EP0606434B1

EP0606434B1 - Vorrichtung zum verspinnen eines faserbandes

Info

Publication number: EP0606434B1
Application number: EP93915623A
Authority: EP
Inventors: Herbert Stalder; Andrew S. Barritt
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1993-07-29
Publication date: 1997-10-08
Anticipated expiration: 2013-07-29
Also published as: JPH07502311A; WO1994003662A1; JP3353896B2; EP0606434A1; DE59307501D1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verspinnen eines Faserbandes mit einem Streckwerk und einer unmittelbar dem Streckwerk nachgeordneten pneumatischen Drallvorrichtung, bestehend aus einem Injektorteil (1) und einem daran mit einem Zwischenraum anschliessenden Drallteil (2). Der Innendurchmesser des Drallteiles (2) ist schulterförmig erweitert. Unmittelbar nach der schulterförmigen Erweiterung des Innendurchmessers mündet eine Lufteinlassbohrung (20, 21) in den Innenraum (23) des Drallteiles (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verspinnen eines Faserbandes gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine Vorrichtung für das Düsenspinnen ist aus der DE 3541219 A1 bekannt. Diese Vorrichtung besteht aus einem Injektorteil und einem daran anschliessenden Drallteil. Injektor und Drallteil sind unmittelbar einem Streckwerk zum Verziehen eines Faserbandes nachgeordnet. In einer derartigen Vorrichtung wird zwar ein gutes Garn erzeugt, die Umwindung des Garnkernes mit Randfasern ist aber nicht ganz zufriedenstellend.
EP-A-418 694 zeigt eine Düsenkonstruktion, die mittels eines Einsatzes eine "Schulter" im Fadendurchlaufkanal erzeugt, wobei Lufteinlassbohrungen in den Kanal nach der Schulter (in der Durchlaufrichtung betrachtet) einmünden. Auch diese Konstruktion stellt einen Schritt vorwärts dar, wobei sie nicht die optimale Lösung darstellt.
EP-A-449 073 und EP-A-450 361 zeigen Streckwerkanordnungen, die für das Düsenspinnen geeignet sind.
Zur Optimierung des Systems ist es wichtig, die Funktionen der verschiedenen Elemente möglichst auseinanderzuhalten und jede für sich zu berücksichtigen. So betrachtet, besteht ein optimales Düsenspinnsystem aus drei wesentlichen Elementen, nämlich aus

einer Vorrichtung (z.B. ein Streckwerk), welche insbesondere die Aufgabe übernimmt, gestreckte Fasern über eine vorbestimmte "Lieferbreite" zur Verfügung zu stellen (siehe dazu die vorerwähnte DE-A-3541219)
einem Drallgeber, welcher derart im Fasergebilde einen Falschdrall erzeugt, dass ein falsch gedrehter Kern und von diesem hervorstehende Randfasern entstehen, und
einem Injektorteil, welches zwischen dem Streckwerk und dem Drallgeber angeordnet werden muss, um die Randfasern um den Kern zu schlingen.

