DE4307741A1 - Pneumatic spinning appts. for untwisted short staple fibres - having set block with set drillings, and hollow spindle having pneumatic rotary drive - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spinnvorrichtung und ein Spinnverfahren zum Drehen eines Faserbandes aus unge­ drehten, kurzen Fasern, das aus einem Streckwerk ausläuft, durch Anlegen eines wirbelnden Luftstromes.

Die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung hat bereits eine pneumatische Spinnvorrichtung zur Herstellung eines gedrehten Fadens in der japanischen Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr. HEI 4-56 771 vorgeschlagen.

Diese früher vorgeschlagene pneumatische Spinnvorrichtung umfaßt eine hohle Spindel und ein Führungsglied, das so angeordnet ist, daß seine Spitze auf die Eingangsöffnung der Hohlspindel gerichtet ist, und erteilt aus einem Streckwerk auslaufenden Faserband durch Aufstrahlen eines wirbelnden Luftstromes auf die Einlaßöffnung der Spindel zu eine Dre­ hung. In der praktischen Anwendung wird diese pneumatische Spinnvorrichtung direkt vom Riemen einer Riemenantriebsein­ richtung für die Spindel, von den drei Rollen einer Rollen­ antriebseinrichtung für die Spindel, die so um die Spindel herum angeordnet sind, daß sie die Spindel haltern, oder durch einen Hochfrequenz-Asynchronmotor eines motorgetrie­ benen Spindelantriebs mit einem hohlen Läufer, der die Spindel bildet, angetrieben.

Mit einem Riementrieb als Spindelantriebseinrichtung ist es nicht möglich, die Spindel mit einer Drehzahl von über 30 000 min^-1 anzutreiben. Die mit dem Rollenantrieb ausgerüstete Spindelantriebseinrichtung kann zwar die Spindel mit einer vergleichsweise hohen Drehzahl antreiben, erfordert dabei jedoch einen Antriebsmotor, der beim Antreiben der Spindel mit einer hohen Drehzahl gekühlt werden muß. Die mit Rollen arbeitende Spindelantriebseinrichtung ist daher sehr kosten­ aufwendig. Die als Motor ausgebildete Spindelantriebsein­ richtung ist ähnlich wie die mit Rollen arbeitende Spindel­ antriebseinrichtung auf eben diesen Motor angewiesen, womit für diese Einrichtung dasselbe wie für die Rollenspindelan­ triebseinrichtung gilt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spinnvor­ richtung sowie ein Spinnverfahren aufzuzeigen, die mit einer Spindelantriebseinrichtung mit einfachem Aufbau versehen ist, die in der Lage ist, eine Spindel mit hoher Drehzahl anzu­ treiben.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus Patentanspruch 1 und 8. Untergeordnete Ansprüche zeigen bevorzugte Ausführungs­ formen der Erfindung.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Spinnvor­ richtung mit einem Düsenblock aufgezeigt, der mit Düsenboh­ rungen zum Aufstrahlen eines wirbelnden Luftstromes auf ein aus einem Streckwerk auslaufendes Faserband versehen ist, mit einer hohlen Spindel, die mit einer pneumatischen, drehend wirkenden Antriebseinrichtung versehen ist, und mit einem Führungsglied, das so angeordnet ist, daß seine Spitze auf die Einlaßöffnung der Hohlspindel zu gerichtet ist.

Ein aus einem Streckwerk auslaufendes Faserband wird in die Spinnvorrichtung mit vorstehend beschriebenem Aufbau einge­ zogen, indem ein durch die Düsenbohrungen ausgestrahlter Luftstrom an dieses angelegt wird, worauf die in Laufrichtung vorderen Enden aller Fasern des Faserbandes, die entlang dem Führungsglied laufen, in die rotierende Spindel durch den in Fadenbildung begriffenen Abschnitt des Faserbandes eingezogen werden. Die in Laufrichtung hinteren Enden der Fasern er­ strecken sich weg von der Einlaßöffnung der Spindel und wer­ den voneinander getrennt. Die voneinander getrennten hinteren Faserenden werden dem wirbelnden Luftstrom ausgesetzt, der durch die Düsenbohrungen ausgestrahlt wird, und werden schraubenförmig um den in Fadenbildung begriffenen Abschnitt des Faserbandes geschlungen, um so einen gesponnenen Faden mit echter Drehung zu bilden.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform einer Spinn­ vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung unter Bezug auf die Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung einer Spinnvorrichtung in einer ersten Ausführungsform gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung einer Spinnvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 3 eine Längsschnittdarstellung einer Spinnvorrichtung in einer dritten Ausführungsform gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer in der Spinnvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung verwendeten pneuma­ tischen Turbine;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Anordnung der Spinnvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Drehzahl einer Spindel und der Fadenfestigkeit; und

