EP2751317B1

EP2751317B1 - Verfahren und vorrichtung zum erzeugen von verflechtungsknoten

Info

Publication number: EP2751317B1
Application number: EP12716024.0A
Authority: EP
Inventors: Mathias STÜNDL; Claus Matthies; Jan Westphal
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2032-04-23
Also published as: JP2014527583A; IN2014CN02225A; CN103717793B; JP6129175B2; CN103717793A; US9447526B2; EP2751317A1; WO2013029810A1; US20140250646A1

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 des Anspruchs 6.
Ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden sind aus der DE 4140469 A1 bekannt.
Bei der Herstellung von multifilen Fäden ist es allgemein bekannt, dass der Zusammenhalt der einzelnen Filamentstränge in dem Faden durch so genannte 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 Schmelz-Spinnprozess zur Weiterverarbeitung verwendet werden, sind eine hohe Knotenstabilität sowie eine hohe Anzahl von Verflechtungsknoten pro Längeneinheit des Fadens erwünscht.
Um insbesondere eine relativ hohe Anzahl von Verflechtungsknoten bei höheren Fadengeschwindigkeiten zu realisieren, 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 Innenmantel, 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 Druckluftimpuls in der Fadenführungsnut des Düsenrings erzeugt wird.
Dem Düsenring ist oberhalb der Kammeröffnung eine Abdeckung zugeordnet, die einen Abschnitt der Führungsnut am Umfang des Stators verschließt und gemeinsam mit dem Düsenring einen Behandlungskanal bildet, in welchem der durch den Düsenkanal erzeugte Luftstromimpuls eintritt und an dem Faden wirkt. Hierbei ist es erforderlich, dass die Intensität und die Dauer des Luftstromimpulses derart gewählt sind, dass die sich in dem Behandlungskanal ausbildenden Turbulenzen des Luftstroms zur Bildung der Verflechtungsknoten an dem multifilen Faden auswirken. So ist bekannt, dass der Luftstromimpuls in das über den Düsenkanal geführte Bündel von Filamenten innerhalb des Behandlungskanals in Richtung der Abdeckung bläst. Der in den Behandlungskanal eintretende Luftstromimpuls wird dabei durch die gegenüberliegende Abdeckung gebremst und zu mehreren Teilströmen umgelenkt. Damit werden die erforderlichen Verdrallungen und Verwicklungen der Filamentstränge erzeugt, die zu den Verflechtungsknoten führen. Dieser Vorgang wird im Wesentlichen durch die Impulszeit, die die Dauer des in den Behandlungskanal einströmenden Luftstromimpulses bestimmt, und von dem Volumenstrom des Luftstromimpulses beeinflusst. Hierbei ist allgemein der Zusammenhang zu beobachten, dass je länger die Impulszeit und je größer der Volumenstrom des Luftstromimpulses ist, umso intensiver und stärker werden die Verflechtungsknoten ausgebildet.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Verfahren sowie die gattungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden derart zu verbessern, dass auch bei relativ geringen Volumenströmen und kurzen Impulszeiten stark ausgeprägte Verflechtungsknoten in dem Faden erzeugbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 6 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
Die Erfindung war auch nicht durch die WO 2003/029539 A1 naheliegend, aus welcher ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verwirbeln multifiler Fäden hervorgeht. In einem zwischen zwei Platten ausgebildeten Behandlungskanal münden neben einer Hauptbohrung mehrere Hilfsbohrungen, so dass in dem Behandlungskanal neben einem permanent erzeugten Hauptluftstrom mehrere konstante Nebenluftströme eingeleitet werden, die gemeinsam auf den Faden einwirken. Hierbei stellt sich ein im Wesentlichen konstanter Strömungsverlauf der Luft innerhalb des Behandlungskanals ein. Es treten jedoch keine dynamischen Strömungsveränderungen in dem Behandlungskanal auf, wie sie beispielsweise bei der Erfindung durch den Luftstromimpuls verursacht werden. Insoweit können die Erkenntnisse des bekannten Verfahrens und der bekannten Vorrichtung nicht nahe liegend übernommen werden.
Demgegenüber basiert die Erfindung darauf, dass ein mit vorgegebener Frequenz wiederholt eingeblasener Luftstromimpuls innerhalb des Behandlungskanals zur Erzeugung dynamischer Strömungsveränderungen derart unterstütz wird, dass seine Wirkung zur Ausbildung von Verflechtungsknoten auf den multifilen Faden verbessert wird. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass sowohl ein kontinuierlich erzeugter Hilfsluftstrom als auch ein diskontinuierliche erzeugter Hilfsluftstrom, der gemeinsam mit dem Luftstromimpuls in den Behandlungskanal eingeblasen wird, zu einer Intensivierung und Verstärkung der Knotenbildung führte. So war es möglich, die Impulszeit, während der Luftstromimpuls in den Behandlungskanal eingeblasen wird, zu reduzieren. Der Hilfsluftstrom weist dabei im Verhältnis zu dem Luftstromimpuls einen wesentlich kleineren Volumenstrom auf, so dass selbst bei kontinuierlicher Zufuhr des Hilfsluftstroms eine Energieeinsparung erzielt werden konnte. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit besonders geeignet, um die dynamischen Druckluftströme des Luftstromimpulses innerhalb des Behandlungskanals derart zu unterstützen, dass bei gleicher Knotenqualität das Druckluftniveau des Luftstromimpulses gesenkt werden kann.
