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Die Erfindung betrifft eine Wirbeldüse gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine derartige Wirbeldüse ist aus der DE-OS 27 22 319 bekannt. Bei der bekannten Wirbeldüse besitzt der sich trichterförmig verjüngende Einlaß ein konisches Teilstück, an welches sich in Laufrichtung des Faserstranges ein zylindrisches Teilstück anschließt, welches an einer konischen Stufe in einen engen Kanalbereich übergeht.
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Beim Faserbündelgarnspinnen ist es notwendig, ein Faserbündel, welches in einem sogenannten Walzenstreckwerk verstreckt wurde, in eine Wirbeldüse einzusaugen und ihm in dieser einen Falschdraht zu erteilen. Wenn die Einsaugung nicht ausreichend ist, wird ein Teil des von den vorderen Abzugswalzen gelieferten Faserbündels nicht glatt in die Wirbeldüse eingeführt, sondern es haftet an der Oberfläche der Walzen und wird somit um die Walzen herumgeschlungen, oder es wird durch den Luftstrom weggeblasen, der durch die Hochgeschwindigkeitsdrehung der Walzen erzeugt wird. Das Aufwickeln der Fasern auf den Walzen und das Wegblasen der Fasern erschwert den Spinnbetrieb, verschmutzt die Umgebung der Spinnvorrichtung und setzt die Materialausbeute herab.
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Speziell wird das Faserbündel oder der Faserstrang der Wirbeldüse vom Auslaß eines Streckwerks in Form eines abgeflachten Bandes zugeführt. Wenn daher der Einlaß der Wirbeldüse kreisförmig oder ähnlich ausgebildet ist, wie dies bei der bekannten Wirbeldüse gemäß der DE-OS 27 22 319 der Fall ist, dann ergeben sich große Zwischenräume zwischen der Oberseite und der Unterseite des Faserstranges einerseits und den ihnen gegenüberliegenden Wandbereichen des Einlasses andererseits, so daß durch diese Zwischenräume eine erhebliche Luftmenge in die Luftwirbeldüse eingesaugt werden kann, ohne daß eine entsprechend große Saugkraft auf den Faserstrang einwirken würde.
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Es ist auch bereits eine Spinnvorrichtung bekannt, in welcher eine Saugdüse zum Einsaugen eines Faserbündels stromabwärts eines Zufuhrwalzenpaares angeordnet ist und bei welcher weiterhin stromabwärts der Einsaugdüse eine weitere Düse vorgesehen ist, die dem Faserbündel einen Falschdraht erteilt (JP-PS 43-28 250). Bei dieser Vorrichtung wird der Saugeffekt dadurch erheblich verbessert, daß eine unabhängige Einsaugdüse vorgesehen ist. Jedoch treten bei dieser Vorrichtung viele Probleme auf, beispielsweise die höheren Abmessungen der Anlage aufgrund der Notwendigkeit einer zusätzlichen Falschdrahtdüse, schwierige Wartung und erhöhter Luftverbrauch.
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Ausgehend von dem Stand der Technik gemäß der DE-OS 27 22 319 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Wirbeldüse dahingehend zu verbessern, daß der abgeflachte Faserstrang mit gutem Wirkungsgrad und gleichmäßig angesaugt und mit einem Falschdraht versehen werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Wirbeldüse gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die Wirbeldüse gemäß der Erfindung hat konstruktiv eine gewisse Ähnlichkeit mit einer aus der CH-PS 5 14 003 vorbekannten Wirbeldüse, die ebenfalls einen abgeflachten Einlaß aufweist, im übrigen aber einem völlig anderen Zweck dient, nämlich dazu, nach einem Fadenbruch in einer konventionellen Ringspinnmaschine in dem anzusetzenden Vorgarn eine Drehung zu erzeugen.
