EP1347084B1

EP1347084B1 - Luftspinnvorrichtung mit Kanalauskleidung

Info

Publication number: EP1347084B1
Application number: EP03006016A
Authority: EP
Inventors: Herbert Dr. Stalder; Olivier Wüst
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: EP1347084A1; CN100543205C; JP4264278B2; JP2003286617A; US7024848B2; US20040016223A1; DE50304912D1; CN1445396A; ATE338838T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines gesponnenen Fadens aus einem Stapelfaserverband gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Stand der Technik

Derartige Vorrichtungen sind in der Textiltechnik bekannt und werden für Luftspinnverfahren eingesetzt. Eine solche Vorrichtung offenbart beispielsweise die Schrift EP 854 214 (Äquivalent zu US 5,927,062), welche in der Figur 1 gezeigt wird. Man kann erkennen, wie ein Stapelfaserverband 1 von einem Auslaufwalzenpaar 2 (meist eines Streckwerks) geliefert wird und ein Faserführungselement 3.1 durchläuft. Das Faserführungselement 3.1 weist einen Faserförderkanal 4 mit einer wendelförmigen Faserführungsfläche 5 auf. Der Stapelfaserverband 1 wird durch die Faserführungsfläche 5 geführt, wobei diese an einer Faserabgabekante 6 endet. In einem gewissen Abstand zum Faserführungselement 3.1, beziehungsweise zur Faserabgabekante 6, ist eine Spindel 7 mit einem Garnführungskanal 8 und einer dem Garnführungskanal 8 zugehörigen Einlassmündung 9 vorgesehen. Zwischen dem Faserführungselement 3.1 und der Einlassmündung 9 ist eine Fluideinrichtung zur Erzeugung einer Wirbelströmung um die Einlassmündung 9 vorgesehen (Fluideinrichtung nicht gezeigt). Die Fluideinrichtung erzeugt eine Wirbelströmung 11 um die Einlassmündung 9, beziehungsweise um die Spindel 7 im Raum 14. Die Figur 1 zeigt die Luftspinnvorrichtung nur schematisch. Der Raum 14 ist normalerweise durch ein Gehäuse abgeschlossen und kann daher als Wirbelkammer (14.1, siehe folgende Figuren) bezeichnet werden. Als Fluid wird üblicherweise komprimierte Luft verwendet. Durch die erzeugte Wirbelströmung 11 legen sich die freien Faserenden 12 des Stapelfaserverbandes 1 um die Einlassmündung 9. Durch die Bewegung des Faserverbandes 1 in Pfeilrichtung, entsteht eine relative rotierende Bewegung der freien Faserenden 12 um die Einlassmündung 9 und dadurch um den Faserverband 1. Aus dem Stapelfaserverband 1 entsteht somit ein gesponnener Faden 10.
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Führung des aus der Fluideinrichtung fliessenden Fluids (Luft). Sie befasst sich insbesondere mit dem Bereich der Wirbelkammer 14.1 in unmittelbarer Nähe der Austrittsöffnungen für das Fluid.
Ein weiterer Stand der Technik, gemäss der japanischen Schrift JP 3-10 63 68, zeigen die Figuren 2 und 2a. In der Figur 2 werden im wesentlichen die gleichen Bauteile wie in der Figur 1 gezeigt (mit einer Änderung, siehe Figur 2a). Insbesondere sind das Auslaufwalzenpaar 2 und die Spindel 7 mit dem Garnführungskanal 8 erkennbar. Analog zu Figur 1 erzeugt auch hier eine Fluideinrichtung einer Wirbelströmung. Dabei besteht die Fluideinrichtung aus mehreren Strahldüsen 13.1. Die Strahldüsen bestehen aus in der Regel zylinderförmigen Bohrungen, aus denen ein Fluid (bevorzugt Luft) unter Druck in die Wirbelkammer 14.1 hineingepresst wird. Die Wirbelkammer 14.1 hat einen kreisförmigen Querschnitt. Die einströmende Druckluft erzeugt durch ihre, durch die Bohrungsanordnung resultierende, Strömungsrichtung und durch die kreisförmigen Querschnitt der Wirbelkammer 14.1 eine Wirbelströmung um die Einlassmündung 9 der Spindel 7. Wie in der Figur 2 zu erkennen ist, enthält das Faserführungselement 3.1 eine Ummantelung 3a, welche auch den Faserförderkanal 4 bildet. Unmittelbar an die Ummantelung 3a schliesst ein Wirbelkammer-Gehäuse 15 an. In der Vorrichtung gemäss dieser Figur ist die Fluideinrichtung (dargestellt durch die Bohrungen bzw. Strahldüsen 13.1) in der Ummantelung des Faserführungselement 3a integriert. In der gezeigten Vorrichtung sind das Wirbelkammer-Gehäuse 15 und die Ummantelung des Faserführungselement 3a zwei getrennte Bauteile. Es ist aber durchaus möglich und aus dem Stand der Technik bekannt, beiden Bauteile auch als ein Element zu konstruieren (einstückig). Ob diese Elemente einstückig oder als getrennte Bauteile konstruiert sind ist für die vorliegende Anmeldung unerheblich.
