EP2646608B1

EP2646608B1 - Vorrichtung und verfahren zum erzeugen von verflechtungsknoten

Info

Publication number: EP2646608B1
Application number: EP11764512.7A
Authority: EP
Inventors: Mathias STÜNDL
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2031-09-22
Also published as: US20130247341A1; RU2546474C2; EP2646608A1; WO2012072297A1; CN103237933B; KR20130137010A; RU2013129689A; CN103237933A; US8800123B2; KR101909305B1; JP5855120B2; JP2013544324A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Erzeugen von Verflechtungsknoten mit einer derartigen Vorrichtung.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen von Verflechtungsknoten sowie ein gattungsgemäßes Verfahren zum Erzeugen von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden sind aus der DE 41 40 469 A1 bekannt.
Bei der Herstellung von multifilen Fäden ist es allgemein bekannt, dass der Zusammenhalt der einzelnen Filamentstränge in dem Faden durch sogenannte Verflechtungsknoten erbracht wird. Derartige Verflechtungsknoten werden durch eine Druckluftbehandlung des Fadens erzeugt. Je nach Fadentyp und Prozess können hierbei die pro Längeneinheit gewünschte Anzahl der Verflechtungsknoten sowie die Stabilität der Verflechtungsknoten unterschiedlichen Forderungen unterliegen. Insbesondere bei der Herstellung von Teppichgarnen, die unmittelbar nach einem Schmelzspinnprozess zur Weiterverarbeitung verwendet werden, ist eine hohe Knotenstabilität sowie eine hohe Anzahl von Verflechtungsknoten pro Längeneinheit des Fadens gewünscht.
Um insbesondere eine relativ hohe Anzahl von Verflechtungsknoten bei höheren Fadengeschwindigkeiten zu erzielen, weist die gattungsgemäße Vorrichtung einen rotierenden Düsenring auf, der mit einem stationären Stator zusammenwirkt. Der Düsenring weist am Umfang eine Fadenführungsnut auf, in dessen Nutgrund über den Umfang gleichmäßig verteilt mehrere radial ausgerichtete Düsenbohrungen münden. Die Düsenbohrungen durchdringen den Düsenring von der Führungsnut bis hin zu einem inneren Zentrierdurchmesser, der am Umfang des Stators geführt ist. Der Stator weist eine innenliegende Druckkammer auf, die durch eine am Umfang des Stators ausgebildete Kammeröffnung verbunden ist. Die Kammeröffnung am Stator sowie die Düsenbohrungen im Düsenring liegen in einer Ebene, so dass bei Rotation des Düsenringes die Düsenbohrungen nacheinander der Kammeröffnung zugeführt werden. Die Druckkammer ist mit einer Druckluftquelle verbunden, so dass während des Zusammenwirkens der Düsenbohrung und der Kammeröffnung ein Druckluftstoss in der Fadenführungsnut des Düsenrings erzeugt wird. Im Mündungsbereich der Kammeröffnung ist gegenüberliegend am Düsenring eine Abdeckung vorgesehen, so dass der Faden in einer geschlossenen Führungsnut führbar ist. Der Einlauf und der Auslauf werden durch jeweils einen Einlauffadenführer und einen Auslauffadenführer gebildet. Der Einlauffadenführer und der Auslauffadenführer sind hierzu dem Düsenring zugeordnet.
Bei der bekannten Vorrichtung weist der Düsenring eine Vielzahl von Düsenbohrungen gleichmäßig verteilt am Umfang auf, so dass eine relativ hohe Anzahl von Verflechtungsknoten erzeugt werden. Hierbei hat sich jedoch herausgestellt, dass die erzeugten Verflechtungsknoten eine relativ große Ausdehnung und verhältnismäßig geringe Stabilität aufwiesen. Derart schwach ausgeprägte Verflechtungsknoten wären insbesondere für Garne, die unmittelbar einem Weiterverarbeitungsprozess zugeführt werden, völlig ungeeignet.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen von Verflechtungsknoten sowie das gattungsgemäße Verfahren zum Erzeugen von Verflechtungsknoten derart weiterzubilden, dass sich intensive und stark ausgeprägte Verflechtungsknoten an dem Faden einstellen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, die eine hohe Flexibilität in Anzahl und Ausprägung der erzeugten Verflechtungsknoten bieten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine Vorrichtung dadurch gelöst, dass der Einlauffadenführer und der Auslauffadenführer derart angeordnet sind, dass der Kontaktumschlingungswinkel des Fadens in der Führungsnut des Düsenringes größer ist als ein Öffnungswinkel der Kammeröffnung am Stator.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
Die Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem ersten Lufteintritt in die Düsenbohrung des Düsenringes der Faden mit Kontakt in der Führungsnut geführt ist. Somit wird der Faden unmittelbar über die Mündung der Düsenbohrung gehalten. Der Kontakt des Fadens in der Führungsnut engt die Beweglichkeit des Fadens ein. Daraus resultiert eine intensive Knotenbildung.
