreiben des Rotors im allgemeinen eine um den Umfang verlaufende Luftzirkulation bewirkt, so daß die allgemeine lineare Orientierung und gerade Ausrichtung der Fasern aufrechterhalten und weiter gesteigert wird, wenn die Fasern auf die Rotorfläche gefördert werden, und deß die zirkulierende Luft allmählich über den Rand des Rotor entweicht.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführen der Stapelfasern zum elektrostatischen Feld dadurch erfolgt, daß ein Faserstrang einer Öffnungsvorrichtung zugeführt und mit Hilfe der Öffnungsvorrichtung in einzelne Fasern aufgeteilt wird und die einzelnen Fasern dem elektrostatischen Feld zugeführt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Saugmaßnahme vorgesehen wird, um den Transport der einzelnen Fasern von der Öffnungsvorrichtung zum elektrostatischen Feld zu bewirken.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß freifliegendes und anderes Abfallmaterial, welches in das elektro-

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statische Feld gelengt ist, in einem Abstand von der Zone mit erhöhter Feldintensität gesammelt wird.

14. Vorrichtung zum Offenendspinnen eines Garnes aus Stapelfasern, gekennzeichnet durch

e) eine Einrichtung zum Erzeugen eines elektrostatischen Feldes,

b) eine Einrichtung zum kontinuierlichen Zuführen von Stapelfasern zum elektrostatischen Feld, um die Fasern in dieser Zone elektrostatisch zu öffnen, gerade zu richten und lineer euszurichten,

c) einen Körperfn), der in der Nähe des Feldes angeordnet ist und eine Rotorkammer (8) enthält,

d) einen Spinnrotor (15), der in der Kammer (ß) drehbar engeordnet ist,

e) einen im Körper (11) ausgebildeten Kenal (12), der vom Feld bis zur Kammer (8) reicht, um die Fasern [F) vom Feld auf die Oberfläche des Rotors (15) zu transportieren,

f) eine Seugeinrichtung, welche Luft durch die Kemmer (8) und durch den Kenelf 12) saugt, um die gerade gerichteten und ausgerichteten Fasern vom Feld abzuziehen und die Fesern in und durch den Kanal (12) auf die Rotorfläche zu fördern,

g) eine Einrichtung zum Antreiben des Rotors, um die auf der -■ Fläche des Rotors abgelegten Fasern unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft gerade zu richten, auszurichten und zu verbinden, um einen Strang zu bilden, und

h) eine Einrichtung zum kontinuierlichen Abziehen des Faserstranges in gedrehtem Zustand vom Rotor, um ein gesponnenes Garn zu bilden.

15. Vorrichtung zum Offenendspinnen eines Garnes nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, defl das elektrostatische Feld eins Zone mit einer erhöhten Feldintensität hat, und die kontinuierlich fördernde

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Einrichtung die Fasern zum Feld transportiert, so daß die Fasern aufgrund des elektrostatischen Feldes zur genannten Zone wendern und in dieser Zone elektrostatisch geöffnet, gerade gerichtet und linear eusgerichtet werden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (12) in der Nähe des Feldes kolineer mit den linear ausgerichteten Fasern in dieser Zone ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dedurch gekennzeichnet, daß der Κεηεΐ im wesentlichen linear zu seinem Querschnitt ist, der in Längsrichtung vom Feld zur Kammer allmählich abnimmt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 14, dedurch gekennzeichnet, daß der Kanal im allgemeinen tangential zum Rotor orientiert ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor eine in spitzem Winkel geneigte Umfangswand mit einer Innenfläche zur Aufnahme der Fasern aufweist und die Fasern längs der Innenfläche unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft allmählich weiterwandern und sich zu einem Strang vereinigen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, deß der Körper (11) einen zylindrischen Abschnitt (9) aufweist, welcher in der Nähe der Innenfläche der Rotorwand in die Rotorkanmer(8) vorsteht und einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, der etwas kleiner als die benachbarte kreisförmige Fläche der Rotorwand ist, welche den abstehenden Abschnitt mit einem kleinen dazwischenliegenden Luftspalt umgibt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekenntzeichnet, daß der Kanal im abstehenden zylindrischen Abschnitt verläuft und auf der zylindrischen Fläche in der Nähe der Fläche der Rotorwand

mündet, um die Fasern aus dem Kanal auf der Fläche der Rotorwand tangential abzulegen und unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft längs der Wand zu bewegen, um einen Faserstrang zu bilden.

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22. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung für den kontinuierlichen Transport der Stepelfasern zum elektrostatischen Feld ein in der Nähe des elektrostatischen Feldes angeordnetes Gehäuse und einen im Gehäuse vorgesehenen Kanal aufweist, der an seinem einen Ende ein erste Öffnung auf der Fläche des Gehäuses für die Zufuhr eines Faserstranges in das Gehäuse und an seinem anderen Ende eine zweite Öffnung besitzt, die mit dem elektrostatischen Feld in Verbindung steht, um die einzelnen Fasern dem elektrostatischen Feld zuzuführen, und deß im Kanal des Gehäuses eine Einrichtung vorgesehen ist, welche den Faserstrang in einzelne Fasern aufteilt und die einzelnen Fasern im Kanal des Gehäuses in Richtung der zweiten Öffnung verteilt.

23. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die kontinuierliche Zufuhr der Stapelfasern zum elektrostatischen Feld eine Saugeinrichtung aufweist, welche die einzelnen Fasern in das elektrostatische Feld zieht.

24. Vorrichtung nach Anspruch -15, gekennzeichnet durch ein© Einrichtung, welche freifliegendes und anderes Abfallmeterial, welches in dBs_. elektrostatische Feld geraten ist, in einem Abstand von der lineeren Zone der erhöhten Feldintensität sammelt.

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ORIGINAL INSPECTED