EP2710178B1

EP2710178B1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von verflechtungsknoten in einem multifilen faden

Info

Publication number: EP2710178B1
Application number: EP12721234.8A
Authority: EP
Inventors: Claus Matthies; Mathias STÜNDL
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2015-12-30
Anticipated expiration: 2032-05-07
Also published as: CN103547718B; CN103547718A; EP2710178A1; WO2012156220A1; US20140068902A1; US9422647B2; JP5769878B2; JP2014513756A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Erzeugen von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 8 und 9.
Ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden sind aus den DE 41 40 469 A1 und US 5134840 A bekannt.
Bei der Herstellung von multifilen Fäden insbesondere dem Schmelzspinnverfahren 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 relativ hohe Anzahl von Verflechtungsknoten pro Längeneinheit des Faden gewünscht.
Um insbesondere eine relativ hohe Anzahl von Verflechtungsknoten bei höheren Fadenlaufgeschwindigkeiten zu erzielen, wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren und der gattungsgemäßen Vorrichtung ein rotierender Düsenring verwendet, der am Umfang eine Fadenführungsnut aufweist, in dessen Nutgrund mehrere Düsenbohrungen münden. Der Düsenring wirkt mit einer Druckkammer zusammen, die über eine Kammeröffnung verfügt und periodisch durch Drehung des Düsenringes mit der Düsenöffnung zur Erzeugung eines Luftstromimpulses verbunden wird. Der durch die Düsenöffnung erzeugte Luftstromimpuls wird quer auf den in der Führungsnut des Düsenringes geführten Faden gerichtet, so dass eine örtliche Verwirbelung der Filamentstränge eintritt. Durch entsprechende Druckeinstellungen in der Druckkammer werden dabei derart intensive Luftstromimpulse erzeugt, die eine knotenförmige Verflechtung der Filamentstränge innerhalb des Fadens bewirken.
Mit dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung lässt sich in dem Faden ein Folge von gleichmäßig erzeugten Verflechtungsknoten herstellen. Die symmetrisch an dem Düsenring ausgebildeten Düsenöffnungen gewährleisten eine gleichbleibende Fadenstruktur, die im Wesentlichen durch konstante Abstände der Verflechtungsknoten zueinander bestimmt sind. Beim Einsatz des bekannten Verfahrens und der bekannten Vorrichtung in einem Schmelzspinnprozess zur Herstellung von mehrfarbigen Teppichgarnen wurde nun jedoch beobachtet, dass in dem Weiterverarbeitungsprozess der Teppich undefinierte Muster und Streifen aufzeigte. Eine Variante des bekannten Verfahrens und der bekannten Vorrichtung, bei welcher die Düsenöffnungen am Umfang des Düsenringes in unterschiedlicher Größe ausgebildet sind, um die Knotenbildung der Verflechtungsknoten zu beeinflussen, konnte hier keine wesentliche Verbesserung erbringen.
Somit ist es Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Verfahren und die gattungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden derart weiterzubilden, dass bei der Erzeugung von Verflechtungsknoten eine Fadenstruktur entsteht, die bei der Weiterverarbeitung des Fadens zu einem flächigen Faserprodukt keine ungewünschten visuellen Muster ergeben.
Diese Aufgabe wird für das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gelöst, dass die Pausenzeit zwischen aufeinanderfolgenden Luftstromimpulsen zur Erzeugung von Verfelchtungsknoten fortlaufend geändert wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Abstand der Verflechtungsknoten in dem Faden maßgeblich durch eine Pausenzeit bestimmt ist, die die Zeitspanne zwischen zwei aufeinander folgenden Luftstromimpulsen bildet. So lässt sich durch Veränderung der Pausenzeit unmittelbar eine Folge von Verflechtungsknoten mit unregelmäßigen Abständen zwischen den Verflechtungsknoten erzeugen. Mit derart unregelmäßigen Fadenstrukturen lassen sich vorteilhaft visuelle Muster vermeiden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit besonders geeignet, um in einem laufenden Faden eine unregelmäßige Knotenstruktur zu erzeugen.
Die Pausenzeiten zwischen den Luftstromimpulsen lassen sich mit verschiedenen Verfahrensvarianten ändern. Bei einer ersten Verfahrensvariante wird eine Rotationsgeschwindigkeit eines Düsenringes genutzt, der die Düsenöffnung trägt und diese bei Drehung periodisch mit einer Druckquelle verbindet. Die Pausenzeit zwischen den Luftstromimpulsen ist hierbei proportional der Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes. Mit einer hohen Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes können kurze Pausenzeiten zwischen den Luftstromimpulsen bewirkt werden. Umgekehrt führen langsame Rotationsgeschwindigkeiten des Düsenringes zu entsprechend langen Pausenzeiten.