Um den Hilfsluftstrom möglichst gezielt in den Behandlungskanal einblasen zu können, ist die Verfahrensvariante bevorzugt verwendet, bei welcher der Hilfsluftstrom durch zumindest einen Hilfsdüsenkanal in den Behandlungskanal eingeblasen wird, wobei der Hilfsluftstrom und der Luftstromimpuls mit unterschiedlicher Blasrichtung auf den Faden einwirken. Damit können zusätzliche Effekte durch den Hilfsluftstrom erreicht werden, um beispielsweise die Lage des Fadens innerhalb des Behandlungskanals zu beeinflussen. Ein permanent erzeugter Hilfsluftstrom, der die entgegengesetzte Blasrichtung gegenüber dem Luftstromimpuls ausweist, würde beispielsweise in den Pausenzeiten dazu führen, dass der Faden in dem Mündungsbereich des Düsenkanals führbar ist.
Damit selbst bei hohen Fadenlaufgeschwindigkeiten eine hohe Anzahl von Verflechtungsknoten pro Fadenlänge erzeugbar ist, muss der Luftstromimpuls mit einer relativ hohen Frequenz erzeugbar sein. Hierzu hat sich die Verfahrensvariante besonders bewährt, bei welcher die Pausenzeit und die Impulszeit der Luftstromimpulse durch eine Rotationsgeschwindigkeit eines angetriebenen Düsenringes beeinflussbar sind, wobei der Düsenring den Düsenkanal trägt und diesen durch Drehung periodisch mit einer Druckquelle verbindet. Damit können auch bei Hochgeschwindigkeitsprozessen eine ausreichende Variation von Verflechtungsknoten in dem Faden erzeugt werden, wobei die Rotationsgeschwindigkeit mit einer Frequenz im Bereich von 0,5 Hz bis 20 Hz veränderbar ist.
Der Hilfsluftstrom lässt sich bei dieser Verfahrensvariante bevorzugt impulsartig erzeugen, so dass ein Eintreten des Hilfsluftstromes in den Behandlungskanal nur mit der Impulszeit auftritt. Hierzu lässt sich die Versorgung des Hilfsdüsenkanals derart mit dem Düsenring kombinieren, dass nur durch Drehung des Düsenringes der Hilfsdüsenkanal periodisch mit der Druckluftquelle verbunden wird.
Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Hilfsluftstrom während der Pausenzeiten und der Impulszeiten andauernd zu erzeugen. Dabei wird der Hilfsdüsenkanal vorzugsweise über eine stationäre Abdeckung mit der Druckluftquelle gekoppelt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht darauf beschränkt, dass die eintretenden Luftstromimpulse in den Behandlungskanal mittels eines rotierenden Düsenringes erzeugt werden. Grundsätzlich lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch durch Vorrichtungen ausführen, die über stationäre Mittel verfügen und bei denen die Luftstromimpulse durch Ventilsteuerungen erzeugt werden.
Für die in einem Schmelz-Spinnprozess relativ hohen Fadengeschwindigkeiten erzeugten multifilen Fäden ist jedoch eine relativ hohe Frequenz der Luftstromimpulse zur Erzeugung der Verflechtungsknoten gefordert, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders geeignet ist, um mit relativ geringem Verbrauch von Druckluft eine hohe Anzahl stabiler Verflechtungsknoten zu erzeugen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hierzu im Düsenring und/oder in der Abdeckung zumindest einen in den Behandlungskanal mündenden Hilfsdüsenkanal auf, wobei der Hilfsdüsenkanal stetig oder periodisch mit der Druckluftquelle verbindbar ist. Damit können je nach Fadentyp und Anzahl der Filamente kontinuierliche oder diskontinuierliche Hilfsluftströme erzeugt werden, die in den Behandlungskanal gemeinsam mit dem Luftstromimpuls eingeblasen werden.
Um möglichst geringe Volumenströme bei der Erzeugung des Hilfsluftstromes zu benötigen, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt derart ausgebildet, dass der Hilfsdüsenkanal einen freien Strömungsquerschnitt aufweist, der kleiner ist als der Strömungsquerschnitt des Düsenkanals. So lässt sich beispielsweise trotz sehr stark unterschiedlicher Volumenströme die Druckluftversorgung über eine gemeinsame Druckluftquelle ausführen.
Die Weiterbildung der Erfindung, bei welcher der Hilfsdüsenkanal und der Düsenkanal derart versetzt zueinander in den Behandlungskanal einmünden, dass unterschiedliche Blasrichtungen erzeugbar sind, ist besonders vorteilhaft, um eine gezielte Beeinflussung der Druckluftströmung innerhalb des Behandlungskanals und eine gezielte Beeinflussung der Lage des Fadens vornehmen zu können.
