EP3692194B1

EP3692194B1 - Garnbehandlungsvorrichtung und- verfahren

Info

Publication number: EP3692194B1
Application number: EP18792372.7A
Authority: EP
Inventors: Andreas Mack; Ralf Ertl
Original assignee: Rpe Technologies GmbH
Current assignee: Rpe Technologies GmbH
Priority date: 2017-10-05
Filing date: 2018-10-04
Publication date: 2023-09-20
Anticipated expiration: 2038-10-04
Also published as: DE102017009256A1; US20200362487A1; EP3692194A1; US11970794B2; WO2019068290A1; EP3692194C0; DE112018005509A5

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Luftverwirbeln von Multifilamentgarnen, gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 10. Ferner betrifft die Erfindung Garnbehandlungsverfahren insbesondere unter Einsatz der Garnbehandlungsvorrichtung gemäß jeweiligem Oberbegriff der Ansprüche 13 und 14.
Verwirbelungsdüsen für Multifilamentgarne sind hinlänglich bekannt und werden in der Spinnerei von Glattgarnen (wie z.B. FDY,POY, IDY), Glasfasern und Teppichgarnen (BCF), auf Texturiermaschinen und Spulmaschinen eingesetzt. Sie erzeugen den für die Weiterverarbeitung benötigten Fadenschluss indem die Filamente in bestimmten Abständen miteinander verknotet werden. In manchen Fällen erhält das Garn durch diese Knotenbildung eine gewünschte Struktur. Bei BCF- Garnen, insbesondere bei TRI-Color-Garnen wird durch die Intensität und Charakteristik der Verwirbelung die Farboptik und Struktur des Teppichs maßgeblich mit beeinflusst. Die Verwirbelungsvorrichtungen gibt es sowohl in einfädiger als auch mehrfädiger Ausführung.
Herkömmliche Verwirbelungsdüsen werden mit statischer Pressluft beaufschlagt, die durch eine oder mehrere Blasbohrungen in einen Garnkanal, den der Faden durchläuft, strömt. Dadurch werden die Filamente miteinander verflochten und es bilden sich sogenannte Verwirbelungsknoten, nachfolgend auch Knoten genannt. Die Anzahl, Intensität, Gleichmäßigkeit und Abstände der Knoten hängen im wesentlichen vom Garn mit der Garndicke und der Anzahl der Filamente, von der Verwirbelungsdüsenausführung mit den Geometrien des Garnkanals und der Blasbohrung und von den Prozessparametern wie Garngeschwindigkeit, Fadenwinkel, Fadenspannung und Verwirbelungsdruck ab.
Die Knotenanzahl, Intensität und Gleichmäßigkeit der Verwirbelung lassen sich hier nur bedingt einstellen. Es gibt aber auch Verwirbelungsdüsen, bei denen die Verwirbelungsluft pulsierend einströmt. Bei diesen Ausführungen wird die Verwirbelungsluft durch einen rotierenden Ring, in dem sich Luftdurchführungen befinden, sequentiell unterbrochen. Die Anzahl der Knoten kann hier durch die Rotordrehzahl und die Anzahl und Abstände der Luftdurchführungen bei der jeweiligen Fadengeschwindigkeit definiert werden.
So ist in der US 4 949 440 eine Vorrichtung dargestellt, bei der die Verwirbelungsluft in einen rotierenden Topf, der am Außenumfang mit Bohrungen versehen ist, einströmt. Der Topf ist mit 2 Rillenkugellagern gelagert und am äußeren Ende des Topfes befindet sich eine Riemenscheibe, die den Topf antreibt. Wenn sich die Öffnung im Topf über der Verwirbelungsöffnung im Gehäuse befindet, strömt Verwirbelungsluft in die Verwirbelungskammer und der Luftimpuls verdreht die Filamente des zugeführten Garnes und es bilden sich Knoten in einer Frequenz die sich aus der Garngeschwindigkeit, der Topfdrehzahl und der Anzahl der Öffnungen im Topf ergibt.
In der EP 2 721 203 ist ebenso eine Vorrichtung dargestellt, bei der die Verwirbelungsluft durch die Blasbohrungsöffnungen in einem rotierenden Topf, an dessen Umfang Fadenlaufrillen mit eingebracht sind, strömt. Wenn die Bohrung sich über der Druckkammer befindet, strömt Luft hindurch auf den Faden und es bildet sich ein Knoten. Der Antrieb des Topfes wird mittels eines Elektromotors, der außerhalb der Verwirbelungsvorrichtung platziert ist, durchgeführt.
