EP4259867B1 - Multifunktionsdüse für eine spinnmaschine - Google Patents

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EP4259867B1
EP4259867B1 EP21836348.9A EP21836348A EP4259867B1 EP 4259867 B1 EP4259867 B1 EP 4259867B1 EP 21836348 A EP21836348 A EP 21836348A EP 4259867 B1 EP4259867 B1 EP 4259867B1
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EP
European Patent Office
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nozzle
spinning
longitudinal axis
thread
channel
Prior art date
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Active
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EP21836348.9A
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English (en)
French (fr)
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EP4259867A1 (de
Inventor
Pia SENDLER
Dieter Haberkorn
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Saurer Spinning Solutions GmbH and Co KG
Original Assignee
Saurer Spinning Solutions GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP4259867A1 publication Critical patent/EP4259867A1/de
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Publication of EP4259867B1 publication Critical patent/EP4259867B1/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H1/00—Spinning or twisting machines in which the product is wound-up continuously
    • D01H1/11—Spinning by false-twisting
    • D01H1/115—Spinning by false-twisting using pneumatic means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H4/00—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques
    • D01H4/02—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques imparting twist by a fluid, e.g. air vortex
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H4/00—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques
    • D01H4/38—Channels for feeding fibres to the yarn forming region
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H4/00—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques
    • D01H4/30—Arrangements for separating slivers into fibres; Orienting or straightening fibres, e.g. using guide-rolls
    • D01H4/34—Arrangements for separating slivers into fibres; Orienting or straightening fibres, e.g. using guide-rolls using air-jet streams

Definitions

  • the present invention relates to a multifunctional nozzle for a spinning machine, which can be used for a spinning device and a spinning process as well as for fiber material compaction.
  • ring spinning processes on ring spinning machines in particular using a compacting device, produce compacted or condensed threads that, due to their real twist, have high strength, high elongation, high uniformity and high hairiness and cover a wide range of finenesses, but can only be produced at low spinning speeds due to physical limitations.
  • the physical limitations are based on the limitation of the balloon forces, the limitation of the ring traveler system and the limitation of the yarn strength.
  • OE principle open-end principle
  • fibers that have previously been separated during fiber dissolution collect at an open thread end provided in the spinning rotor and are tied into the open thread end during the rotation imparted by the rotation of the spinning rotor.
  • Threads produced in this way also known as rotor yarns, have better uniformity and less hairiness than ring yarns, i.e. threads produced using the ring spinning process, and require lower manufacturing costs, but have lower yarn strength and flexural rigidity.
  • belly bands and wrapping fibers occur in rotor yarns, which give the rotor yarn a characteristic appearance and feel, but are not desirable for all textile applications.
  • the number of belly bands influences the yarn quality in terms of strength, flexural rigidity and feel.
  • the number of belly bands generally increases with both higher rotation speeds of the spinning rotors and with a reduction in the spinning rotor diameters.
  • rotor yarns can only cover a limited range of yarn counts compared to ring yarns.
  • the well-known single-jet air spinning process is an air-jet spinning process in which a fiber band, which has previously been drawn in a defined manner in a drafting device, is predominantly parallel aligned fibers are air-spun into a thread by means of a vortex air flow generated in an air spinneret around a yarn forming element.
  • individual fibers are laid in a spiral shape in the spinneret around a yarn core, which makes up fibers that are aligned parallel to one another, using the vortex air flow.
  • the fibers are medium to long fibers. Short fibers, on the other hand, are usually blown out and cannot be processed reliably.
  • the yarn produced in this way has lower yarn strength and uniformity than ring yarns and, like rotor yarn, can only cover a limited yarn fineness range, but has less hairiness and can be produced at lower production costs and at a higher spinning speed than with the ring spinning process.
  • the document DE 23 04 190 A1 discloses a fiber transport and spinning device with a pressurizable nozzle housing with a nozzle channel extending along the longitudinal axis of the nozzle housing.
  • the nozzle channel has an end opening for Inlet of a pressurizable fluid into the nozzle channel for causing a laminar flow and is designed to be open at the opposite end along the longitudinal axis direction.
  • A is arranged in the nozzle channel, wherein the nozzle body is longer along the longitudinal axis direction than the nozzle channel and has a through channel extending along the longitudinal axis direction for passing through individual fibers.
  • An annular gap is formed between the nozzle body and the nozzle channel, which extends in the nozzle channel along the longitudinal axis direction and tapers towards the end of the nozzle body.