Dieser Effekt lässt sich noch dadurch verbessern, indem die Abdeckung mehrere gegenüberliegende zur Führungsnut des Düsenringes ausgebildete Hilfsdüsenkanäle aufweist, die gemeinsam mit der Druckluftquelle verbindbar sind.
Um trotz entgegengesetzter Blasrichtung der Hilfsdüsenkanäle eine impulsartige Erzeugung des Hilfsluftstromes zu ermöglichen, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt derart ausgebildet, dass die Abdeckung eine Verteilkammer und einen in die Verteilkammer mündenden Versorgungskanal aufweist, wobei ein gegenüberliegendes Ende des Hilfsdüsenkanals in die Verteilkammer mündet und wobei der Versorgungskanal periodisch mit einem Durchlasskanal in dem Düsenring zusammenwirkt. Bei Rotation des Düsenringes erfolgt somit nur während der Impulszeit eine Erzeugung des Hilfsluftstromes durch den Hilfsdüsenkanal.
Die Erzeugung des Hilfsluftstromes und die Erzeugung des Luftstromimpulses können alternativ auch mit unterschiedlichem Druckniveau der Druckluft erzeugt werden. Hierzu ist die Weiterbildung der Erfindung besonders geeignet, bei welcher der Versorgungskanal in dem Düsenring über eine Hilfskammeröffnung mit einer separaten Hilfsdruckkammer im Stator zusammenwirkt.
Um mehrere Hilfsluftströme unmittelbar durch den rotierenden Düsenring zu erzeugen, ist des Weiteren vorgesehen, dass alternativ der Düsenring zwei gegenüberliegende Hilfsdüsenkanäle aufweist, die in den Seitenwänden der Führungsnut münden, wobei die Hilfsdüsenkanäle durch mehrere Versorgungskanäle über die Kammeröffnung der Druckkammer im Stator zusammenwirken. Damit ist der Durchtritt durch eine Dichtfuge, die üblicherweise zwischen dem Düsenring und der Abdeckung gebildet ist, vermeidbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind besonders geeignet, um an multifilen Fäden bei Fadengeschwindigkeiten von oberhalb 3000 m/min stabile aus ausgeprägten Verflechtungsknoten in hoher Anzahl, Gleichmäßigkeit und vorbestimmter Folge bei minimalem Energieverbrauch zu erzeugen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Es stellen dar:

Figur 1 schematisch eine Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 2 schematisch eine Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels aus Figur 1,
Figur 3 schematisch ein zeitlicher Verlauf der erzeugten Luftstromimpulse und Hilfsluftströme,
Figur 4 schematisch eine Teilansicht einer Längsschnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 5.1 und 5.2 schematisch eine Teilansicht einer Längsschnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 6 schematisch eine Teilansicht einer Längsschnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 7 schematisch eine Teilansicht einer Längsschnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In den Figuren 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in mehreren Ansichten dargestellt. Figur 1 zeigt das Ausführungsbeispiel in einer Längsschnittansicht und in Figur 2 ist das Ausführungsbeispiel in einer Querschnittsansicht 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 an seinem Umfang eine umlaufende Führungsnut 7 trägt. In dem Nutgrund der Führungsnut 7 münden mehrere Düsenkanäle 8, die über den Umfang des Düsenringes 1 gleichmäßig verteilt ausgebildet sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Düsenkanäle 8 in dem Düsenring 1 enthalten. Die Düsenkanäle 8 durchdringen den Düsenring 1 bis zu seinem Innendurchmesser. Die Anzahl der Düsenkanäle 8 und die Lage der Düsenkanäle 8 in dem Düsenring 1 ist beispielhaft. Die Anzahl und Lage wird im Wesentlichen von der gewünschten Knotenanzahl pro Fadenlänge sowie einem Knotenmuster bestimmt.
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 am freien Ende der Antriebswelle 6 befestigt. Der Düsenring 1 ist an einem Stirnende 29 eines Stators 2 drehbar geführt. Zwischen dem Stator 2 und dem Düsenring 1 ist ein umlaufender Dichtspalt 12 gebildet. Der Dichtspalt 12 weist eine Spalthöhe im Bereich von 0,01 mm bis 0,1 mm auf, so dass der Düsenring 1 ohne Berührung am Umfang des Stators 2 geführt wird.
Der Stator 2 weist innerhalb des Dichtspaltes 12 an seinem Umfang 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 Druckluftquelle 25 verbunden. Zwischen der Druckkammer 9 und der Druckluftquelle 25 ist ein Druckspeicher 27 vorgesehen.