Beide oben genannten Vorrichtungen haben den Nachteil, dass der Antrieb des Topfes außerhalb der Vorrichtung sitzt und damit die Vorrichtung viel Einbauraum benötigt. Außerdem wirken durch die offene Bauweise erhebliche Kräfte, die durch die Druckluft hervorgehoben werden, auf die Lagerung des Topfes, die entsprechend groß dimensioniert sein muss, was den Platzbedarf, den Energieaufwand und aber auch die Herstellkosten erhöht. Besonders bei älteren Textilanlagen sind die Platzverhältnisse für die Verwirbelungsvorrichtung begrenzt, so dass ein Austausch auf die pulsierende Verwirbelungstechnologie nicht oder nur schwer umsetzbar ist.
In der CN 206 308 461 U wird eine dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechende Vorrichtung zur Bearbeitung von Garn bei einem Teppich- Spinnereiprozess beschrieben. Ein Garn-Einzugsmechanismus führt ein Garn in Berührung mit einem zylindrischen Rotorkörper stets an dessen unterster Stelle, wo eine Mehrzahl von Luftlöchern für Druckluft vorbei bewegt wird, welche den Rotormantel durchsetzen und der Garn-Verwirbelung dienen.
In der DE 101 92 973 A1 wird eine Faden-Verwirbelungsvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 10 beschrieben. Mehrere multifile Fäden werden voneinander getrennt durch nebeneinander angeordnete, separate Fadenkanäle geführt. Eine sich drehende Verteilerwelle mit je einem Fadenkanal zugeordneten Düsenbohrungsreihen am Umfang verbindet die Düsenbohrungen einer Bohrungsreihe abwechselnd mit dem zugeordneten Fadenkanal, sodass der im Fadenkanal geführte Faden intermittierend mit einem Druckluftimpuls beaufschlagt wird. Die Düsenbohrungen benachbarter Bohrungen sind axial versetzt zueinander am Umfang der Verteilerwelle angeordnet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verwirbelungsvorrichtung mit pulsierender Blasluft zur Erzeugung der Knoten so auszuführen, dass die Baueinheit kompakt ausgeführt ist und der Verwirbelungsprozess mit möglichst geringem Energieaufwand betrieben werden kann. Zur Lösung wird auf die in den Ansprüchen 1 und 10 angegebene Garnbehandlungsvorrichtung sowie auf die Verfahrensansprüche 13 und 14 verwiesen. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird die Lagerung des rotierenden Topfes und der Antriebsmotor der Welle, auf der der rotierende Topf sitzt, in das Gehäuse der Verwirbelungsvorrichtung integriert. Der Motor ist vorzugsweise ein Synchron Elektromotor, bei dem der Rotor fest mit der Welle, auf der auch der rotierende Topf sitzt, verbunden ist und der Stator fest im Gehäuse der Vorrichtung sitzt. Dadurch entfällt Motorgehäuse, Motorlagerung und Wellenkupplung. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus folgenden Einheiten: Grundgehäuse mit Aufnahme des Stators, Lageraußenringe und Kammern für die Versorgung der Verwirbelungsdruckluft, Welle mit Rotor, Lagerinnenringe, Rotationstopf mit Bohrungen zum Pulsieren der Blasluft sowie Gehäuse um den Rotationstopf mit Öffnungen für die rotierende Blasluft oder für Düseneinsätze mit feststehendem Blaskanal. Der Faden wird in den Verwirbelungs- oder Garnkanal entweder durch einen Schlitz in diesen eingelegt oder mittels einer Öffnen-Schließeinheit, die zum Fadenanlegen geöffnet und zum Verwirbeln geschlossen wird. Die Verwirbelungsluft strömt über eine Versorgungsleitung ins Gehäuse durch eine Kammer, die um den Stator des Elektromotors angeordnet ist zu den radial am Außenumfang angebrachten Öffnungen. Die durchströmende Verwirbelungsluft dient gleichzeitig der Kühlung des Motors. Der rotierende Topf dreht mit minimalem Dichtungsspalt um das feststehende Gehäuse und die Blasluft durchströmt pulsierend durch die Öffnung im Topf. Die Öffnungen, durch die die Druckluft austritt, sind auf der gegenüberliegenden Seite im Gehäuse nochmal eingebracht. Hier strömt jedoch keine Luft aus, der Luftdruck steht statisch an. Diese Bohrungen bewirken, dass sich die Druckluftkräfte, die radial auf den Topf und Lagerung wirken nahezu aufheben, da sie gegenüberliegend angebracht sind.
Um den rotierenden Topf ist ein Gehäuse angeordnet, das den Topf komplett umschließt und nur im Bereich der Garnverwirbelung Öffnungen aufweist, durch die die pulsierende Blasluft strömen kann. Der Spalt zwischen dem rotierenden Topf und dem Topfgehäuse ist minimal so ausgeführt, dass der Topf frei rotieren kann, aber auch nur minimale Druckluft durch den Spalt in die Öffnung des Topfes entweichen kann. Hier werden zwei unterschiedliche Systeme ausgeführt.
