DE3210666A1 - Fluidstrahlorgan, insbesondere fluidduese, zur herstellung texturierter bzw. strukturierter faeden - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Fluiddüse zur Herstellung texturierter Fäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Gesponnene Filamentfäden sind üblicherweise glatt bzw. gleichförmig und vermitteln kein übermäßig gutes Griffgefühl. Da gesponnene Nylonfilamente einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und sehr glatt sind, können sie beispielsweise auch nicht ohne abschließenden Behandlungsprozeß praktisch angewendet werden, es sei denn, sie sind für eine spezielle Verwendung vorgesehen.

Es wurden demgemäß schon verschiedene Verfahren vorgeschlagen, mittels denen Filamentfäden mit permanenten Schlaufen, Schleifen, Schlingen usw. versehen wurden, um ihnen Flexibilität oder Bauschigkeit· zu verleihen, Eigenschaften also, die gesponnenen Filamentfäden nicht von vornherein eigen sind.

So ist diesbezüglich beispielsweise ein Verfahren bekannt, mittels dem die Filamentfäden mit unregelmäßigen Schlingen oder Schlaufen bzw. Schleifen versehen werden, indem der Turbulenzeffekt eines Luftdüsenstrahles verwendet wird, um die Filamentfäden bauschig zu machen.

Im einzelnen wird hierbei ein Filamentbündel einem turbulenten Strom eines Luftdüsenstrahles ausgesetzt, um die Monofilamente voneinander zu trennen und sie heftig in einer Wirbelzone zu bewegen, worauf dann die Filamente derart aus der Wirbelzone herausbewegt werden, daß auf sie keinerlei Spannung, Zug oder dgl. ausgeübt wird; im Augenblick der Herausnahme der Filamente aus der Wirbelzone werden diesen Filamenten, da sie gelockert bzw. entspannt werden, in unregelmäßiger Weise Schlaufen, Schleifen, Schlingen usw. erteilt, wodurch ein texturiertes bzw. strukturiertes Bauschgarn erzeugt wird.

Bei diesem bekannten Verfahren, bei dem ein Luftdüsenstrahl zur Anwendung gelangt, muß eine große Luftmenge verwendet werden, weshalb dieses Verfahren auch in wirtschaftlicher Hinsicht gravierende Nachteile aufweist, und zwar insbesondere dann, wenn Fäden mit einer kleinen Denierzahl hergestellt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine Vorrichtung zur Herstellung texturierten Fäden eine zur Erzeugung eines Luftdüsenstrahles für die Herstellung texturierter Fäden geeignete Fluiddüse zu schaffen, bei der ein Fluidleckverlust an der Fadeneinführseite der Düse verhindert ist und die somit außerordentlich wirtschaftlich arbeitet, so daß sie demgemäß auch mit besonderem Vorteil bei der Herstellung von Fäden mit kleiner Denierzahl zur Anwendung gelangen kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüche angegeben.

Bei der erfindungsgemäß ausgestalteten, zur Herstellung texturierter Fäden vorgesehenen Fluiddüse wird ein der Düse zugeführtes Filament bündel der Wirkung eines komprimierten Fluids unterworfen, wobei ein Düsenkörper, der eine Fadendurchlaßbohrung sowie eine Wirbelzone aufweist, abgedichtet mit einer in den Düsenkörper eingeführten Nadel verbunden ist, die ihrerseits ebenfalls eine Fadendurchlaßbohrung aufweist und an ihrem Außenumfang mit wenigstens einem Dichtungsring zum Eingriff mit dem Innenumfang des Nadelkörpers versehen ist. Aufgrund dieser konstruktiven Merkmale ist ein Leckverlust des Fluids an der Fadeneinlaßseite der Düse wirksam verhindert, und es wird sämtliches der Düse zugeleitetes Fluid zur Wirbelzone weitergeleitet. Demgemäß ist auch der Ausnutzungsgrad des komprimierten Fluids bedeutend gesteigert, was nicht zuletzt zur Folge hat, daß einebe-

trächtli ehe Menge an elektrischer Energie eingespart wird. Wenn die für die jeweiligen Spulen vorgesehenen Fluidzufuhrrohre an ein Fluidhauptrohr angeschlossen sind, das sich bei bzw. unter den jeweiligen Spulen erstreckt, wird auch dieselbe Menge des auf den Faden einwirkenden Fluids der Düse jeder Spule zugeführt, so daß sich bei den einzelnen Spulen keinerlei Abweichung in der Fluidmenge ergibt. Es weisen daher/in den jeweiligen Spulen gebildeten texturierten Fäden eine gleichförmige Qualität auf, ohne daß eine feststellbare Abweichung in der Garnqualität unter den einzelnen Fadenspulen auftritt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch in Seitenansicht die Vorrichtung zur Herstellung texturierter Fäden;