Die Kammeröffnung 10 an dem Stator 2 und die Düsenkanäle 8 des Düsenringes 1 sind einer Ebene ausgebildet, so dass durch Drehung des Düsenringes 1 die Düsenkanäle abwechselnd 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 Düsenkanäle 8. Die Größe der Kammeröffnung 10 bestimmt somit eine Öffnungszeit des jeweiligen Düsenkanals 8, die hier als Impulszeit bezeichnet wird und die Zeitspanne, währenddessen ein Luftstromimpuls erzeugt wird, definiert.
Die Zeitspanne, die bis zum Eintauchen des um 180° versetzten Düsenkanals 8 in den Öffnungsbereich der Kammeröffnung 10 vergeht, wird hier als Pausenzeit definiert. Während der Pausenzeit ist die Kammeröffnung 10 am Stator 2 durch den Düsenring 1 verschlossen. Durch die Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes 1 lassen sich somit sowohl die Impulszeit als auch die Pausenzeit verändern.
Zwischen der Stirnwand 4 des Düsenringes 1 und dem Stirnende 29 des Stators 2 ist ein Axialspalt 17 ausgebildet. Der Axialspalt 17 ist vorzugsweise etwas größer als der Radialspalt 12 am Umfang des Stators 2.
Der Stator 2 ist an einem Träger 3 gehalten und weist eine mittlere Lagerbohrung 18 auf, die konzentrisch zu dem Dichtspalt 12 ausgebildet ist. Innerhalb der Lagerbohrung 18 ist eine Antriebswelle 6 durch eine Lagerung 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.
Wie aus der Darstellung in Figur 1 hervorgeht, ist dem Düsenring 1 am Umfang eine Abdeckung 13 zugeordnet, die von dem Träger 3 gehalten ist.
Wie ergänzend aus der Darstellung in Figur 2 hervorgeht, erstreckt sich die Abdeckung 13 in radialer Richtung am Umfang des Düsenringes 1 über einen Bereich, der die Kammeröffnung 10 des Stators 2 einschließt. Die Abdeckung 13 weist auf der zum Düsenring 1 gewandten Seite eine angepasste Abdeckfläche auf, die die Führungsnuten 7 am Umfang des Düsenringes 1 komplett abdeckt und somit gemeinsam mit dem Düsenring 1 einen Behandlungskanal 14 bildet. Innerhalb des Behandlungskanals 14 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 Ablauffadenführer 16 zugeordnet. Der Faden 20 lässt sich somit zwischen dem Einlauffadenführer 15 und dem Auslauffadenführer 16 mit einer Teilumschlingung an dem Düsenring 1 innerhalb der Führungsnut 7 führen.
Wie aus der Darstellung in den Figuren 1 und 2 hervorgeht, ist in der Abdeckung 13 ein Hilfsdüsenkanal 24 ausgebildet, der mit einem Ende in den Behandlungskanal 14 mündet und mit dem gegenüberliegenden Ende über ein Druckventil 26 mit der Druckluftquelle 25 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Hilfsdüsenkanal 24 in der Abdeckung 13 gegenüberliegend zu der Führungsnut 7 des Düsenringes 1 angeordnet. Der Hilfsdüsenkanal 24 weist einen freien Strömungsquerschnitt auf, der wesentlich kleiner ausgebildet ist, als der freie Strömungsquerschnitt des Düsenkanals 8. Ein durch den Hilfsdüsenkanal 24 erzeugter Hilfsluftstrom bildet gegenüber dem durch den Düsenkanal 8 erzeugten Luftstromimpuls eine wesentlich kleinere Volumenstrommenge.
Bei dem in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird zur Erzeugung von Verflechtungsknoten in die multifilen Faden 20 eine Druckluft in die Druckkammer 9 des Stators 2 eingeleitet. Der Düsenring 1 welcher den Faden 20 in die Führungsnut 7 führt, erzeugt periodische Luftstromimpulse, sobald die Düsenkanäle 8 in den Bereich der Kammeröffnung 10 gelangen. Hierbei führen die Luftstromimpulse zu örtlichen Verwirbelungen an dem multifilen Faden, so dass sich an dem Faden ein Folge von Verflechtungsknoten ausbilden. Parallel wird durch den Hilfsdüsenkanal 24 gleichzeitig ein Hilfsluftstrom in den Behandlungskanal 14 eingeblasen, der der Blasrichtung des Düsenkanals 8 entgegengesetzt ist und die Verteilung und Ausbildung der Luftströmung innerhalb des Behandlungskanals 14 zur verbesserten Knotenbildung beeinflusst.
Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der zuvor beschriebenen Vorgänge wird an dieser Stelle zusätzlich zu der Figur 3 Bezug genommen.
In Figur 3 ist in einem Diagramm ein Druckverlauf der Luftstromimpulse und des Hilfsluftstroms über der Zeit dargestellt. Die Zeitachse wird hierbei durch die Abszisse gebildet und auf der Ordinate ist der Druck des Luftstromimpulses und des Hilfsluftstroms eingetragen.