Bei nicht angetriebenen Systemen ist die Verfahrensvariante bevorzugt verwendet, bei welcher die Pausenzeit zwischen den Luftstromimpulsen durch eine geometrische Anordnung mehrerer an einem rotierenden Düsenring ausgebildeter Düsenöffnungen geändert wird, wobei die Düsenöffnungen durch Drehung des Düsenringes nacheinander mit einer Druckquelle verbunden werden. Hierbei wird eine Strecke am Umfang des Düsenringes genutzt, die zwischen benachbarten Düsenöffnungen vorgesehen ist, um durch jede der Düsenöffnungen einen separaten Luftstromimpuls ausführen zu können. Die Strecke bzw. der Abstand zwischen zwei benachbarten Düsenöffnungen wirkt hierbei proportional auf die Pausenzeit zwischen den Luftstromimpulsen. So wird bei einem großen Abstand zwischen den Düsenöffnungen eine lange Pausenzeit erzeugt. Dagegen führen kurze Abstände zwischen benachbarten Düsenöffnungen an dem Düsenring zu entsprechend kurzen Pausenzeiten. Hierbei ist jedoch vorausgesetzt, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Düsenringes konstant ist. Eine Impulszeit des Impulses ändert sich dabei nicht, solange alle Düsenöffnungen gleich groß sind.
Eine weitere Variante zur Beeinflussung der Pausenzeit zwischen den Luftstromimpulsen ist dadurch gegeben, dass die an einem rotierenden Düsenring ausgebildeten Düsenöffnungen unterschiedliche geometrischen Formen aufweisen. Neben der Pausenzeit lässt sich dabei auch vorteilhaft die Intensität des Luftstromimpulses variieren.
Für den Fall, dass ein System mit einem Antrieb verwendet wird, ist die Verfahrensvariante besonders vorteilhaft, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes periodisch zwischen einer oberen Grenzgeschwindigkeit und einer unteren Grenzgeschwindigkeit geändert wird. Eine derartige auch als Wobbelung bezeichnete Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes bietet den besonders Vorteil, dass individuelle Einstellungen und Fadenstrukturen zur Erzeugung der Verflechtungsknoten möglich sind. Damit besteht auch die Möglichkeit, die Impulszeit des Impulses und die Pausenzeit zwischen den Impulsen zu verändern.
Die Änderung der Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes erfolgt hierbei vorteilhaft nach einer vorgegebenen Funktion, die beispielsweise eine sinusförmige, stufenförmige oder zufällige Änderung der Rotationsgeschwindigkeit bewirkt.
Um auch bei Hochgeschwindigkeitsprozessen eine ausreichende Variation von Verflechtungsknoten erzeugen zu können, ist die Verfahrensvariante bevorzugt verwendet, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit mit einer Frequenz im Bereich von 0,5 Hz bis 20 Hz geändert wird. Damit lassen sich insbesondere an den in Schmelzspinnprozessen hergestellten Fäden unregelmäßige Fadenstrukturen erzeugen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird für eine Vorrichtung dadurch gelöst, dass dem Antrieb des Düsenringes eine Steuereinrichtung zugeordnet ist, durch welche eine Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes zum Zwecke einer Änderung einer Pausenzeit zwischen den Luftstromimpulsen steuerbar ist oder dass der Düsenring mehrere am Umfang verteilt angeordnete Düsenöffnungen aufweist und dass die Düsenöffnungen in einer asymmetrischen geometrischen Anordnung am Umfang des Düsenringes derart verteilt sind, dass ein Teilungswinkel zwischen benachbarten Düsenöffnungen ungleich groß sind.
Beide Lösungsalternativen bieten die Möglichkeit, eine Folge von Verflechtungsknoten mit unregelmäßigen Abständen zwischen den Verflechtungsknoten zu erzeugen. Damit lassen sich vorteilhaft ungleichförmige Fadenstrukturen mit unterschiedlichen Abständen zwischen den Verflechtungsknoten in dem multifilen Faden herstellen.
Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, bei einem angetriebenen Düsenring eine asymmetrische geometrische Anordnung der Düsenöffnungen am Umfang des Düsenringes auszuführen, so dass die Pausenzeiten zwischen aufeinanderfolgenden Luftstromimpulsen in einem relativ großen Bereich verändert werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich dadurch noch verbessern, dass der Düsenring mehrere am Umfang verteilt angeordnete Düsenöffnungen aufweist und dass die Düsenöffnungen in unterschiedlichen geometrischen Formen ausgebildet sind. Durch die jeweilige geometrische Form der Düsenöffnung lässt sich vorteilhaft die Intensität des Luftstromimpulses beeinflussen, so dass die Stabilität der Verflechtungsknoten variiert werden kann.
Zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Fadenqualität in einem Herstellungsprozess wird die Vorrichtungsvariante bevorzugt verwendet, bei welcher die Steuereinrichtung ein Steuerprogramm aufweist, durch welches die Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes zwischen einer unteren Grenzgeschwindigkeit und einer oberen Grenzgeschwindigkeit periodisch änderbar ist. Damit können die Änderungen der Rotationsgeschwindigkeiten im Verhältnis zu den Fadenlaufgeschwindigkeiten in einem unkritischen Bereich gehalten werden.
Um die Luftbehandlung innerhalb der Führungsnut zu intensivieren, ist vorgesehen, dass dem Düsenring im Kontaktbereich zwischen der Führungsnut und dem Faden eine bewegliche Abdeckung zugeordnet ist, durch welche die Führungsnut abdeckbar ist. Damit wird ein radiales Austreten der Luft aus der Führungsnut vermieden. Die Luft wird durch die Abdeckung in Umfangsrichtung der Führungsnut geleitet.