Vorschläge zur Verbesserung des Elementes "Streckwerk" sind in der US-A-5 479 680 (U.S. Patentanmeldung SN 08/010 265 vom 28. Januar 1993) aufgeführt, wovon diese Anmeldung die Priorität beansprucht. Die entsprechenden Vorschläge sind in DE-A-43 44 319 veröffentlicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, die Elemente "Drallgeber", bzw. "Injektorteil" derart zu gestalten, dass jedes seine Teilaufgabe möglichst optimal erfüllen kann, ohne dabei ein anderes Element des Systems an der Erfüllung seiner Aufgabe zu stören. Dabei wird von einer Düsenkonstruktion nach EP-A-418 694 ausgegangen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Das Faserband wird in dem Streckwerk verzogen und aufgefächert und gelangt in diesem Zustand zuerst an das Injektorteil. Hier werden Randfasern angesaugt und an den durch die Drallwirkung des Drallteiles falschgedrehten Garnkern angelegt. In dem Drallteil ist die Durchtrittsöffnung für das Faserband zuerst eng und erweitert sich sodann schulterförmig. Unmittelbar nach der schulterförmigen Erweiterung mündet eine Lufteinlassbohrung in den Innenraum des Drallteiles. Das Faserband liegt in dem Bereich der Lufteinlassbohrung nicht an der Innenwand des Drallteiles an. Der Luftstrahl, der durch die Lufteinlassbohrung in den Innenraum des Drallteiles eintritt, trifft somit auf den Faserverband, der in diesem Bereich seitlich nicht an der die Innenwandung des Drallteiles entlang geführt ist. Der Luftstrahl hat daher an dieser Stelle einen sehr guten Angriffspunkt auf die Fasern des Faserverbandes. Der nicht an der Wand entlanggleitende Fadenteil des sich spiralförmig in dem Innenraum des Drallteiles bewegenden Faserverbandes wird wie eine Kurbel durch den Luftstrom gedreht, wobei eine Beschädigung des Fadens durch Reibung an der Innenwand des Drallteils vermieden wird. Durch den erfindungsgemäss guten Angriffspunkt für die durch die Lufteinlassbohrung einströmende Luft, wird eine gute Drallwirkung erzeugt. Dieser Drall setzt sich bis vor das Streckwerk fort, wo ausserhalb des Spinndreiecks die Bereitstellung der Umwindefasern erfolgt. Dabei entsteht ein schmales Spinndreieck. Das Faserband tritt aus dem Streckwerk mit einer Breite aus, die mindestens das Eineinhalbfache des Innendurchmessers der Injektordüse ist. Damit ist die Breite des Faserbandes am Streckwerksaustritt breiter als das Spinndreieck. Durch diese gezielte Erzeugung der Umwindefasern wird eine gute Umwindung der schliesslich parallel liegenden Kernfasern mit den Randfasern und damit eine gute Festigkeit des Garnes ermöglicht.
Die kürzere Ausbildung des Drallteiles im Vergleich zum Injektorteil ermöglicht die Optimierung einerseits der Drallerzeugung und andererseits des gleichmässigen Anlegens der Randfasern an den Kern (das Umwinden des Kerns). Letztere Aufgabe erfordert zu ihrer Erfüllung vorerst das Entstehen eines Zustandes, welcher das gleichmässige Umwinden überhaupt ermöglicht, und hierauf das Aufrechterhalten von Strömungsbedingungen und daraus entstehende Drehbewegungen, welche das Umwinden bewirken. Die Reibung an der Wand des Injektorteiles spielt hier eine positive Rolle.
Im Drallteil hingegen soll möglichst wenig Reibung des Garnes an den Wänden des Drallgebers entstehen, weil solche Reibung die Drallerzeugung behindert. Die maximal mögliche Liefergeschwindigkeit bei gegebener Falschdrehung wird durch eine höhere Garndrehzahl ebenfalls erhöht. Die Länge des Drallteiles ist aber so zu wählen, dass sich die Spirale im Garn bilden kann, welche (unter der Wirkung des Luftstromes) den eigentlichen "Drallerzeuger" darstellt.
Die Länge des Injektorteils ist vorzugsweise mindestens 30% und allenfalls bis zu 100% grösser als die Länge des Drallteils. Vorzugsweise ist das Injektorteil zwischen 30% und 60% länger als das Drallteil. In der bevorzugten Ausführung ist das Injektorteil 50% länger als das Drallteil.
Die Länge des Drallteils kann zwischen 25 und 35 mm (vorzugsweise 30 mm) gewählt werden. Die Länge des Injektorteils beträgt vorzugsweise mindestens 40 mm.
Besonders vorteilhaft zur Fortsetzung der im Drallteil erzeugten Drehung zurück bis zum Streckwerk ist es, wenn das Injektorteil einen im wesentlichen gleichbleibenden zylindrischen Innendurchmesser aufweist. Hierdurch wird die Drehung des Fadens nicht behindert. Darüber hinaus werden geringe Reibungsverluste und Beschädigungen des Fadens bewirkt. Die reibungsarme Drehung des Fadens im Injektorteil ist insbesondere dann gegeben, wenn der erweiterte Innendurchmesser des Drallteiles gleich oder kleiner als der Innendurchmesser des Injektorteiles ist.
Um eine besonders gute Kurbelwirkung des Luftstrahles auf die Umwindefasern zu erzielen, hat es sich erwiesen, dass der Abstand der Lufteinlassbohrung von der schulterförmigen Erweiterung gleich oder kleiner der Differenz der Innenradien des Drallteiles und somit der Schulterhöhe entfernt angeordnet sein soll. Dadurch wird sichergestellt, dass der Luftstrahl einen besonders guten Angriffspunkt auf die Umwindefasern hat.