In der Figur 2a wird das Faserführungselement 3.1 der Figur 2 in einer dreidimensionalen Ansicht gezeigt. Im Gegensatz zur Figur 1 weist das Faserführungselement 3.1 Figur 2 keine wendelförmige, sondern eine ebene Faserführungsfläche 16 auf. Ein weiterer Unterschied zu Figur 1 liegt im Fehlen einer Faserabgabekante. Anstelle der Faserabgabekante weist das Faserführungselement-Teil 3b einen stumpfen Kegel auf. Der Zweck dieses Kegels 16 ist es, einen sogenannten falschen Garnkern zu produzieren.
Dieser soll verhindern, dass sich ein Falschdrall (Verdrehen des Stapelfaserverbandes) von der Einlassmündung 9 rückwärts durch das Faserführungselement 3.1 bis gegen den Klemmspalt des Ausgangswalzenpaares 2 fortpflanzt (sog. Drallstopp). Ein Falschdrall verhindert ein echtes Drehen bzw. Verdrehen der freien Faserenden 12 um den (unverdrehten) Garnkern. Im Fall eines Falschdralles, dreht sich der Kern des Stapelfaserverbandes mit den freien Faserenden 12 mit und verhindert ein Verspinnen der Fasern. Im Stand der Technik gemäss Figur 1 wird der Drallstopp durch die wendelförmige Faserführungsfläche 5 realisiert, welche ein Verdrehen des Stapelfaserverbandes 1 gegen die Auslaufwalzen 2 hin verunmöglichen soll.
Einen anderen Stand der Technik, der die erfindungsgemässe Vorrichtung betrifft, ist in einer zum Zeitpunkt dieser Anmeldung noch unveröffentlichten Patentanmeldung der Anmelderin zu finden (internationale Anmeldenummer: PCT-CH 01-00569).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung der Strömungsverhältnisse in der Wirbelkammer und damit der Garnwerte des produzierten Garnes. Insbesondere soll der Bereich der Wirbelkammer in unmittelbarer Nähe der Austrittsöffnungen der Strahldüsen strömungstechnisch verbessert werden.

Die Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die erfindungsgemässen Merkmale im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte oder bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Versuche mit erfindungsgemäss ausgestalteten Luftspinnvorrichtungen haben überraschenderweise ergeben, dass die Luftzuströmung durch den Faserförderkanal mit einer Tunnelauskleidung und entsprechend gestaltetem Absatz, sowie einer günstigen Gestaltung der die Wirbelkammer angrenzenden Stirnfläche des Faserführungselementes, eine bis zu 50 prozentigen Erhöhung der zugeströmten Luftmenge bewirken kann. Weitere Versuche haben ergeben, dass die unerwartete Verbesserung der Strömungsverhältnisse auf zwei unterschiedliche Effekte zurückzuführen sind. Zum einen hat die Verringerung des Querschnittes des Faserförderkanals durch die Tunnelauskleidung die unerwartete Wirkung gebracht, dass sich die durchströmende Luftmenge erhöht hat. Zum andern hat eine bewusste Gestaltung des Absatzes der Tunnelauskleidung zum Wirbelkammer-Gehäuse eine wesentliche Verbesserung der Strömungsverhältnisse in der Kammer selbst bewirkt. Die bewusste Gestaltung des Absatzes als Leitfläche hat auf die aus den Strahldüsen austretende Luft (oder anderes Fluid) eine unerwartete Wirkung. Diese Gestaltung bewirkt eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse in der Wirbelkammer sowie eine Verbesserung der Strömungsverhältnisse im Faserförderkanal. Die die Wirbelkammer angrenzende Stirnfläche des Faserführungselementes kann ebenfalls derart gestaltet werden, dass sie als Leitfläche für die Wirbelströmung dient. In einer weiteren Ausführungsart der Erfindungsidee, kann die Stirnfläche derart gestaltet werden, dass sie die Wirbelströmung zumindest nicht stört (dadurch, dass die Stirnfläche eine grössere Neigung aufweist als die Strömungsrichtung des austretenden Fluids). In beiden Fällen verbessert die Anpassung auch der Stirnfläche die erfindungsgemässe Wirkung.