Zur Realisierung intensiver Luftstromimpulse ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt mit einem ringförmigen Düsenring ausgebildet, der eine innere Gleitfläche aufweist, die mit einer zylindrischen Dichtfläche eines Stators zusammenwirkt, in welcher unmittelbar die Kammeröffnung mündet. Somit lässt sich die Düsenöffnung zwischen der inneren Gleitfläche des Düsenringes und der Führungsnut am Umfang des Düsenringes sehr kurz ausbilden. Eine aus der Druckluftkammer ausströmende Druckluft tritt ohne größere Druckverluste durch die Düsenöffnung unmittelbar in die Führungsnut ein.
Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Düsenring scheibenförmig mit einer stirnseitigen Gleitfläche auszubilden, in welcher die Düsenbohrungen axial münden. Hierbei ist die Druckkammer an einem seitlich neben dem Düsenring angeordneten Stator ausgebildet, der gegenüberliegend zur stirnseitigen Gleitfläche des Düsenringes eine ebene Dichtfläche aufweist, in welcher die Kammeröffnung mündet. Hierbei wirken die Gleitfläche des Düsenringes mit der Dichtfläche des Stators zusammen, um eine Druckluft über die Kammeröffnung in die Düsenöffnung einzuleiten. Bei dieser Ausbildung des Düsenringes weisen die Düsenöffnungen jeweils einen radialen Abschnitt und einen axialen Abschnitt auf, die vorzugsweise im Durchmesser unterschiedlich ausgebildet sind. Der radiale Abschnitt der Düsenöffnung, der unmittelbar in den Nutgrund der Führungsnut mündet, ist auf die Fadenbehandlung abgestimmt und weist üblicherweise einen kleineren Querschnitt auf als der axiale Abschnitt der Düsenöffnung, der an die stirnseitige Gleitfläche mündet.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind besonders geeignet, um an multifilen Fäden bei Fadengeschwindigkeiten von oberhalb 3.000 m/min. stabile und ausgeprägte Verflechtungsknoten in hoher Anzahl und unregelmäßiger Folge zu erzeugen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Es stellen dar:

Fig. 1: schematisch eine Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 2: schematisch eine Querschnittansicht des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1
Fig. 3: schematisch ein zeitlicher Verlauf der durch die Düsenöffnungen erzeugten Luftstromimpulse
Fig. 4: schematisch eine Ansicht eines multifilen Fadens mit Verflechtungsknoten
Fig. 5: schematisch der Verlauf der Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes während einer Wobbelung
Fig. 6: schematisch eine Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 7: schematisch ein zeitlicher Verlauf der durch Düsenöffnungen erzeugte Luftstromimpulse
Fig.8: schematisch eine Längsschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 9: schematisch ein Teil einer Querschnittansicht des Ausführungsbeispiels aus Fig. 7

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 einer Querschnittansicht 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 ringförmig ausgebildet ist und am Umfang eine umlaufende Führungsnut 7 trägt. In dem Nutgrund der Führungsnut 7 münden mehrere Düsenöffnungen 8, die über den Umfang des Düsenringes gleichmäßig verteilt ausgebildet sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Düsenöffnungen 8 in dem Düsenring 1 enthalten. Die Düsenöffnungen 8 durchdringen den Düsenring 1 bis zu einer inneren Gleitfläche 17.
Der Düsenring 1 ist über eine stirnseitig ausgebildete Stirnwand 4 und eine zentrisch an der Stirnwand 4 angeordnete Nabe 5 mit einer Antriebswelle 6 verbunden. Die Nabe 5 ist hierzu an einem freien Ende der Antriebswelle 6 befestigt.
Die zylindrische innere Gleitfläche 17 des Düsenringes 1 ist mantelförmig an einem Führungsabschnitt eines Stators 2 geführt, der eine zylindrische Dichtfläche 12 gegenüberliegend zu der Gleitfläche 17 bildet. Der Stator 2 weist am Umfang der zylindrischen Dichtfläche 12 an einer Position eine Kammeröffnung 10 auf, die mit einer im Innern des Stators 2 ausgebildet Druckkammer 9 verbunden ist. Die Druckkammer 9 ist über einen Druckluftanschluss 11 mit einer hier nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden. Die Kammeröffnung 10 in der zylindrischen Dichtfläche 12 und die Düsenöffnungen 8 an der inneren Gleitfläche 17 des Düsenringes sind in einer Ebene ausgebildet, so dass durch Drehung des Düsenringes 1 die Düsenöffnungen 8 in dem Bereich der Kammeröffnung 10 geführt werden. Die Kammeröffnung 10 ist hierzu als ein Langloch ausgebildet und erstreckt sich in radialer Richtung über einen längeren Führungsbereich der Düsenbohrung 8. Die Größe der Kammeröffnung 10 bestimmt somit eine Öffnungszeit der Düsenöffnung 8, während diese einen Luftstromimpuls erzeugt.
