DE3437199C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von aus Fasern bestehenden Garnen durch pneumatisches Spleißen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spleißen von aus Fasern bestehenden Garnen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind aus der DE-OS 29 39 481 und der DE-OS 31 45 502 bekannt. Beide Lehren ersetzen das bekannte und nachteilige Knoten durch pneumatische Spleißung. Während nach der erstgenannten Druckschrift die beiden jeweiligen Enden des wickel- und spulenseitigen Fadens in jeweils getrennten Fadenendehalte­ düsen erforderlich ist, damit sie unter der Wirkung eines Saugstromes in freiem Zustand gehalten werden, schlägt die letztgenannte Druckschrift den Einsatz einer Dosiervorrichtung vor, die eine bestimmte Menge einer Suspension, z. B. aus Kieselsäurehydrosol, Öl und Wasser, dem Druckgas vor dem Eintritt in die Spleißkammer zuführt. Diese vorbekannten Verfahren und Vorrichtung sind jedoch nicht zufriedenstellend und sehr wartungsanfällig gewesen. Ihre Ergebnisse zeigten beträchtliche Unregelmäßigkeiten in den Garnen bei schwankenden Festigkeitswerten.

Eine weitere Schwierigkeit beim pneumatischen Spleißen besteht in der Unfähigkeit, die Enden der stark verzwirnten Garne zu öffnen und die Verzwirnung zu lösen. Hierdurch wird die Anwendbarkeit eingeschränkt. Weiterhin konnten schwere Garne, wie Teppichgarne, durch dieses Spleißverfahren nicht miteinander verbunden werden, so daß hier nach wie vor eine Verklebung erfolgte.

Eine weitere Vorrichtung zum pneumatischen Spleißen ist in der GB-PS 20 18 846 beschrieben. Bei dieser Vorrichtung werden der Luftstrom und die nebeneinanderliegenden Garnenden schnell zwischen den Auslässen in Verbindung mit den entsprechenden Luft- und Garneinlässen hin- und herbewegt. Bei dieser Vorrichtung führt die Hin- und Her­ bewegung zu einem periodischen Schließen eines Auslasses in Ausrichtung zum Lufteinlaß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren bzw. Vorrichtung derart zu verbessern, daß das pneumatische Spleißen ohne Zusatz irgendwelcher Suspensionen wartungsfreundlich zu Garnen einheitlich guter Festigkeit und Qualität führt.

Diese Aufgabe wird grundsätzlich durch das Kennzeichen des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 5 gelöst.

In Verbindung mit der vorliegenden Erfindung hat es sich überraschenderweise herausgestellt, daß die Zuverlässigkeit der pneumatischen Spleißung und die Durchschnittsfestigkeit und Haltbarkeit des Spleißes wesentlich durch Erwärmung des Gasstromes, typischerweise eines Luftstrahls, der in die Spleißkammer eintritt, auf mindestens 50°C, und Aufrecht­ haltens eines solchen Temperaturniveaus verbessert werden kann, wozu die Wände der Kammer auf eine entsprechende Temperatur erwärmt werden.

Die erhöhte Temperatur oder die erhöhten Temperaturen liegen bei mindestens 50°C bzw. vorzugsweise in einem Bereich zwischen 100 und 140°C für die meisten Garne. Die obere Temperaturgrenze, die von der Art des zu verbindenden Garnes abhängt, ist diejenige Temperatur, bei der die Fasern zusammenbrechen oder chemische Veränderungen auftreten und/oder die Fasern verkohlen oder versengen, und zwar in einem Ausmaß, daß die Zuverlässigkeit des Spleißes und die Stärke und Widerstandsfähigkeit abnimmt und nicht zunimmt. Bei Baumwollgarnen liegt der Temperaturbereich vorzugsweise zwischen 50 und 100°C. Bei Wolle oder synthetischen Garnen oder entsprechenden Mischgarnen liegt die Temperatur vorzugsweise zwischen 100 und 140°C.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist eine Heizeinrichtung zur Herstellung und Aufrechterhaltung einer Temperatur von mindestens 50°C auf, die vorzugsweise aus einem Wärmetauscher, beispielsweise einer elektrischen Widerstandsheizung, in der Leitung besteht und einer zusätzlichen Heizeinrichtung, die die Spleißkammerwände auf eine Temperatur vom mindestens 50°C erwärmt, die ausreichend ist, um die Spleißung zu verbessern. Eine Vertiefung für die Heizeinrichtung kann in wärmeleitender Verbindung mit den Spleißkammerwänden stehen.