In einer Ausführung hat sich als besonders vorteilhaft ein erweiterter Innendurchmesser des Drallteiles zwischen 2,2 und 2,8 mm ergeben.
Wenn die Achse der Lufteinlassbohrung in ihrer Projektion rechtwinklig zur Achse des Innenraumes des Drallteiles angeordnet ist, wirkt der auf den Faden einwirkende Luftstrahl besonders effektiv. Die Fasern werden unmittelbar nach der Schulter von dem Luftstrahl beaufschlagt und kräftig gedreht.
Wenn mehrere Lufteinlassbohrungen auf den Faden einwirken, wird eine sehr gute und gleichmässige Krafteinleitung auf den Faden erzielt. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Lufteinlassbohrungen tangential und radial nach aussen versetzt in den Innenraum des Drallteiles münden (z.B. nach EP-A-489 686).
Als vorteilhafte Länge des Drallteiles hat sich ein Verhältnis von erweitertem Innendurchmesser zur Länge von 1 zu 6 bis 1 zu 16 erwiesen. Bei einem Verhältnis von 1 zu 12 bis 1 zu 14 sind Garne bester Qualität und Festigkeit zu erzielen.
Die im Injektorteil angeordneten Lufteinlassbohrungen sind vorteilhafterweise unter einem Winkel von 30° zur Achse des Injektorteiles angeordnet. Eine gute Umwindung der Kernfasern durch die Randfasern wird erzielt, wenn die Breite des aus dem Streckwerk austretenden Faserbandes grösser ist als der Innendurchmesser des Injektorteiles. Besonders vorteilhaft hat sich eine eineinhalbfache Breite des Faserbandes gegenüber dem Innendurchmesser des Injektorteiles ergeben. Das Faserband wird in diesem Fall locker den Luftstrahlen zugeführt und kann dadurch leicht verdreht werden.
In einer Ausführung hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass der Abstand der Lufteinlassbohrung von der schulterförmigen Erweiterung in dem Drallteil weniger als 0,5 mm beträgt. Damit konnten sehr gute Spinnergebnisse erzielt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1: eine Drallvorrichtung
Fig. 2: ein Detail einer schulterförmigen Erweiterung
Fig. 3: einen Schnitt durch das Drallteil im Bereich von Lufteinlassbohrungen
Fig. 4: eine Seitenansicht eines geeigneten Streckwerkes
Fig. 5: eine Ansicht in Richtung II (Fig. 4), und
Fig. 6 bis Fig. 11: Diagramme zur Erklärung der Wirkung der Teile, die in den Figuren 1 und 2 dargestellt sind.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Verspinnen eines Faserbandes dargestellt. Ein Injektorteil 1 und ein Drallteil 2 bilden eine pneumatische Drallvorrichtung. Diese Drallvorrichtung ist einem Lieferwalzenpaar 3,4 in Laufrichtung eines nicht dargestellten Faserbandes nachgeordnet. Das Lieferwalzenpaar 3,4 ist das letzte Walzenpaar eines Streckwerks, in welchem ein angeliefertes Faserband bis auf Spinnstärke verzogen wird. Das Faserband gelangt in einer Breite aus den Lieferwalzen 3,4, welche grösser ist als der Innendurchmesser A des Injektorteiles 1. Das aus dem Lieferwalzenpaar 3,4 austretende Faserband gelangt in einen Innenraum 12 des Injektorteiles 1. In dem Innenraum 12 wird das Faserband von Luftströmen beaufschlagt, welche durch Lufteinlassbohrungen 10,11 in den Innenraum 12 gelangen. In dem Injektorteil 1 sind die Lufteinlassbohrungen 10,11 unter einem Winkel α angeordnet. Als vorteilhaft hat sich ein Winkel zwischen der Achse des Injektorteiles 1 und der Achse der Lufteinlassbohrung in ihrer Projektion von etwa 30° erwiesen. Mit diesem Winkel α wird eine besonders gute Führung der zukünftigen Umwindefasern erreicht. Zur Erzielung möglichst geringer Reibung und guter Drehungsfortpflanzung bis zum Klemmpunkt an den Lieferwalzen 3,4 ist der Innenraum 12 des Injektorteiles 1 zylindrisch ausgebildet.