Wie aus der Darstellung in Figur 3 hervorgeht, sind die durch die Düsenkanäle 8 erzeugten Luftdruckimpulse jeweils gleich groß, wobei sich jeweils eine konstante Impulszeit einstellt. Die Impulszeit ist mit dem Kleinbuchstaben t_I an der Zeitachse eingetragen. Zwischen den aufeinander folgenden Luftstromimpulsen stellt sich eine Pausenzeit ein. Die Pausenzeit ist durch den Kleinbuchstaben t_P gekennzeichnet. Hierbei wird durch eine konstante Rotationsgeschwindigkeit des Düsenringes jeweils konstante Impulszeiten und konstante Pausenzeiten bei der Verwirbelung des Fadens eingehalten. Der Druckverlauf des Luftstromimpulses ist mit einer durchgehenden Linie gekennzeichnet, die durch das Bezugszeichen L bestimmt ist. Die Zeitdauer der Impulszeit und die Pausenzeiten sind von der Anzahl der Düsenkanäle 8 am Düsenring 1, der Größe der Kammeröffnung 10 und der Rotationsgeschwindigkeit des Düsenring 1 abhängig.
Parallel neben dem Luftstromimpuls wirkt in der Behandlungskammer 14 der durch den Hilfsdüsenkanal 24 eingeblasene Hilfsluftstrom. Dabei sind zwei unterschiedliche Verfahrensvarianten zur Verwirbelung des Fadens möglich. Bei einer ersten Variante wird der Hilfsluftstrom nur mit der Impulszeit erzeugt, so dass der Hilfsluftstrom impulsartig in den Behandlungskanal 14 eingeblasen wird. In Figur 3 ist der Druckverlauf des Hilfsluftstroms durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet und mit den Buchstaben H₁ und H₂ bezeichnet. Die Bezeichnung H₁ steht hierbei für die impulsartige Erzeugung des Hilfsluftstromes. Wie aus der Darstellung in Figur 3 hervorgeht, ist die Zeitspanne des Hilfsluftstroms kleiner als die Impulszeit t_I. Zudem werden der Hilfsluftstrom und der Luftstromimpuls derart erzeugt, dass die Mitte der Impulszeit das Maximum des Hilfsluftstroms bildet. Die Druckverläufe des Hilfsluftstroms und des Luftstromimpulses sind symmetrisch zueinander ausgebildet. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Druckverläufe asymmetrisch zueinander stehen, so dass beispielsweise der Hilfsluftstrom erst nach Überschreiten der halben Impulszeit erzeugt wird, so dass die Hauptwirkung des Hilfsluftstroms während des Abfalls des Luftstromimpulses einsetzt. Des Weiteren können die Impulszeiten des Hilfsluftstroms gleich groß den Impulszeiten des Luftstromimpulses gewählt werden. Zudem ist in Figur 3 dargestellt, dass beide Luftströme mit gleichem Druckluftniveau erzeugt werden, so dass der maximale Druck gleich groß ist. Alternativ könnten der Luftdruckimpuls und der Hilfsluftstrom jedoch auch mit unterschiedlichen Druckluftniveaus erzeugt werden.
Bei dem in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel könnte der in Figur 3 gezeigte impulsartige Verlauf des Hilfsluftstroms durch eine entsprechenden Steuerung des Druckventils 26 erzeugt werden, so dass über den Hilfsdüsenkanal 24 jeweils ein impulsartiger Hilfsluftstrom in den Behandlungskanal 14 eingeblasen wird.
Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass über das Druckventil 26 ein permanenter Druckluftstrom dem Hilfsdüsenkanal 24 zugeführt wird, so dass der Hilfsluftstrom stetig in den Behandlungskanal 14 eingeblasen wird.
Der Druckverlauf des kontinuierlich erzeugten Hilfsluftstroms ist in Figur 3 durch eine gestrichelte Linie parallel zur Abszisse gezeigt und mit dem Kennbuchstaben H₂ bezeichnet. Das Druckniveau des Hilfsdruckstroms H₂ ist in diesem Ausführungsbeispiel geringer als das maximale Druckluftniveau der Luftstromimpulse. Grundsätzlich lässt sich aber auch hier ein beliebiger Druck zur Erzeugung des Hilfsluftstroms über das Druckventil 26 einstellen.
Insgesamt hat sich jedoch herausgestellt, dass die Verwirbelung des Fadens innerhalb des Behandlungskanals 14 derart positiv durch den Hilfsluftstrom beeinflusst werden kann, so dass das Druckniveau und die Impulszeit der Luftstromimpulse reduziert werden können. Im Vergleich zu denen im Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen lassen sich somit Energieeinsparungen bei gleich bleibender Knotenqualität und gleich bleibender Knotenanzahl in dem multifilen Faden erreichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich nicht nur durch die in Figur 1 und 2 dargestellte Vorrichtung ausführen. Grundsätzlich können die impulsartigen Luftstromimpulse ebenfalls durch eine Ventilsteuerung erzielt werden, so dass der Behandlungskanal zwischen stationären Platten ausgebildet werden könnte. Allerdings lässt sich die relativ große Anzahl von Verflechtungsknoten pro Fadenlänge in einem Schmelz-Spinnprozess bevorzugt mit der nach Figur 1 und 2 dargestellten Vorrichtung ausführen.
