DE3734566C2 - Drallorgan für das Verspinnen von Fasern zu einem Faden - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drallorgan für das Verspinnen von Fasern zu einem Faden, mit einem Durchlaufkanal für Fasermaterial und mit wenigstens einem, vom Umfang des Drallorgans bis in den Durchlaufkanal für Fasermaterial reichenden Luftkanal.

Bekannte pneumatische Drallorgane (DE 33 01 652 A1) setzen sich im wesentlichen aus einem Grundkörper, einem Durchlaufkanal für Faser­ material, im folgenden kurz Durchlaufkanal genannt, sowie wenigstens einem Luftkanal zusammen. Der Luftkanal befindet sich in dem Grund­ körper und reicht vom Umfang des Grundkörpers bis in den Durchlauf­ kanal hinein. Dabei mündet der Luftkanal im allgemeinen tangential und schrägwinklig in den Durchlaufkanal. Wird der Luftkanal mit Druckluft beaufschlagt, entsteht in dem Durchlaufkanal ein Luftdrall, der dem in dem Durchlaufkanal befindlichen Fasermaterial einerseits eine Einzugskraft in das Drallorgan und andererseits eine Drehung erteilt (sog. Injektorwirkung).

Es ist bekannt, daß die Lage der Luftkanäle zueinander und zum Durch­ laufkanal von wesentlicher Bedeutung für die Garnqualität ist (EP-A 02 22 981). Es ist deshalb darauf zu achten, daß die Luftkanäle genau in der vorherbestimmten Lage und mit möglichst geringen Toleran­ zen in das Drallorgan eingebracht werden. Die Problematik besteht dabei darin, daß der Grundkörper des Drallorgans aus Verschleißgrün­ den aus einem sehr harten Material (z. B. Keramik) besteht, das sehr schwer zu bearbeiten ist. Zur Erzielung einer besonders gut gerichte­ ten Strömung am Ende des Luftkanals ist ein bestimmtes Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Luftkanals erforderlich, wobei eine be­ stimmte Mindestlänge des Luftkanals eingehalten werden muß, damit ein gebündelter Luftstrahl entstehen kann. Außerdem ist die Querschnitts­ form des Luftkanals von ausschlaggebender Bedeutung für einen wir­ kungsvollen Luftstrahl und somit für ein gutes Spinnergebnis. Beson­ ders bei den relativ zum Durchmesser sehr langen Bohrungen für die Luftkanäle ist es kaum zu vermeiden, daß die Bohrer "verlaufen" und somit größere Lage- und Formabweichungen vom Soll-Zustand entstehen. Zur Erreichung von höherer Präzision ist ein zunehmender Aufwand nötig, um die Bohrungen anfertigen zu können. Auf diese Problematik wurde auch in der US 44 80 435 hingewiesen.

In der DE 36 15 408 A1 ist ein gattungsgemäßes Drallorgan gezeigt, das aus mehreren Elementen zusammengesetzt ist. Tangentialöffnungen reichen vom Umfang des Drallorgans bis in einen Raum, in dem aufgrund der durch die Tangentialöffnungen eingeführten Druckluft Luftwirbel gebildet werden. Erst nachdem die Luftwirbel erzeugt wurden, treten sie in die Ausgangskammer ein, durch die das Fasermaterial läuft. Die Mündungen der Luftkanäle haben somit keinen direkten Kontakt mit dem Fasermate­ rial, wodurch an die Präzision der Luftkanäle geringere Ansprüche gestellt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Drallorgan der genann­ ten Art zu schaffen, das sich auf einfache und kostengünstige Weise genau herstellen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Luftkanal aus Elementen zusammengesetzt ist und daß der zusammengesetzte Luft­ kanal im wesentlichen quer zur Längsachse geteilt ist. Es hat sich gezeigt, daß durch die Teilung des Luftkanals eine günstige und genaue Fertigung zu erzielen ist, und außerdem zusätzliche Formgebun­ gen ermöglicht werden. Auf diese Weise ist die dem Durchlaufkanal nähere Bohrung sehr lage- und toleranzgenau in das harte Material des Drallorgans einzubringen, zumal die Länge der Bohrung sehr kurz ist. Die kürzeste zulässige Länge dieser Bohrung wird erreicht, wenn sich die Teilungsebene des zusammengesetzten Luftkanals unmittelbar vor der Innenwand des Durchlaufkanals befindet, ohne die Innenwand des Drallorgans zu durchbrechen. Vorteilhaft ist, daß der Bohrer mit dem kleinen Durchmesser sehr kurz gehalten werden kann und somit wegen des kurzen Hebelarmes nur relativ kleine Drehmomente ein "Ver­ laufen" des Bohrers in dem harten Material des Drallorgans bewirken können. Diesen Drehmomenten können handelsübliche Bohrer widerstehen.