  • the present invention is intended to provide a possibility of producing at least one alternative, in particular improved, true twisted yarn for a wide range of applications, which can preferably manage without a core of untwisted, in particular parallel fibers.
  • the possibility provided is also preferably intended to create a yarn in which the advantages of an open-end yarn can be at least partially combined with those of a ring yarn.
  • the present invention proposes a multifunctional nozzle for a spinning machine, which has a pressurizable nozzle housing, which has a nozzle channel extending along the longitudinal axis of the nozzle housing, which is open on one side along the longitudinal axis.
  • the nozzle channel can be closed on the side facing away from the open side by a means or by the nozzle housing itself, in each case with the formation of a through-channel connecting the nozzle channel to the environment, as explained in more detail below.
  • a longitudinal axis direction is understood to mean the direction of a component, a unit, a device or an apparatus which has a greater physical extension length than an axis orthogonal thereto.
  • the nozzle housing is a geometric hollow body, the cavity of which forms the nozzle channel.
  • the nozzle housing can preferably have a circular, rectangular, polygonal or oval cross-section orthogonal to its longitudinal axis and can be made of a metal-containing, plastic-containing or ceramic material or of a combination of these or other materials such as quartz sand.
  • the wall of the nozzle housing has such a thickness and/or material composition that it can withstand the sustained pressurization with a fluid required for the operation of the multifunctional nozzle.
  • the multifunctional nozzle has a fluid inlet, via which a pressurized fluid can be admitted into the nozzle channel to cause a vortex fluid flow within the nozzle channel.
  • the fluid inlet is preferably formed on the nozzle housing with an opening that opens into the nozzle channel.
  • a fluid inlet can be implemented in a component separate from the nozzle housing for admitting the fluid into the nozzle channel, wherein the component can be inserted, for example, via an opening in the nozzle housing into the nozzle housing and possibly into the nozzle channel.
  • the fluid inlet is arranged within a pressure chamber of a pre-chamber housing for the fluid supply.
  • the pre-chamber housing can be arranged on the nozzle housing in order to keep the design simple and compact.
  • the pre-chamber housing can further preferably extend circumferentially around the nozzle housing, which is particularly advantageous if more than one fluid inlet is provided in order to supply this number of fluid inlets with the pressurized fluid via the pressure chamber at the same time.
  • the pre-chamber housing with the pressure chamber can extend partially or completely around the nozzle housing in a ring-like manner.
  • the fluid inlet is designed to generate a vortex fluid flow in the through-channel.
  • the fluid inlet can preferably have at least one fluid inlet opening with an opening axis which points in a circumferential direction of the nozzle channel, in particular tangentially thereto.
  • the fluid inlet has two or more than two fluid inlet openings leading into the nozzle channel, distributed circumferentially around the nozzle channel, which open into the nozzle channel to generate the vortex fluid flow.
  • the fluid inlet openings are in an orthogonal plane to the Longitudinal axis direction and particularly preferably admit the pressurized fluid tangentially to the nozzle channel.
  • a tangentially aligned mouth axis of at least one fluid inlet mouth can further preferably point in a direction facing the open end of the nozzle channel, including an angle of greater than 0° and less than 90° with the orthogonal plane, whereby an improved vortex fluid flow with reduced turbulence flows can be generated.
  • the fluid is preferably a gaseous fluid, more preferably air such as ambient air or a mixture of at least two gaseous fluids.
  • a mixture of a gaseous and a liquid fluid is also conceivable.
  • Such a mixture is particularly suitable for a predetermined treatment of the thread or the fiber band and/or the surfaces of the multi-function nozzle that come into contact with the thread or the fiber band, for example in order to reduce deposits or finishes on these surfaces.
  • the multifunctional nozzle further comprises a nozzle body for arrangement in the nozzle channel.
  • the nozzle body is designed to be able to be arranged in the nozzle channel, in particular replaceably.
  • the nozzle body has an external shape such that it can be formed in the nozzle channel with the nozzle housing, arranged in the nozzle channel and/or inserted.
  • the nozzle body comprises a through-channel extending along the longitudinal axis direction for passing a thread or fiber band through.
  • the cross-section of the through-channel is adapted to the cross-section of the thread or fiber band to be passed through in such a way that the thread or fiber band can be passed through the nozzle body.
  • the inner diameter of the through-channel is preferably adapted to the outer diameter of the thread or fiber band to be passed through and enlarged by at least 3% and at most 25% in order to ensure efficient and, in particular, unhindered passage of the thread or fiber band.