Beim einen System mit feststehender Blasbohrung, befinden sich eine oder auch mehr, vorzugsweise zwei Öffnungen radial am Umfang des Gehäusetopfes, auf denen Düseneinsätze mit Blasbohrungen für die Verwirbelung befestigt sind. Im rotierenden Topf sind Öffnungsschlitze radial am Umfang und in einer Ebene mit den Öffnungen des Gehäuses angeordnet und lassen die Druckluft pulsierend in die Blasbohrung des Düseneinsatzes strömen. Der Abstand der Öffnungen am Umfang zueinander ist vorzugsweise so bemessen, dass die Verwirbelungsluft entsprechend der Abstände der Öffnungsschlitze im Gehäusetopf abwechselnd pulsierend durch die Öffnungen strömt. Das Garn bekommt beim Einlaufen in den ersten Düsenkörper einen ersten Verwirbelungs-Impuls und beim Durchlaufen des zweiten Düsenkörpers einen zweiten Impuls. Die Drehzahl des Rotors wird vorzugsweise so eingestellt, dass der zweite Impuls in der Mitte zwischen den durch den ersten Impuls gebildeten Knoten einwirkt. Der zweite Impuls verstärkt die durch den ersten Impuls bereits gebildeten Knoten. Diese Ausführung hat gegenüber den herkömmlichen in der Praxis verwendeten Tandemdüsen (zwei hintereinandergeschaltete Düseneinsätze), bei denen die Blasluft kontinuierlich strömt, den Vorteil, dass der Luftverbrauch nahezu um die Hälfte reduziert wird, da immer nur hauptsächlich eine Blasbohrung im Einsatz ist. Durch den Impuls der jeweiligen Blasbohrung wird der Verwirbelungsknoten erzeugt und es wird nur die Luft verwendet, die zur Bildung eines Knotens benötigt wird. Auch die Gleichmäßigkeit der Knotenabstände erhöht sich sowie die Länge und Anzahl unverwirbelter Stellen nimmt ab. Bei der Ausführung der Vorrichtung in Tandemanordung mit zwei Düseneinsätzen kann auch, wenn der Impuls eines einzelnen Düseneinsatzes für die gewünschte Verwirbelung ausreicht, ein Düseneinsatz blind gesetzt werden und somit die Verwirbelungsluft und damit der Energiebedarf noch mal um die Hälfte reduziert werden.
Die Abstände zwischen den Blasbohrungen bei zwei oder mehreren Düseneinsätzen sind vorzugsweise so gewählt, dass die Garnlänge zwischen zwei Blasbohrungen den 1,5-fachen Wert des vorwiegend gewünschten Knotenabstandes beträgt. So beträgt zum Beispiel die Garnlänge zwischen den Blasbohrungen 50mm bei gewünschten 30 Knoten/m, was einem Knotenabstand von 33,3mm entspricht. Die Bohrungsabstände können auf ein bestimmtes Maß festgelegt sein, es besteht aber auch die Möglichkeit , durch unterschiedliche Düseneinsätze mit unterschiedlichen Bohrungsabständen zu verwirbeln.
Durch die Anzahl und Abstände der Öffnungen im Rotor kann die Frequenz der Verwirbelungspunkte zusätzlich festgelegt werden. Die Düseneinsätze mit den jeweiligen Größen in den Garnkanälen und Blasbohrungen sind auswechselbar. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, den Impuls in beiden Blasbohrungen zeitgleich festzulegen. Durch die Anzahl, Abstände und Länge der Öffnungen im Rotor lassen sich alle gewünschten Verwirbelungsstrukturen von stabiler, gleichmäßiger Verwirbelung mit regelmäßigen Abständen bis zu ungleichmäßiger Verwirbelung mit ungleichmäßigen Abständen jedoch in einer gewissen Regelmäßigkeit erstellen, mit denen der Garnhersteller ein großes Spektrum abbilden kann.