Der Stator 2 ist an einem Träger 3 gehalten und weist eine mittlere Lagerbohrung 18 auf, die konzentrisch zu der zylindrischen Dichtfläche 12 ausgebildet ist. Innerhalb der Lagerbohrung 18 ist die Antriebswelle durch die Lager 23 drehbar gelagert.
Die Antriebswelle 6 ist mit einem Ende mit einem Antrieb 19 gekoppelt, durch welchen der Düsenring 1 mit vorbestimmter Rotationsgeschwindigkeit antreibbar ist. Der Antrieb 19 könnte beispielsweise durch einen Elektromotor gebildet sein, der seitlich an dem Stator 2 angeordnet ist. Dem Antrieb 19 ist eine Steuereinrichtung 30 zugeordnet. Die Steuereinrichtung 30 weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Steuerprogramm auf, um die Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes 1 zwischen einer unteren Grenzgeschwindigkeit und einer oberen Grenzgeschwindigkeit periodisch zu verändern. Somit lässt sich der Düsenring 1 mit wechselnder Rotationsgeschwindigkeit durch den Antrieb 19 antreiben.
Wie aus der Darstellung in Fig. 1 hervorgeht, ist dem Düsenring 1 am Umfang eine Abdeckung 13 zugeordnet, die über eine Schwenkachse 14 beweglich an dem Träger 3 gehalten ist.
Wie aus der Darstellung aus Fig. 2 hervorgeht, erstreckt sich die Abdeckung 13 in radialer Richtung am Umfang des Düsenringes 1 über einen Bereich, der im Innern die Kammeröffnung 10 des Stators 2 einschließt. Die Abdeckung 13 weist auf der zum Düsenring 1 gewandten Seite eine angepasste Abdeckfläche 27 auf, die die Führungsnut 7 komplett abdeckt und somit einen Behandlungskanal bildet. In diesem Bereich wird ein Faden 20 in der Führungsnut 7 am Umfang des Düsenringes 1 geführt. Hierzu ist am Düsenring 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.
Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird zu Erzeugung von Verflechtungsknoten in den 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 periodische Luftstromimpulse, sobald die Düsenöffnungen 8 im Bereich der Kammeröffnung 10 gelangen. Hierbei führen die Luftstromimpulse zu örtlichen Verwirbelungen an dem multifilen Faden 20, so dass sich an dem Faden eine Folge von Verflechtungsknoten ausbildet. Um an dem Faden eine Folge von Verflechtungsknoten mit unregelmäßigen Abständen zwischen den Verflechtungsknoten erzeugen zu können, wird die Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes geändert. So lässt sich durch Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes eine zwischen aufeinanderfolgenden Luftstromimpulsen einstellende Pausenzeit verkürzen. Umgekehrt kann durch Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes kürzere Pausenzeiten zur Erzeugung der aufeinanderfolgenden Luftstromimpulse erreicht werden.
Zur Erläuterung der Vorgänge wird an dieser Stelle zusätzlich zu den Fig. 3 und 4 Bezug genommen. In Fig. 3 ist in einem Diagramm ein Druckverlauf der Luftstromimpulse über der Zeit dargestellt. Die Zeitachse wird hierbei durch die Abszisse gebildet und auf der Ordinate ist der Druck des Luftstromimpulses eingetragen.
Wie aus der Darstellung in Fig. 3 hervorgeht, sind die durch die Düsenöffnungen 8 erzeugten Luftstromimpulse jeweils gleichgroß, wobei sich eine von der Rotationsgeschwindigkeit abhängige Impulszeit einstellt. Die Impulszeit ist mit dem Kleinbuchstaben t_I an der Zeitachse eingetragen. Zwischen den aufeinanderfolgenden Luftstromimpulsen stellt sich eine Pausenzeit ein. Die Pausenzeit ist in Fig. 3 durch den Kleinbuchstaben t_P gekennzeichnet. Hierbei wird durch eine kontinuierliche Verlangsamung der Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes eine Verlängerung der Pausenzeit erreicht. So sind die Pausenzeiten t_P1 und t_P2 und t_P3 unterschiedlich lang. Die Pausenzeit t_P3 ist größer als die Pausenzeit t_P2 und diese ist größer als die Pausenzeit t_P1. Dementsprechend sind die Impulszeiten t_I1, t_I2 und t_I4 unterschiedlich lang.
Die Veränderung der Pausenzeiten zwischen den Luftstromimpulsen und die Veränderungen der Impulszeiten wirken sich unmittelbar auf die Ausbildung der Verflechtungsknoten in dem Faden 20 aus. In Fig. 4 ist schematisch ein Teilstück des Fadens 20 gezeigt, wobei mehrere Verflechtungsknoten mit unregelmäßigen Abständen zueinander folgen. Die Abstände zwischen benachbarten Verflechtungsknoten sind der Fig. 4 mit dem Kennbuchstaben A eingetragen. So bildet sich zwischen den Verflechtungsknoten die Abstände A₁, A₂, A₃ und A₄. Da die Pausenzeiten zwischen den Luftstromimpulsen sich proportional auf dem Abstand A zwischen den Verflechtungsknoten auswirken ist die gleiche Tendenz mit zunehmenden Abständen zwischen den Verflechtungsknoten festzustellen. So ist der Abstand A₃ größer als der Abstand A₂ und der wiederum größer als der Abstand A₁.