  • the nozzle body is designed to be shorter than the nozzle channel along the longitudinal axis direction in order to be able to guide the pressurized fluid in the nozzle channel past a free end of the nozzle body, thereby creating a suction flow in the passage channel can be generated.
  • the multifunctional nozzle is further provided with an annular gap which extends in the nozzle channel along the longitudinal axis direction with at least one constriction to which the annular gap tapers on both sides along the longitudinal axis direction, wherein the constriction is formed downstream of the fluid inlet along the longitudinal axis direction.
  • the annular gap can preferably have a single or multiple nozzle-like cross-sectional shape along the longitudinal axis direction, through which a constriction is formed.
  • a nozzle-like cross-sectional shape is understood to mean a shape which has a converging cross-section down to a narrowest cross-section along a longitudinal axis direction.
  • the annular gap is cross-sectionally arranged from a combination of a nozzle-like and diffuser-like cross-sectional shape with the constriction between the nozzle-like and the diffuser-like cross-section.
  • a diffuser-like cross-sectional shape is understood to mean a shape which has a diverging cross-section along a longitudinal axis following a constriction.
  • the nozzle- and/or diffuser-like cross-sectional shape is preferably designed symmetrically to one of its central axes.
  • the cross-sectional shape is also preferably similar to a Laval nozzle, by means of which a supersonic flow can be achieved in the diverging part.
  • the multifunctional nozzle also has a limiting part, which is particularly replaceable, for closing the nozzle housing on one side along the longitudinal axis direction and thus limiting the nozzle channel on one side along the longitudinal axis direction in the nozzle channel on a side of the fluid inlet facing away from the constriction.
  • the limiting part is intended to close the nozzle channel away from the fluid inlet, more preferably adjacent to the fluid inlet.
  • the limiting part has a further through-channel running along the longitudinal axis direction for the thread or the fiber band for communication with the through-channel of the nozzle body.
  • the further through-channel can in particular have a design as described above with regard to the through-channel.
  • the further through-channel and the through-channel are arranged coaxially along the longitudinal axis direction, more preferably with an identical cross-sectional shape.
  • the limiting part forms a component of the Nozzle body or a component separate from the nozzle body, which further preferably is formed in one piece with the nozzle housing or alternatively is preferably a component separate from the nozzle body and nozzle housing, and on which the nozzle body is or can be arranged in particular so directly that the further through-channel directly merges into the through-channel and, particularly preferably, supports the nozzle body by means of a material, force-fitting or positive connection.
  • a connecting channel for connecting the further through-channel to the through-channel can preferably be arranged between the further through-channel and the through-channel.
  • the nozzle body can in this case be supported in a particularly preferred manner by the connecting channel or via retaining webs in the nozzle channel connecting the nozzle body to the nozzle housing.
  • the multifunctional nozzle further comprises a hollow body-like flow guide body for fluid-accompanying guidance of the thread or the fiber ribbon between the annular gap and the open end of the nozzle channel.
  • the flow guide body can preferably be formed by a wall of the nozzle housing or alternatively or additionally by another hollow body.
  • a fixed end of such another hollow body-like flow guide body is preferably coupled to the nozzle housing, wherein the coupling point of the fixed end on the nozzle housing is spaced apart from the open, longitudinal end of the nozzle channel.
  • the coupling can be carried out in a variety of ways and as required. For example, the coupling can be carried out via a material connection between the nozzle housing and the flow guide body, such as an adhesive connection.
  • the fixed end can be locked, screwed, clamped or otherwise coupled to the nozzle housing in a force-fitting and/or form-fitting manner.
  • the fixed end of the flow guide body can be designed to be resiliently deformable with a locking means such as a locking receptacle and/or a locking projection, which is designed to lock with an associated counter-locking means on the wall of the nozzle housing within the nozzle channel.
  • the fixed end of the flow guide body could thus be inserted into the nozzle channel in a spring-elastic pre-tensioned manner and pushed up to the counter-locking means while maintaining the spring-elastic pre-tension, which is at least partially released at the location of the counter-locking means in such a way that locking can take place.
  • Such a preferred further flow guide body has, in addition to its fixed end, a free end which is connected to a Outer diameter smaller than the inner diameter of the nozzle housing at the location of the first constriction or smaller than the outer diameter of the first constriction.
  • the free end of the further flow guide body simultaneously defines and limits the open end of the nozzle channel due to the formation of at least one final partial segment of the nozzle channel.
  • the flow guide body can in particular have a cross-sectional shape as described above for the nozzle housing and can be made, for example, from a material as described above for the nozzle housing.