Dem Injektorteil 1 ist mit einem geringen Abstand das Drallteil 2 nachgeordnet. Das Faserband wird beim Eintritt in das Drallteil 2 zuerst in eine Engstelle 220 geführt. Die Engstelle 220 weist einen Durchmesser C auf, welcher geringer als der Durchmesser A des Injektorteiles 1 ist. Der Durchmesser C ist andererseits aber nicht so klein, dass die Engstelle 220 als Drallstopp auf den Faden wirkt oder beim Durchlauf einer Dickstelle im Garn verstopfen kann. Auf die Engstelle 220 folgt eine schulterförmige Erweiterung auf den Durchmesser D. Als vorteilhafter Durchmesser D hat sich ein Wert zwischen 2,2 und 2,8 mm ergeben. Die Engstelle soll kurz sein, um die Reibung des Fadens an der Wand der Engstelle 220 niedrig zu halten. Unmittelbar nach der schulterförmigen Erweiterung auf den Durchmesser D sind Lufteinlassbohrungen 200,210 angeordnet, durch welche Luft in den Innenraum 230 strömt. Durch die schulterförmige Erweiterung wird in besonders vorteilhafter Weise erreicht, dass die eintretende Luft sehr gut das in dem Innenraum 230 befindliche Fadenteil beaufschlagen kann. Durch den guten Angriffspunkt für die Luft wird auch eine gute Drallwirkung auf den Faden erzeugt. Der an der Stelle der Lufteintrittsbohrungen 200,210 nicht an der Wand des Innenraum 230 entlang gleitende Faden wird wie eine Kurbel durch den Luftstrom gedreht. Diese Drehung wird grösstenteils bis zu dem Klemmpunkt an den Lieferwalzen 3,4 fortgepflanzt. Dadurch, dass durch die Engstelle 220 keine Drallreduzierung stattfindet, werden stabile Spinnbedingungen erzeugt, welche eine gute Garnfestigkeit bewirken. Die Umwindefasern, die sich um den Garnkern legen, können durch die Breite des aus dem Streckwerk austretenden Faserbandes gezielt und gesteuert erzeugt werden. Dadurch ist eine gute Umwindung der inneren Fasern durch die äusseren Fasern des Garnes und damit eine gute Festigkeit des Garnes zu erhalten.
Durch den grossen Innendurchmesser A des Injektorteiles wird der Faden derart dem Drallteil 2 zugeführt, dass eine gute Drehung erfolgen kann. Damit haben die durch die Lufteinlassbohrungen 200,210 auf das Fadenteil einwirkenden Luftströme einen grossen Hebelarm. Als besonders gute Möglichkeit, den Faden zu verdrehen, hat sich eine rechtwinklige Anordnung der Lufteinlassbohrungen 200,210 in ihrer Projektion zur Achse des Drallteiles 2 ergeben.
Zur Reduzierung der Reibkraft des sich in dem Injektorteil 1 und in dem Drallteil 2 drehenden Fadenteils hat es sich als sehr gut erwiesen, dass das Drallteil 2 kürzer als das Injektorteil 1 ausgebildet ist. Damit wird eine Beschädigung des Fadens durch Reibung an der Innenwand des Innenraums 230 weitgehend vermieden. Dies führt zu einem qualitativ hochwertigen Garn.
Die optimalen Längenverhältnisse werden nachfolgend anhand der Fig. 6 bis 11 näher erklärt. Versuche haben gezeigt, dass das Drallteil 2 eine Länge von ungefähr 30 mm (zwischen 25 und 35 mm) aufweisen kann. Die Teillänge zwischen den Lufteinführöffnungen und dem Ausgang von der Düse kann ca. 20 mm (zwischen 18 und 22 mm) betragen.
Als besonders vorteilhaft hat sich ein Verhältnis von erweitertem Innendurchmesser D zu Länge L des Drallteils 2 von 1:6 bis 1:16 erwiesen. Der Innenraum 230 kann in Fadenlaufrichtung konisch erweitert sein. Dies ist durch die gestrichelte Linie in Fig. 1 angedeutet. Die konische Erweiterung des Innenraumes 230 ist eine weitere Massnahme, um die Fadenreibung zu reduzieren. Dagegen hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Innenraum 12 des Injektorteils 1 zylindrisch ausgebildet ist.