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Drehzahl einer Spindel und dem Grad der Fadenver­ dichtung.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Spinnvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist in Fig. 1 bis 3 gezeigt. Die Spinnvorrichtung umfaßt einen Düsenblock 2 mit Düsenbohrungen 3, der in einem Gehäuse 1 angeordnet ist, das nach einem Streckwerk vorgesehen ist, einen Führungsgliedhalter 4, der an der Einlaßseite des Düsenblockes vorgesehen ist, ein vom Führungsgliedhalter 4 gehaltertes Führungsglied 5 und eine Spindel 6, deren Einlaßbereich in das Gehäuse 1 eingeführt ist.

Entlang der Achse der Spindel 6 ist durch diese ein Faser­ bandkanal 7 ausgebildet. Der Außendurchmesser der Einlaßöff­ nung 6a der Spindel 6 ist ausreichend klein. Ein Einlaßab­ schnitt 6b der Spindel 6 ist in Laufrichtung sich erweiternd konisch ausgebildet.

Zwischen dem Düsenblock 2 und der Einlaßöffnung 6a der Spin­ del 6, die vom Düsenblock 2 umgeben ist, ist ein ringförmiger Raum 8 mit relativ kleinem Durchmesser ausgebildet. Der Durchmesser des vorderen Endes des ringförmigen Raumes 8 ist geringfügig größer als der Durchmesser der Spitze der Spindel 6. Der ringförmige Raum 8 ist mit einem ringförmigen Raum 9 verbunden, der zwischen einem unteren Gehäuseteil 1b und der Spindel 6 ausgebildet ist, und in den sich eine Luftaus­ trittsöffnung 10 öffnet.

Zwischen einem oberen Gehäuseteil 1b und dem Düsenblock 2 ist eine Luftkammer 11 ausgebildet. Im Düsenblock 2 sind vier Luftstrahldüsenbohrungen 3 ausgebildet, so daß die Luftkammer 11 mit dem ringförmigen Raum 8 mittels der Luftstrahldüsen­ bohrungen 3 in Verbindung steht. Die Luftstrahldüsenbohrungen 3 erstrecken sich schräg abwärts, so daß sie tangential zum ringförmigen Raum 8 verlaufen, um Luftströme in Richtung der Drehung der Spindel 6 auszublasen.

Durch einen Schlauch der Luftkammer 11 zugeführte Druckluft wird durch die Düsenbohrungen 3 in die ringförmige Kammer 8 ausgestrahlt, um so einen wirbelnden Luftstrom um die Einlaß­ öffnung 6a der Spindel 6 zu erzeugen. Der in der ringförmigen Kammer 8 erzeugte Luftstrom wirbelt langsam durch den ring­ förmigen Raum 9 und fließt durch die Austrittsöffnung 10 nach außen. Gleichzeitig verursacht der Luftstrom einen Saugluft­ strom, der vom Klemmpunkt der Vorderwalzen in das Gehäuse 1 fließt.

Der kappenförmig ausgebildete Führungsgliedhalter 4 ist an einer aus seiner Mitte versetzten Position mit einem Faser­ bandeinlaß 13 versehen und haltert ein Führungsglied 5 in Form einer Nadel, so daß es entlang seiner Achse verläuft und die Spitze des Führungsgliedes 5 gegenüber der Einlaßöffnung 6a der Spindel 6 positioniert ist.