  • the flow guide body particularly preferably has a segment with a nozzle and diffuser-like, further preferably with a Laval nozzle-like cross-sectional shape, wherein the segment extends between the annular gap and the open end of the nozzle channel.
  • the annular gap is formed between the nozzle body and the nozzle housing and/or between the nozzle body and the flow guide body.
  • the annular gap is therefore defined by a free space or gap formed between the outside of the nozzle body and an inside of the nozzle housing or an inside of the flow guide body.
  • the gap width i.e. the straight-line distance between the outside of the nozzle body and the inside of the nozzle housing or the flow guide body in a cross-sectional plane orthogonal to the longitudinal axis direction, decreases in accordance with the nozzle-like cross-sectional shape up to the narrow point, in particular continuously or intermittently, and then increases again, in particular continuously or intermittently.
  • the interval distances can preferably be selected as required.
  • the nozzle body can also preferably have a candle flame-like cross-sectional shape in a cutting plane running through the central longitudinal axis of its passage, more preferably symmetrical to the central longitudinal axis, in particular rotationally symmetrical.
  • the annular gap has a second constriction along the longitudinal axis direction, following the constriction defining a first constriction, at the level of the free end or at the free end of the nozzle body in the nozzle housing or within the flow guide body.
  • the multifunctional nozzle according to the present invention enables the generation of a vortex fluid flow which propagates spirally around the nozzle body in the annular gap along the longitudinal axis direction and, when the annular gap end is exceeded at the free end of the nozzle body, acts on the thread or the fiber band passed through the nozzle body in such a way that the thread or the fiber band can be subjected to a rotation about its longitudinal axis along the longitudinal axis direction.
  • the multifunctional nozzle has a fiber feed for feeding individual fibers, wherein the fiber feed comprises a fiber inlet and a fiber channel communicating therewith and arranged downstream in the fiber transport direction.
  • the multifunctional nozzle comprises a spinning chamber, which is arranged downstream of the flow guide body in the longitudinal axis direction, wherein the flow guide body and the fiber channel open into the spinning chamber along the longitudinal axis direction.
  • the spinning chamber Separately from the mouth of the flow guide body and the fiber channel, the spinning chamber has a fiber outlet for discharging excess fibers, wherein the fiber outlet can be coupled to a vacuum source.
  • the multifunctional nozzle forms an alternative spinning device by means of which a truly twisted thread can be produced without an untwisted core consisting of parallel fibers.
  • a pressurized fluid is let into the nozzle channel or the annular gap via the fluid inlet, which is forced in the direction of the spinning chamber due to the one-sided closure of the nozzle channel by means of the limiting part.
  • the specific design of the fluid inlet causes a vortex fluid flow within the nozzle channel or the annular gap.
  • the pressurized fluid is therefore forced in a spiral shape around the nozzle body in the direction of the spinning chamber.
  • the cross-sectional change of the annular gap which is particularly similar to a Laval nozzle, causes an axially accelerated vortex fluid flow up to the free end of the nozzle body or up to an annular gap outlet at the level of the free end of the nozzle body.
  • the circulating flow or the vortex fluid flow generates a negative pressure or a suction flow at the outlet of the passage channel, with the help of which a thread end introduced into the passage channel can be transported into the area of the nozzle channel delimited by the flow guide body.
  • the thread end experiences Vortex fluid flow a rotational movement about its longitudinal axis and about the longitudinal axis of the through-channel and the flow guide body.
  • the fiber outlet of the spinning chamber is preferably subjected to negative pressure in order to further preferably support the conveyance of the rotating thread end into the spinning chamber.
  • the vortex fluid flow prevailing in the flow guide body and reaching into the spinning chamber causes a negative pressure or a further suction flow in the fiber feed or in the fiber channel and the fiber inlet.
  • This suction flow is further preferably amplified by the negative pressure applied to the spinning chamber.
  • the separated fibers come into contact with the rotating thread end in the spinning chamber, whereby the separated fibers are deposited on and bound to the rotating open thread end. Excessive individual fibers can be blown out through the fiber outlet or sucked out of the spinning chamber using the negative pressure at the fiber outlet, which can prevent the spinning chamber from becoming blocked.
  • the thread is preferably drawn off from the multi-function nozzle using a thread draw-off device with a defined draw-off speed during the continuous accumulation and integration of the individual fibers at the thread end that takes place during the spinning process, in the opposite direction to the direction of insertion.
  • the multifunctional nozzle according to this preferred embodiment makes it possible to produce an air-spun thread that has a real twist and no untwisted parallel fibers by utilizing the OE principle, according to which individual fibers are attached and bound to an open thread end to form the thread.