Ein geringer Öffnungswinkel der Kammeröffnung am Stator besitzt zudem den besonderen Vorteil, dass kurze Öffnungszeiten an den Düsenbohrungen erzeugt werden können, die zu kurzen und ausgeprägten Druckimpulsen führen. Zudem lässt sich der Luftverbrauch minimieren bzw. ein erhöhter Leckageverlust an Druckluft vermeiden.
Um einen sicheren Kontakt des Fadens in der Führungsnut zu erhalten, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Kontaktumschlingungswinkel des Fadens in der Führungsnut des Düsenringes mindestens um den Faktor 1,2 vorzugsweise mindestens um den Faktor 1,5 größer ist als der Öffnungswinkel der Kammeröffnung am Stator. Damit lässt sich der Faden vor und nach der Druckluftbeaufschlagung definiert in die Führungsnut einführen.
Der Einlauffadenführer und der Auslauffadenführer sind vorzugsweise spiegelsymmetrisch zum Düsenring angeordnet, wobei die Kammeröffnung am Stator symmetrisch oder asymmetrisch zu einer Spiegelsymmetrieachse ausgebildet sein kann. Bei einer symmetrischen Anordnung der Kammeröffnung werden zu beiden Seiten gleiche Zulauf und Ablaufeigenschaften des Fadens realisiert. Für die Ausbildung der Verflechtungsknoten kann es jedoch auch von Vorteil sein, wenn der Einlauf des Fadens im Verhältnis zum Auslauf mit einer längeren Kontaktumschlingungsstrecke erfolgt. Eine Einflussnahme auf die Knotenbildung lässt sich auch bei umgekehrten Längenverhältnissen erreichen. Insoweit würde in diesem Fall die Kammeröffnung am Stator asymmetrisch zur der Spiegelsymmetrieachse zwischen den Fadenführern ausgebildet sein.
Da die Fadenspannung an einem laufenden Faden bei der Erzeugung von Verflechtungsknoten ebenfalls von großer Bedeutung ist, wird unabhängig von der jeweiligen Fadengeschwindigkeit und unabhängig von der jeweiligen Drehzahl des Düsenringes der Einlauffadenführer und der Auslauffadenführer derart gehalten, dass der Kontaktumschlingungswinkel der Führungsnut in einen Bereich zwischen 12° und 180° liegt. So können je nach Spannungszustand des Fadens entsprechende Kontaktumschlingungswinkel gewählt werden. Damit können auch intensive Verflechtungsknoten an Fäden erzeugt werden, die mit geringen Fadenspannungen geführt sind. In diesem Fall wird der Faden mit eine relativ großen Kontaktumschlingungswinkel in der Führungsnut des Düsenringes gehalten. Die relativ kleinen Kontaktumschlingungswinkel in den Führungsnuten werden dabei bevorzugt bei Fäden verwendet, die mit relativ hohen Fadenspannungen geführt sind.
Um entsprechend der Wahl der Kontaktumschlingungswinkel in der Führungsnut entsprechenden Druckimpuls über die Düsenbohrung in dem Düsenring zu erzeugen, ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt verwendet, bei welcher die Kammeröffnung am Stator derart ausgebildet ist, dass der Öffnungswinkel der Kammeröffnung in einem Bereich zwischen 10° und 40° liegt. Größere Öffnungswinkel der Kammeröffnung werden jedoch vermieden, um keine zu hohen Luftverbräuche und -verluste zu erhalten.
Für die Gleichmäßigkeit der Knotenausbildung, insbesondere bei geringen Kontaktumschlingungswinkeln hat sich herausgestellt, dass sich der Abstand des Einlauffadenführers zum Düsenring positiv auswirken kann. Insoweit wird vorgeschlagen, zur Bildung einer kontaktlosen Einlaufstrecke des Fadens zwischen dem Einlauffadenführer und dem Düsenring einen Abstand zu bilden, der eine Länge der Einlaufstrecke im Bereich von 2 cm bis 15 cm bewirkt.