In Figur 4 ist eine weitere alternative Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Teilansicht der Längsschnittdarstellung gezeigt. Das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 ist im Wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2, so dass an dieser Stelle Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird und nachfolgend zur Vermeidung von Wiederholungen nur die Unterschiede erläutert werden.
Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Abdeckung 13 auf der zum Düsenring 1 hingewandten Seite eine zur Führungsnut 7 korrespondierende Längsnut 35 auf. Die Längsnut 35 erstreckt sich vorteilhaft über die gesamte Länge der Abdeckung 13 und bildet gemeinsam mit der Führungsnut 7 in dem Düsenring 1 den Behandlungskanal 14. In dem Nutgrund der Längsnut 35 münden jeweils zwei in Abstand zueinander angeordnete Hilfsdüsenkanäle 24.1 und 24.2. Die Hilfsdüsenkanäle 24.1 und 24.2 in der Abdeckung 13 sind derart versetzt zueinander, dass zwei parallele Hilfsluftströme im Bereich der Seitenflanken der Führungsnut 7 in den Behandlungskanal 14 eintreten. Der bei Drehung des Düsenrings während der Impulszeit gegenüberliegende Düsenkanal 8 mündet in einem mittleren Bereich der Führungsnut 7 zwischen den Hilfsdüsenkanälen 24.1 und 24.2.
Die Hilfsdüsenkanäle 24.1 und 24.2 in der Abdeckung 13 sind über Druckluftleitungen mit dem Druckventil 26 gekoppelt, das mit der hier nicht dargestellten Druckluftquelle 25 verbunden ist.
Der Düsenring 1 ist an dem Stator 2 geführt, wobei ein zwischen dem Stator 2 und dem Düsenring umlaufender Dichtspalt 12 durch eine Labyrinthdichtung 28 abgedichtet wird. Die Labyrinthdichtung 28 erstreckt sich dabei jeweils zu beiden Seiten der Kammeröffnung 10 und ist durch mehrere umlaufende Nuten an dem Stator 2 ausgeführt.
Ebenso ist der axiale Spalt 17 zwischen dem Stator 2 und der Stirnwand 4 durch eine Labyrinthdichtung 28 abgedichtet, die durch stirnseitige Naben am Stator 2 gebildet ist.
Die Funktion der in Figur 4 dargestellten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel, wobei die Hilfsluftströme über die Hilfsdüsenkanäle 24.1 und 24.2 permanent oder periodisch erzeugbar sind.
Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden vorzugsweise dazu genutzt, um über den Hilfsdüsenkanal 24 permanent einen Hilfsluftstrom in den Behandlungskanal 14 einzublasen. Damit bei einer impulsartigen Erzeugung des Hilfsluftstroms höhere Frequenzen erreicht werden können, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise in der in Figur 5.1 und 5.2 gezeigten Version ausgeführt. Hierbei ist das Ausführungsbeispiel in einer Teilansicht der Längsschnittdarstellung gezeigt, wobei in Figur 5.1 die Betriebssituation während einer Pausenzeit und in Figur 5.2 die Betriebssituation während einer Impulszeit darstellt.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 5.1 und 5.2 ist im Wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2, so dass nachfolgend Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird und nur die Unterschiede erläutert werden.
Bei dem in Figur 5.1 und 5.2 dargestellten Ausführungsbeispiel münden zwei parallel nebeneinander ausgebildete Hilfsdüsenkanäle 24.1 und 24.2 in eine Längsnut 35, die in der Abdeckung 13 auf der zum Düsenring 1 gewandten Seite eingebracht ist. Innerhalb der Abdeckung 13 ist eine Verteilkammer 30 ausgebildet in welcher die gegenüberliegenden Enden der Hilfsdüsenkanäle 24.1 und 24.2 einmünden. Die Verteilkammer 30 erstreckt sich in axialer Richtung in einen Bereich, der die Breite der Längsnut 35 überdeckt. Am Ende der Verteilkammer 30 ist ein Versorgungskanal 31 innerhalb der Abdeckung 13 ausgebildet, der sich von der Verteilkammer 30 bis hin zu einem Trennspalt 36 erstreckt. Der Trennspalt 36 bildet die Trennung zwischen der Abdeckung 13 und dem rotierenden Düsenring 1.
Wie insbesondere aus der Figur 5.2 hervorgeht, trägt der Düsenring 1 neben der Führungsnut 7 und dem Düsenkanal 8 einen parallel neben der Führungsnut 7 und dem Düsenkanal 8 ausgebildeten Durchlasskanal 32, der mit einem Ende in den Trennspalt 36 mündet und mit dem gegenüberliegenden Versorgungskanal 31 in der Abdeckung 13 zusammenwirkt. Das gegenüberliegende Ende des Durchlasskanals 32 endet in dem Dichtspalt 12 und wirkt mit der Kammeröffnung 10 der Druckkammer 9 im Stator 2 zusammen.