Die Spleißkammer wird in typischer Weise durch einen Kanal mit einem bewegbaren Deckel gebildet, der zurückziehbar ist, um die Anordnung der Garnabschnitte in dem Kanal zu erleichtern und der vor Einleitung des Gasstromes in den Kanal geschlossen wird. Die Einrichtung zur Zuleitung des Gasstromes weist in vorteilhafter Weise eine Düse auf, die durch den Boden der Kammer hindurchgeht und quer zu dieser gerichtet ist. Der Kanal ist an der der Düse gegen­ überliegenden Seite verschlossen, so daß der Gasstrom in Richtung auf die Enden des Kanals abge­ lenkt wird.

Die Heizeinrichtung für den Gasstrom kann mit der Spleißkammer als eine Einrichtung zur Übertragung eines geeigneten elektrischen Entladungs­ bogens über den Gasstrom ausgebildet sein. Die Wände der Düse können eine Elektrode bilden, während die andere Elektrode durch eine Nadel gebildet wird, die vorzugsweise mit ihrer Spitze in der Düse oder angrenzend an den Kopf der Düsen axial bewegbar ist.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung anhand zweier Ausführungs­ beispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Ausführungsform einer Vor­ richtung nach der Erfindung, die leicht an einer Umspulmaschine an­ gebracht werden kann;

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt gemäß der Linie 3-3 der Fig. 1; und

Fig. 4 einen der Fig. 2 entsprechenden Querschnitt, jedoch durch eine zweite Ausführungsform, die einen elek­ trischen Lichtbogen verwendet, um die zugeführte Luft zu erwärmen, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Die in der Zeichnung dargestellte Vor­ richtung besteht aus einem im Metallkanal 10 mit geneigten Wänden 12a, 12b, die eine langgestreckte Spleißkammer 12 definieren, aus einem festen Metall­ körper 11, mit einem Lufthohlraum 13 mit kreisförmigem Querschnitt und einem Sockel 15 für ein angepaßtes Lager 16, das einstückig ausgebildet ist und über die Unterseite des Kanals 10 vorsteht. Weiterhin sind ein Wärmetauscher 18 und entsprechende rohrförmige Leitungen 20, 21 vorgesehen, durch die Luft zu dem Wärmeaustauscher geleitet und als aufgewärmte Luft in den Hohlraum 13 geführt wird. Der Eingriff zwischen dem Sockel 15 und dem Lager 16 ist als Gewindeverbin­ dung mit einem O-Ring 22 gezeigt. Es ist aber auch ein Paßsitz oder eine andere angemessene Verbindung denkbar. Der Sockel 15 und damit auch das Ende des Lagers 16 sind in den Hohlraum 13 offen. Ein oberer Abschnitt des Körpers 11 oberhalb des Hohlraums 13 und des Sockels 15 enthalten einen zweiten Hohlraum 14, der zur Aufnahme einer patronenförmigen elektrischen Widerstandsheizung 8 zum Aufheizen der Wände 12a, 12b der Spleißkammer 12 ausgebildet ist, wobei die Erwärmung der Wände durch die Wärmeleitung über den Körper 11 und den Kanal 10 erfolgt.

Die Spleißkammer 12 weist einen V-för­ migen Querschnitt mit einem sehr schmalen Boden auf. Im Betrieb liegt die Spleißkammer 12 über einem Deckel, der eine Klappe 26 aufweist, die durch eine Scharnier­ verbindung an einem Bolzen 26a befestigt und zwischen einer geschlossenen Stellung (in Fig. 1 und 2 darge­ stellt) und in einer offenen Stellung hin- und her­ schwenkbar ist. In der Offenstellung ist ein Zugang möglich, um die Anordnung von Garnabschnitten 6a, 7a, in Längsrichtung in der Spleißkammer 12 zu erleichtern. Die Teile, durch die die Drehung der Klappe durchgeführt wird, sind nicht dargestellt.

Der Hohlraum 13 steht in Verbindung mit der Spleißkammer 12 über eine sich verengende Kammer 25 in dem Ende des Lagers 16. Eine Düse 27 mit einer kurzen Leitung 28 und einer Öffnung 30 ist als Schlitz in dem Boden der Kammer 12 ausgebildet.