Fig. 2 im Längsschnitt die Fluiddüse und

Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform hiervon.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird beider dargestellten Vorrichtung zur Herstellung texturierter Fäden ein Filamentbündel Yl, das von einer auf einem Aufsteckrahmen 1 gelagerten Fadenzufuhrquelle 2 (Aufsteckspule) abgezogen wird, nach oben bewegt, durch Zufuhrwalzen bzw. -rollen 3, 4 vorwärts transportiert, sodann nach unten bewegt und schließlich in eine Fluiddüse 7 (Fluidstrahlorgan) eingeleitet, die in einem Düsengehäuse 5 angeordnet ist. Falls erwünscht, kann das Filamentbündel Yl auch durch eine Wasserzufuhrvorrichtung 6 hindurchgeleitet werden, um auf dasFilamentbündel Yl Wasser aufzubringen, bevor es in die Düse 7 eingeleitet wird.

Der dann aus der Düse 7 austretende Faden wird spannungslos durch eine Transportwalzeneinrichtung 10 abgezogen, zu einer Festigerheizung Ϊ1 transportiert, dann in thermisch gefestigtem Zustand einer Wickeleinrichtung 12 zugeführt und schließlich auf eine Auflaufspule 13 aufgewickelt.

Die Anzahl der in die Fluiddüse 7 eingeleiteten Filamentbündel Yl ist ohne besondere Bedeutung, d.h. es könnender Fluiddüse 7 ein, zwei oder mehr Filamentbündel Yl zugeleitet werden.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist die dargesellte Fluiddüse 7 einen Düsenkörper 14 sowie eine Nadel 15 auf, die in den Düsenkörper 14 eingesetzt und dort befestigt ist. Der Düsenkörper 14 ist versehen mit einer zylindrischen Bohrung 16 zur Aufnahme der Nadel .15, einer konischen Bohrung 17 , die am vorderen Ende der zylindrischen Bohrung vorgesehen ist und einen sich in Fadentransport richtung allmählich verringernden Querschnitt aufweist, und mit einer Fadendurchlaßbohrung 18, die mit der konischen Bohrung 17 in Verbindung steht und nach außen mündet. Diese Fadendurchlaßbohrung 18 weist einen achsparallel angeordneten zylindrischen Bohrungsabschnitt 19 sowie einen sich erweiternden Bohrungsabschnitt 20 auf, dessen Querschnittsfläche sich in Fadentransportrichtung vergrößert.

An einem Teil der Innenumfangsfläche des Düsenkörpers 14 sind eine Druckluftzufuhrbohrung 21 sowie eine (konkave) Hingnut 22 ausgebildet, die derart angeordnet ist, daß die Mündungsöffnung der Druckluftzufuhrbohrung 21 außerhalb der Umfangsfläche der Nadel 15 liegt, wie deutlich aus Fig. 2 ersichtlich.

Die Nadel 15 weist einen zylindrischen Abschnitt auf, und es ist in der Längsmittelachse der Nadel 15 eine Fadendurchlaßbohrung 23 vorgesehen, welche die gesamte Nadel 15 durchsetzt.

Die Nadel 15 weist weiterhin ein Teil 24 kleinen Durchmessers, ein Teil 25 großen Durchmessers und einen Flansch 26 auf, wobei die Teile 24, 25, 26 fest. bzw. einstückig miteinander verbunden sind; am vorderen Umfangsende der Nadel 15 ist weiterhin eine abgeschrägte Fläche 27 (Anfasung) vorgesehen. Der Neigungswinkel der Anfasung 27 entspricht demjenigen einer im Düsenkörper 14 vorgesehenen entsprechendausgebildeten geneigten Fläche 28, wobei zwischen diesen beiden Flächen 27, 28 ein Zwischenraum S mit demgemäß parallel zueinander verlaufenden Begrenzungswänden gebildet ist. Dieser Zwischenraum S steht mit einer Ringkammer (29) in Verbindung, die zwischen dem Düsenteil 24 kleinen Durchmessers und der Innenumfangsfläche des Düsenkörpers 14 gebildet ist.