Eine in Fig. 1 gezeigte Spindelantriebseinrichtung weist ein Lagergehäuse 14, ein die Spindel 6 im Lagergehäuse 14 hal­ terndes Lager 15 und eine Druckluftturbine zum Antrieb der Spindel 6 auf. Eine in Fig. 2 dargestellte Spindelantriebs­ einrichtung weist ein Lagergehäuse 14, ein die Spindel 6 im Lagergehäuse 14 halterndes Luftlager und eine Drucklufttur­ bine zum Antrieb der Spindel 6 auf. Eine in Fig. 3 gezeigte Spindelantriebseinrichtung weist ein Lagergehäuse 14 und ein die Spindel 6 im Lagergehäuse 14 halterndes Luftlager auf und versetzt die Spindel 6 durch den wirbelnden Druckluftstrom, der durch die Düsenbohrungen 3 ausgestrahlt wird, in Rota­ tion.

Sowohl die in Fig. 1 gezeigte Spindelantriebseinrichtung als auch die in Fig. 2 gezeigte Spindelantriebseinrichtung ver­ wenden eine in Fig. 4 dargestellte Druckluftturbine. Wie Fig. 4 zeigt, ist eine zylindrische Buchse 16, die mit einer Druckluftzufuhröffnung 16a tangential zur inneren Oberfläche der Buchse 16 und einer Luftaustrittsöffnung 16b, die eben­ falls tangential zur inneren Oberfläche der Buchse 16 ver­ läuft, versehen ist, in das Lagergehäuse 14 eingesetzt. Im Lagergehäuse 14 sind eine Druckluftzufuhröffnung 14a und eine Luftaustrittsöffnung 14b ausgebildet, die jeweils mit der Druckluftzufuhröffnung 16a bzw. der Luftaustrittsöffnung 16b verbunden sind. Die Spindel 6 ist mit halbkreisförmigen Ausnehmungen 6c an ihrer Außenfläche in Positionen versehen, die dem inneren Ende der Druckluftzufuhröffnung 16a entspre­ chen, um die durch die Druckluftzufuhröffnung 16a ausge­ strahlte Druckluft aufzunehmen.

Wenn durch einen nicht dargestellten Schlauch, der mit der Druckluftzufuhröffnung 14a in Verbindung steht, Druckluft der Druckluftturbine zugeführt wird, so wird die Druckluft durch die Druckluftzufuhröffnung 16a auf die Ausnehmung 6c der Spindel 6 aufgestrahlt, um die Spindel 6 in Drehung zu ver­ setzen, worauf die Druckluft durch die Luftaustrittsöffnungen 16b und 14b austritt.

In den in Fig. 2 und 3 gezeigten Spindelantriebseinrich­ tungen sind Luftlager mit demselben Aufbau verwendet. Diese Lager umfassen jeweils eine zylindrische Buchse 17, die in ihrem äußeren Umfang mit einer ringförmigen Nut sowie mit radialen Lufteinstrahlbohrungen 17b versehen ist. Wenn die Buchse 17 in das Lagergehäuse 14 eingesetzt wird, bildet sich zwischen dem Lagergehäuse 14 und der Buchse 17 eine ringför­ mige Luftkammer 17a aus. Das Lagergehäuse 14 durchbrechend sind Druckluftzufuhröffnungen 14c ausgebildet, die sich in die ringförmige Luftkammer 17a öffnen. Bezugszeichen 18 be­ zeichnet eine Endkappe, die auf das Lagergehäuse 14 aufge­ setzt ist.

Wird durch eine nicht dargestellte Zuleitung, die mit den Druckluftzufuhröffnungen 14c verbunden ist, Druckluft zuge­ führt, so fließt diese Druckluft durch die Luftkammer 17a, die Lufteinstrahlbohrungen 17b und kleinste Spalte zwischen der Spindel 6 und der Buchse 17, um so die Spindel 6 schwim­ mend in der Buchse 17 zu haltern.

Die in Fig. 3 dargestellte Spinnvorrichtung ist nicht mit speziellen Antriebseinrichtungen zum Antrieb der Spindel 6 ausgerüstet. Da jedoch die Spindel 6 im Luftlager gehaltert ist und nur ein sehr geringer Widerstand gegen die Drehung der Spindel 6 wirkt, kann die Spindel 6 durch die aus den Düsenbohrungen 3 ausgestrahle Druckluft mit sehr hohen Dreh­ zahlen im Bereich von 60 000-80 000 min^-1 in Umdrehung versetzt werden, vorausgesetzt, daß die Bauteile der Spinnvorrichtung mit hoher Maßgenauigkeit gefertigt sind.