Die Darstellung in Fig. 3 und in Fig. 4 betrifft somit nur eine kurze Phase, in welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes 1 verlangsamt wird. Bei einer Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes 1 würden sich dementsprechend umgekehrte Verhältnisse einstellen. Zu diesem Zweck wird die Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes 1 nach einem vorgegebenen Steuerprogramm in bestimmten Grenzen verändert.
In Fig. 5 sind einige Ausführungsbeispiele möglicher Steuerprogramme schematisch in einem Diagramm eingetragen. Das Diagramm stellt einen zeitlichen Verlauf der Rotationsgeschwindigkeit dar. Hierzu ist die Geschwindigkeit auf der Ordinate und die Zeit auf der Abszisse eingetragen. An der Ordinate ist eine obere Grenzgeschwindigkeit und eine untere Grenzgeschwindigkeit gezeigt, die an dem Düsenring 1 während der Luftbehandlung des Fadens einzuhalten sind, um den jeweiligen Herstellungsprozess des Fadens nicht zu gefährden. Zwischen der oberen Geschwindigkeit und der unteren Geschwindigkeit wird die Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes nach einer vorgegebenen Funktion periodisch verändert. In Fig. 5 sind hierzu drei verschiedene Funktionen angedeutet, die eine periodische Änderung der Rotationsgeschwindigkeit zur Folge haben. So ist angefangen von der linken Bildhälfte nacheinander ein sinusförmiger Verlauf der Rotationsgeschwindigkeit, ein rechteckiger Verlauf der Rotationsgeschwindigkeit und ein zufälliger Verlauf der Rotationsgeschwindigkeit dargestellt. So können sinusförmige oder stufenförmige oder zufällige Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes genutzt werden, um die Pausenzeit zwischen aufeinanderfolgenden Luftstromimpulsen sowie die Impulszeit der Impulse zu beeinflussen.
Das Steuerprogramm ist in der Steuereinrichtung 30 hinterlegt, so dass der Antrieb mit einer entsprechenden überlagerten Wobbelung der Rotationsgeschwindigkeit betrieben werden kann. Die Änderung der Rotationsgeschwindigkeit liegt hierbei im Bereich von 1 - 10 % des Nennwertes der Rotationsgeschwindigkeit. So würde beispielsweise bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 2.000 m/min. die obere Grenzgeschwindigkeit im Bereich von 2.020 m/min. liegen und die untere Grenzgeschwindigkeit bei 1.800 bis 1.980 m/min. betragen. Die periodische Änderung der Rotationsgeschwindigkeit erfolgt mit einer Frequenz im Bereich von 0,5 Hz bis 20 Hz, vorzugsweise im Bereich von 2 Hz bis 10 Hz. Damit werden bei den üblichen Fadengeschwindigkeiten bezogen auf eine Fadenlänge wiederholdende Fadenstrukturen in unkritische Bereiche verlegt.
In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch in einer Querschnittansicht gezeigt. Das Ausführungsbeispiel ist im Aufbau identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2, so dass auf eine weitere Darstellung an dieser Stelle verzichtet wird und so dass die Bauteile gleicher Funktion mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden an dieser Stelle daher nur die Unterschiede des in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiels gegenüber dem vorgenannten Ausführungsbeispiel genannt.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in dem Düsenring 1 mehrere Düsenöffnungen 8 in einer asymmetrischen geometrischen Anordnung verteilt am Umfang des Düsenringes 1 ausgebildet. Die geometrische Anordnung der Düsenöffnungen 8 ist derart gewählt, dass die sich am Umfang des Düsenringes 1 zwischen zwei benachbarten Düsenöffnung 8 erstreckenden Umfangsabschnitte eine unterschiedliche Länge aufweisen. Die zwischen den Düsenöffnungen 8 am Umfang des Düsenringes 1 eingeschlossene Strecke ist proportional einer Pausenzeit zwischen den durch die Düsenöffnungen 8 erzeugten Luftstromimpulse. Damit werden bei Rotation des Düsenringes 1 an einem Faden 20 eine Folge von Verflechtungsknoten mit unregelmäßigen Abständen zwischen den Verflechtungsknoten erzeugt. Zur Verdeutlichung der asymmetrischen geometrischen Anordnung der Düsenöffnungen 8 an dem Düsenring 1 sind die sich zwischen den Düsenöffnungen 8 einstellenden Teilungswinkel in Fig. 6 eingetragen. Die Teilungswinkel sind mit dem griechischen Buchstaben ϕ₁ bis ϕ₆ bezeichnet. Die in Drehrichtung des Düsenringes nacheinander folgenden Teilungswinkel der Düsenöffnungen 8 sind in ihrer Folge ungleich groß, wobei beispielsweise der Teilungswinkel ϕ₁ eine gleiche Größe aufweisen könnte wie der Teilungswinkel ϕ₄.