Etwa auf mittlerer Höhe des Düsenteils 25 großen Durchmessers ist in diesem eine (konkave) Ringnut 30 gebildet, wobei durch diese Ringnut und die Ringnut 22 des Düsenkörpers 14 eine Fluidkammer 31 begrenzt wird. In diese Fluidkammer 31 wird durch die Fluidzufuhrbohrung 21 hindurch ein komprimiertes Fluid, insbesondere Druckluft, eingeleitet.

Die Fluidkammer 31 steht über eine Verbindungsbohrung 32 mit der Ringkammer 29 in Verbindung. Hierbei kann die Verbindungsbohrung 32 an einer einzigen Stelle oder auch an zwei oder mehr Stellen des Nadelumfangs vorgesehen sein. Wenn die Verbindungsbohrung 32 an einer einzigen Stelle vorgesehen ist, bildet das in die Ringkammer 29 eingeleitete komprimierte Fluid eine spiralenförmige bzw. schraubenförmige Strömung, die sich vorwärtsbewegt und gleichzeitig um das Nadelteil 24 kleinen Durchmessers herumwirbelt, so daß dadurch auf den Faden ein Verdreheffekt ausgeübt wird.

Die Nadel 15 ist entlang der Innenumfangsfläche 14a des Düsenkörpers verschiebbar, so daß dadurch die axiale Länge einer zwischen dem vor-

deren Ende der Nadel 15 und dem Düsenkörper 14 gebildeten Wirbelzone Z einstellbar ist. An einer Stelle des Nadelteils 25 großen Durchmessers ist eine Ringnut 33 gebildet, in die ein aus elastischem Material, beispielsweise Nitrilgummi, bestehender Dichtungsring 34 eingepaßt ist, so daß das Fluid daran gehindert ist, durch einen (nicht bestehenden) kleinen Zwischenraum zwischen der Außenumfangsfläche der Nadel 15 und der Innenumfangsfläche 14a des Düsenkörpers 14 nach außen zu lecken.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind an zwei Umfangsstellen der in den Körper 38 der Fluiddüse 37 eingesetzten Nadel 39 Ringnuten 42, 43 mit hierin eingepaßten Dichtungsringen 40, vorgesehen, so daß die Nadel 39 mittels der Dichtungsringe 40, 41 abgedichtet dem Innenumfang des Düsenkörpers 38 anliegt.

Die Ausbildung und Eigenschaften der unter Verwendung der beschriebenen Düsen 7, 37 hergestellten Fäden hängen von der Qualität, Menge und Geschwindigkeit des Fluids, d.h. also jeweils düsentypischen Eigenschaften, sowie von der Fadengeschwindigkeit und der Art der Fasern des zu behandelnden Fadens ab. Um eine optimale Bauschigkeit zu erhalten, ist es erforderlich, auch die jeweiligen Größenabmessungen der betreffenden Einzelteile der Düse bzw. Vorrichtung zu berücksichtigen. Im einzelnen bedeutet dies, daß die Größe des Einlasses 35 der Düse sowie des Düsenauslasses 20 in bestimmter Beziehung zu der Art und Feinheit des zu behandelnden Fadens stehen. So sollte der Düseneinlaß eine Größe aufweisen, die ausreichend groß ist, um den Faden mit minimalem Reibungswiderstand hindurchzulassen, wobei es von Vorteil ist, lediglich am Einlaßteil ein aus einem harten Material, beispielsweise einem keramischem Material, bestehende Führung anzuordnen.

Um ein Rückströmen des Fluids von der Wirbelzone Z zu verhindern, 10 326

ist das vordere Endteil 36 der Fadendurchlaßbohrung 23 der Nadel 15 ■ bzw. 39 derart ausgestaltet, daß es einen größeren Durchmesser als die übrige Fadendurchlaßbohrung 23 aufweist.