Durch die erhöhte Luftströmung bzw. den Luftdurchsatz (Menge pro Zeiteinheit) durch den Faserförderkanal wird die Faserführung zwischen den Auslaufwalzen und dem Eingang des Faserförderkanals (siehe Figur 1 oder 2) verbessert. Die erhöhte Luftströmung durch den Faserförderkanal "saugt" den kontinuierlichen Verband loser Stapelfasern intensiver in den Faserförderkanal. Die einzelnen Fasern im Stapelfaserverband werden durch diese Strömung besser ausgerichtet, und der Stapelfaserverband hat weniger die Neigung, vor dem Einlaufen in den Faserförderkanal zu "flattern" (von der Luftströmung um die rotierenden Auslaufwalzen verursacht). Die Anzahl Produktionsunterbrüche, verursacht durch Abrisse des Stapelfaserverbandes unmittelbar nach den Auslaufwalzen, konnte durch die erfindungsgemässen Ausgestaltungen verringert werden. Ebenso konnte eine messbare Verbesserung der Garnqualität festgestellt werden.
Im folgenden wird die Erfindung und der Erfindungsgedanke anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert, wobei die Erfindung nicht auf die in den Beispielen gezeigten Ausführungen eingeschränkt ist.
Es zeigt:

Figur 1: Stand der Technik aus der Schrift EP 854 214
Figuren 2 und 2 a: Stand der Technik gemäss der JP 3-10 63 68
Figur 3: eine erste Ausführungsform der Erfindung
Figur 3 a: Schnitt der erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss Figur 3
Figur 3 b: einen zweiten Schnitt der Ausführungsform gemäss Figur 3
Figur 3 c: Faserführungselement und Halbschale der Tunnelauskleidung
Figur 4: weitere Variante der Erfindung
Figur 4 a: Schnitt I-I aus der Figur 4
Figur 5: weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung
Figur 6: schematische Darstellung des Spinnprozesses
Figuren 7, 7 a, 7 b, 8, 8 a: weitere Ausführungsformen der Erfindung

Die Figur 3 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung. Die erfindungsgemässe Wirkungsweise soll anhand dieser Figur etwas erläutert werden. In der Figur ist ein Faserführungselement 3 erkennbar, das von einer hohlzylinderförmigen Tunnelauskleidung 17 umgeben ist. Die Tunnelauskleidung 17 kann einstückig oder mehrstückig, bevorzugt zweistückig, sein. Der Faserförderkanal 4 wird von der Tunnelauskleidung 17 ummantelt. Die Tunnelauskleidung 17 ist derart geformt, dass am Ende des Faserförderkanals 4 ein Absatz 18 zum Wirbelkammer-Gehäuse 15 entsteht. Die Stirnfläche des Absatzes 18 dient für das aus den Strahldüsen 13.1 austretende Fluid (nicht gezeigt) als Leitfläche. Die Austrittsöffnungen der Strahldüsen für das Fluid (normalerweise Luft) in die Wirbelkammer 14.1 weisen eine elliptische Form auf (siehe Figur 3). In dieser ersten Ausführungsform der Erfindung ist das Faserführungselement 3 und die dazugehörige Tunnelauskleidung 17 im Wirbelkammer-Gehäuse 15 eingebaut. Wie in den folgenden Figuren noch gezeigt wird, muss das Wirbelkammer-Gehäuse 15 nicht zwingend auch das Faserführungselement 3 und dessen Tunnelauskleidung 17 umfassen. Die beiden letztgenannten Elemente können auch ein eigenes Gehäuse aufweisen, das an das Wirbelkammer-Gehäuse 15 angrenzt (siehe z.B. Figur 7). In der Figur 3ist auch die Spindel 7 mit ihrem Garnführungskanal 8 zu sehen. Die Figur 3 a zeigt den Querschnitt der erfindungsgemässen Vorrichtung von Figur 3 gemäss dem Schnitt I-I. In diesem Querschnitt ist erkennbar, dass die Vorrichtung vier einzelne Strahldüsen 13.1 aufweist. Die Erfindung ist nicht darauf eingeschränkt, dass sie nur an Vorrichtungen mit vier Strahldüsen Anwendung finden kann. Das heisst, sie kann auch bei Vorrichtungen mit weniger oder mehr als vier Strahldüsen Anwendung finden. In der Figur 3 ist auch gut erkennbar, wie die Strahldüsen 13.1 eine Neigung α zur Fasertransportrichtung (Materialflussrichtung 19) aufweisen. Der Neigungswinkel α kann einen Betrag von 45° bis 88° aufweisen, bevorzugt beträgt der Neigungswinkel α aber 70° zur Materialflussrichtung 19. Der Neigungswinkel der Stirnfläche des Absatzes 18 zur Materialflussrichtung weist in dieser ersten Ausführungsform ebenfalls den gleichen Betrag auf (dargestellt sind 70 °). In dieser ersten Variante der Erfindung ist auch gut erkennbar, wie die die Wirbelkammer 14.1 angrenzende Stirnfläche 20 des Faserführungselementes 3 den gleichen Neigungswinkel zur Materialflussrichtung 19 hat wie die Bohrungen der Strahldüsen 13.1. Der Neigungswinkel der Bohrungen entspricht der Strömungsrichtung des austretenden Fluids. Die Figur 3 b zeigt einen Schnitt dieser ersten erfindungsgemässen Variante gemäss den Schnittlinien II-II. Hier ist besonders gut erkennbar, wie die Stirnfläche 20 des Faserführungselementes 3 in der Wirbelklammer fluchtend mit der Stirnfläche des Absatzes 18 ist. Weiter ist in der Figur 3 a erkennbar, dass die Bohrungen 13.1 rotationssymmetrisch angeordnet sind.