Das in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel ist insbesondere auch geeignet, um ohne eine Wobbelung der Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes die erforderliche Änderung der Pausenzeiten zwischen den Luftdruckimpulsen zu erzeugen und um unregelmäßige Fadenstrukturen herzustellen. So ist es auch möglich, dass in Fig. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel mit einem Antrieb oder ohne einen Antrieb des Düsenringes 1 einzusetzen. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass eine Mindestzahl an Düsenöffnungen 8 am Umfang des Düsenringes 1 erforderliche sind, um die durch mehrere Umdrehungen des Düsenringes 1 sich wiederholenden Knotenstrukturen in dem Faden in unkritische Fadenlängen zu verlagern.
Aus der Fig. 7 ist beispielhaft eine Impulsfolge dargestellt, wie sie beispielsweise mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 bei konstanter Rotationsgeschwindigkeit erzeugt werden kann. Bei dem in Fig. 7 dargestellten zeitlichen Verlauf der durch die Düsenöffnungen erzeugten Luftstromimpulse stellt die Abszisse die Zeitachse und die Ordinate die Druckachse dar. Die Impulszeit der Druckluftimpulse ist mit dem Kleinbuchstaben t_I eingetragen, wobei die aufeinanderfolgenden Druckimpulse jeweils konstante Impulszeiten aufweisen. So sind die Pulszeiten t_I1, t_I2, t_I3 gleichgroß.
Die sich zwischen den Luftdruckimpulsen einstellenden Pausenzeiten sind mit dem Kleinbuchstaben t_P gekennzeichnet. Aufgrund der unterschiedlichen Teilung der Düsenbohrungen an dem Düsenring ergeben sich bei konstanter Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes unterschiedliche Pausenzeiten. Hierbei könnte die Pausenzeit t_P1 dem Winkel ϕ₆ des Ausführungsbeispiels nach Fig. 6 entsprechen. Die nachfolgenden Pausenzeiten t_P2, t_P3 und t_P4 kennzeichnen die aufgrund einer größeren Winkelteilung zwischen den Düsenöffnungen sich verlängernde Zeitintervalle.
Das in Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel des Druckverlaufs lässt sich vorteilhaft auch mit einer zusätzlichen Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit verknüpfen. Somit ist eine hohe Flexibilität gegeben, um besondere Effekte bei der Erzeugung von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden zu erhalten. Hierbei lässt sich die Rotationsgeschwindigkeit beispielsweise stufenförmig von einer maximalen Geschwindigkeit bis hin zu einer minimalen Geschwindigkeit hin verändern.
In den Fig. 8 und 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. In Fig. 8 ist schematisch eine Längsschnittansicht und in Fig. 9 schematisch eine Teilansicht eines Querschnittes gezeigt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
Bei dem in Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden ist ein Düsenring 1 scheibenförmig ausgebildet. Der Düsenring 1 trägt am äußeren Umfang eine Führungsnut 7, die in radialer Richtung den Düsenring 1 umspannt. In dem Nutgrund der Führungsnut 7 münden mehrere Düsenöffnungen 8, die in dem Düsenring 1 ausgebildeten Düsenöffnungen 8 weisen jeweils zwei Düsenöffnungsabschnitte 8.1 und 8.2 auf. Der Düsenöffnungsabschnitt 8.1 ist radial ausgerichtet und mündet in den Nutgrund der Führungsnut 7. Der Düsenbohrungsabschnitt 8.2 ist axial ausgerichtet und mündet an einer Stirnseite 28 des Düsenringes 1. Der Düsenöffnungsabschnitt 8.2 ist als eine Sacklochbohrung derart ausgebildet, dass die beiden Düsenbohrungsabschnitte 8.1 und 8.2 miteinander verbunden sind. Der Düsenöffnungsabschnitt 8.2 ist vorzugsweise mit einem wesentlich größeren Durchmesser ausgebildet, um eine Druckluft dem Düsenöffnungsabschnitt 8.1 zuzuführen. Der Düsenöffnungsabschnitt 8.1 dient zur Erzeugung des Luftstromimpulses, welcher in die Führungsnut 7 zur Fadenbehandlung einströmt.
Wie insbesondere aus der Fig. 9 hervorgeht, weisen die am Umfang des Düsenringes 1 verteilt ausgebildeten Düsenöffnungsabschnitt 8.1 unterschiedliche geometrische Formen auf, die Intensität des Luftstromimpulses zu beeinflussen. Hierbei können die Blasöffnungen 8.1 rund, elliptisch, nierenförmig oder auch eckig ausgebildet sein, um unterschiedliche Luftstromimpulse zu erzeugen. So wurde festgestellt, dass bei einer elliptischen Düsenöffnung im Vergleich zu einer runden Düsenöffnung kompaktere Verflechtungsknoten erzeugt werden.
Wie aus der Darstellung in Fig. 8 hervorgeht, ist der Düsenring 1 über eine zentrische Halteführung 29 mit einer Antriebswelle 6 verbunden. Die Antriebswelle 6 ist mit einem Antrieb 19 gekoppelt, der über eine Steuereinrichtung 30 steuerbar ist.