Der Wärmetauscher 18 besteht aus einem zylindrischen wärmeleitenden Kern 60, mit einem mitt­ leren Hohlraum zur Aufnahme einer zweiten patronen­ förmigen elektrischen Widerstandsheizung 9. An seiner äußeren zylindrischen Oberfläche sind eine Vielzahl von ringförmigen Vertiefungen 62 ausgebildet. Ein ringförmiges Gehäuse 64 für den Kern weist ein Paar einander diametral gegenüberliegender Öffnung 65 auf, die dicht von entsprechenden, sich erweiternden Endabschnitten 20a, 21a der Leitungen 20, 21 aufge­ nommen sind. Umgebungsluft, die durch einen nicht gezeigten Ventilator durch die Leitung 20 gedrückt wird, wird bei der Strömung über die Vertiefungen 62 erwärmt. Die erwärmte Luft strömt durch die Leitung 21 in den Hohlraum 30 und wird von da als Strahl in die Spleiß­ kammer 12 durch die Düse 27 gedrückt. Leitbleche 66 (am besten in der Fig. 3 zu erkennen), dienen der Herabsetzung von Turbulenzen in der Strömung.

Um die Vorrichtung als eine herkömmliche pneumatische Spleißvorrichtung einzusetzen, wird der Deckel 26 zurückgeschoben, und Abschnitte 6a, 7a von Stapelgarnen 6, 7, die verspleißt werden sollen (bei denen es sich um die Enden eines gebrochenen Garns handeln kann) werden in die Spleißkammer 12 über oder neben die Öffnung 30 gelegt. An einer textilen Um­ spul- oder Spinnmaschine wird die Bewegung des Deckels 26 und das Einlegen der Garnabschnitte normalerweise mechanisch durch Verwendung von Greifern, Nocken und dergl. (nicht gezeigt) durchgeführt. Die entsprechenden Garnabschnitte, die in die Spleißkammer 12 gelegt werden, weisen lose Fasern auf, die teilweise nicht verzwirnt sind, und einen Art Bart bilden. Der Deckel 26 wird an seinen Platz zurückbewegt, und Druckluft mit Um­ gebungstemperatur wird durch die Düse 27 über einen kurzen, aber genau gesteuerten Zeitraum, beispielsweise 0,1 Sek. in die Spleißkammer 12 geführt, und zwar quer zu der Kammer und den Garnabschnitten 6a, 7a, um die Fasern der Garnabschnitte zu vermischen und dadurch das Garn zu verspleißen. Der Luftstrom wird durch den Deckel 26 zu den entsprechenden Enden der Spleißkammer abge­ lenkt.

Bei einer Anwendung der Erfindung wird das Vermischen der Fasern mit dem Ergebnis einer Verbesserung sowohl der Zuverlässigkeit als auch der Haltbarkeit des Spleißes dadurch ver­ größert, daß die Wände der Spleißkammer und der Luft­ strom oder der in die Spleißkammer eintretende Luftimpuls erwärmt werden. Der Wärmetauscher 18 und der Hohlraum 14 sind zu diesem Zweck vorgesehen, wobei die im Betrieb wirksamwerdende Wärmequelle entfernbare, patronenförmige Heizvorrichtungen 8 und 9 aufweist.

Die Wände 12a, 12b der Spleißkammer und der in die Kammer durch die Öffnung 30 eintretende Luft­ strom, werden auf einer entsprechend angehobenen Temperatur von mindestens 50°C gehalten. Der geeignetste Temperaturbereich hängt verständlicher­ weise von der Art der zu verbindenden Fasern ab. Die obere Temperaturgrenze liegt dort, wo die Fasern zusammenbrechen oder chemikalische Veränderungen auf­ treten, und/oder die Fasern ankohlen oder versengen und zwar derart, daß die Gesamtzuverlässigkeit und/ oder Haltbarkeit des Spleißes abnimmt und nicht ver­ bessert wird. Bei Wollfasern werden günstige Ergebnisse bei einer Temperatur oberhalb 100°C erreicht, wobei die Temperatur aber 140°C nicht übersteigen sollte. Bei Baumwolle liegt der entsprechende günstige Bereich zwischen 50 und 100°C. Es ist verständlich, daß die Temperaturen der Spleißkammerwände und des Luftstromes im wesentlichen gleich sein können, daß dieses aber nicht notwendig oder in der Praxis immer durchführbar ist. Bei dem dargestellten Wärmetauscher hat sich heraus­ gestellt, daß ein Luftstrom von 120°C im Bereich der Öffnung 30 erreicht wird, wenn der Kern 60 auf ungefähr 250°C erwärmt wird. Zu diesem Zweck ist es von Vorteil, daß der Wärmetauscher 18 einen gewissen Abstand von dem Block 11 aufweist.