Beim anderen System, bei dem die Blasbohrung rotiert, ist im Gehäuse ein Längsschlitz radial in einer Ebene mit der rotierenden Blasbohrung angeordnet. Die Blasbohrung befindet sich in einem rotierenden Topf. Der Abstand zwischen dem Rotortopf und dem Topfgehäuse ist so eng bemessen, dass zwischen der rotierenden und der stehenden Topfwandung auch bei hohen Drehzahlen kein Kontakt erfolgt und möglichst wenig Blasluft entweichen kann. Der Faden läuft mit einer Geschwindigkeit über den Längsschlitz. Aus der rotierenden Bohrung strömt die Blasluft auf den laufenden Faden in den Garnkanal und erzeugt im Bereich des Längsschlitzes einen Verwirbelungsknoten. Die Frequenz, mit der der Verwirbelungsimpuls erzeugt wird, hängt von der Drehzahl des rotierenden Topfes und der Anzahl der Bohrungen sowie der Abstände der Bohrungen, die radial am Umfang angeordnet sind, ab. Die Geschwindigkeit des Rotors entspricht vorzugsweise der Garngeschwindigkeit. Die Abstände, Anzahl und Durchmesser der Blasbohrungen im Rotortopf werden je nach Garntiter und Verwirbelungserfordernissen festgelegt und der Rotor kann je nach Anforderung gewechselt werden. So können die Rotorbohrungen mit einer bestimmten Anzahl gleichmäßig, aber auch um verschiedene Effekte zu erzielen auch in verschiedenen Abständen ungleichmäßig angeordnet sein. Die Durchmesser oder auch die Form der Rotorbohrungen können wie bei herkömmlichen Verwirbelungsdüsen zylindrisch, elliptisch oder y-förmig sein.
Beide oben genannte Systeme können auch für mehrfädige Textilmaschinen, bei denen die Fäden parallel nebeneinander angeordnet sind, ausgeführt werden und haben dann mehrere der obengenannten Öffnungen in axialer Richtung parallel nebeneinander.
Die Verwirbelungseinheit ist nach Außen abgedichtet und nur in der Verwirbelungszone kann Blasluft entweichen. Der rotierende Topf hat nach außen und nach innen einen minimalen Dichtspalt. Durch die spezielle Anordnung und Bauweise der Luftkanäle heben sich die Kräfte, die durch die Druckluft erzeugt werden und auf die Lagerung und den rotierenden Topf wirken, nahezu auf. Dadurch kann die Lagerung und Rotortopfwandung minimal ausgeführt werden und es ergeben sich sehr kompakte Abmessungen.
Die Erfindung ist eine Garnbehandlungsvorrichtung zum Verwirbeln von Multifilamentgarnen mittels pulsierendem Luftstrom, der durch einen rotierenden Topfring mit Öffnungen erzeugt wird, wobei der Antriebsmotor und die Lagerung des Topfrings sich im Innern des Gehäuses mit seinen Luftzufuhrkanälen befinden.
In optionaler Weiterbildung dieses Gedankens ist der Antrieb des Rotortopfes ein Elektroantrieb, bei dem der Rotor des Elektromotors auf der Welle befestigt ist und der Stator im Gehäuse sitzt.
Vorzugsweise befinden sich im Gehäuse Aussparungen im Bereich des Elektromotors zur Motorkühlung mittels umströmender Verwirbelungsluft.
Ferner können sich im Gehäuse zusätzliche Luftaustrittsbohrungen befinden, die die Radialkräfte der Druckluft auf die Lagerung nahezu aufheben.
Nach einer optionalen Erfindungsausbildung ist der Rotortopf von einem Gehäusetopf mit Öffnungen zum Austreten der pulsierenden Blasluft, umschlossen.
Alternativ oder zusätzlich ist die Erfindung eine Garnbehandlungsvorrichtung zum Verwirbeln von Multifilamentgarnen mittels pulsierendem Luftstrom, der durch einen rotierenden Topfring mit Öffnungen erzeugt wird, wobei am Gehäusetopf je Fadenlauf ein oder mehrere Düseneinsätze, durch die die pulsierende Blasluft strömt, angeordnet sind.
Dabei können zwei Düseneinsätze in Tandemanordnung je einen Faden verwirbeln.
Es ergibt sich die vorteilhafte Verfahrensweise, dass der Blasluftimpuls abwechselnd pulsierend durch je eine Blasbohrung zum Strömen gebracht wird, oder dass der Blasluftimpuls gleichzeitig pulsierend durch die beiden Blasbohrungen zum Strömen gebracht wird.
In der Praxis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass der Abstand der Blasbohrungen zwischen 30mm bis 70mm beträgt.