In der in in Figur 5.2 gezeigten Situation werden sowohl der Luftstromimpuls als auch die Hilfsluftströme aus der Druckkammer 9 des Stators 1 gespeist. Sobald bei Drehung des Düsenringes 1 der Durchlasskanal 32 mit der Kammeröffnung 10 und mit dem Versorgungskanal 31 in Verbindung steht, wird ein Druckluftstrom in die Verteilkammer 30 der Abdeckung 13 geleitet. Von der Verteilkammer 30 gelangt die Druckluft über die Hilfsdüsenkanäle 24.1 und 24.2 jeweils als Hilfsluftstrom in die Behandlungskammer 14.
Die Zeitdauer zur Erzeugung der Hilfsluftströme wird hierbei im Wesentlichen durch die Geometrie der Kammeröffnung 10, des Durchlasskanals 32 und des Versorgungskanals 31 bestimmt. Insbesondere die Kammeröffnung 10 und der Versorgungskanal 31 weisen eine längliche in radialer Richtung erstreckende Öffnung auf, um eine ausreichende Zeitspanne zum Aufbau und Erzeugen der Hilfsluftströme zu erhalten.
Bei der in Figur 5.1 gezeigten Situation befindet sich der Düsenkanal 8 und der Durchlasskanal 32 in geänderter Winkelposition, so dass die Kammeröffnung 10 verschlossen ist und innerhalb des Behandlungskanals 14 kein Luftstrom eingeblasen wird.
Bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel sind die Hilfsdüsenkanäle 24.1 und 24.2 auf der zum Düsenkanal 8 gegenüberliegenden Seite des Behandlungskanals 14 angeordnet, so dass sich entgegengesetzte Blasrichtungen einstellen. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die durch die Hilfsdüsenkanäle 24.1 und 24.2 erzeugten Blasrichtungen der Hilfsluftströme quergerichtet in den Behandlungskanal 14 einmünden. In Figur 6 ist hierzu ein Ausführungsbeispiel gezeigt, das im Aufbau identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2 ist. Insoweit werden zur Vermeidung von Wiederholungen auch hier nur die Unterschiede erläutert.
Bei dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in dem Düsenring 1 zwei gegenüberliegende Hilfsdüsenkanäle 24.1 und 24.2 vorgesehen, die in die Seitenwandung der Führungsnut 7 einmünden. Die Hilfsdüsenkanäle 24.1 und 24.2 werden über zwei parallel zueinander angeordnete Versorgungskanäle 31.1 und 31.2 gespeist, die parallel zu dem Düsenkanal 8 an dem Düsenring 1 ausgebildet sind und bei Drehung des Düsenringes 1 periodisch über die Kammeröffnung 10 der Druckkammer 9 zusammenwirken. Damit lassen sich ebenfalls vorteilhafte impulsartige Hilfsluftströme erzeugen, die quergerichtet zur Blasrichtung des Luftdruckimpulses in den Behandlungskanal 14 eingeblasen werden.
Bei denen in den Figuren 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt die Erzeugung des Luftstromimpulses und der Hilfsluftströme gemeinsam über die im Stator ausgebildete Druckkammer 9. Damit werden die Luftstromimpulse und die Hilfsluftströme mit gleichem Druckniveau erzeugt. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Luftstromimpulse und die Hilfsluftströme mit unterschiedlichem Druckniveau zu erzeugen. Hierzu ist in Figur 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, das identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5.2 ist. Insoweit wird auf die vorgenannte Beschreibung Bezug genommen und nur die Unterschiede nachfolgend erläutert.
Bei dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Durchlasskanal 32 in dem Düsenring 1 separat mit einer Hilfskammeröffnung 33 und einer Hilfsdruckkammer 34 im Stator 2 durch Drehung des Düsenringes 1 periodisch verbunden. Der parallel in dem Düsenring 1 ausgebildete Düsenkanal 8 wirkt mit der Kammeröffnung 10 und der Druckkammer 9 zusammen. Die Druckkammer 9 und die Hilfsdruckkammer 34 sind getrennt voneinander und können im Stator 2 durch unterschiedliche Druckluftversorgung mit unterschiedlichem Druck betrieben werden. Insoweit besteht die Möglichkeit, die Hilfsluftströme und den Luftstromimpuls mit unterschiedlichen Betriebsdrücken zu erzeugen. Die Betriebsdrücke liegen üblicherweise in einem Bereich von 0,5 bar bis 10 bar.