Um weiterhin beim Faden auf wirksame Weise einen abrupten, d.h. plötzlichen Geschwindigkeitsunterschied zu erzeugen, ist eine Ausbildung erforderlich, die beim Fluid eine hohe Diffusorgeschwindigkeit bzw. Strömungsgeschwindigkeit erzeugt. Zu diesem Zweck kann vor dem Auslaß 20 der Düse 7 eine Prallplatte angeordnet sein, die der Strömung des ausgestrahlten Fluids entgegenwirkt.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung der Düsen 7 bzw. 37deutlich wird, wird das Fluid, das über die Druckluftzufuhrbohrung 21 des Düsenkörpers 14 der Fluidkammer 31 zugeführt wird, über die Verbindungsbohrung 32 der Nadel 15 bzw. 39 in die Ringkammer 29 eingeleitet und sodann in den zwischen der Nadel 15 bzw. 39 sowie dem Düsenkörper 14 bzw. 38 gebildeten Zwischenraum S eingestrahlt, wodurch auf das Filamentbündel ein Zerwirbel-, Drall- und Trenneffekt ausgeübt wird. Das Filamentbündel wird sodann zusammen mit der Fluiddüsenströmung durch den sich erweiternden Bohrungsabschnitt 20 (Düsenauslaß) hindurch ins Freie ausgetragen, wobei unter den Filamenten ein plötzlicher Geschwindigkeitsunterschied erzeugt wird, was bei diesen Filamenten zur Bildung unregelmäßiger Schlaufen, Schleifen, Windungen, Schlingen usw. führt, so daß sich hierdurch ein texturierter bzw. strukturierter Faden ergibt, der aus den bauschigen Filamenten zusammengesetzt ist.

Claims (5)

LlEDL, NÖT'H, ZEITLER Patentanwälte Stcinsdorfstr. 21-22 · D-8000 München 22 · Tel. 089/229441 · Telex: 05/22208 MURATA KIKAI KABUSHIKI KAlSHA 3, Minami Ochiai-cho, Kisshoin, Minami-ku, Kyoto-shi / JAPAN Fluidstrahlorgan, insbesondere Fluiddüse/zur Herstellung texturierter bzw. strukturierter Fäden Patentansprüche;

1. Fluiddüse zur Herstellung texturierter Fäden, gekennzeichnet durch einen Düsenkörper (14, 38) mit einer Fadendurchiaisbohrung (18) und einer Fluidzufuhrbohrung (21) und durch eine Nadel (15, 39), die in ihrer Längsmittelachse mit einer Fadendurchlaßbohrung (23) versehen und derart verschiebbar in eine zylindrische Bohrung (16) des Düsenkörpers eingesetzt ist, daß zwischen der Innenumfangsflache (14a) des Düsenkörpers (14) und der Außenumfangsfläehe der Nadel eine Garnzerwirbelzone (Z) gebildet ist, wobei die Nadel unter Zwischenschaltung wenigstens eines auf den Nadelumfang aufgepaßten Dichtungsrings (34, 40, 41) abgedichtet in den Düsenkörper eingepaßt ist.

10 326 Z/Br.

2. Fluiddüse nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Umfang der Nadel (39) mehrere Dichtungsringe (40, 41) aufgepaßt sind.

3. Fluiddüse nach Anspruch 1 ader 2, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende der zylindrischen Bohrung (16) des Düsenkörpers (14) eine konische Bohrung (17) vorgesehen ist, die einen sich in Fadentransportrichtung verringernden Querschnitt und zur Bildung der Garnzerwirbelzone (Z) mit den Fadendurchlaßbohrungen (18, 23) in Strömungsverbindung steht, und daß der Wirbelzone (Z) komprimiertes Fluid durch einen Ringraum (S) hindurch zuführbar ist, der durch die Innenfläche (28) der konischen Bohrung (16) und eine am vorderen Ende des Nadelumfangs vorgesehene abgeschrägte Fläche (27) begrenzt ist.

4. Fluiddüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschrägte Fläche (27) der Nadel (15) denselben Neigungswinkel wie die geneigte innere Fläche (28) des Düsenkörpers (14) aufweist.

5. Fluiddüse nach einem der Ansprüche Ibis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Düserkörpers (14) eine Fluidkammer (31) sowie eine Ringkamraer (29) gebildet sind, wobei die mit der Fluidzufuhrbohrung (21) versehene Fluidkammer (31) durch eine Ringnut (22) des Düsenkörpers (14) und eine Ringnut (30) der Nadel (15) begrenzt ist, während die Ringkammer (29) über wenigstens eine Verbindungsbohrung (32) mit der Fluidkammer (31) verbunden ist und in,den Ringraum (S) mündet.