Die Figur 3 c zeigt eine Aufsicht des Faserführungselementes 3. Darin ist gut erkennbar, dass die die Wirbelkammer angrenzenden Stirnfläche 20 des Faserführungselementes 3 eine kegelförmige Oberfläche aufweist. Die kegelförmige Stirnfläche 20 wird durch eine Fläche abgeschnitten, welche die Faserabgabekante 6 bildet. Aus dieser Figur ist gut erkennbar, dass die Stirnfläche 20 durch entsprechende Gestaltung eine entsprechende Wirkung auf die Strömung in der Wirbelkammer haben kann. Bevorzugt weist die Stirnfläche 20 daher die gleiche oder eine grössere Neigung zur Materialflussrichtung auf als die Strömungsrichtung der austretenden Luft (oder Fluids). Dadurch kann auch die Stirnfläche 20 als Leitfläche für das austretende Fluid dienen oder zumindest (bei einer grösseren bis senkrechten Neigung) keine störende Wirkung auf die Wirbelströmung haben. In dieser Figur ist in der Ansicht auch eine Halbschale der Tunnelauskleidung 17.1 dargestellt. Die Tunnelauskleidung kann einstückig oder, wie hier dargestellt, aus zwei Halbschalen bestehen (obere Halbschale nicht dargestellt). Bevorzugt weisen die Stirnfläche des Absatzes 18 und die Stirnfläche 20 die gleiche Neigung auf, so dass beide Oberflächen fluchtend sind. Wie in der folgenden Figur aber erläutert wird, kann die Stirnfläche 20 auch eine andere (grössere oder kleinere) Neigung aufweisen als die Fläche 18.
In der Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei welchem die Stirnfläche 21 des Faserführungselementes 3 eine grössere d.h. steilere Neigung zur Materialflussrichtung 19 aufweist als die Strömungsrichtung des Fluids (weist Neigung α auf). Die Fläche 21 weist einen grösseren (steileren) Neigungswinkel zur Materialflussrichtung 19 auf als die Bohrungen der Strahldüsen 13.1. Im weiteren ist die Fläche 21 eben und nicht kegelförmig. Durch den steileren Winkel der Stirnfläche 21 wird bewirkt, dass diese Oberfläche eine andere Auswirkung auf die Wirbelströmung hat. Je nach Anwendungsfall kann es sich als günstig erweisen, diese Variante der Stirnfläche bzw. einen anderen Neigungswinkel zu wählen. Nebst der grösseren (steileren) Neigung der Stirnfläche 21, gegenüber der Ausführungsform der vorhergehenden Figuren, ist die Oberfläche der Stirnfläche 21 des Faserführungselementes 3 in der Wirbelkammer auch nicht kegelförmig. Dies geht besonders aus der Figur 4 a hervor, welche einen Schnitt gemäss der Schnittlinie I-I von Figur 4 darstellt.
Die Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung in Figur 5 unterscheidet sich gegenüber den vorangehenden Vorrichtungen im Faserführungselement 22. Auch hier weist die Stirnfläche 20 des Faserführungselementes 22 in der Wirbelkammer die gleiche Neigung auf wie die Strahldüsen 13.1 (Neigung α). Auch die Stirnfläche des Absatzes 18 weist die gleiche Neigung auf, so dass die Oberflächen 18 und 20 eine fluchtende, kegelförmige Fläche bilden. Versuche haben gezeigt, dass es am günstigsten ist, wenn die Flächen 18 und 20 dieselbe Neigung aufweisen und fluchtend angebracht sind. Bevorzugt weisen sie auch die gleiche Neigung auf wie die Strahldüsen.