Es ist bekannt, daß die Anwendung eines elektrischen Lichtbogens im Bereich des Gasstromes einen derartigen Gasstrom entsprechend aufheizt. Dieses Prinzip wird bei der zweiten Ausführungsform nach Fig. 4 angewendet. Ein elektrischer Lichtbogen wird quer zu dem in die Spleißkammer eintretenden Luftstrom gebildet, um den Luftstrom und die Wände der Spleißkammer aufzuheizen. Bei dieser Ausführungsform ist ein Stützblock 11′ vorgesehen, der in diesem Fall aus elektrischem Isoliermaterial hergestellt ist. Weiterhin ist ein Metallkanal 10′ vorgesehen, der dem Kanal 10 nach den Fig. 1 und 2 entspricht und eine langge­ streckte Spleißkammer 12′ und einen zylindrischen Lufthohlraum 13′ in dem Block 11′ bildet. Der Hohl­ raum 13′ ist in der vorderen Oberfläche des Blockes 11 offen und mit einem Sockel 14′ zur Aufnahme eines angepaßten Lagers 16′ versehen, das einstückig über die Unterseite des Kanals 10′ vorsteht.

Zur Übertragung eines Entladungsbogens wird der Kanal 10′, der aus Metall besteht, als neutrale Elektrode geschaltet, und zwar als Erde über eine Kabelklemme 36 für eine elektrische Leitung 38. Die andere Elektrode bildet eine Nadel 40, die koaxial in dem Hohlraum 13′ befestigt und bei 42 in einem Isolierblock 11′ befestigt ist. Eine elektrische Lei­ tung 48 ist mit der Nadel über eine seitlich aus­ tretende Leitung 15 in dem Stützblock verbunden. Die Spitze 41 der Nadel 40 befindet sich - wie dargestellt - an dem Kopf der Leitung 28′. Bei einer typischen Ausgestaltung weist die Leitung 28′ einen Durch­ messer von ungefähr 2 mm auf. Durch Übertragung von zwei kV mit 50 Hz auf die Leitungen 38 und 48 wird eine elektrische Bogenentladung zwischen der Spitze 41 der Nadel 40 und den angrenzenden Oberflächen des Kanals 10′ erzeugt. Die Entladung erzeugt ein Hoch­ temperaturplasma von ionisierten Luftmolekülen in dem Luftstrom im Bereich der Leitung 28′ und hebt die Temperatur in dem betroffenen Bereich des Luft­ stromes in der Leitung 28′ auf ungefähr 800°C an. Es ist von Vorteil, wenn der Entladungsbogen im wesentlichen parallel zu dem Luftstrom verläuft, um diesen gegen Zerstörung durch die hohe Geschwin­ digkeit der Luft zu sichern.

Ein Teil der Unterstützung des Spleißens durch den Entladungsbogen kann durch Oberflächenver­ änderung der Fasern durch das Plasma bedingt sein, um ihren Reibungseingriff zu vergrößern.

Es hat sich herausgestellt, daß, wenn das pneumatische Spleißen nach der Erfindung durch­ geführt wird, eine bemerkenswerte und dauerhafte Verbesserung der Zuverlässigkeit des Spleißens ein­ tritt, und zwar unabhängig davon, ob die Garnenden zuerst geöffnet wurden, um entsprechende Bärte zu bilden, oder so gelassen wurden, wie sie nach dem Brechen oder Abschneiden waren. Insbesondere wurde festgestellt, daß der Anteil der herausgeblasenen Enden stark vermindert wurde, und es wurde gefunden, daß es möglich ist, den Luftimpuls oder Luftstrom länger aufrechtzuerhalten als er bisher für ein tolerierbares Ergebnis hinsichtlich der Zuverlässigkeit möglich erschien. In der Tat ist es im Verhältnis zu bekannten Techniken möglich, den Luftstrom hinsichtlich der Zeit­ dauer stärker zu variieren, beispielsweise im Bereich von 0,25 bis 0,50 Sekunden. Entsprechendes gilt für den Druck des Luftimpulses oder Luftstromes. Es wird allgemein angenommen, daß die Länge der Spleißzeit und grundsätzlich des Spleißverfahrens zu einer erkenn­ baren Zunahme zu der durchschnittlichen Festigkeit des Spleißes beitragen. Hinsichtlich der Erfindung wird angenommen, daß diese Verbesserung möglicherweise erreicht wird, da die erwähnte Umgebung die Fasern weich macht und ihre Steifigkeit vermindert. Hierdurch wird unmittelbar die Fähigkeit der Fasern, sich zu vermischen und umeinander zu drehen, verbessert. Außer­ dem können sich die Bärte besser als vorher öffnen, eine weitere Zunahme des Trägheitsabbaus erfolgt, und dem Ausblasen der Enden aus der Spleißkammer ent­ gegengewirkt wird. Die höhere Geschwindigkeit der aus der Öffnung 30 mit höherer Temperatur austretenden Luft kann auch ein bestimmender Faktor für die Zunahme und Vergrößerung sein.