Dementsprechend ist zur Bildung einer kontaktlosen Auslaufstrecke des Fadens zwischen dem Auslauffadenführer und dem Düsenring ebenfalls ein Abstand gebildet, der eine Länge der Auslaufstrecke im Bereich von 2 bis 15 cm bewirkt.
Die Anzahl pro der Längeneinheit in dem Faden erzeugten Verflechtungsknoten lässt sich vorteilhaft dadurch erhöhen, in dem gemäß einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung an dem Düsenring mehrere Düsenbohrungen ausgebildet sind. Hierbei ist ein zwischen zwei benachbarten Düsenbohrungen gebildeter Teilungswinkel stets größer als der Öffnungswinkel der Kammeröffnung am Stator. Somit wird gewährleistet, dass jede Düsenbohrung einen im Wesentlichen gleichmäßigen Druckluftimpuls erzeugt.
Die Intensität der Druckluftimpulse und damit der Druckluftbehandlung des Fadens lässt sich noch dadurch verbessern, dass die Düsenbohrungen des Düsenringes ein Längen- Durchmesser-Verhältnis im Bereich von 0,5 bis 5 aufweist. Somit lassen sich bei der Erzeugung der Druckluftimpulse Energieverluste aufgrund von Strömungswiderständen vorteilhaft vermeiden.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich der Düsenring grundsätzlich über den zulaufenden Faden antreiben. Insbesondere werden an dem Düsenring mehrere parallel nebeneinander angeordnete Führungsnuten zum Führen mehrerer Fäden ausgebildet. Um jedoch gezielt Relativgeschwindigkeiten zwischen dem Faden und dem Düsenring einstellen zu können, ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders vorteilhaft, bei welcher der Düsenring antreibbar ausgebildet ist und mit einem Elektromotor gekoppelt ist. Damit lässt sich der Düsenring im Verhältnis zu der Fadengeschwindigkeit des Fadens schneller oder langsamer antreiben.
Die dem angetriebenen Düsenring zugeordnete Einlauffadenführer und Auslauffadenführer werden bevorzugt durch frei drehbare Umlenkrollen gebildet. Um bestimmte Fadenspannungen beim Einlauf oder Auslauf des Fadens zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher der Einlauffadenführer oder der Auslauffadenführer durch eine angetriebene Galette gebildet ist. Damit können durch Einstellungen einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Düsenring und der Galette zusätzliche Effekte zur Knotenbildung erzeugt werden.
Die bei einer Relativgeschwindigkeit zwischen dem Düsenring und dem Faden erzeugte Fadenreibung hat sich besonders vorteilhaft auf die Knotenfestigkeit und die Knotenlänge ausgewirkt. Insoweit ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft, um mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen zwischen zwei Galetten geführten Faden zu behandeln. Hierbei wird der Düsenring mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, die niedriger ist als die Fadengeschwindigkeit des Fadens. Der Düsenring und der Faden sind hierbei gleichgerichtet geführt, so dass an dem Faden neben der Kontaktreibung auch eine Gleitreibung entsteht, die die Druckluftbehandlung positiv beeinflusst.
Insbesondere hat sich die Verfahrensvariante als sehr positiv bei dem Verwirbeln von sogenannten BCF-Garnen herausgestellt. Hierbei ist die Umfangsgeschwindigkeit des Düsenringes um den Faktor im Bereich von 0,35 bis 0,80 kleiner als die Fadengeschwindigkeit des Fadens eingestellt. Bei Faktoren von >0,8 wurde festgestellt, dass die Knotenfestigkeit der Verflechtungsknoten in dem Faden sinkt. Ebenso stellt sich bei kleineren Faktoren von 0,35 eine ungleichmäßige Verteilung der Knoten mit einer schwächeren Ausprägung an dem Faden ein. Insoweit sollte die Umfangsgeschwindigkeit des Düsenringes bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung um den Faktor im Bereich 0,35 bis 0,8 kleiner als die Fadengeschwindigkeit des Fadens sein, um den vorteilhaften Effekt der Gleitreibung auf die Ausbildung der Verflechtungsknoten nutzen zu können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren sind insbesondere geeignet, um an multifilen Fäden bei Fadengeschwindigkeiten von oberhalb 3.000 m/min. stabile und ausgeprägte Verflechtungsknoten in hoher Anzahl erzeugen zu können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert.