  • the multifunctional nozzle according to this preferred embodiment is based on the principle of ring flow spinning, in which the attachment and binding of the individual fibers to the thread end to form the thread takes place exclusively via the ring flow generated by generating a ring flow, i.e. a vortex fluid flow as described above.
  • a thread produced in this way also has the advantage that it is almost or completely free of disruptive belly bands and/or wrapping fibers.
  • the yarn produced in this way is suitable for a wider range of applications than rotor yarn.
  • the thread can be produced at a higher spinning speed than with ring spinning.
  • the present invention can provide a true twisted yarn combining at least some advantages of a rotor yarn with some of a ring yarn.
  • the physical extension length of the spinning chamber along the longitudinal axis direction is matched to the fiber length of the fibers to be processed.
  • the spinning chamber is also preferably formed by the nozzle housing or by a spinning chamber housing which is exchangeable with the nozzle housing, i.e. can be coupled and decoupled without being destroyed.
  • the exchangeable coupling of the spinning chamber with the multifunctional nozzle enables the multifunctional nozzle to be easily adapted to different fiber lengths to be processed in order to produce the defined air-spun true twisted thread.
  • a spinning chamber matched to this fiber length can be coupled to the multifunctional nozzle.
  • the flow guide body forms a partition between the nozzle channel and the fiber channel.
  • the fiber channel is preferably formed on a side of the flow guide body facing away from the nozzle channel.
  • the fiber channel can further preferably be formed radially on the inside by the flow guide body and radially on the outside by a wall of the nozzle housing that is spaced apart from the flow guide body, with this wall extending in a defined manner in the longitudinal axis direction, in particular starting from the fixed end of the flow guide body together with the flow guide body to form the fiber channel.
  • the radially outer-delimiting wall projects beyond the flow guide body in the direction of the spinning chamber and is further preferably designed as a coupling element for the exchangeable coupling of the spinning chamber housing to the nozzle housing.
  • the multifunctional nozzle can thus be designed in a simplified and compact manner.
  • the spinning chamber has a cross-sectional shape similar to a single or multiple Laval nozzle along its longitudinal axis. This can favorably support the suction flow effect for sucking the individual fibers and the thread end into the spinning chamber.
  • the spinning chamber can preferably be designed as a hose-like, flexible structure.
  • the spinning chamber can thus be easily connected to the nozzle housing, for example, by pulling them over.
  • the spinning chamber can be manufactured inexpensively.
  • the spinning chamber can have a cross-sectional shape similar to the interior of the rotor cup along the longitudinal axis direction, with an inner diameter along which the mouths of the flow guide body, the fiber channel and the fiber outlet are arranged for communication with the spinning chamber, wherein the mouths can be arranged on the same or different sides.
  • This allows previously known rotor cup geometries to be used in a cost-effective manner.
  • the mouth of the flow guide body is arranged radially inward along the inner diameter with a circular cross-section
  • the mouth of the fiber outlet is arranged radially outward with an annular gap-like cross-section surrounding the mouth of the flow guide body
  • the mouth of the fiber channel is arranged in the radial direction in between with either a circular cross-section or an annular gap-like cross-section surrounding the mouth of the flow guide body.
  • the multifunctional nozzle can be used as a spinning device at a workstation of a spinning machine for spinning a true-twisted thread, in particular in a ring spinning machine.
  • the workstation has a conventional drafting device for the defined drawing of a fiber sliver fed to the drafting device and a drivable spindle for rotatably carrying an empty tube, wherein the spindle with the empty tube is rotatably supported by a spindle bank which is designed to carry a reciprocating stroke movement along the axis of rotation of the spindle or the empty tube while carrying the spindle with the empty tube.
  • the workstation also comprises a stationary limiting sleeve with a cavity in which the empty tube carried by the spindle is at least partially received in an upward end position of the stroke movement.
  • the multifunctional nozzle as a spinning device is arranged along the fiber sliver transport direction between the drafting device and the limiting sleeve.
  • the defined drawn fiber band coming from the drafting system is received by the multi-function nozzle, passed through the passageways of the limiting part and the nozzle body, spun into a thread in the area of the flow guide body by means of the adjacent vortex fluid flow, which is guided by the vortex fluid flow from the flow guide body in the direction of the spindle by transferring it into the cavity of the limiting sleeve.
  • the spindle is rotated to wind the empty tube, in particular in the same direction as the vortex fluid flow acting in the multi-function nozzle and is moved back and forth in a defined manner relative to the limiting sleeve by means of the lifting movement in order to carry out a defined winding of the empty tube along its longitudinal axis in the winding area.