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 im Düsenkanal eine Luftzuführung zugeordnet ist, die impulsartige Druckluftströme erzeugen und in die Düsenkanäle 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. Düsenkanal
9. Druckkammer
10. Kammeröffnung
11. Druckluftanschluss
12. Dichtspalt
13. Abdeckung
14. Behandlungskanal
15. Einlauffadenführer
16. Auslauffadenführer
17. Axialspalt
18. Lagerbohrung
19. Antrieb
20. Faden
21. Zulaufseite
22. Ablaufseite
23. Lager
24. Hilfsdüsenkanal
25. Druckluftquelle
26. Druckventil
27. Druckspeicher
28. Labyrinthdichtung
29. Stirnende
30. Verteilkammer
31. Versorgungkanal
32. Durchlasskanal
33. Hilfskammeröffnung
34. Hilfsdruckkammer
35. Längsnut
36. Trennspalt

Claims

Verfahren zur Erzeugung von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden, bei welchem ein Luftstromimpuls durch einen in einen Behandlungskanal mündenden Düsenkanal periodisch mit einer Pausenzeit zwischen aufeinander folgenden Luftstromimpulsen erzeugt wird und bei welchem der Luftstromimpuls während einer Impulszeit quer auf den im Behandlungskanal geführten Faden gerichtet wird, so dass eine kontinuierliche Folge von Verflechtungsknoten in dem laufenden Faden entsteht,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Hilfsluftstrom kontinuierlich oder diskontinuierlich erzeugt wird und dass der Hilfsluftstrom und der Luftstromimpuls gemeinsam in den Behandlungskanal eingeblasen werden.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hilfsluftstrom durch zumindest ein Hilfsdüsenkanal in den Behandlungskanal eingeblasen wird, wobei der Hilfsluftstrom und der Luftstromimpuls mit unterschiedlicher Blasrichtungen auf den Faden einwirken.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Pausenzeit und die Impulszeit der Luftstromimpulse durch eine Rotationsgeschwindigkeit eines angetriebenen Düsenringes beeinflussbar sind, wobei der Düsenring den Düsenkanal trägt und diese durch Drehung periodisch mit einer Druckquelle verbindet.
Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hilfsluftstrom nur während der Impulszeit impulsartig erzeugt wird, wobei durch Drehung des Düsenringes der Hilfsdüsenkanal periodisch mit der Druckluftquelle verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hilfsluftstrom während der Pausenzeiten und der Impulszeiten andauernd erzeugt wird, wobei der Hilfsdüsenkanal über eine stationäre Abdeckung mit der Druckluftquelle verbunden wird.
Vorrichtung zum Erzeugen von Verflechtungsknoten in einem multifilen Faden mit einem rotierenden Düsenring (1), welcher am Umfang eine umlaufende Führungsnut (7) und zumindest einen radial in die Führungsnut (7) mündenden Düsenkanal (8) aufweist, mit einem Stator (21), der eine Druckkammer (9) mit einer Kammeröffnung (10) aufweist, wobei die Druckkammer (9) über einen Druckluftanschluss (11) mit einer Druckluftquelle (25) verbindbar ist und wobei durch Drehung des Düsenringes (1) der Düsenkanal (8) zur Erzeugung eines Luftstromimpulses über die Kammeröffnung (10) mit der Druckkammer (9) verbindbar ist, und mit einer einem Abschnitt der Führungsnut (7) zugeordneten Abdeckung (13), die gemeinsam mit dem Düsenring (1) gegenüberliegend zur Kammeröffnung (10) des Stators (2) einen Behandlungskanal (14) in der Führungsnut bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenring 1 und/oder die Abdeckung (13) zumindest einen in den Behandlungskanal (14) mündenden Hilfsdüsenkanal (24) aufweist, wobei der Hilfsdüsenkanal (24) stetig oder periodisch mit der Druckluftquelle (25) verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hilfsdüsenkanal (24) einen freien Strömungsquerschnitt aufweist, der kleiner ist als ein Strömungsquerschnitt des Düsenkanals.(8)
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hilfsdüsenkanal (24) und der Düsenkanal (8) derart versetzt zueinander in den Behandlungskanal (14) einmünden, dass unterschiedliche Blasrichtungen erzeugbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abdeckung (13) mehrere gegenüberliegend zur Führungsnut (7) des Düsenringes (1) ausgebildete Hilfsdüsenkanäle (24.1, 24.2) aufweist, die gemeinsam mit der Druckluftquelle (25) verbindbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abdeckung (13) eine Verteilkammer (30) und einen in die Verteilkammer (30) mündenden Versorgungskanal (31) aufweist, wobei ein gegenüberliegendes Ende des Hilfsdüsenkanals (24) in die Verteilkammer (30) mündet und wobei der Versorgungskanal (31) periodisch mit einem Durchlasskanal (32) im Düsenring (1) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Durchlasskanal (32) des Düsenringes (1) über die Kammeröffnung (10) mit der Druckkammer (9) im Stator (2) oder über eine Hilfskammeröffnung (33) mit einer separaten Hilfsdruckkammer (34) im Stator (2) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Düsenring (1) zwei gegenüberliegende Hilfsdüsenkanäle (24.1, 24.2) aufweist, die in den Seitenwänden der Führungsnut (7) münden, wobei die Hilfsdüsenkanäle (24.1, 24.2) durch mehrere Versorgungskanäle (31.1, 31.2) über die Kammeröffnung (10) mit der Druckkammer (9) im Stator (2) zusammenwirken.