An der Stirnseite 28 des Düsenringes 1 ist eine Gleitfläche 24 ausgebildet, in welcher die Düsenöffnungsabschnitte 8.2 münden. In einem oberen Bereich des Düsenringes 1 ist ein ortsfester Stator 2 gehalten, der mit einer ebenen Dichtfläche 25 über einen Dichtspalt an der stirnseitigen Gleitfläche 24 des Düsenringes 1 gehalten ist. Innerhalb des Stators 2 ist eine Druckkammer 9 ausgebildet, die über einen Druckluftanschluss 11 mit einer hier nicht dargestellten Druckluftquelle gekoppelt ist. An der ebenen Dichtfläche 25 des Stators 2 ist eine Kammeröffnung 10 ausgebildet, die einen Auslass zur Druckkammer 9 bildet. Bei Drehung des Düsenringes 1 gelangen so die Düsenöffnungsabschnitte 8.2 nacheinander in den Öffnungsbereich der Kammeröffnung 10, so dass ein Luftstromimpuls in die Führungsnut 7 des Düsenringes 1 eingeleitet werden kann.
Wie aus der Darstellung in Fig. 9 hervorgeht, ist oberhalb des Stators 2 eine bewegliche Abdeckung 13 dem Düsenring 1 zugeordnet, die über eine Schwenkachse 14 zwischen einer Abdeckstellung und einer hier nicht dargestellten geöffneten Stellung hin- und herführbar ist. Die Abdeckung 13 weist eine Abdeckfläche 27 auf, die sich sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung über einen Teilbereich der Führungsnut 7 erstreckt und diesen zu einem Behandlungskanal verschließt. Innerhalb der Abdeckung 13 ist gegenüberliegend zu der Führungsnut 7 eine korrespondierende Entlastungsnut 31 ausgebildet, die gemeinsam mit der Führungsnut 7 eine Verwirbelungskammer bildet.
Wie aus der Darstellung in Fig. 8 hervorgeht, sind dem Düsenring 1 ebenfalls ein Einlauffadenführer 15 und ein Auslauffadenführer 16 zur Führung eines Fadens 20 zugeordnet. Somit lässt sich der Faden 20 durch den mit der Abdeckung 13 gebildeten Behandlungskanal am Umfang der Führungsnut 7 führen.
Die Funktion zur Erzeugung von Verflechtungsknoten ist bei dem in Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2, so dass an dieser Stelle keine weiteren Erläuterungen erfolgen. Im Unterschied zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel wird hierbei die Kontenbildung der Verflechtungsknoten durch die jeweilige geometrische Form der Düsenöffnung 8.1 mit beeinflusst. So ist es auch möglich, neben einer unregelmäßigen Knotenstruktur in dem Faden bedingt durch die Wobbelung der Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes 1 auch die Stabilität der Verflechtungsknoten zu beeinflussen.
Zusätzlich ist bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel der Nutgrund der Führungsnut 7 mit mehreren Ausnehmungen 26 ausgebildet, die gleichmäßig am Umfang des Düsenringes 1 verteilt zwischen benachbarten Düsenöffnungen 8.1 ausgebildet sind. Damit ergeben sich innerhalb der Führungsnut abwechselnd Kontaktbereiche und Nichtkontaktbereiche, an denen der Faden 20 geführt ist. Damit lassen sich zusätzliche Verwirbelungseffekte, die die Ausbildung der Verflechtungsknoten bei den unterschiedlichen geometrischen Formen der Düsenöffnungen unterstützen.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind alle geeignet, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Grundsätzlich lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch durch derartige Vorrichtungen betreiben, bei welchen der Behandlungskanal ortsfest ausgebildet ist und bei welchem der Düsenöffnung eine Luftzuführung zugeordnet ist, die impulsartige Druckluftströme erzeugen und in die Düsenöffnung einleiten. Derartige Luftzuführungen können beispielsweise durch rotierende Druckkammern oder Druckluftventile realisiert sein.