  • the rotation in the same direction promotes precise deposition of the thread in the winding area of the empty tube or the winding of the empty tube along its longitudinal axis.
  • the multi-function nozzle in conjunction with the limiting sleeve advantageously replaces the usual ring traveler system. The replacement makes it possible to eliminate the physical limits of the ring traveler system, which means that a truly twisted thread can be produced at a higher spinning speed and the empty tube can be wound more quickly, thereby increasing productivity.
  • the multi-function nozzle can be arranged in a fiber sliver path in the fiber sliver transport direction in front of a pair of rollers of a drafting device, in particular a drafting device for a ring spinning or air spinning or flyer machine, wherein the drafting device has at least two pairs of rollers that can be driven at different rotational speeds to draw the fiber sliver passed through the pairs of rollers, whereby a drafting field is defined between these pairs of rollers during operation of the drafting device.
  • the fiber sliver passed through the multi-function nozzle experiences a false twist, in particular under the effect of drafting when arranged between the two pairs of rollers during operation of the drafting device, which forms in the fiber sliver transport direction between the clamping areas of the pairs of rollers and becomes increasingly stronger in the fiber sliver transport direction.
  • the fiber band composite can be reliably compacted by means of the applied rotation, since any protruding edge fibers can be easily integrated into the fiber band composite and the fiber band composite undergoes efficient narrowing or compaction along its width direction.
  • the present invention therefore provides a means suitable for different types of textile machines, in particular for different types of spinning machines, by means of which, depending on the type of use, yarn parameters such as hairiness, strength, Stiffness and grip are influenced in a beneficial way and yarn structures with the advantages of an open-end spun yarn can be combined with those of a ring yarn.
  • the multifunctional nozzle or individual components thereof, the spinning chamber and/or the limiting sleeve can be designed to be rotationally symmetrical to their central axis running along the longitudinal axis direction.
  • the applications of the multifunctional nozzle described above are exemplary.
  • the multifunctional nozzle can be used in particular in other types of textile machines such as a card, a draw frame or a flyer and in particular in combination with their respective drafting devices in a manner as described above by way of example.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a multifunctional nozzle 100 according to a first embodiment.
  • the multifunctional nozzle 100 has a pressurizable nozzle housing 2, which comprises a nozzle channel 2A extending along the longitudinal axis direction A of the nozzle housing 2, which is open on one side along the longitudinal axis direction A.
  • the nozzle housing 2 is a geometric hollow body, the cavity of which forms the nozzle channel 2A.
  • the nozzle housing 2 is formed with a circular cross-section orthogonal to its longitudinal axis direction A and made of a plastic-containing material.
  • the wall 2B of the nozzle housing 2 has such a thickness and material composition that it can withstand prolonged pressurization with compressed air.
  • the nozzle housing 2 is provided with a compressed air inlet 13 designed as a fluid inlet for generating a swirling air flow in the nozzle channel 2A, wherein the compressed air inlet 13 extends over the wall 2B with a fluid inlet opening in the nozzle channel 2A.
  • the compressed air inlet 13 is arranged within a compressed air chamber 17 of a pre-chamber housing 14 for the compressed air supply.
  • the pre-chamber housing 14 is arranged on the nozzle housing 2 and is connected via a further compressed air inlet 3 to a Compressed air source can be coupled.
  • the pre-chamber housing 14 with the compressed air chamber 17 extends completely around the nozzle housing 2 in a ring-like manner in order to be able to supply a plurality of compressed air inlets 13 with compressed air simultaneously via the compressed air chamber 17, which is also designed in a ring-like manner.
  • four compressed air inlets 13 are formed on the nozzle housing 2, which are arranged evenly distributed around the circumference.
  • Each of the four compressed air inlets 13 has fluid inlet openings which are arranged in an orthogonal plane ( Figure 3 , section plane AA) to the longitudinal axis direction A are arranged with their mouth axis C in such a way that the compressed air can be admitted tangentially to the nozzle channel 2A.
  • the tangentially aligned mouth axis C also points in a direction facing the open end of the nozzle channel 2A, including an angle of greater than 0° and less than 90° with the orthogonal plane, whereby an improved vortex air flow with reduced turbulence flows can be generated.
  • a nozzle body 1 is replaceably inserted in the nozzle channel 2A, which has a through-channel 15 extending along the longitudinal axis direction A for passing through a thread F or fiber band FB.