Eine günstige Ausbildung ist, daß das erste, den zusammengesetzten Luftkanal bildende Element das Drallorgan mit einer in den Durchlauf­ kanal für Fasermaterial mündenden Bohrung ist und daß in eine zu dieser Bohrung konzentrischen Bohrung größeren Durchmessers ein wei­ teres den zusammengesetzten Luftkanal bildendes Element in Form einer Buchse eingesetzt ist.

Die Buchse soll bis an den Grund der größeren Bohrung eingeführt sein, damit in dem Luftkanal ein möglichst spaltfreier Übergang von der Buchse zum Drallorgan entsteht und es hier zu möglichst wenig Strömungsverlusten kommt. Durch den Einsatz der Buchse wird einer­ seits eine Verlängerung des kleinen Durchmessers des Luftkanals ermög­ licht und andererseits eine Variante der Einströmöffnung des Luft­ kanals realisierbar. Beide Maßnahmen bewirken eine Änderung des Strö­ mungsverhaltens der Luft innerhalb und nach dem Luftkanal. Das Ma­ terial der Buchse kann das gleiche wie das des Drallorgans oder aber ein leichter zu bearbeitendes Material sein.

Aus fertigungstechnischen Gründen kann es von Nutzen sein, wenn die Buchse eine Durchgangsbohrung enthält, deren Mündungsdurchmesser vom Durchmesser der kleineren der beiden konzentrischen Bohrungen ab­ weicht. Dadurch ist ein kleiner seitlicher Versatz der Buchse gegen­ über der kleineren der beiden konzentrischen Bohrungen zulässig, ohne daß sich der wirksame Querschnitt des Luftkanals verringert.

Eine wirkungsvolle Verlängerung des dünnen Luftkanals wird erreicht, indem die Durchgangsbohrung der eingesetzten Buchse mit der in den Durchlaufkanal für Fasermaterial mündenden Bohrung im Drallorgan fluchtet und somit einen zusammengesetzten Luftkanal bildet.

Aus Versuchen hat sich ergeben, daß zur Erzielung besonders guter Garnqualitäten die in den Durchlaufkanal für Fasermaterial mündende Bohrung im Drallorgan einen Durchmesser zwischen 0,2 und 0,6 mm haben soll.

Für ein gutes Spinnergebnis hat sich weiterhin gezeigt, daß der Luftkanal ein Verhältnis von Durchmesser zu Länge von 1 : 3 bis 1 : 10 aufweisen soll.

Zur Verringerung der Strömungsverluste in dem zusammengesetzten Luft­ kanal ist die Durchgangsbohrung der Buchse vorteilhafterweise so ausgebildet, daß sich die Einströmöffnung des zusammengesetzten Luft­ kanals trichterförmig verjüngt.

Zur Variation von Strömungen in den Durchlaufkanal besteht die Mög­ lichkeit, daß in Abhängigkeit von den gewünschten Luftströmungen in dem Durchlaufkanal für Fasermaterial Buchsen mit unterschiedlichen Durchgangsbohrungen und/oder Längen eingesetzt werden. So kann durch Einsatz unterschiedlicher Buchsen den Erfordernissen unterschiedli­ cher Spinn-Parameter, wie z. B. Beschaffenheit des zu verspinnenden Materials, entgegengekommen werden und somit durch Variation des Durchmessers, der Form und der Länge der Durchgangsbohrung der Buchse die Drallgebung in dem Durchlaufkanal beeinflußt werden. Durch ein lösbares Fügeverfahren ist es damit auch möglich, dasselbe Drallorgan durch Auswechseln der Buchse umzurüsten.