Es stellen dar:

Fig. 1: schematisch eine Längsschnittansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 2: schematisch eine Querschnittansicht des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1
Fig. 3: schematisch eine vereinfachte Querschnittansicht des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1
Fig. 4: schematisch eine vereinfachte Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 5: schematisch eine Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung

In den Fig. 1. und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in mehreren Ansichten dargestellt. Fig. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel in einer Längsschnittansicht und in Fig. 2 ist das Ausführungsbeispiel in einem Querschnitt gezeigt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden weist einen rotierenden Düsenring 1 auf, der topfförmig ausgebildet ist und über eine Stirnwand 4 und eine Nabe 5 mit einer Antriebswelle 6 verbunden ist. Die Nabe 5 ist hierzu an einem freien Ende der Antriebswelle 6 befestigt.
Der Düsenring 1 ist mit seinem Zentrierdurchmesser mantelförmig an einem Führungskragen 12 eines Stators 2 geführt. An dem Umfang weist der Düsenring 1 eine umlaufende Führungsnut 7 auf, in deren Nutgrund eine Düsenbohrung 8 mündet, die den Düsenring 1 vollständig bis zu einem inneren Zentrierdurchmesser durchdringt. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Düsenring 1 zwei um 180° versetzt zueinander angeordnete Düsenbohrungen 8 auf, die in den Nutgrund der Führungsnut 7 münden. Grundsätzlich ist die Anzahl der in dem Düsenring 1 ausgebildeten Düsenbohrungen 8 beispielhaft. Ob eine oder mehrere Düsenbohrungen in den Düsenring 1 enthalten sind, ist von dem jeweiligen Prozess und Fadentyp abhängig, da die Anzahl der Düsenbohrungen 8 im Wesentlichen proportional einer pro Längeneinheit in einem Faden erzeugten Anzahl von Verflechtungsknoten ist.
Der Stator 2 weist am Umfang des Führungskragens 12 an einer Position eine Kammeröffnung 10 auf, die mit einer im Innern des Stators 2 ausgebildeten Druckkammer 9 verbunden ist. Die Druckkammer 9 ist über einen Druckluftanschluss 11 mit einer hier nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden. Die Kammeröffnung 11 an dem Führungskragen 12 und die Düsenbohrungen 8 in dem Düsenring 1 sind in einer Ebene ausgebildet, so dass durch Drehung des Düsenrings 1 die Düsenbohrungen 8 abwechselnd in den Bereich der Kammeröffnung 10 geführt werden. Die Kammeröffnung 10 ist als ein Langloch ausgebildet und erstreckt sich in radialer Richtung über einen längeren Führungsbereich der Düsenbohrung 8. Die Länge der Kammeröffnung 10 bestimmt somit eine Öffnungszeit der Düsenbohrung 8, während diese über die Kammeröffnung 10 mit der Druckkammer 9 gekoppelt ist und in der Führungsnut 7 einen Druckluftimpuls erzeugt.
Der Stator 2 ist an einem Träger 3 gehalten und weist konzentrisch zu dem Führungskragen 12 eine Lagerbohrung 18 auf. Innerhalb der Lagerbohrung 18 ist die Antriebswelle 6 durch das Lager 23 drehbar gelagert.
Die Antriebswelle 6 ist mit einem Elektromotor 19 gekoppelt, durch welchen der Düsenring 1 mit vorbestimmter Umfangsgeschwindigkeit antreibbar ist.
In dem Bereich der Kammeröffnung 10 am Umfang des Führungskragens 12 ist dem Düsenring 1 auf der gegenüberliegenden Seite eine Abdeckung 13 zugeordnet.
Wie aus der Darstellung in Fig. 1 hervorgeht, ist die Abdeckung 13 beweglich an dem Träger 3 gehalten. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Abdeckung 13 beispielhaft über eine Schwenkachse 14 relativ zum Düsenring 1 schwenkbar ausgebildet. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit die Abdeckung 13 fest anzuordnen.