  • the cross section of the through-channel 15 is adapted to the cross section of the thread F or the fiber band FB to be passed through in order to be able to pass the thread F or the fiber band FB through the nozzle body 1.
  • the inner diameter of the through-channel 15 is adapted in cross section to the outer diameter of the thread F or the fiber band FB to be passed through, enlarged by at least 3% and at most 25%, in order to be able to ensure efficient and, in particular, unhindered passage of the thread F or the fiber band FB.
  • the nozzle body 1 is shorter than the nozzle channel 2A along the longitudinal axis direction A, whereby the admitted compressed air can be guided past a free end of the nozzle body 1 in the nozzle housing 2 in order to be able to generate a suction flow in the through-channel 15.
  • the nozzle body 1 has at one end a limiting part 1A for axially closing the nozzle housing 2 on one side and thus axially limiting the nozzle channel 2A on one side in order to close the nozzle channel 2A away from the fluid inlet/compressed air inlet 13.
  • the limiting part 1A is according to this Embodiment formed in one piece with the nozzle body 1.
  • the limiting part 1A has a further through-channel 1B running along the longitudinal axis direction A for the thread F or the fiber band FB for communication with the through-channel 15 of the nozzle body 1.
  • the further through-channel 1B and the through-channel 15 are arranged coaxially along the longitudinal axis direction A with an identical cross-sectional shape.
  • the limiting part 1A can be designed as a separate component, wherein it can be arranged directly on the nozzle body 1 such that the further through-channel 1B merges directly into the through-channel 15 and supports the nozzle body 1 in particular by means of a material, force or form-fitting connection.
  • the nozzle body 1 forms an intermediate annular gap 18 with the wall 2B of the nozzle housing 2 over the length of the nozzle body 1.
  • the annular gap 18 extends in the nozzle channel 2A along the longitudinal axis direction A with a first constriction 19, to which the annular gap 18 tapers on both sides along the longitudinal axis direction A and which is formed downstream of the compressed air inlet 13 in the longitudinal axis direction A, and with a second constriction 20 at the level of the free end of the nozzle body 1.
  • the annular gap 18 forms a nozzle up to the respective first 19 and second constriction 20 and a diffuser from the first constriction 19.
  • a flow chamber 5 is formed in the annular gap 18, from which a compressed air flow propagates in the direction of the first constriction 19 after the compressed air has been admitted via the compressed air inlet 13.
  • a hollow body-like flow guide body 7 for fluid-accompanying guidance of the thread F or fiber band FB between the annular gap 18 and the open end of the nozzle channel 2A is arranged downstream of the nozzle body 1, wherein the flow guide body 7 forms a rotation chamber 6 downstream of the nozzle body 1.
  • the flow guide body 7 is formed by the nozzle housing 2.
  • Figure 2 shows a multifunctional nozzle 200 according to a further embodiment, which differs from the one described above with reference to Figure 1 The embodiment described differs in the design of the flow guide body 7.
  • the flow guide body 7 is designed as a separate component which is coupled to the nozzle housing 2 in the nozzle channel 2A.
  • a fixed end 7A in the nozzle channel 2A is fixed to the inside of the wall 2B on the nozzle housing 2.
  • the flow guide body 7 extends from the fixed end 7A to a free end 7B, which in both embodiments simultaneously defines the open end of the nozzle channel 2A.
  • the flow guide body 7 according to both embodiments is shaped in cross-section along the longitudinal axis direction A in a manner similar to a Laval nozzle.
  • a vortex air flow W can be generated after a pressurized fluid, in particular compressed air, has been admitted.
  • a flow circulating around the nozzle body 1 is generated in the flow chamber 5, which flow is directed in the direction of the first constriction 19, circulating around the nozzle body 1 as a result of the prevailing overpressure and the limiting part 1A.
  • the vortex air flow W is accelerated over the first constriction 19 and the second constriction 20.
  • the accelerated vortex air flow W generates a negative pressure in the through-channel 15.
  • a suction flow is caused in the through-channel 15, which is suitable for inserting and pulling in a thread F or fiber band FB in the insertion direction B.
  • the vortex air flow W passing through the second constriction 20 and the free end of the nozzle body 1 can rotate unhindered within the free section of the flow guide body 7 downstream of the nozzle body 1, which free section defines the rotation chamber 6, and propagate in the direction of the open end of the nozzle channel 2A.
  • the vortex air flow W is thereby accelerated axially, in other words in the longitudinal axis direction A, in the direction of the open end of the nozzle channel 2A by the Laval nozzle-like cross-sectional shape of the flow guide body 7.