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Es ist ein wichtiger Vorteil der Wirbeldüse gemäß der Erfindung, daß aufgrund der abgeflachten Einlaßöffnung die Zwischenräume zwischen Oberseite und Unterseite des abgeflachten Faserstranges einerseits und den ihnen gegenüberliegenden Wandbereichen der Einlaßöffnung erheblich reduziert werden und folglich die Geschwindigkeit des Saugstroms (bei gleicher Luftmenge) ansteigt und infolgedessen größere Saugkräfte erhalten werden. Außerdem wird der Saugstrom durch die kontinuierliche Abnahme des Querschnitts des Einlasses turbulenzfrei beschleunigt. Daher kann der Faserstrang stabil und gleichmäßig in die Wirbeldüse eingeführt werden. Dadurch winden sich die Fasern weniger um die Streckwalzen, und außerdem wird der Flugverlust herabgesetzt, so daß die Ausbeute des Spinnprozesses erhöht wird. Da die außenliegenden Teile des Faserstranges bei der Erzeugung des Falschdrahts fest an den Innenwänden des abgeflachten Einlasses anliegen, wird die Zahl der Drehungen der freien Faserenden in den außenliegenden Bereichen in gewissem Umfang herabgesetzt, so daß die außenliegenden Faserbereiche bei der darauffolgenden Aufdrehung dicht um den zentralen Bereich des Faserstranges herumgeschlungen werden und somit ein gut verschlungenes Faserbandbündelgarn bilden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Spinnvorrichtung zum Faserbündelgarnspinnen mit einer erfindungsgemäßen Wirbeldüse;
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Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Wirbeldüse gemäß der Erfindung;
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Fig. 3 eine Vorderansicht der in Fig. 2 dargestellten Wirbeldüse und
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Fig. 4 eine schaubildliche Ansicht eines anderen bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wirbeldüse.
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Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Faserbündelgarnspinnen. Ein Faserstrang 3 wird von einer Vorratsspule 1 abgezogen und wird durch eine Führung 5 zwischen ein Walzenpaar 7, 7&min; eingeführt, durch ein Riemchenpaar 9, 9&min; und ein stromabwärts davon angeordnetes Abzugswalzenpaar 11, 11&min; verstreckt, dann in eine Wirbeldüse 13 eingeführt und schließlich von einem weiteren Abzugswalzenpaar 15, 15&min; abgezogen. In der Wirbeldüse 13 wird dem Faserstrang 3 durch einen Wirbel zunächst ein Falschdraht erteilt, der anschließend stromabwärts wieder aufgedreht wird, wobei sich die Fasern an der Oberfläche des Faserstranges 3 um den Kernbereich des Faserstranges 3 herumschlingen und ein Faserbündelgarn 17 bilden. Das Faserbündelgarn 17 wird auf eine Spinnhülse 21 aufgewickelt, welche durch Reibungsmitnahme von einer Antriebswalze 19 angetrieben wird; auf der Spinnhülse 21 wird ein Kops 23 gebildet.
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Unter Bezugnahme auf die Darstellung der Fig. 2 wird im folgenden die Wirbeldüse 13 näher erläutert. Der Körper 130 der Wirbeldüse 13 hat ein Vorderteil, das zum Abzugswalzenpaar 11, 11&min; komplementär ausgebildet ist, so daß die Wirbeldüse 13 dicht am Walzenpaar 11, 11&min; angeordnet werden kann. In dem Körper 130 sind ein Einlaß 13 a, ein enger Faserkanal 13 b und ein weiter Faserkanal 13 c hintereinander angeordnet. Durch den Körper 130 führt eine Düse 13 d, die in der Innenwand des Faserkanals 13 b oder des Faserkanals 13 c mündet. Die Höhe h des Einlasses 13 a nimmt allmählich in Richtung auf den engen Faserkanal 13 b ab, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn man von dem Walzenpaar 11, 11&min; aus auf die Wirbeldüse blickt (Fig. 3), dann hat die Einlaßöffnung 13 a längs der Drehachsen des Walzenpaars 11, 11&min; eine etwas abgeflachte Form. Genauer wird die Einlaßöffnung von einer oberen Kante 14 a und einer unteren Kante 14 b des Einlasses 13 a gebildet, die sich in horizontaler Richtung linear erstrecken, und durch Seitenkanten 14 c und 14 d, die die Form kurzer Bögen haben und die oberen und unteren Kanten 14 a und 14 b in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise miteinander verbinden. Das Verhältnis der Länge l in Richtung der längeren Kanten 14 a und 14 b und der Höhe h in Richtung der kürzeren Kanten 14 c und 14 d liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 3 : 1 und 10 : 1, und zwar aus folgenden Gründen:
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Wenn die Form des Einlasses 13 a dem Querschnitt des aufgefächerten Faserstranges 3 ähnlicher wird, dann steigt die Geschwindigkeit des Saugstromes an und infolgedessen werden die Saugkräfte größer. Da jedoch die im Bereich der Kanten des Faserstranges 3 liegenden Teile desselben durch die mit der Drehung der Walzen 11, 11&min; verbundenen Luftströme und durch das Anhaften der Fasern an den Walzen 11, 11&min; gestört werden können, ist ihre Oberfläche nicht so glatt. Wenn daher der Einlaß 13 a extrem abgeflacht ist, und zwar mit einem Verhältnis der Breite l zur Höhe h von über 10 : 1, dann nimmt die Luft zu, die durch die seitlichen Zwischenräume des Einlasses 13 a angesaugt wird, und die oben beschriebenen Störungen verstärken sich.