Das pneumatische Spleißen nach der Erfindung hat sich für schwere Garne, wie für Teppich­ garne, die bisher miteinander verklebt wurden, als erfolgreich herausgestellt.

Es ist verständlich, daß die Erfindung nicht auf beschriebene und gezeigte Einzelheiten beschränkt ist. Insbesondere wird davon ausgegangen, daß die Querschnittsform der Spleißkammer 12, die Anzahl der Leitungen 28 und Öffnungen 30 und die genauen physikalischen Abhängigkeiten zwischen Spleißkammer 12, Leitung 28 und Öffnung 30 keinen materiellen Einfluß auf die Durchführung der erfindungsgemäßen Abwandlung des herkömmlichen Spleißverfahrens haben. Es sind sehr viele veröffentlichte Aufsätze und Versuchser­ gebnisse über pneumatisches Spleißen bekannt. Darüber hinaus sind die verwendeten Heiz-Einrichtungen in ihrer genauen Ausgestaltung nicht wichtig. Bei Verwendung der elektrischen Bogenentladung ist die genaue Anordnung der Nagelspitze nicht kritisch, ob­ wohl diese in der Nähe der Leitung 28 liegen sollte, um einen ausreichend kleinen Spalt für die Entladung zur Verfügung zu stellen. Bei einer praktischen Ausführungsform war die Nadel axial bewegbar, so daß die Lage ihrer Spitze und damit des Entladungsbogens verändert und den Umgebungsbedingungen wie der Form des Kanals und der Art des Garnes angepaßt werden konnte.

Claims (10)

1. Verfahren zum Verbinden von aus Fasern bestehen­ den, nebeneinander in einer Spleißkammer liegenden Garnen durch pneumatisches Spleißen, bei welchem über einen kurzen, genau gesteuerten Zeitraum ein unter Überdruck stehender Gasstrom in die Spleißkammer eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Spleißkammer eintretende Gasstrom auf eine Temperatur von mindestens 50°C gebracht und gehalten wird, wozu die Wände der Spleißkammer auf einer Temperatur von mindestens 50°C gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Baumwollgarne die Temperatur in einem Bereich von 50 bis 100°C liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur für Wollgarne oder synthetische Garne oder für entsprechende Mischgarne in einem Bereich von 100 bis 140°C liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Spleißkammer langgestreckt ausgebildet ist und der durch den Boden und quer zur Spleiß­ kammerlängsachse tretende Gasstrom durch den gegenüber­ liegenden Wandabschnitt zu den Enden der Kammer abgelenkt wird.

5. Vorrichtung zum Spleißen von aus Fasern bestehenden Garnen mit einer Spleißkammer zur Aufnahme nebeneinanderliegender Garnabschnitte und mit einer Einrichtung zum Zuleiten während eines kurzen, genau gesteuerten Zeitraums eines unter Überdruck stehenden Gasstromes in die Spleißkammer quer zu den Garnabschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizeinrichtung (18; 40) vorgesehen ist, die den in die Spleißkammer (12) eintretenden Gasstrom auf eine Temperatur von mindestens 50°C bringt und hält, wozu eine Heizeinrichtung (8) zum Erwärmen der Wände (12a, 12b) der Spleißkammer (12) auf eine Temperatur von mindestens 50°C vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Einrichtung zur Zuführung des Gasstromes zu der Spleißkammer eine Leitung für den Gasstrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufheizung des Gasstromes durch einen Wärmetauscher (18) in der Leitung (20, 21) gebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Einrich­ tung zur Zuführung des Gasstromes in die Spleißkammer eine Leitung für den Gasstrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme­ tauscher (18) in der Leitung (20, 21) angeordnet ist und daß eine Ver­ tiefung (14) für die zusätzliche Heizeinrichtung (8) besteht, die in Wärmeleitverbindung mit den Spleißkammerwänden (12a, 12b) steht.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtungen elektrische Widerstandsheizungen (8, 9) sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spleißkammer (12) einen Kanal aufweist, der durch einen zurückziehbaren Deckel (26) verschließbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Zuführung des Gasstromes eine Düse (27) aufweist, die durch den Boden der Spleißkammer in den Kanal führt, der durch den Deckel (26) an der der Düse gegenüberliegenden Seite verschlossen ist, so daß der Gasstrom in Richtung auf die beiden Enden des Kanals abgelenkt wird.