Wie aus der Darstellung in Fig. 2 hervorgeht, erstreckt sich die Abdeckung 13 in radialer Richtung am Umfang des Düsenringes 1 über den Bereich der Kammeröffnung 10. In diesem Bereich wird ein Faden 20 in der Führungsnut 7 am Umfang des Düsenringes 1 geführt. Hierzu ist dem Düsenring 1 auf einer Zulaufseite 21 ein Einlauffadenführer 15 und auf einer Ablaufseite 22 ein Auslauffadenführer 16 zugeordnet. Der Faden 20 lässt sich somit zwischen dem Einlauffadenführer 15 und dem Auslauffadenführer 16 mit einer Teilumschlingung an dem Düsenring 1 führen. Der Einlauffadenführer 15 und der Auslauffadenführer 16 sind in diesem Ausführungsbeispiel durch Umlenkstifte oder alternativ durch Umlenkrollen gebildet.
Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird zur Erzeugung von Verflechtungsknoten in dem multifilen Faden 20 eine Druckluft in die Druckkammer 9 des Stators 2 eingeleitet. Der Düsenring 1, welcher den Faden 20 in der Führungsnut 7 führt, erzeugt innerhalb bestimmter Zeitintervalle Druckluftimpulse, sobald eine der Düsenbohrungen 8 im Bereich der Kammeröffnung 10 gelangt. Hierbei führt der Druckluftimpuls zu einer örtlichen Verwirbelung an dem multifilen Faden 20, so dass sich an dem Faden Verflechtungsknoten ausbilden.
Um an dem Faden gleichmäßige und intensiv ausgebildete Verflechtungsknoten erzeugen zu können, wird der Faden 20 mit einem Kontaktumschlingungswinkel im Nutgrund der Führungsnut 7 geführt. Hierbei sind die Einlauffadenführer 15 und der Auslauffadenführer 16 derart angeordnet, dass der Kontaktumschlingungswinkel des Fadens in der Führungsnut des Düsenringes einen im Verhältnis zur Kammeröffnung 10 Mindestumschlingungswinkel aufweist.
In Fig. 3 sind in einer schematischen Querschnittansicht des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1 und Fig. 2 die geometrischen Größen und Beziehungen näher dargestellt. Hierbei sind der Einlauffadenführer 15 und der Auslauffadenführer 16 spiegelsymmetrisch zum Düsenring 1 angeordnet, so dass sich zwischen dem Einlauffadenführer 15 und dem Auslauffadenführer 16 eine Spiegelsymmetrieachse 17 bildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Spiegelsymmetrieachse 17 identisch mit einer Mitte der Kammeröffnung 10 am Umfang des Stators 2. Die Kammeröffnung 10 erstreckt sich dabei zu beiden Seiten der Spiegelsymmetrieachse 17, so dass sich eine Öffnungswinkel α ausbildet. Die Spiegelsymmetrieachse 17 ist somit eine Winkelhalbierende zum Öffnungswinkel α, so dass der Öffnungswinkel α auf der Zulaufseite 21 den Winkelabschnitt α₁ und auf der Ablaufseite den Winkelabschnitt α₂ aufweist. Es gilt somit α = α₁ + α₂.
Die Lage des Einlauffadenführers 15 und des Auslauffadenführers 16 ist in diesem Ausführungsbeispiel derart gewählt, dass sich mehrere Führungsabschnitte zwischen den beiden Fadenführern 15 und 16 an dem Faden 20 ausbilden. So ist ein erster Führungsabschnitt durch eine Einlaufstrecke des Fadens gekennzeichnet, die durch den Abstand zwischen dem Einlauffadenführer 15 und einem Auflaufpunkt des Fadens 20 am Umfang der Führungsnut 7 des Düsenringes 1 kennzeichnet. Die Einlaufstrecke ist mit dem Kleinbuchstaben a gekennzeichnet.
Aufgrund der Spiegelsymmetrie ist somit äquivalent auf der Ablaufseite 22 eine Auslaufstrecke zwischen dem Auslauffadenführer 16 und einem Ablaufpunkt des Fadens 20 von der Führungsnut 7 des Düsenringes 1 gebildet. Die Auslaufstrecke des Fadens ist durch den Kleinbuchstaben b gekennzeichnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Einlaufstrecke a gleichlang der Auslaufstrecke b.
Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, durch eine ungleichmäßige Anordnung der Fadenführer 15 und 16 Längenunterschiede bei der Einlaufstrecke und der Auslaufstrecke zu erzeugen. Die Einlaufstrecke a und die Auslaufstrecke b definiert eine sogenannte Einspannlänge, in welcher der Faden während der Luftbehandlung fixiert ist.