Beim Spinnen eines Fadens unter Verwendung der Spinnvorrich­ tung mit vorstehend beschriebenem Aufbau wird ein Faserband, das durch Verstrecken einer Lunte bzw. eines Vorgarnes durch das Streckwerk gebildet wurde, durch die Faserbandeinlaßöff­ nung 13 des Führungsgliedhalters 4 in das Gehäuse 1 durch die Wirkung des Luftstrahles, der durch die Düsenbohrungen 3 ausgestrahlt wird, eingezogen, wobei die vorderen Faserenden der Fasern, die das entlang dem Führungsglied 5 laufende Fa­ serband bilden, vom gedrehten Abschnitt des Faserbandes in die Spindel eingezogen werden. Die in Laufrichtung hinteren Enden der Fasern erstrecken sich weg von der Einlaßöffnung 6a der Spindel 6 und werden voneinander getrennt. Die voneinan­ der getrennten hinteren Enden der Fasern werden um den fa­ denbildenden Abschnitt des Faserbandes durch den wirbelnden Druckluftstrom, der durch die Düsenbohrungen 3 ausgestrahlt wird, herumgeschlungen, um so einen gesponnenen Faden mit echten Drehungen zu bilden. Das Führungsglied 5 verhindert die Fortpflanzung der Drehungen im Fadenbildungsprozeß und dient als Falschkern bzw. als Kernfaserersatz. Somit ist in der Spinnvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung die Bildung eines nicht gedrehten Kernfaserstranges verhindert, der typischerweise bei herkömmlichen pneumatisch gesponnenen Fäden gebildet ist, und der unter Verwendung der erfindungs­ gemäßen Spinnvorrichtung hergestellte gesponnene Faden be­ steht im wesentlichen nur aus gedrehten bzw. umschlingenden Fasern.

Wie aus vorstehender Beschreibung deutlich wird, hat die er­ findungsgemäße Spinnvorrichtung folgende Vorteile:

Mit der Spinnvorrichtung ist es möglich, einen gesponnenen Faden herzustellen, der zum größten Teil aus gedrehten Fasern besteht und in keiner Weise im Erscheinungsbild und hin­ sichtlich der Festigkeit durch Ringspinnen hergestellten Fä­ den unterlegen ist. Die pneumatische Spindelantriebseinrich­ tung ist in der Lage, die Spindel mit hohen Drehzahlen, die 100 000 min^-1 übersteigen, anzutreiben, und die Spinnvor­ richtung erzeugt in stabiler Weise einen festen gesponnenen Faden, ohne häufige Fadenbrüche zu verursachen. Die Spindel rotiert geräuschlos, ohne Vibrationsgeräusche zu erzeugen. Die Fasern des Faserbandes werden nicht um die Spindel ge­ schlungen, falls der Faden während des Spinnvorganges bricht, da das Drehmoment der Spindel sehr gering ist. Das Luftlager muß nur das Gewicht der Spindel aufnehmen, weist einen ein­ fachen Aufbau auf, ist kostengünstig, kann problemlos durch ein Austauschteil ersetzt werden und erleichtert die War­ tungsarbeiten.

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist die erfindungsgemäße Spinnvorrichtung A anschließend an ein Streckwerk D angeord­ net, das in Laufrichtung einer Faserbandzulieferführung 25 nachfolgend angeordnet ist, und umfaßt zwei Brechwalzen 26, zwei Mittelwalzen 28 mit Laufriemchen 29 und zwei Vorder­ walzen 20. Eine in der Figur von links nach rechts verlau­ fende Linie bezeichnet den Laufweg eines Faserbandes S bzw. gesponnenen Fadens Y und Bezugszeichen 27 bezeichnet eine Führung zum Regeln der Faserbandbreite.

Fig. 6 zeigt die graphische Darstellung der Beziehung zwi­ schen der Drehzahl einer Spindel und der Fadenfestigkeit. Bei einer riemengetriebenen Spindel liegt die Drehzahl im Bereich von 2×10⁴ bis 3×10⁴ min^-1. Bei der gemäß vorliegender Erfin­ dung durch eine Druckluftturbine angetriebenen Spindel kann jedoch eine Drehzahl im Bereich von 1×10⁵ min^-1 bestenfalls möglich sein, so daß die Fadenfestigkeit erhöht werden kann und der Fadenfestigkeit eines ringgesponnenen Fadens ent­ spricht.