Es sind jedoch auch Varianten denkbar, bei denen (im Gegensatz zu Figur 4) die Stirnfläche des Faserführungselementes in der Wirbelkammer eine geringere Neigung aufweist, als der Absatz 18 (in den Figuren nicht gezeigt).
Welche Variante die günstigste ist, hängt vom jeweiligen Anwendungsfall (z.B. von der Garnart) ab. Die Erfindungsidee umfasst daher auch allgemein die Möglichkeit, dass die Flächen 18 und 20 unterschiedliche Neigungen aufweisen. Diese Aussagen sind dabei nicht auf die in Figur 5 gezeigte Variante beschränkt.
Das Faserführungselement 22 von Figur 5 weist eine Umlenkstelle 23 auf. Die Umlenkstelle 23 ist als Kante ausgebildet; es können aber auch andere Arten von Umlenkstellen Anwendung finden. Die restlichen Elemente der Figur entsprechen der vorangehenden Beschreibung, weshalb hier nicht näher darauf eingegangen wird. Die Wirkungsweise der Umlenkstelle 23 wird in der folgenden Figur 6 erläutert. Versuche haben ergeben, dass nebst der Verwendung des Absatzes 18 als Leitfläche für die Luft sowie der Anpassung der Stirnfläche 20, auch mit der Verwendung einer Umlenkstelle 23 besonders gute Ergebnisse bezüglich Garnqualität erzielt werden können.
Die Figur 6 versucht, die Wirkungsweise der Umlenkstelle 23 etwas zu erläutern. Eine genauere Erläuterung der Funktionsweise solcher Umlenkstellen kann der zum Zeitpunkt dieser Anmeldung noch unveröffentlichten Patentanmeldung der Anmelderin CH 0235/02 entnommen werden. Das Faserführungselement 22 mit Umlenkstelle führt einen Stapelfaserverband 24 mit flacher Anordnung der Fasern in Richtung der Spindel 7. In der Figur ist zu erkennen, was die Wirkung der Umlenkstelle 23 ist: An der Umlenkstelle 23 können die freien Faserenden 25 der Fasern im Stapelfaserverband 24 abheben (beispielhaft dargestellt). Man erkennt, dass die freien Faserenden 25 sowohl vordere als auch hintere Faserenden umfassen (entsprechend links oder rechts der Umlenkstelle 23). Beispielhaft kann man erkennen, wie der Stapelfaserverband 24 nach Passieren der Umlenkstelle 23 mehr freie Faserenden an oder auf der Oberfläche des Stapelfaserverbandes 24 aufweist. Die Umlenkstelle erhöht somit die Anzahl freier Faserenden auf oder in unmittelbarer Nähe der Oberfläche des Stapelfaserverbandes. Diese freien Faserenden können somit besser von der Wirbelströmung 11 erfasst (bzw. es werden mehr freie Faserenden erfasst) und um die Einlassmündung 9 gelegt werden. Auf diese Weise können mehr freie Faserenden versponnen, beziehungsweise mehr sog. Umwindefasern erzeugt werden, was den Spinnprozess und die Qualität an sich verbessert. Der gesponnene Faden 10 hat somit einen höheren Anteil an Umwindefasern und daher eine höhere Festigkeit, als Garne von Spinnvorrichtungen ohne Umlenkstellen.