Für die Ausbildung der Verflechtungsknoten hat sich jedoch ein dritter wesentlicher Führungsabschnitt des Fadens 20 als sehr bedeutend herausgestellt, der durch die Kontaktlänge des Fadens 20 im Nutgrund der Führungsnut 7 des Düsenringes 1 bestimmt ist. Diese Kontaktlänge des Fadens 20 ist durch den Kontaktumschlingungswinkel β definiert. Aufgrund der Spiegelsymmetrie stellt auch hierbei die Spiegelsymmetrieachse 17 eine Winkelhalbierende zum Kontaktumschlingungswinkel β dar. Insoweit weist der Düsenring 1 auf der Zulaufseite 21 den Winkelabschnitt β₁ und auf der Ablaufseite 22 den Winkelabschnitt β₂ auf, wobei der gesamte Kontaktumschlingungswinkel β sich aus der Summe der Teilwinkel β₁ und β₂ ergibt.
Wie aus der Darstellung in Fig. 3 hervorgeht, ist der Kontaktumschlingungswinkel β größer ausgebildet, als der Öffnungswinkel α der Kammeröffnung 10 am Umfang des Stators 2. Damit wird der Faden 20 bereits vor Beaufschlagung mit einem Druckimpuls sicher mit Kontakt am Nutgrund der Führungsnut 7 des Düsenrings 1 geführt. Damit wird die Beweglichkeit des Fadens 20 insgesamt zwischen dem Einlauffadenführer 15 und dem Auslauffadenführer 16 begrenzt, was insbesondere zu einer Erhöhung der Knotenstabilität geführt hat. Es hat sich gezeigt, dass der Kontaktumschlingungswinkel des Fadens in der Führungsnut 7 des Düsenrings 1 mindestens um den Faktor 1,2 vorzugsweise mindestens um den Faktor 1,5 größer ausgebildet sein sollte, als der Öffnungswinkel α der Kammeröffnung 10 am Stator 2. Je nach Fadentyp und Prozess lässt sich der Kontaktumschlingungswinkel durch die Lage der Einlauffadenführer 15 und Auslauffadenführer 16 in einem Bereich zwischen 12° und 180° ausbilden. Die Kammeröffnung 10 am Stator 2 weist vorzugsweise einen Öffnungswinkel α im Bereich von 10° bis 40° auf. Größere Öffnungswinkel oberhalb von 40° führen dazu, dass ein relativ großer Druckluftverbrauch und relativ große Druckluftverluste auftreten, ohne dass sich die Anzahl oder die Ausbildung der Verflechtungsknoten verbessert.
Die Einlaufstrecke a und die Auslaufstreck b werden je nach Fadentyp und Prozess in einem Bereich zwischen 2 cm bis 15 cm eingestellt, wobei tendenziell kürzere Strecken bei Fäden mit feinen Titern und längere Strecken bei Fäden mit größeren Titern ausgebildet sind.
Um während der Öffnungszeiten, während die Düsenbohrung 8 des Düsenrings 1 mit der Kammeröffnung 10 und der Druckkammer 9 im Stator 2 verbunden ist, möglichst kurz zu gestalten, ist es zur Ausbildung eines intensiven Druckluftimpulses erforderlich, dass die Druckluft innerhalb der Düsenbohrung 8 möglichst geringe Wegstrecken überwinden muss, so dass entsprechend geringe Druckverluste entstehen. Daher ist die Düsenbohrung 8 in dem Düsenring 1 bevorzugt derart ausgebildet, dass die Länge der Düsenbohrung 8 und der Durchmesser der Düsenbohrung 8 in einem bestimmten Verhältnis stehen. Das Längen-Durchmesser-Verhältnis im Bereich von 0,5 bis 5 hat sich als besonders vorteilhaft auf die Ausbildung der Druckimpulse herausgestellt. Somit sind möglichst kurze Düsenbohrungen 8 an dem Düsenring 1 auszubilden.
Darüber hinaus ist bei mehreren in dem Düsenring 1 am Umfang verteilt angeordneten Düsenbohrungen 8 darauf zu achten, dass ein sich zwischen den Düsenbohrungen 8 einstellender Teilungswinkel immer größer ist als der Öffnungswinkel α der Kammeröffnung 10. Damit lässt sich gewährleisten, dass die Verflechtungsknoten in dem Faden 20 jeweils durch einen erzeugten Druckimpuls resultieren, um somit keine Überlagerungen und Unregelmäßigkeiten entstehen können.