Versuche haben ebenfalls gezeigt, dass das Injektorteil 11 eine Länge von ca. 45 mm (zwischen 40 und 50 mm) aufweisen sollte. Es ist nicht notwendig, mehr als zwei Lufteinlassbohrungen vorzusehen, und sie können im mittleren Drittel des Injektorteils angeordnet werden. Die Länge der Zone zwischen den Mündungen der Lufteinlassbohrungen und dem Ausgang des Injektorteils ist vorzugsweise ungefähr der Länge des freistehenden Teils einer Umwindefaser gleich.
Eine derartige Düse ist möglichst nahe am Lieferwalzenpaar des Streckwerkes zu plazieren. Die vom Injektorteil 1 erzeugten Saugströmungen sind somit in der Lage, die vom Streckwerk gelieferten "Randfasern" (Umwindefasern) in die Düse zu führen. Der grössere Durchmesser begünstigt diese Saugwirkung.
In Fig. 2 ist ein Detail der schulterförmigen Erweiterung und der Anordnung der Lufteinlassbohrungen 200,210 dargestellt. Bei der Erweiterung der Engstelle 220 auf den Innenraum 230 ergibt sich eine Schulterhöhe c. Es hat sich herausgestellt, dass ein besonders wirkungsvoller Angriff der Luftströme auf das Faserband dann zu erzielen ist, wenn ein Abstand b der Lufteinlassbohrung 210 von der schulterförmigen Erweiterung gleich oder kleiner der Differenz der Innenradien des Drallteiles und somit gleich oder kleiner der Schulterhöhe c ist. Als besonders vorteilhafter Wert für den Abstand b wurde 0,5 mm ermittelt. Die Lufteinlassbohrungen 200,210 weisen dabei vorteilhafterweise einen Durchmesser von etwa 0,3 mm auf.
In Fig. 3 ist ein skizzierter Schnitt durch das Drallteil 2 im Bereich der Lufteinlassbohrungen 200,210 dargestellt. Die Lufteinlassbohrungen 200,210 weisen einen seitlichen Versatz d auf. Die Lufteinlassbohrungen 200,210 münden im wesentlichen tangential in den Innenraum 230. Entsprechend diesem am Drallteil 2 dargestellten Versatz d der Lufteinlassbohrungen 200,210 können auch die Lufteinlassbohrungen 10,11 in das Injektorteil 1 münden. Durch den seitlichen Versatz d wirkt in besonders effektiver Weise der Luftstrahl zur Drehung auf das Fadenteil ein.
Als besonders wirkungsvoll hat sich erwiesen, wenn eine Vielzahl von Lufteinlassbohrungen gleichmässig am Umfang des Injektorteils 1 und des Drallteiles 2 angeordnet sind. In der bevorzugten Anordnungen sind mindestens vier und vorzugsweise acht Lufteinlassbohrungen vorgesehen. Je höher die Anzahl Bohrungen, desto kleiner ihre Querschnitte, was die Anzahl schlussendlich begrenzt. Die höhere Anzahl ergibt eine wesentlich gleichmässigere Wirbelbildung im Kanal des Drallteiles 2, was die Übertragung von Energie an das Garn zur Erzeugung von Falschdrall begünstigt.
In Fig. 4 deuten die Bezugszeichen 110,120 auf das Einzugswalzenpaar eines Streckwerkes. Ein Band durchläuft ein Vorverzugsfeld 13 und tritt zwischen zwei aneinanderliegende Trümer eines Riemchenpaares 16,17 ein, dessen Riemchen 16,17 um eine Riemchenunterwalze 14 bzw. eine Riemchenoberwalze 15 sowie Umlenkkörper 18,19 bzw. 37,38 herumgeführt sind.
Die in Förderrichtung F am Ende der aneinanderliegenden Trümer der Riemchen 16,17 vorhandenen Umlenkkörper 18,19 gewährleisten in Zusammenwirkung mit den im seitlichen Abstand vorgesehenen Umlenkkörpern 37,38 und den Riemchenwalzen 14,15 relativ spitze Umschlingungswinkel A, B im Bereich der anschliessenden Lieferwalzen 20,21, derart, dass der Ausgang der so gebildeten Doppelriemchen-Bandführung sich innerhalb des Eingangszwickels der Lieferwalzen 20,21 befindet.