Die Figuren 7, 7 a und 7 b zeigen verschiedene Varianten für die Ausführung des Absatzes der Tunnelauskleidung. In allen drei Figuren ist ersichtlich, dass das Wirbelkammer-Gehäuse 15 an ein Gehäuse 32 für das Faserführungselement und die Tunnelauskleidung anschliesst. Für die Erfindung ist es irrelevant, ob das Wirbelkammer-Gehäuse 15 auch das Gehäuse 32 umfasst oder ob es zwei getrennte Gehäuse sind, die aneinander anschliessen. Die Erfindung und der Erfindungsgedanke sind in beiden Fällen anwendbar. Die Variante, welche in der Figur 7 gezeigt wird, besitzt eine Tunnelauskleidung 26, welche derart geformt ist, dass am Ende des Faserförderkanals 4 der Absatz 29 mit Neigungswinkel β entsteht. Bevorzugt hat die Tunnelauskleidung 26 eine Dicke a die in einem Bereich von 0.1 bis 3 mm liegt. Bevorzugt beträgt die Dicke a der Tunnelauskleidung 0.5 mm. Es ist erkennbar, wie in unmittelbarer Nähe der Stirnseite des Absatzes 29 im Wirbelkammer-Gehäuse 15 die Bohrung der Strahldüse 13.1 angeordnet ist. Der Absatz 29 ist dabei so nahe an der Öffnung der Strahldüse 13.1 angeordnet, dass dessen Stirnseite als Leitfläche für die austretende Strömung dient. In der Figur ist erkennbar, wie der Absatz 29 fluchtend mit der Bohrung angeordnet ist. Die Bohrung ist ebenfalls fluchtend zur Innenfläche bzw. Mantelfläche der Wirbelkammer 14.1 angeordnet, so dass die Bohrung 13.1 "tangential fluchtend" in die Innenseite des Wirbelkammer-Gehäuses 15, beziehungsweise tangential in die Wirbelkammer 14.1 einläuft. In dieser Figur nicht erkennbar ist, dass die Strahldüse 13.1 einen Neigungswinkel α zur Materialflussrichtung aufweisen kann (siehe vorangehende Figuren). Die Neigung α der Strahldüse zur Materialflussrichtung kann in einem Bereich von 45° bis 88°, bevorzugt in einem Bereich von 58° bis 75 ° liegen, bevorzugt werden aber Neigungen zur Materialflussrichtung von α gleich 60° oder 70° verwendet (bezogen auf den Winkel α der vorangehenden Figuren). Der Neigungswinkel β der Stirnseite des Absatzes 29 kann einen anderen Betrag als der Neigungswinkel α aufweisen. Der geeignetste Neigungswinkel β lässt sich am besten empirisch für die konkrete Anwendung ermitteln. Versuche haben ergeben, dass in den meisten Fällen ein Neigungswinkel β geeignet ist, der den gleichen Betrag wie der Winkel α aufweist. Die Erfindung sieht aber auch die Verwendung verschiedener Winkel vor.
Dass der Absatz fluchtend mit den Bohrungen angeordnet sein kann, ist besonders gut aus der Figur 7 b erkennbar. Hier weist die Tunnelauskleidung 27 einen Absatz 30 mit einer Stirnseite auf, welche sogar einen Neigungswinkel von 90° aufweist. Die Stirnseite des Absatzes kann aber auch dann fluchtend sein, wenn der Neigungswinkel nicht 90° beträgt (siehe zum Beispiel Figur 7).
Dass die Bohrungen der Strahldüsen auch einen Abstand zum Absatz der Tunnelauskleidung aufweisen können, ist zum Beispiel in der Figur 7 a gezeigt. Die Tunnelauskleidung 28 weist in der Figur 7 a einen Absatz 31 auf, der (vom Fuss des Absatzes gemessen) einen Abstand d zum geometrischen Mittelpunkt der Bohrung 13.1 aufweist.
Aus dem Vergleich der in den Figuren 7, 7 a und 7 b gezeigten Absätze wird der Erfindungsgedanke besonders gut erkennbar: Es ist die Idee, einen Absatz oder eine Fläche in mittel- oder unmittelbarer Nähe zu den Austrittsöffnungen der Fluideinrichtung vorzusehen, die dem austretenden Fluid (Luft) als Leitfläche dient. Diese Leitflächen "leiten" die austretende Strömung oder Wirbelströmung in geeigneter Weise, so dass die Wirbelströmung optimal den Bedürfnissen angepasst wird. Wesentlich ist, dass die Absätze der Tunnelauskleidungen oder eventuell eben auch die der Wirbelkammer 14.1 zugewendeten bzw. angrenzenden Stirnflächen der Faserführungselemente die Wirbelströmung günstig leiten. Dies ist ein wesentliches funktionelles Merkmal der Erfindung. Es ist die für den jeweiligen Anwendungsfall günstigste Form und Anordnung des Absatzes zu wählen. Der Absatz kann daher fluchtend mit einem entsprechenden Neigungswinkel oder in einem entsprechenden Abstand zur Austrittsöffnung der Bohrungen 13.1 angeordnet werden. Welche die günstigste Variante ist, ist empirisch im konkreten Anwendungsfall (z.B. in Abhängigkeit von der zu produzierenden Garnart oder Qualität) zu ermitteln. Ziel ist in jedem Fall, den Absatz oder auch die Stirnfläche des Faserführungselementes als Leitfläche zu verwenden und damit optimale Strömungsverhältnisse bzw. Wirbelströmungen für die Garnbildung zu erzielen. Das bewusste Einsetzen dieser Oberflächen als Leitflächen für die Wirbelströmung erzeugt merkliche Verbesserungen des Spinnprozesses. Obschon Vorrichtungen aus dem Stand der Technik bekannt sind, die Wirbelkammern mit Absätzen aufweisen (siehe zum Beispiel Figur 2), war es bisher nicht bekannt, derartige Absätze als Leitflächen zu konzipieren. Derartige aus dem Stand der Technik bekannte Absätze waren bisher fertigungstechnisch in den Wirbelkammern enthalten oder hatten zumindest nie die erfindungsgemässe Funktion inne.