Die in Fig. 4 dargestellte Anordnung des Stators 2 relativ zur Spiegelsymmetrieachse 17 ist beispielhaft. Grundsätzlich können sowohl auf der Zulaufseite 21 als auch auf der Ablaufseite 22 unterschiedliche Kontaktlängen zwischen dem Faden 20 und dem Düsenring 1 ausgebildet sein. So ist in Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem die Kammeröffnung 10 am Stator 2 um einen Winkel ϕ versetzt zur Spiegelsymmetrieachse 17 ausgebildet ist. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist somit bei gleichen Öffnungswinkeln α mit gleichem Kontaktumschlingungswinkel β die Kontaktzone bis zum Eintreffen des Druckimpulses auf der Zulaufseite 21 größer ausgebildet. Damit ist eine weitere Einflussnahme möglich, um Verflechtungsknoten in ihrer Art und Größe zu verändern.
Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Düsenring 1 über den Elektromotor 19 antreibbar. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der Düsenring 1 ohne Antrieb ausgebildet ist und allein durch die Fadenreibung des mit Teilumschlingung geführten Fadens 20 angetrieben wird.
Es hat sich jedoch als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn zwischen dem Faden und dem Düsenring 1 eine gewisse Relativgeschwindigkeit vorhanden ist. Insoweit ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erzeugen von Verflechtungsknoten bevorzugt mit der in Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung ausgeführt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Faden üblicherweise zwischen zwei Galetten geführt, die eine Fadengeschwindigkeit des Fadens bestimmen. Mit dieser Fadengeschwindigkeit wird der Faden 20 am Umfang des Düsenringes 1 geführt. Um unabhängig von den zwischen den Galetten eingestellten Fadenspannung eine für die Erzeugung von Verflechtungsknoten vorteilhafte Fadenspannung zu erzeugen, wird der Düsenring 1 mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, die niedriger als die Fadengeschwindigkeit des Fadens 20, wobei der Düsenring 1 und der Faden 20 gleich gerichtet geführt sind, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Damit entsteht ein Schlupf zwischen dem Nutgrund der Führungsnut 7 und dem Faden 20, so dass zusätzliche Reibkräfte an dem Faden 20 wirken. Damit konnte die Anzahl, die Festigkeit und die Gleichmäßigkeit der Verflechtungsknoten noch verbessert werden. Hierbei haben sich insbesondere die Einstellungen bewährt, bei welchem die Umfangsgeschwindigkeit des Düsenringes 1 um den Faktor im Bereich von 0,35 bis 0,8 kleiner ist als die Fadengeschwindigkeit des Fadens 20. Der durch die Relativgeschwindigkeit erzeugte Schlupf sollte jedoch eine Mindestgröße aufweisen, so dass höhere Umfangsgeschwindigkeiten keinen positiven Effekt mehr zeigten.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auch vorteilhaft mit dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausführen. In Fig. 5 ist das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Querschnittansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2, so dass an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen nur die Unterschiede erläutert werden.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Einlauffadenführer 15 auf der Zulaufseite 21 durch eine angetriebene Galette 24 gebildet. Die Galette 24 ist eine Beilaufrolle 25 zugeordnet, so dass ein Faden 20 mit mehrfacher Umschlingung führbar ist und nach Ablauf von der Galette 24 unmittelbar in die Führungsnut 7 des Düsenringes 1 einläuft. Der sich am Düsenring 1 einstellende Umschlingungswinkel des Fadens 20 ist durch die Anordnung der Galette 24 und dem auf der Ablaufseite 22 angeordneten Auslauffadenführer 16 bestimmt.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel lässt sich zwischen der Galette 24 und dem Düsenring 1 vorteilhaft eine Geschwindigkeitesdifferenz einstellen, die zu einer Erhöhung einer Fadenzugspannung oder zu einer Entlastung des Fadens führen kann.
An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, dass bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Auslauffadenführer 16 ebenfalls durch eine Galette gebildet sein könnte. Eine derartige Anordnung bietet zudem den Vorteil, dass der Faden besonders reibungsarm führbar ist.