Zwischen dem Riemchenwalzenpaar 14,15 und dem Lieferwalzenpaar 20,21 befindet sich das Hauptverzugsfeld 22 des dargestellten Streckwerks.
Zwischen der Klemmlinie 23 des Lieferwalzenpaares 20,21 und dem Ausgang der Doppelriemchen-Bandführung 16,17,18,19 befindet sich ein entsprechend dem zur Verfügung stehenden Restraum klein ausgebildeter Kondensor 26, der gemäss Fig. 5 eine sich in Richtung der Breite der Riemchen 16,17 erstreckende längliche Form aufweist und gemäss Fig. 4 mit seinen den Lieferwalzen 20,21 zugewandten Oberflächen komplementär zu den ihm gegenüberliegenden Teilen der Oberflächen der Lieferwalzen 20,21 ausgebildet ist. Die den Riemchen 16,17 zugewandte Oberfläche des im Querschnitt im wesentlichen dreiecksförmigen Kondensors 26 ist weitgehend an die Form der Führungsflächen 24,25 der Umlenkkörper 18,19 angepasst, um die Riemchen 26,27 zur Bildung der spitzen Umschlingungswinkel A, B herumgeführt sind.
Wichtig ist, dass der Kondensor 26 auf der Umfangsfläche der Lieferunterwalze 20 aufliegt, jedoch relativ zur Lieferoberwalze 21 einen geringen Abstand 29 aufweist. Auf diese Weise wird erreicht, dass der vorzugsweise aus reibungsarmem Kunststoffmaterial bestehende Kondensor 26 nur auf der im allgemeinen aus Metall bestehenden Lieferunterwalze 20 aufliegt, wo er reibungsarm gleiten kann, während eine Berührung der aus Gummi bestehenden Lieferoberwalze 21 vermieden wird. Damit wird ein unnötiger Verschleiss der Lieferoberwalze vermieden.
Während die Unterwalzen 110,14,20 aus Metall, insbesondere aus an der Oberfläche gehärtetem Stahl bestehen, sind die Gegenwalzen 120,15,21 aus elastischem Material, wie Gummi, gefertigt.
Es wird also der zwischen der Klemmlinie 23 der Lieferwalzen 20,21 und dem Ausgang der Doppelriemchenführung 16,17,18,19 vorhandene minimale Zwischenraum dazu ausgenutzt, um darin den Kondensor gemäss den Fig. 4 und 5 unterzubringen, welcher auf der Eingangsseite eine Trichterform hat und an seiner der Lieferunterwalze 20 zugewandten Seite mit einem zur Lieferunterwalze 20 hin offenen Schlitz 35 versehen ist.
Unterhalb des in Fig. 4 und 5 gezeigten Streckwerks ist die übliche Absaugung in Form eines sich senkrecht zu den Achsen der Walzen erstreckenden Kanals 34 vorgesehen.
Dieses Streckwerk ist nach der DE-A-4 230 314 (deutschen Patentanmeldung Nr. 4230314 vom 10.9.1992) gebildet. Es kann auch ein Kondensor im Vorverzugsfeld vorgesehen werden, z.B. gemä s EP-A-449073 oder der Weiterentwicklung, die in der DE-A-4 230 317 (deutschen Patentanmeldung Nr. 4230317 vom 10.9.1992) beschrieben wurde. Diese Kondensorausführungen geben gute Kontrolle über die Breite des aus dem Streckwerk austretenden Faserstromes, ohne dabei das Verziehen des Bandes zu stören. Der Verzug kann auch durch eine Riemchenanordnung nach EP-A-450361 begünstigt werden, wobei eine Weiterentwicklung dieser Variante in der US-A-5 479 680 (US-Patentanmeldung SN 08/010265 vom 28. Januar 1993) beschrieben ist. Der Inhalt der genannten Anmeldungen wird hiermit in der vorliegenden Anmeldung eingeschlossen.