Die Reduzierung der Fertigungsgenauigkeit ist zulässig, wenn der Durchmesser der Buchse kleiner ist, als der Durchmesser der Bohrung, in welche die Buchse eingesetzt ist, und der dadurch entstandene Zwischenraum mit einem Klebemittel ausgefüllt ist. Die Einhaltung einer ausreichenden Fluchtung der Teile des Luftkanals kann erreicht werden, indem ein Zentrierstift oder ähnliches während der Verklebung in den zusammengesetzten Luftkanal eingeführt wird.

Das Einbringen der Luftkanäle in das harte Material der Drallorgane war bisher immer kostspielig und problematisch bezüglich der Ferti­ gungsgenauigkeit.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es nun gelungen, ein Drallorgan zu schaffen, in das auf einfache und kostengünstige Weise form- und lagegenaue Luftkanäle eingebracht sind. Außerdem ist es gelungen, eine große Vielfalt von Luftkanal-Querschnitten zu realisieren und somit auf die unterschiedlichen Bedürfnisse beim Spinnvorgang vorteil­ haft eingehen zu können.

Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Längsschnitt I-I das Drallorgan in der erfindungs­ gemäßen Ausbildung mit quergeteiltem Luftkanal, aber ohne Einsatz der Buchse;

Fig. 2 eine Vorderansicht des Drallorgans mit eingesetzter zylindrischer Buchse;

Fig. 3 im Längsschnitt I-I das Drallorgan in der erfindungs­ gemäßen Ausbildung mit eingesetzter zylindrischer Buchse;

Fig. 4 bis 6 Ausführungsbeispiele verschiedener Buchsen;

Fig. 7 im Längsschnitt I-I das Drallorgan mit eingesetzter konischer Buchse;

Fig. 8 im Längsschnitt I-I das Drallorgan mit eingesetzter Buchse mit exzentrischer Durchgangsbohrung.

Wie Fig. 1 zeigt, befinden sich im Drallorgan 1 zwei konzentrische Bohrungen 120 und 121 unterschiedlichen Durchmessers, wobei die Boh­ rung 120 einen Teil des Luftkanals 12 bildet und das Drallorgan 1 eines der Elemente des Luftkanals 12 ist. Dabei reicht die Bohrung 120, die bereits den geforderten Luftkanaldurchmesser d besitzt, bis in einen Durchlaufkanal 10 für Fasermaterial, im folgenden kurz Durchlaufkanal genannt, hinein. Eine zu der Bohrung 120 konzentrische Bohrung 121 größeren Durchmessers D reicht mit ihrem Grund 123 bis nahe an den Durchlaufkanal 10 heran. Aufgrund der Schrägstellung der Achse 122 der konzentrischen Bohrungen 120 und 121 zur Achse des Durchlaufkanals 10 läßt sich die Aussage treffen, daß die Länge l_k der Bohrung 120 umso kürzer wird, und sich damit auch die Bohrung 120 umso genauer fertigen läßt, je kleiner der Durchmesser D der größeren der beiden konzentrischen Bohrungen 121 wird, vorausgesetzt, es han­ delt sich um zylindrische Bohrungen. Der Grund 123 der Bohrung 121 soll bis unmittelbar vor die Innenwand des Drallorgans 1 reichen, darf jedoch nicht die Wandung des Durchlaufkanals 10 durchbrechen, beschädigen oder die Wandung derart schwächen, daß sie beim Einfügen einer Buchse in die Bohrung 121 durchbrochen oder beschädigt wird. Die Buchse 2, 3, 4, 5 oder 6 stellt ein weiteres Element des Drallorgans 1 dar.