Ausführungsbeispiele werden in nachfolgenden Zeichnungen und Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1 Vorrichtung mit feststehender Blasbohrung im Schnitt quer durch Vorrichtung
Fig.2 Vorrichtung mit feststehender Blasbohrung im Schnitt durch die Längsachsen der Garnkanäle
Fig.3 Ausschnitt E aus Fig. 2
Fig.4 Schnitt durch Fig.2 von Oben
Fig.5 Vorrichtung mit rotierender Blasbohrung im Schnitt quer durch Vorrichtung
Fig.6 Vorrichtung mit rotierender Blasbohrung im Schnitt durch die Längsachse des Garnkanals
Fig.7 Ausschnitt F aus Figur 6
Fig.8 Schnitt durch Fig.6 von unten
Fig.9a Garn mit Verwirbelungsknoten
Fig.9b Garn mit Verwirbelungsknoten
Fig. 10a Garn mit Verwirbelungsknoten
Fig.10b Garn mit Verwirbelungsknoten
Fig.11 mehrfädiger Verwirbelungsblock

Bezugszeichenliste

1. Gehäuse
2. Rotortopf
3. Gehäusetopf
4. Welle
5. Lagerung
6. Motor-Rotor
7. Motor-Stator
8. Motor-Leitung
9. Öffnung für Blasluftzufuhr
10. Ringaussparung zur Luftkühlung
11. Luftversorgungskanal
12. Luftaustrittskammer
13. Fadenführer
14. Rotorblasbohrung
15. Dichtspalt zwischen Rotor und Gehäuse
16. Dichtspalt zwischen Rotor und Rotortopf
17. Garnkanal
18. Garnkanaleinsatz
19. Gehäuseschlitz
20. Öffnen- und Schließvorrichtung
21. Faden
22. Rotoröffnung
23. Prallplatte
24. Garnkanal
25. Gehäusedurchlass
26. Düseneinsatz
27. Fadenführungsblech
28. Einfädelschlitz
29. Verwirbelungsknoten
30. offene Stelle
31. Fadenleitstift
B1 Blasbohrung 1
B2 Blasbohrung 2
OL Schlitzlänge
BA Bohrungsabstand
KA Knotenabstand

Beispiele

Fig. 1 beschreibt eine 3-fädige Verwirbelungsvorrichtung mit feststehenden Blasbohrungen in Tandemanordnung im Querschnitt. Im Gehäuse 1 befindet sich eine Öffnung 9 für die Blasluftzufuhr. Die Blasluft strömt durch eine Ringaussparung 10 durch die Luftversorgungskanäle 11 in die Luftaustrittskammern 12 und steht mit einem bestimmten Luftdruck an. Die Luftaustrittskammern 12 werden vom drehenden Rotor 2 je nach Position geöffnet oder geschlossen. Auf der gegenüberliegenden Seite der Luftaustrittskammern 12 befindet sich die Blasbohrung B1. Wenn sich die Rotoröffnung 22 über der Luftaustrittskammer befindet, strömt Druckluft durch die Rotoröffnung 22 in die Blasbohrung B1 des Düseneinsatzes. Der Rotortopf 2 sitzt auf einer Welle 4 und wird über einen integrierten Elektromotor angetrieben. Dieser besteht aus einem Stator 7, der in das Gehäuse 1 montiert ist und einem Rotor 6, der fest auf der Welle 4 sitzt. Die Welle 4 ist in einem Lagerpaket 5 am inneren Durchmesser gelagert. Die Lagerung 5 hat am äußeren Durchmesser ihren Sitz im Gehäuse 1. Die Stromversorgung erfolgt durch ein Kabel 8, das nach Außen geführt ist. Die zum Teil erheblichen axialen Kräfte, die durch den Luftdruck im Inneren des Systems, vorhanden sind, werden durch die Geschlossenheit des System nahezu aufgehoben, da die sich gegenüberstehen Flächen gleichermaßen mit Druck beaufschlagt sind.
Fig. 2 zeigt die Tandemanordnung im Querschnitt durch die Achse der Garnkanäle 24 der Düseneinsätze. Der Rotortopf 2 ist im Querschnitt als Ring erkennbar mit seinen Öffnungen 22 dargestellt. Im Gehäuse 1 sind die Luftversorgungskanäle 11 und Luftaustrittskammern 12 erkennbar. Zwei Kammern 12 sind gegenüber den Blasbohrungen B1 und B2 angeordnet, zwei Kammern 12 befinden sich gespiegelt auf der unteren Seite im Gehäuse 1. Diese sorgen dafür, dass die Kräfte, die durch den Luftdruck an den Luftaustrittskammern 12 auf den Rotortopf 2 radial wirken, nahezu aufgehoben werden. Die dargestellte Ansicht zeigt die Vorrichtung mit einem Pneumatikzylinder 20, der die die Garnkanäle 24 abschließenden Prallplatten 23 und die Fadenführungsbleche 27 mit den Fadenführern (nicht dargestellt) zum Fadenanlegen öffnet und zum Verwirbeln wieder schließt.
Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt der Düsenkörperanordung im Schnitt durch die Längsachse des Garnkanals 24. In der gezeigten Position des Rotortopfes 2 ist dargestellt, dass die Blasbohrung B1 mit Druckluft beaufschlagt wird. Aus der Luftaustrittskammer 12 strömt die Druckluft durch die Rotoröffnung 22 in die Blasbohrung B1 und erzeugt einen Luftdruckimpuls auf das Garn 21, das den Garnkanal 24 durchläuft. Am nachfolgenden Düseneinsatz 26 mit der Blasbohrung B2 ist die Luftzufuhr durch den Rotortopf 2 geschlossen. Diese wird geöffnet, wenn die Rotoröffnung 25 sich durch Drehen des Rotortopfes gegenüber der Blasbohrung B2 befindet und die anstehende Druckluft erzeugt ebenso einen Druckluftimpuls auf das Garn21. Im gleichen Moment wird die Blasbohrung B1 geschlossen. Der Abstand BA der Blasbohrungen ist vorzugsweise so bemessen, dass die Garnlänge zwischen den beiden Blasbohrungen dem Faktor 1,5 des gewählten Abstandes zwischen zwei Verwirbelungsknoten entspricht. Dieser liegt vorzugsweise zwischen 30 und 70 mm. Der Abstand der Rotoröffnungen ist so gewählt, dass vorzugsweise immer nur eine Blasbohrung mit Druckluft beaufschlagt ist. Um dem Rotortopf ein freies Drehen ohne Materialkontakt zu Gehäuse 1 oder Gehäusetopf 3 zu ermöglichen, sind die jeweiligen Durchmesser so ausgeführt, dass ein Spalt 15 und 16 zwischen den feststehenden Teilen und dem rotierenden Topf entsteht. Dieser ist jedoch minimal ausgeführt, um zu gewährleisten, dass möglichst wenig Druckluft in die Blasbohrungen strömen kann, wenn der Blaskanal durch die Rotorwandung geschlossen ist.
Fig.4 zeigt einen Schnitt der zum Fadenanlegen geöffneten Verwirbelungsvorrichtung von oben. Es sind hier die 3 Fadenläufe 21 und die geöffneten Garnkanäle 24 sowie die Blasbohrungen B1 und B2 erkennbar.
Fig. 5 beschreibt eine 3-fädige Verwirbelungsvorrichtung mit rotierender Blasbohrung im Querschnitt. Der innere Aufbau ist ähnlich der beschriebenen Fig.1. Im Gehäuse 1 befindet sich eine Öffnung 9 für die Blasluftzufuhr. Die Blasluft strömt durch eine Ringaussparung 10 durch die Luftversorgungskanäle 11 in die Luftaustrittskammern 12 und steht mit einem bestimmten Luftdruck an. Die Luftaustrittskammern 12 werden vom drehenden Rotor 2 je nach Position geöffnet oder geschlossen. Anders als bei Fig.1 befindet sich die Blasbohrung 14 im Rotor. Wenn sich die Rotorblasbohrung über der Luftaustrittskammer 12 auf der Seite des Garnkanales17 befindet, strömt Druckluft durch die Rotorblasbohrung 14 in den Garnkanal 17. Der Garnkanaleinsatz 18 wird mittels Pneumatikzylinder 20 zum Fadenanlegen geöffnet und zum Verwirbeln geschlossen. Es ist hier ebenso eine offene Variante möglich (nicht dargestellt), bei der der Faden durch einen Schlitz eingefädelt wird möglich.
Die Luftaustrittskammern sind auch hier um 180° versetzt angeordnet und reduzieren die erheblichen Radialkräfte, die auf die Lagerung wirken. Die zum Teil erheblichen axialen Kräfte, die durch den Luftdruck im Inneren des Systems, vorhanden sind, werden ebenso, wie in Fig.1 beschrieben, durch die Geschlossenheit des System nahezu aufgehoben, da die sich gegenüberstehen Flächen gleichermaßen mit Druck beaufschlagt sind.
Fig. 6 zeigt die Vorrichtung mit rotierender Blasbohrung mit Schnitt durch die Längsachse des Garnkanaleinsatzes 18. Die Druckluft tritt durch den Luftversorgungskanal 11 in die Luftaustrittskammer. Wenn die Rotorbohrung 14 sich über der Luftauftrittskammer 12 und dem Gehäuseschlitz 19 befindet, kann Druckluft durch die Rotorbohrung 14 treten.