Anhand der Diagramme in den Fig. 6 bis 11 werden die Wirkungen der verschiedenen Elemente des Systems näher erklärt. Diese vereinfachten Diagramme stellen je nur einen kurzen Abschnitt des gesamten Spinnverfahrens dar, wobei der betrachtete Abschnitt von der "Faserlieferstelle" (Fig. 6) am Streckwerksausgang bis zum fertig gesponnenen Garn (Fig. 11) am Ausgang des Drallteils 2 "wandert". Die Diagramme sind zum Erklären von Funktionen konzipiert. Sie sind (auch untereinander) nicht masstabtreu.
Die Linie K (Fig. 6) stellt die Klemmlinie am Streckwerksausgang dar. Der Eingang zum Injektorteil 1 ist im Querschnitt gezeigt. Die meisten der vom Streckwerk gelieferten Fasern F bilden einen Garnkern GK. Zwei Fasern F1 und F2 werden aber nicht im Kern eingedreht, sondern sie werden im Lauf des Verfahrens zu "Umwindefasern", wie nachfolgend beschrieben wird.
Der "voreilende" Teil (der "Kopf") der einen Umwindefaser F1 wird vom Sog der Luftströmung S direkt in das Injektorteil 1 eingeführt. Der Kopf der zweiten Umwindefaser F2 verfehlt vorerst das Teil 1. Die "nacheilenden" Teile beider Fasern werden aber im Kern eingebunden (sonst gehen diese Fasern als Flug verloren). Kurz nachher gilt daher der Zustand gemäss Fig. 7. Faser F1 erstreckt sich wegen dem Sog der Luftströmung von einem "Einbindepunkt". El in der Bewegungsrichtung des Garnkerns GK. Faser F2 erstreckt sich von ihrem Einbindepunkt in der entgegengesetzten Richtung und wird über dem Rand des Injektorteils in die Düse eingezogen. Um eine gleichmässige Garnstruktur zu erzeugen, müssen die Umwindefasern gleichgerichtet werden.
Stromabwärts vom Eingang bewegen sich die Einbindepunkte E1,E2 an den Bohrungen (Lufteinlasse) 10,11 vorbei (Fig. 8 bzw. 9). In Fig. 8 wird angenommen, dass die Faser F2 immer noch geschleppt wird ("Kopf nach hinten"). Spätestens aber wenn der Einbindepunkt E2 sich an den Lufteinlässen vorbeibewegt, wird die Faser F2 unter der Wirkung des Druckluftstrahles "umgeschlagen", so dass der Kopf nun auch nach vorn gerichtet wird, wie im Fall der Faser F1 (Fig. 9).
Bislang ist vereinfachend angenommen worden, dass sich der Garnkern in der Mitte des Düsenkanals befindet. In der Praxis rotiert der Garnkern GK um die Längsachse des Kanals, so dass sich in diesem Kanal eine Art "Ballon" (Fig. 10) bildet. Der Garnkern GK und die Umwindefasern reiben daher an die Innenfläche F_ℓ des Kanals. Dadurch wird das vorerst freistehende Ende jeder Umwindefaser um den Garnkern gewunden. Jede Drehung des Garnkerns um die Achse des Kanals ergibt ungefähr eine Drehung der Umwindefasern um den Garnkern. Bis zum Ausgang AG des Injektorteils 1 sollte jede Umwindefaser möglichst über die ganze für die Umwindung zur Verfügung stehende Länge den Garnkern umschlingen.
Die Verhältnisse im Drallteil 2 (Fig. 11) sind anders. Das Fasergebilde ist hier schon voll falschgedreht und hat eine feste Struktur. Dieses feste Gebilde wird nun durch die neu eintretenden Luftströmungen zu einer Spirale umgebildet. Die Luftströmungen selber bilden einen Wirbel W im Drallteil 2, und es wird Energie von diesem Wirbel an die Garnspirale übertragen. Die Drehung dieses Garnstückes um die Längsachse des Kanals erzeugt "stromaufwärts" vom Drallteil die vorerwähnte Falschdrehung im Garnkern, welche sich im wesentlichen bis zum Spinndreieck am Streckwerk fortpflanzt. (Stromabwärts vom Drallteil 2 löst sich diese Drehung wieder auf, weil sie eine Falschrehung ist - dies ist aber nicht Gegenstand der Erfindung und wird hier nicht näher erklärt.)