Bezugszeichenliste

1: Düsenring
2: Stator
3: Träger
4: Stirnwand
5: Nabe
6: Antriebswelle
7: Führungsnut
8: Düsenbohrung
9: Druckkammer
10: Kammeröffnung
11: Druckluftanschluss
12: Führungskragen
13: Abdeckung
14: Schwenkachse
15: Einlauffadenführer
16: Auslauffadenführer
17: Spiegelsymmetrieachse
18: Lagerbohrung
19: Elektromotor
20: Faden
21: Zulaufseite
22: Ablaufseite
23: Lager
24: Galette
25: Beilaufrolle

Claims

Vorrichtung zum Erzeugen von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden (20) mit einem rotierenden Düsenring (1), welcher eine umlaufende Führungsnut (7) und zumindest eine radial in die Führungsnut (7) mündende Düsenbohrung (8) aufweist, mit einem stationären Stator (2), der an seinem Umfang den Düsenring (1) führt und der eine Druckkammer (9) mit einem am Umfang ausgebildeten Kammeröffnung (10) aufweist, mit einer der Führungsnut (7) zugeordneten Abdeckung (13), die gegenüberliegend zur Kammeröffnung (10) des Stators (2) dem Düsenring (1) zugeordnet ist, und mit einem Einlauffadenführer (15) und einem Auslauffadenführer (16), die zu beiden Seiten des Düsenringes (1) angeordnet sind und den Faden (20) mit Kontakt im Nutgrund der Führungsnut (7) des Düsenringes (1) führen, wobei ein Öffnungswinkel (α) der Kammeröffnung (10) am Stator (2) und ein Kontaktumschlingungswinkel (β) des Fadens (20) in der Führungsnut (7) sich überlappen,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Einlauffadenführer (15) und der Auslauffadenführer (16) derart angeordnet sind, dass der Kontaktumschlingungswinkel (β) des Fadens (20) in der Führungsnut (7) des Düsenringes (1) größer ist als der Öffnungswinkel (α) der Kammeröffnung (10) am Stator (2).
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kontaktumschlingungswinkel (β) des Fadens (20) in der Führungsnut (7) des Düsenringes (1) mindestens um den Faktor 1,2, vorzugsweise mindestens um den Faktor 1,5 größer ist als der Öffnungswinkel (α) der Kammeröffnung (10) am Stator (2).
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Einlauffadenführer (15) und der Auslauffadenführer (20) spiegelsymmetrisch zum Düsenring (1) angeordnet sind und dass die Kammeröffnung (10) am Stator (2) symmetrisch oder asymmetrisch zu einer Spiegelsymmetrieachse (17) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Einlauffadenführer (15) und der Auslauffadenführer (16) derart gehalten sind, dass der Kontaktumschlingungswinkel (β) in einem Bereich zwischen 12° und 180° liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kammeröffnung (10) am Stator (2) derart ausgebildet ist, dass der Öffnungswinkel (α) der Kammeröffnung (10) in einem Bereich zwischen zwischen 10° und 40° liegt.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Bildung einer kontaktlosen Einlaufstrecke (α) des Fadens (20) zwischen dem Einlauffadenführer (15) und dem Düsenring (1) ein Abstand gebildet ist, der eine Länge der Einlaufstrecke (α) im Bereich von 2 cm bis 15 cm bewirkt.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Bildung einer kontaktlosen Auslaufstrecke (b) des Fadens (20) zwischen dem Auslauffadenführer (16) und dem Düsenring (1) ein Abstand gebildet ist, der eine Länge der Einlaufstrecke (b) im Bereich von 2 cm bis 15 cm bewirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
an dem Düsenring (1) mehrere Düsenbohrungen (8) ausgebildet sind, wobei ein zwischen zwei benachbarten Düsenbohrungen (8) gebildeter Teilungswinkel größer ist als der Öffnungswinkel (α) der Kammeröffnung (10) am Stator (2).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Düsenbohrung (8) des Düsenringes (1) ein Längen/Durchmesser-Verhältnis im Bereich von 0,5 bis 5 aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Düsenring (1) antreibbar ausgebildet und mit einem Elektromotor (19) gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Einlauffadenführer (15) oder der Auslauffadenführer (16) durch eine angetriebene Galette (24) gebildet ist.
Verfahren zum Erzeugen von Verflechtungsknoten an einem laufenden Faden mit einer Vorrichtung gemäß einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 11, bei welchem der Faden mit einer Fadengeschwindigkeit zwischen zwei Galetten geführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Düsenring mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird, die niedriger ist als die Fadengeschwindigkeit des Fadens, wobei der Düsenring und der Faden gleichgerichtet geführt sind.
Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Umfangsgeschwindigkeit des Düsenringes um den Faktor im Bereich von 0,35 bis 0,80 kleiner ist als die Fadengeschwindigkeit des Fadens.