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwi­ schen der Spindeldrehzahl und dem Grad der Fadenverdichtung. Der Grad der Fadenverdichtung wird als Durchmesser eines Fa­ dens wiedergegeben. Die Einheit der vertikalen Achse der gra­ phischen Darstellung ist eine Spannung (mV), die durch eine Einrichtung zur Messung der Fadenstärke gemessen wurde. 355 mV entspricht etwa 0,2 mm Durchmesser. Wie die Kurve zeigt, verringert sich der Durchmesser eines Fadens im Bereich von 8×10⁴ bis 1×10⁵ min^-1 Drehzahl der Spindel und der Verdich­ tungsgrad des Fadens wird verbessert. Für die Messungen für Fig. 6 und Fig. 7 wurde ein Faden Ne40 verwendet.

Claims (8)

1. Spinnvorrichtung, umfassend einen Düsenblock (2), der mit Düsenbohrungen (3) versehen ist, um einen wirbelnden Luftstrom auf ein Faserband aufzustrahlen, das aus einem Streckwerk ausgeliefert wird, und eine Hohlspindel (6), die mit einer pneumatischen Drehantriebseinrichtung versehen ist.

2. Spinnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinnvorrichtung weiter ein Führungsglied (5) umfaßt, das so angeordnet ist, daß seine Spitze auf eine Einlaßöff­ nung (6a) der Hohlspindel (6) zu gerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Drehantriebseinrichtung ein Lagergehäuse (14), ein die Hohlspindel (6) im Lagergehäuse (14) halterndes Lager und eine Druckluftturbine zum Antrieb der Hohlspindel (6) umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Drehantriebseinrichtung ein Lagergehäuse (14), ein die Hohlspindel (6) im Lagergehäuse (14) halterndes Luftlager (17) und eine Druckluftturbine zum Antrieb der Hohlspindel (6) umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Drehantriebseinrichtung ein Lagergehäuse (14) und ein Luftlager (17), das die Hohlspindel (6) im La­ gergehäuse (14) haltert, umfaßt und die Hohlspindel (6) durch den wirbelnden Druckluftstrom, der durch die Düsenbohrungen (3) ausgestrahlt wird, in Umdrehung versetzt wird.

6. Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftturbine eine zylindrische Buchse (16), die mit einer ersten Druckluftzufuhröffnung (16b) tangential zur Innenfläche der Buchse (16) und einer ersten Luftaustritts­ öffnung (16b) tangential zur Innenfläche der Buchse (16) ver­ sehen ist und in das Lagergehäuse (14) eingepaßt ist, und eine zweite Druckluftzufuhröffnung (14a) und eine zweite Luftaustrittsöffnung (14b), die im Lagergehäuse (14) ausge­ bildet sind, so daß sie jeweils mit der ersten Druckluftzu­ fuhröffnung (16a) bzw. der ersten Luftaustrittsöffnung (16b) in Verbindung stehen, umfaßt, und die Hohlspindel (6) mit Ausnehmungen (6c) in einer äußeren Oberfläche an Positionen versehen ist, die dem inneren Ende der ersten Druckluftzu­ fuhröffnung (16a) entsprechen, die den aus der ersten Druck­ luftzufuhröffnung (16a) ausgestrahlten Druckluftstrom auf­ nehmen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftlager eine zylindrische Buchse (17) umfaßt, die mit einer ringförmigen Luftkammer (17a) versehen ist, die zwischen dem Lagergehäuse (14) und der Buchse (17) ausgebil­ det ist, und radialen Lufteinstrahlbohrungen (17b), und daß dritte Druckluftzufuhröffnungen (14c) durch das Lagergehäuse (14) verlaufend ausgebildet sind, so daß sie sich in die ringförmige Luftkammer (17a) öffnen.

8. Spinnverfahren zur Herstellung eines gesponnenen Fadens durch Drehen einer Hohlspindel mit hoher Drehzahl mittels einer Druckluftturbine in der Spinnvorrichtung gemäß Anspruch 1.