Der Antrieb der Spirale erfordert eine gewisse Zone, wo die Luftströmungen auf die Spirale einwirken können. (Drallteil 2). In dieser Zone muss sich ein möglichst gleichmässiger Wirbel bilden, und es muss möglichst viel Energie aus diesem Wirbel an das Garnstück übertragen werden. Dieses Vorgehen ist aber örtlich begrenzt, da

einerseits sich der Luftwirbel, z.B. durch Reibung an der Innenfläche des Drallteils 2, allmählich verschlechtert
andererseits sich die Reibung zwischen dem Garnstück und der gleichen Innenfläche der Drehung des Garnstückes widersetzt.

Die effektive Wirkung des Drallteils entsteht daher innerhalb einer Zone, die deutlich kürzer ist als diejenige Zone im Injektorteil 1, die zum Aufwickeln der Umwindefasern nötig ist.
Die Drehrichtung der Luftströmung im Injektorteil muss gegenüber der Drehrichtung im Drallteil umgekehrt sein, dies um die vom Streckwerk zur Verfügung gestellten Umwindefasern mit einer dem Falschdrall entgegengesetzten Drehrichtung am Garnkern anzulegen (Fig. 10).
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.

Claims

Vorrichtung zum Verspinnen eines Faserbandes mit einem Streckwerk und einer unmittelbar dem Streckwerk nachgeordneten pneumatischen Drallvorrichtung, die aus einem Injektorteil (1) und einem daran mit einem Zwischenraum anschliessenden Drallteil (2) besteht, wobei der Innendurchmesser des Drallteiles (2) schulterförmig erweitert ist und unmittelbar nach der schulterförmigen Erweiterung des Innendurchmessers eine Lufteinlassbohrung 200,210) in den Innenraum (23) des Drallteiles (2) mündet,
dadurch gekennzeichnet, dass das Drallteil (2) kürzer als das Injektorteil (1) ist, wobei die Länge des Drallteils derart gewählt ist, dass sich eine Garnspirale bilden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Injektorteil (1) einen im wesentlichen gleichbleibenden zylindrischen Innendurchmesser (A) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erweiterte Innendurchmesser (D) des Drallteiles (2) gleich oder kleiner als der Innendurchmesser (A) des Injektorteiles (1) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erweiterte Innendurchmesser (D) des Drallteiles (2) 2,2 bis 2,8 mm ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drallteil (2) ein Verhältnis von erweitertem Innendurchmesser (D) direkt nach der Schulter zu Länge (L) von 1 zu 6 bis 1 zu 16, vorzugsweise 1 zu 12 bis 1 zu 14, aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (b) der Lufteinlassbohrung (200,210) von der schulterförmigen Erweiterung gleich oder kleiner der Schulterhöhe (c) des Drallteiles (2) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (b) der Lufteinlassbohrung (200,210) des Drallteiles (2) von der schulterförmigen Erweiterung gleich oder kleiner 0,5 mm ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Drallteil (2) die Achse der Lufteinlassbohrung (200,210) in ihrer Projektion zur Achse des Drallteiles (2) einen rechten Winkel (β) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Injektorteil (1) die Achse der Lufteinlassbohrung (10,11) in ihrer Projektion zur Achse des Injektorteiles (1) einen Winkel (α) von etwa 30° aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinlassbohrungen (10,11; 200,210) im wesentlichen tangential in den Innenraum (12;230) des Injektor- und/oder des Drallteiles (2) münden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinlassbohrungen (10,11; 200,210) nach aussen versetzt in den Innenraum (12;230) des Injektorteiles (1) und/oder des Drallteiles (2) münden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass gleichmässig am Umfang des Injektorteiles (1) und/oder des Drallteiles (2) verteilt drei oder mehr (vorzugsweise vier oder mehr) Lufteinlassbohrungen (10,11; 200,210) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) des aus dem Streckwerk austretenden Faserbandes grösser ist als der Innendurchmesser (A) des Injektorteiles (1).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Injektorteiles (1) mindestens 30% und bis zu 100% grösser als die Länge des Drallteils (2) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Injektorteiles (1) mindestens 40 mm beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Drallteiles (2) zwischen 25 mm und 35 mm gewählt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis vom erweiterten Innendurchmesser zur Länge des Drallteiles (2) zwischen 1 zu 6 und 1 zu 16, vorzugsweise 1 zu 12 bis 1 zu 14 liegt.