In Fig. 2 ist eine Vorderansicht des Drallorgans 1 gezeigt. Es ist daran deutlich zu erkennen, daß die Achse 122 mit den konzentrischen Bohrungen 120 und 121 mit einem seitlichen Versatz zur Achse 100 des Durchlaufkanals 10 angeordnet ist. Dies bewirkt eine tangentiale Einleitung des Luftstroms in den Durchlaufkanal 10 und damit eine gute Drallbildung des Luftstroms in dem Durchlaufkanal 10. Durch den seitlichen Versatz der beiden Achsen 100 und 122 und die zueinander nicht lotrechte Lage resultiert, daß sich die Stelle der größten Annäherung von Durchlaufkanal 10 und Bohrung 121 ebenfalls in einem seitlichen Versatz zu den beiden Achsen 100 und 122 befindet. Der Verlauf des Schnittes I-I in Fig. 2 gibt die Längsschnitte der Fig. 1 und 3 wieder.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch das Drallorgan 1, in das eine Buchse 2 eingesetzt ist. Wie zu erkennen ist, verlängert die Durch­ gangsbohrung 20 der Buchse 2 die wirksame Länge l_k der Bohrung 120 um den Betrag der Länge l_B der Buchse auf die neue Gesamtlänge l_g und ergibt somit den zusammengesetzten Luftkanal (12). Der Grund 123 der Bohrung 121 muß sich an die Stirnfläche 21 der Buchse 2 möglichst spaltfrei anschließen, damit in dem zusammengesetzten Luftkanal 12 wenig Strömungsverluste entstehen.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Buchse 2. Die verschiedenen Durchgangsbohrungen 30, 40 und 60 bewirken jeweils andere Strömungsbeiwerte in dem zusammengesetzten Luftkanal 12. Dies hat wiederum zur Folge, daß unterschiedliche Drallwirkungen und Ver­ wirbelungen in dem Durchlaufkanal 10 entstehen. Bei jeder der Buchsen 2, 3, 4, 5 und 6 ist darauf zu achten, daß der Einbau einen möglichst spaltfreien Übergang von der Stirnfläche 21, 31, 41, 51, 61 der Buchse 2, 3, 4, 5, 6 zum Grund 123 der Bohrung 121 ergibt, um Strömungsverluste zu vermeiden. Außerdem soll jeweils die Achse 22, 32, 42, 52 mit der Achse 122 fluchten und der Mündungsdurchmesser d_M der Buchse 2, 3, 4, 5 und 6 im wesentlichen mit dem Bohrungsdurch­ messer d übereinstimmen. Durch die trichterförmige Verjüngung der Durchgangsbohrungen 30, 40, 60 entsteht eine günstige Strömungseinlei­ tung mit wenig Verwirbelungen und Verlusten. Die Buchsen 2, 3, 4, 5, 6 können ebenso wie das Drallorgan 1 aus Keramik oder aber auch aus einem leichter zu bearbeitenden Material hergestellt sein, da hier die Materialbeanspruchung nicht so groß ist, wie an der Luftkanal-Mün­ dung im Durchlaufkanal 10. Als Fügeverfahren kommen vorzugsweise Kleben, Pressen oder Schrauben in Frage.

In Fig. 7 ist dargestellt, wie durch den Einsatz einer konischen Buchse 6 die Länge des Luftkanals l_k in dem harten Material des Drallorgans 1 deutlich verringert werden kann. Hierdurch ist es mög­ lich, daß die Buchse 6 tiefer in das Drallorgan 1 eingesetzt wird, ohne daß die Wandung des Durchlaufkanals 10 durchbrochen wird.

Fig. 8 zeigt die eingesetzte Buchse 5, deren Durchgangsbohrung 50 exzentrisch zum Außendurchmesser d_A ist. Diese Exzentrizität kann sowohl an der Buchse 5 als auch an den Bohrungen 120 und/oder 121 in dem Drallorgan 1 durch Fertigungstoleranzen auftreten. Ein Ausgleich der Exzentrizität wird ermöglicht, wenn die Durchmesser D und d_A einen deutlichen Unterschied aufweisen und zwar so, daß D deutlich größer als d_A ist. Durch exzentrischen Einsatz der Buchse 5 kann der Luftkanal 12 fluchtend zusammengesetzt werden, indem die Bohrungen 120 und 50 z. B. über einen Zentrierstift in die gewünschte Position gebracht werden, und somit die Achsen 122 und 52 die gleiche Lage haben. Die dabei entstehenden seitlichen Hohlräume können mit einem Klebemittel ausgefüllt werden, welches gleichzeitig den zusammenge­ setzten Luftkanal 12 gegen seitlichen Luftaustritt abdichtet.

Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten konzentrischen Bohrungen 120 und 121 sind in ein Drallorgan 1 eingebracht, das aus Verschleißgrün­ den aus sehr hartem Material, z. B. Keramik, besteht. Dabei sind die Bohrungen 120 und 121 in dem gesinterten Keramik-Drallorgan 1 mit einem leichten Untermaß bereits vorgesehen. Die Feinbearbeitung der Bohrungen 120 und 121 geschieht vorzugsweise in einem Bearbeitungs­ gang, wobei die hierfür verwendeten Formbohrer eine geringe Material­ abnahme zu leisten haben und deshalb die Bohrungen 120 und 121 im allgemeinen mit außerordentlich geringen Toleranzen behaftet sind.

Ein geeignetes Material für einige oder alle Elemente des Drallorgans ist vorgeformte Sinterkeramik, wobei die endgültige Form und Ober­ flächengüte durch geringe spanabhebende Bearbeitung erzielt wird, da die Grundform bereits vorhanden ist. Die vorgeformte Sinterkeramik bewirkt, daß trotz des harten Materials eine Bearbeitung relativ einfach ist. Die Bohrungen bzw. Nuten können daher sehr form- und lagegenau in den Elementen des Drallorgans fertigbearbeitet werden.

Claims (9)

1. Drallorgan aus sehr hartem Material für das Verspinnen von Fasern zu einem Faden, mit einem Durchlaufkanal für Fasermaterial und mit wenigstens zwei, vom Umfang des Drallorgans bis in den Durchlaufkanal für Faser­ material reichende Luftkanäle mit einer geradlinigen Längsachse, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftkanal (12) aus Elementen (1, 2; 1, 5; 1, 6) zusammengesetzt ist und daß der zusammengesetzte Luftkanal (12) im wesentlichen quer zur Längsachse (122) geteilt ist.

2. Drallorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Teilung (124) des zusammengesetzten Luftkanals (12) nahe vor der Innenwand des Durchlaufkanals (10) für Fasermate­ rial befindet, ohne daß das Element (2; 3; 4; 5; 6) die Innenwand durchbricht.

3. Drallorgan nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste, den zusammengesetzten Luftkanal (12) bildende Element das Drallorgan (1) mit einer in den Durchlaufkanal (10) für Fasermaterial mündenden Bohrung (120) ist, und daß in eine zu dieser Bohrung (120) konzentrischen Bohrung (121) größeren Durch­ messers (D) ein weiteres den zusammengesetzten Luftkanal (12) bildendes Element in Form einer Buchse (2, 3, 4, 5, 6) einge­ setzt ist.

4. Drallorgan nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (2, 3, 4, 5, 6) eine Durchgangsbohrung (20, 30, 40, 50, 60) enthält, deren Mündungsdurchmesser (d_M) im wesentlichen dem Durchmesser (d) der in den Durchlaufkanal (10) für Fasermaterial mündenden Bohrung (120) im Drallorgan (1) entspricht.

5. Drallorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die in den Durchlaufkanal (10) für Fasermaterial münden­ de Bohrung (120) im Drallorgan (1) einen Durchmesser zwischen 0,2 und 0,6 mm hat.

6. Drallorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der zusammengesetzte Luftkanal (12) ein Verhältnis von Durchmesser (d) zu Länge (l_g) von 1 : 3 bis 1 : 10 aufweist.

7. Drallorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die Einströmöffnung des zusammengesetzten Luft­ kanals (12) trichterförmig verjüngt.

8. Drallorgan nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß in Abhängigkeit von den gewünschten Luftströmungen in dem Durchlaufkanal (10) für Fasermaterial Buchsen (2, 3, 4, 5, 6) mit unterschiedlichen Durchgangsbohrungen (20, 30, 40, 50, 60) und/oder Längen (l_B) eingesetzt werden.

9. Drallorgan nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Durchmesser (d_A) der Buchse (2, 3, 4, 5, 6) kleiner ist als die Bohrung (121), in welche die Buchse (2, 3, 4, 5, 6) eingesetzt ist.