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Da jedoch - wie beschrieben - der Querschnitt des Einlasses 13 a in Richtung auf den engen Faserkanal 13 b abnimmt, kann der von der Einlaßöffnung zum engen Faserkanal 13 b gerichtete Saugstrom allmählich beschleunigt werden, ohne daß dabei Turbulenzen auftreten. Die Saugkraft entsteht dabei aufgrund der Neigung der Düse 13 d gegenüber dem weiten Faserkanal 13 c. Die aus der Düse 13 d austretende Luft erzeugt in dem weiten Faserkanal 13 c einen Wirbel, da die Düse 13 d gegenüber der Achse des Faserkanals 13 c versetzt ist. Der Wirbel erteilt dem Faserstrang 3 einen Falschdraht. Erfindungsgemäß ist der Querschnitt des Einlasses abgeflacht, die außenliegenden Faserteile des abgeflachten Faserstranges 3 kommen bei der Drehung, die aufgrund der Falschdrahterteilung durch den Wirbel auftritt, mit der oberen und der unteren Wand des Einlasses 13 a in Berührung. Aufgrund der Reibungskräfte zwischen dem Faserstrang 3 und den Wänden des Einlasses 13 a können sich die außenliegenden Fasern, deren freie Enden nicht im Kern des Faserstranges 3 eingebettet sind, nicht so frei drehen wie die Kernbereiche des Faserstranges 3 und daher schlingen sie sich mit einem kleineren Falschdrahtwinkel um den Kernbereich. Wenn der Faserstrang 3 anschließend wieder aufgedreht wird, dann werden die außenliegenden Faserteile mit dem kleineren Falschdrahtwinkel um den Kernbereich des Faserstranges 3 herumgeschlungen. Dabei entspricht die Anzahl der Umschlingungen der Differenz der Drehung zwischen dem äußeren und dem inneren Bereich des Faserstranges 3.
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Um diesen beschriebenen Umschlingungseffekt noch zu vergrößern, sind an der Innenwand des Einlasses 13 a mehrere schmale Nuten 14 e angeordnet ( Fig. 4), die eine Drehung der außenliegenden Teile des Faserstranges 3 beim Falschdrahterteilen verhindern. An die Stelle der Nuten 14 e kann auch eine rauhe oder aufgerauhte Oberfläche der Innenwände des Einlasses 13 a treten. Die Nuten 14 e oder die rauhe Oberfläche können die gesamten Innenwände des Einlasses 13 a bedecken. Es ist jedoch bereits wirksam, wenn Nuten 14 e oder eine rauhe Oberfläche nur an der oberen und an der unteren Innenwand des Einlasses 13 a angeordnet sind, da der Faserstrang 3 mit den Seitenwänden des Einlasses 13 a weniger in Kontakt stehen als mit der oberen und der unteren Wand.
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In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel befindet sich die Wirbeldüse 13 hinter den Abzugswalzen 11, 11&min; des Streckwerkes. Die Wirbeldüse 13 kann jedoch hinter beliebigen Walzen angeordnet werden, wenn diese Walzen die letzten einer Streckwalzengruppe sind.
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Die Querschnittsform des Einlasses 13 a ist nicht beschränkt auf die im wesentlichen rechteckige Form, die in der Zeichnung dargestellt wird, sondern es können auch andere Formen Verwendung finden, beispielsweise Ellipsen, vorausgesetzt, sie haben die oben beschriebene abgeflachte Form. Die Auswahl der Formen sollte mit Rücksicht auf die Bohrtechniken erfolgen.