Die Figuren 8 und 8 a zeigen bevorzugte Anordnungen der Strahldüsen. Die beiden Figuren entsprechen dem Querschnitt I-I aus der Figur 3, mit entsprechend angepasster Bohrungsanordnung (im Vergleich zur Anordnung von Figur 3). Gut erkennbar ist, dass das Wirbelkammer-Gehäuse eine kreisrunde Innenfläche aufweist und die Bohrung jeder Strahldüse "tangential fluchtend" in die Innenfläche des Wirbelkammer-Gehäuses verläuft. Selbstverständlich lässt sich der Erfindungsgedanke auch in Vorrichtungen umsetzen, bei denen die Bohrungen nicht tangential fluchtend in den Querschnitt des Wirbelkammer-Gehäuses verlaufen. Die Figuren 8 und 8 a zeigen daher nur bevorzugte Ausführungsformen für die Umsetzung der Erfindung. Die Figur 8 zeigt eine Variante, bei der die Längsachse der Bohrung 33 der einen Strahldüse parallel zur Faserführungsfläche 16 verläuft. Der tangentiale und fluchtende Übergang von der Bohrung zur kreisrunden Innenfläche der Wirbelkammer erfolgt somit im Zenit 34. Bevorzugt weist die Fluideinrichtung im Wirbelkammer-Gehäuse insgesamt drei oder bevorzugt vier rotationssymmetrisch angeordnete Strahldüsen 13.1 auf.
Auch die Figur 8 a zeigt vier rotationssymmetrisch angeordnete Strahldüsen auf. Im Gegensatz zu Figur 8 sind die Bohrungen aber um die Längsachse der Vorrichtung verdreht angeordnet (vergleiche mit Figur 8). So kann die Bohrung 33 der einen Strahldüse auch derart angeordnet sein, dass dessen Längsachse 35 die Mantelfläche der Wirbelkammer im Zenit 34 durchstösst.
Die Bohrung 33 der einen Strahldüse kann auch in einem Bereich zwischen den zwei letztgenannten Positionen angeordnet sein. Bevorzugt werden mehrere Strahldüsen eingesetzt, die rotationssymmetrisch um die Längsachse der Vorrichtung angeordnet bzw. verteilt sind (siehe Figuren 8 oder 8 a).
Die Erfindung und der Erfindungsgedanke sind nicht auf die explizit hier genannten Möglichkeiten und Ausführungsformen beschränkt. Die beschriebenen und gezeigten Varianten sind mehr als Anregung für den Fachmann gedacht, die Erfindungsidee möglichst günstig für den jeweiligen Fall einzusetzen. Von den beschriebenen Ausführungsformen sind daher leicht weitere vorteilhafte Anordnungen und Kombinationen ableitbar, die ebenfalls den Erfindungsgedanken wiedergeben und durch diese Anmeldung geschützt werden sollen. Einige der vorgehend in der Beschreibung offenbarten und beschriebenen Merkmale könnten auch einzeln beansprucht werden. Es wäre auch denkbar, einzelne dieser Merkmale aus der Beschreibung in einer andern Kombination zu beanspruchen als in den folgenden Ansprüchen. Die Erfindung eignet sich im besonderen in Vorrichtungen zum Luftspinnen, wobei als Fluid bevorzugt Luft verwendet wird.