Bezugszeichenliste

1: Düsenring
2: Stator
3: Träger
4: Stirnwand
5: Nabe
6: Antriebswelle
7: Führungsnut
8: Düsenöffnung
8.1, 8.2: Düsenöffnungsabschnitt
9: Druckkammer
10: Kammeröffnung
11: Druckluftanschluss
12: zylindrische Dichtfläche
13: Abdeckung
14: Schwenkachse
15: Einlauffadenführer
16: Auslauffadenführer
17: innere Gleitfläche
18: Lagerbohrung
19: Antrieb
20: Faden
21: Zulauf seite
22: Ablaufseite
23: Lager
24: stirnseitige Gleitfläche
25: ebene Dichtfläche
26: Ausnehmung
27: Abdeckfläche
28: Stirnseite
29: Haltebohrung
30: Steuereinrichtung
31: Entlastungsnut

Claims

Verfahren zur Erzeugung von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden, bei welchem der Faden mit einer Teilumschlingung in einer Fadenführungsnut am Umfang eines Düsenringes geführt und ein Luftstromimpuls durch eine Düsenöffnung quer auf den Faden gerichtet wird und bei welchem der Luftstromimpuls periodisch mit einer Pausenzeit zwischen den Luftstromimpulsen erzeugt wird, so dass eine kontinuierliche Folge von Verflechtungsknoten in dem laufenden Faden entsteht,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pausenzeit zwischen aufeinander folgenden Luftstromimpulsen zur Erzeugung von Verflechtungsknoten fortlaufend geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pausenzeit zwischen den Luftstromimpulsen durch eine Rotationsgeschwindigkeit eines angetriebenen Düsenringes geändert wird, wobei der Düsenring die Düsenöffnung trägt und diese durch Drehung periodisch mit einer Druckquelle verbindet.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pausenzeit zwischen den Luftstromimpulsen durch eine asymmetrische geometrische Anordnung mehrerer an einem rotierenden Düsenring ausgebildeter Düsenöffnungen geändert wird, wobei die Düsenöffnungen durch Drehung des Düsenringes nacheinander mit einer Druckquelle verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pausenzeit zwischen den Luftstromimpulsen und/oder die Intensität der Luftstromimpulse durch geometrische Formen mehrerer an einem rotierenden Düsenring angeordneter Düsenöffnungen geändert wird, wobei die Düsenöffnungen durch Drehung des Düsenringes nacheinander mit einer Druckquelle verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes periodisch zwischen einer oberen Grenzgeschwindigkeit und einer unter Grenzgeschwindigkeit geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Änderung der Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes nach einer vorgegeben Funktion sinusförmig, stufenförmig oder zufällig erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes mit einer Frequenz im Bereich von 0,5 Hz bis 20 Hz und einer Amplitude im Bereich von ± 1% bis 10% einer Nenngeschwindigkeit des Düsenringes geändert wird.
Vorrichtung zum Erzeugen von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden mit einem rotierenden Düsenring (1), welcher eine umlaufende Führungsnut (7) zur Führung des Fadens in einer Teilumschlingung und zumindest eine radial in die Führungsnut (7) mündende Düsenöffnung (8) aufweist, mit einer stationären Druckkammer (9), die über einen Druckluftanschluss (11) mit einer Druckluftquelle verbindbar ist und die eine dem Düsenring (1) zugeordnete Kammeröffnung (10) aufweist, wobei durch Drehung des Düsenringes (1) die Düsenöffnung (8) zur Erzeugung eines Luftstromimpulses mit der Kammeröffnung (10) verbindbar ist, und mit einem mit dem Düsenring (1) gekoppelten Antrieb (19),
dadurch gekennzeichnet, dass
dem Antrieb (19) des Düsenringes (1) eine Steuereinrichtung (30) zugeordnet ist, durch welche eine Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes (1) zum Zwecke einer Änderung einer Pausenzeit (t_p) zwischen den Luftstromimpulsen steuerbar ist.
Vorrichtung zum Erzeugen von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden mit einem rotierenden Düsenring (1), welcher eine umlaufende Führungsnut (7) und zumindest eine radial in die Führungsnut (7) mündende Düsenöffnung (8) aufweist, mit einer stationären Druckkammer (9), die über einen Druckluftanschluss (11) mit einer Druckluftquelle verbindbar ist und die eine dem Düsenring (1) zugeordnete Kammeröffnung (10) aufweist, wobei durch Drehung des Düsenringes (1) die Düsenöffnung (8) zur Erzeugung eines Luftstromimpulses mit der Kammeröffnung (10) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
der Düsenring (1) mehrere am Umfang verteilt angeordnete Düsenöffnungen (8) aufweist und dass die Düsenöffnungen (8) in einer asymmetrischen geometrischen Anordnung am Umfang des Düsenringes (1) derart verteilt sind, dass ein Teilungswinkel (ϕ) zwischen benachbarten Düsenöffnungen (8) ungleich groß sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass
der Düsenring (1) mehrere am Umfang verteilt angeordnete Düsenöffnungen (8) aufweist und dass die Düsenöffnungen (8) in unterschiedlichen geometrischen Formen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuereinrichtung (30) ein Steuerprogramm aufweist, durch welches die Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes (1) zwischen einer unteren Grenzgeschwindigkeit und einer oberen Grenzgeschwindigkeit periodisch änderbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
dem Düsenring (1) in einem Kontaktbereich zwischen der Führungsnut (7) und einem Faden eine bewegliche Abdeckung (13) zugeordnet ist, durch welche ein Behandlungskanal zur Aufnahme der Luftstromimpulse gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Düsenring (1) ringförmig mit einer inneren Gleitfläche (17) ausgebildet ist, in welcher die Düsenbohrung (8) radial mündet, dass die Druckkammer (9) an einem Stator (2) mit einer zylindrischen Dichtfläche (12) ausgebildet ist, in welcher die Klammeröffnung (10) mündet, und dass zur Druckluftübertragung die Gleitfläche (17) des Düsenringes (1) mit der Dichtfläche (12) des Stators (2) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Düsenring (1) scheibenförmig mit einer stirnseitigen Gleitfläche (24) ausgebildet ist, in welcher die Düsenbohrungen (8) axial münden, dass die Druckkammer (9) an einem Stator (2) mit einer ebenen Dichtfläche (25) ausgebildet ist, in welcher die Kammeröffnung (10) mündet, und dass zur Druckluftübertragung die Gleitfläche (24) des Düsenringes (1) mit der Dichtfläche (25) des Stators (2) zusammenwirkt.