Fig. 7 zeigt den Ausschnitt aus Fig.6 vergrößert dargestellt. Die Rotorbohrung 14 befindet sich im Bereich der Luftaustrittskammer 12 und die Blasluft strömt im Bereich des Öffnungschlitzes OL in den Garnkanal 17. Das Garn 21, das den Garnkanal 17 durchläuft, erhält durch die Rotorbohrung 14 bei Eintritt in den Öffnungsschlitz einen Druckluftimpuls bis die Rotorbohrung 14 wieder in das Gehäuse 1 eintaucht. Die Länge des Öffnungsschlitzes OL entspricht vorzugsweise in etwa dem vorwiegend gewünschten Abstand der Verwirbelungsknoten, z. B. bei gewünschten 30 K/m 33mm Öffnungslänge des Schlitzes. Die Geschwindigkeit des Rotortopfes 2 am äußeren Umfang entspricht vorzugsweise der Garngeschwindigkeit durch die Vorrichtung. Der Faden 21 läuft über Fadenleitstifte 31, die verhindern, dass er direkten Kontakt mit dem Rotortopf 2 oder dem Gehäuse 1 bekommt.
Fig.8 zeigt einen Schnitt durch die zum Fadenanlegen geöffnete Vorrichtung. Man erkennt die drei Öffnungsschlitze 19 und die Rotorbohrungen 14, die zueinander radial versetzt angeordnet sind. Durch die versetzte Anordnung werden die Impulskräfte, die auf den Rotortopf 2 und die Lagerung 5 wirken, verteilt.
Fig.9a zeigt in schematischer Darstellung die Arbeitsweise einer Tandemanordnung. Der noch unverwirbelte Faden 21 erhält von Blasbohrung B1 einen Verwirbelungsimpuls und es bildet sich vor und nach der Blasbohrung B1 ein Verwirbelungsknoten 29. Gleichzeitig ist die Blasbohrung B2 geschlossen. Zwischen den beiden Knoten 29 ist eine offene Stelle 30.
In Fig.9b ist jetzt die Blasbohrung Bigeschlossen und die Blasbohrung B2 geöffnet. Der Abstand der Blasbohrungen BA ist so dimensioniert, dass der Verwirbelungsimpuls der Blasbohrung B2 vorzugsweise in die offene Stelle 30 zwischen zwei Verwirbelungsknoten 29 bläst und somit erneut die Knoten 29 erzeugt. Idealerweise ist der Blasbohrungsabstand das 1,5-fache des Knotenabstands und sollte im Bereich zwischen dem 1,2-und 1,8 fachen des Knotenabstands liegen.
Fig.10a zeigt eine Anordnung, bei der der Verwirbelungsimpuls durch die Blasbohrungen B1 und B2 gleichzeitig erfolgt. Der Impuls durch die Blasbohrung B2 erfolgt in die offene Stelle.
Fig.10b zeigt die Anordnung bei gleichzeitiger Luftabstellung. Der Abstand der Blasbohrungen BA beträgt hier vorzugsweise das 2-fache des Knotenabstandes und sollte im Bereich von 1,7 bis 2,3 liegen.
Fig. 11 zeigt einen mehrfädigen Verwirbelungsblock. Die Düseneinsätze 26 haben zum Fadeneinlegen in den Garnkanal 24 einen Einfädelschlitz 28. Die Verwirbelungsluft strömt vom Luftversorgungskanal 11, in die Luftaustrittskammer 12, durch die Rotoröffnung 22 und die Blasbohrung 25 in den Garnkanal. Diese Anordnung kann ebenso mit zwei oder mehreren hintereinandergeschalteten Düseneinsätzen ausgeführt werden. Weiterhin lässt sich eine ähnliche Variante (nicht abgebildet) mit offenem Einfädelschlitz ebenso in einer Single-Düse ausführen.
Die Variante mit den offenen Düseneinsätzen zum Einfädeln ohne zusätzliche Mechanik findet besonders in Spinnereiprozessen, bei denen die Maschinenbediener keinen Öffnen- und Schließmechanismus gewöhnt sind, Anwendung.

Claims

Garnbehandlungsvorrichtung zum Verwirbeln von Multifilamentgarnen mittels pulsierendem Luftstrom, der durch einen per Antriebsmotor drehbaren Öffnungsring (2), insbesondere Topfring oder Rotortopf, mit einer oder mehreren Öffnungen (22) für Blasluft erzeugt wird, wobei der Antriebsmotor sich im Innern eines Grundgehäuses (1) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb des Öffnungsringes (2) ein Elektroantrieb mit Elektromotor ist, bei dem der Rotor (6) des Elektromotors auf einer Welle (4) befestigt ist, worauf der Öffnungsring (2) sitzt, und der Stator (7) des Elektromotors im Grundgehäuse (1) sitzt.
Garnbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Grundgehäuse (1) Luftzufuhrkanäle oder Luftversorgungskanäle (11) aufweist.
Garnbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Öffnungsring (2) mit einer Lagerung (5) versehen ist, welche im Inneren des Grundgehäuses (1) angeordnet ist.
Garnbehandlungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Öffnungsring (2) zur Drehung um das Grundgehäuse (1) mit einem minimalen, inneren Dichtungsspalt (15) zum Grundgehäuse (1) angeordnet ist.
Garnbehandlungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich im Grundgehäuse (1) eine oder mehrere Aussparungen (10) insbesondere in Ringform im Bereich des Elektromotors befinden, die zur Kühlung des Elektromotors mittels umströmender Verwirbelungsluft ausgebildet sind.
Garnbehandlungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Grundgehäuse (1) zusätzliche Luftaustrittsbohrungen oder -kammern (12) derart gegenüberliegend angeordnet sind, dass die Radialkräfte der Druckluft auf die Lagerung (5) ganz oder teilweise oder nahezu aufgehoben werden.
Garnbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei bezüglich einer Achse gespiegelt auf je einer Seite der Achse ein oder mehrere Luftaustrittskammern (12) angeordnet sind.
Garnbehandlungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Rotortopf oder Öffnungsring (2) von einem Gehäusetopf (3) mit Öffnungen zum Austreten der pulsierenden Blasluft umschlossen ist.
Garnbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Gehäusetopf (3) um den Öffnungsring (2) mit einem äußeren Dichtungsspalt (16) zum Rotortopf oder Öffnungsring (2) angeordnet ist, welcher so minimal ausgeführt ist, dass der Öffnungsring (2) frei drehbar ist, und nur minimal wenig Druckluft durch den äußeren Dichtungsspalt (16) entweichen kann.
Garnbehandlungsvorrichtung zum Verwirbeln von Multifilamentgarnen mittels pulsierendem Luftstrom, der durch einen per Antriebsmotor drehbaren Öffnungsring (2), insbesondere Topfring oder Rotortopf, mit einer oder mehreren Öffnungen (22) für Blasluft erzeugt wird, wobei der Öffnungsring (2) von einem Gehäusetopf (3) umschlossen ist, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei am Gehäusetopf (3) Öffnungen (25) zum Austreten des pulsierendem Luftstroms oder der Blasluft und/oder je Fadenlauf ein oder mehrere Düseneinsätze (26), durch die der pulsierende Luftstrom oder die Blasluft strömt, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb des Öffnungsringes (2) ein Elektroantrieb mit Elektromotor ist, bei dem der Rotor (6) des Elektromotors auf einer Welle (4) befestigt ist, worauf der Öffnungsring (2) sitzt, und der Stator (7) des Elektromotors im Grundgehäuse (1) sitzt.
Garnbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei zwei Düseneinsätze (26) in Tandemanordnung zur Verwirbelung je eines Fadens (21) angeordnet sind.
Garnbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Abstand von Blasbohrungen (B1, B2) der Düseneinsätze (26) zwischen 30mm bis 70mm beträgt.
Verfahren zur Garnbehandlung durch Verwirbeln von Multifilamentgarnen mittels pulsierendem Luftstrom, welcher aus je einer Blasbohrung (B1, B2) mehrerer Düseneinsätze (26) austritt und einen noch unverwirbelten Faden (21) mit einem Verwirbelungsimpuls beaufschlagt, wobei im Faden (21) ein Verwirbelungsknoten (29) gebildet wird, insbesondere unter Verwendung einer Garnbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Düseneinsätze (26) in Tandemanordnung verwendet werden, wobei die Düseneinsätze (26) in Fadenlaufrichtung hintereinander an einem sich nicht drehenden Gehäusetopf (3) fixiert sind, und der Faden (21) abwechselnd pulsierend aus der Blasbohrung (B1, B2) je eines Düseneinsatzes (26) mit einem Verwirbelungs- oder Blasluftimpuls beaufschlagt wird.
Verfahren zur Garnbehandlung durch Verwirbeln von Multifilamentgarnen mittels pulsierendem Luftstrom, welcher aus je einer Blasbohrung (B1, B2) mehrerer Düseneinsätze (26) austritt und einen noch unverwirbelten Faden (21) mit einem Verwirbelungsimpuls beaufschlagt, wobei im Faden (21) ein Verwirbelungsknoten (29) gebildet wird, insbesondere unter Verwendung einer Garnbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Düseneinsätze (26) in Tandemanordnung verwendet werden, wobei die Düseneinsätze (26) in Fadenlaufrichtung hintereinander an einem sich nicht drehenden Gehäusetopf (3) fixiert sind, und der Faden (21) mit Verwirbelungs- oder Blasluftimpulsen aus den Blasbohrungen (B1, B2) der Düseneinsätze (26) gleichzeitig pulsierend beaufschlagt wird.