Legende

1: Stapelfaserverband
2: Auslaufwalzenpaar
3: Faserführungselement
3.1: Faserführungselement des Standes der Technik
3a: Ummantelung des Faserführungselementes 3.1
4: Faserförderkanal
5: Wendelförmige Faserführungsfläche
6: Faserabgabekante
7: Spindel
8: Garnführungskanal
9: Einlassmündung Garnführungskanal
10: gesponnener Faden
11: Wirbelströmung
12: Freie Faserenden
13.1: Strahldüsen
14: Raum
14.1: Wirbelkammer
15: Wirbelkammer-Gehäuse
16: Ebene Faserführungsfläche
17: Tunnelauskleidung
17.1: Halbschale der Tunnelauskleidung
18: Absatz
19: Materialflussrichtung
20: Stirnfläche des Faserführungselementes 3 in der Wirbelkammer
21: Stirnfläche des Faserführungselementes mit grösserer Neigung als die Strömungsrichtung des Fluids
22: Faserführungselement mit Umlenkstelle
23: Umlenkstelle
24: Stapelfaserverband mit flacher Anordnung der Fasern
25: Freie Faserenden
26: Tunnelauskleidung
27: Tunnelauskleidung
28: Tunnelauskleidung
29: Absatz mit Neigungswinkel β
30: Absatz mit Neigungswinkel 90°
31: Absatz mit Abstand d
32: Gehäuse für Faserführungselement und Tunnelauskleidung
33: Bohrung der ersten Strahldüse
34: Zenit
35: Längsachse der Bohrung 33
α: Neigung der Strahldüsen zur Faser- bzw. Materialtransportrichtung
β: Neigungswinkel des Absatzes
a: Dicke der Tunnelauskleidung
d: Abstand Absatz und geometrischem Mittelpunkt der Bohrung 13.1

Claims

Vorrichtung zur Herstellung eines gesponnenen Fadens aus einem Stapelfaserverband, enthaltend ein Faserführungselement, einen Faserförderkanal, ein dem Faserführungselement anschliessendes Wirbelkammer-Gehäuse, wobei das Faserführungselement eine Stirnfläche aufweist, welche an die gebildete Wirbelkammer angrenzt, das Wirbelkammer-Gehäuse eine in einem Abstand zum Faserführungselement angeordnete Spindel mit Garnführungskanal enthält, wobei das Wirbelkammer-Gehäuse eine Fluideinrichtung mit mindestens einer Strahldüse zur Erzeugung einer Wirbelströmung um die Einlassmündung des Garnführungskanals enthält,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Faserförderkanal (4) eine Tunnelauskleidung (17, 26, 27, 28) aufweist, welche derart geformt ist, dass am Ende des Faserförderkanals (4) ein Absatz (18, 29, 30, 31) zum Wirbelkammer-Gehäuse (15) entsteht, wobei die Stirnfläche des Absatzes als Leitfläche für das Fluid dient, welches aus der oder den Strahldüsen (13.1) austritt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Stirnfläche (20, 21) des Faserführungselementes (3, 22) in der Wirbelkammer (14.1) die gleiche oder eine grössere Neigung aufweist, als die Strömungsrichtung des aus der Fluideinrichtung (13.1) austretenden Fluids.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Stirnfläche des Absatzes (18) die gleiche Neigung (α) aufweist, wie die Strömungsrichtung des aus der Fluideinrichtung (13.1) austretenden Fluids.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Absatz (18, 29, 30) mit der Mündung der Strahldüse (13.1) fluchtend angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stirnfläche (20, 21) des Faserführungselementes (3, 22) in der Wirbelkammer (14.1) und/oder die Bohrung jeder Strahldüse (13.1) eine Neigung (α) von 45 bis 88 oder 58 bis 75 Grad, bevorzugt 70 Grad oder 60 Grad zur Materialflussrichtung (19) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Tunnelauskleidung (17, 17.1, 26, 27, 28) eine Dicke (a) von 0.1 bis 3 mm, bevorzugt 0.5 mm aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Abstand (d) zwischen Absatz (31) und dem Mittelpunkt der Bohrung der Strahldüse (13.1) oder Strahldüsen 0.9 mm bis 1.3 mm, bevorzugt 1.1 mm beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Wirbelkammer-Gehäuse (15) eine kreisrunde Innenfläche aufweist und die Bohrung jeder Strahldüse (13.1) tangential fluchtend in den Querschnitt des Wirbelkammer-Gehäuses (15) übergeht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Längsachse (35) der Bohrung (33) der mindestens einen Strahldüse parallel zur Faserführungsfläche (16) des Faserförderkanals liegt oder der geometrische Schnittpunkt zwischen der Längsachse (35) der Bohrung (33) der mindestens einen Strahldüse und der Mantelfläche der Wirbelkammer (14.1) im Zenit (34) des Querschnittes des Wirbelkammer-Gehäuses (15) liegt, oder dass die Längsachse (35) der Bohrung (33) der mindestens einen Strahldüse im Bereich zwischen den genannten zwei Positionen liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die Fluideinrichtung (13.1) im Wirbelkammer-Gehäuse (15) insgesamt 3, besonders bevorzugt 4 rotationssymmetrisch angeordnete Strahldüsen (13.1) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Faserführungsfläche (16) eine Umlenkstelle (23) aufweist, welche eine Umlenkung des Stapelfaserverbandes (24) verursacht, bevorzugt ist die Umlenkstelle (23) als Zusatzkante gebildet.