  • the thread F or the fiber band FB introduced into the further through-channel 1B is sucked in the direction of the rotation chamber 6 by means of the suction flow generated in the through-channel 15 and the further through-channel 1B when compressed air is supplied via the compressed air inlet 13.
  • the thread F or the fiber band FB passed through is set in a rotational movement about its longitudinal axis and about the axis of the introduction direction B or the longitudinal axis direction A.
  • the rotation about its own longitudinal axis is caused by a clamping point lying opposite to the longitudinal axis direction A outside the multifunctional nozzle 100, 200 during the thread or fiber band passage.
  • the clamping of the thread F or the fiber band FB outside the multifunctional nozzle 100, 200 via a thread take-off device 12 or via a thread feed device, as explained in more detail below using preferred embodiments.
  • the thread F or the fiber band FB introduced into the multifunctional nozzle 100, 200 undergoes a rotation about the axis of the insertion direction B with a larger rotation diameter, which is limited by the inner diameter of the rotation chamber 6 or the flow guide body 7.
  • Figure 4 shows a schematic sectional view of an open-end spinning device 400 according to an embodiment with a multifunctional nozzle 300 according to a third embodiment.
  • the wall 2B of the nozzle housing 2 in addition to the multifunctional nozzle 200 according to the second embodiment, has an extension length in the longitudinal axis direction A such that the nozzle housing 2 projects beyond the free end 7B of the flow guide body 7 in the longitudinal axis direction A.
  • a fiber inlet 4 is formed in the wall 2B of the nozzle housing 2 downstream of the fixed end 7A of the flow guide body 7 in the longitudinal axis direction A.
  • the fiber inlet 4 opens into an intermediate space formed between the flow guide body 7 and the wall 2B of the nozzle housing 2, which defines a fiber channel 4A.
  • the fiber inlet 4 can be coupled to a fiber feed device such as a fiber dissolving unit known from the rotor spinning machine sector in order to be able to feed dissolved or separated fibers FS to the multifunctional nozzle 300 via the fiber channel 4A.
  • a spinning chamber housing 8 is exchangeably connected to the nozzle housing end 2 by means of the wall 2B projecting over the flow guide body 7 in the longitudinal axis direction A.
  • the coupling is realized by means of an airtight press fit between the respective end sides of the nozzle housing 2 and the spinning chamber housing 8 facing each other, which can be released and fixed by pulling off and plugging along the longitudinal axis direction A in order to replace the spinning chamber housing 8.
  • the spinning chamber housing 8 has a cross-sectional shape similar to a Laval nozzle along the longitudinal axis direction A, with the converging spinning chamber housing segment downstream of the nozzle housing 2 in the longitudinal axis direction A forming a spinning chamber 9.
  • the spinning chamber housing 8 comprises a fiber outlet 16 in the diverging spinning chamber housing segment, which is connected to a vacuum source can be connected.
  • the open-end spinning device 400 comprises a thread take-off device 12, which is arranged along the thread path in order to take off a thread F air-spun with the multi-function nozzle 300 in a controlled manner.
  • the thread take-off device 12 is designed as a pair of rollers that can be driven in a defined manner.
  • the thread take-off device 12 can be implemented, for example, as a winding device that is designed to wind a winding bobbin, with the winding simultaneously causing the thread to be taken off.
  • the thread take-off device 12 can also be implemented as a thread store, by means of which a defined amount of thread can be stored. Such a thread store particularly promotes continuous spinning operation during the repair of a thread break, for example by means of a thread splicing device.
  • the open-end spinning device 400 can be used to carry out an open-end spinning process for producing a true-twisted yarn. To do this, in particular during a piecing process, an overpressure must first be applied to the compressed air inlet 3 for admitting compressed air and a negative pressure must first be applied to the fiber outlet 16. This can be done simultaneously or in a desired order. A thread end of a thread F must then be presented to the multi-function nozzle 300 on the further through-channel 1B or introduced into the further through-channel 1B in a defined manner. The applied overpressure causes a suction flow in the further through-channel 1B, via which the thread end can be reliably sucked into the further through-channel 1B or guided via the through-channel 15 of the nozzle body 1 into the rotation chamber 6.
  • the fiber feed is switched on to feed the separated fibers FS.
  • the negative pressure or suction flow applied to the fiber inlet 4 causes the separated fibers FS to be fed from the fiber dissolving unit coupled to the fiber inlet 4.
  • the separated fibers FS are carried along in a rotating manner by the vortex air flow W at the end of the nozzle body 1 into the spinning chamber 9.
  • the thread end and the separated fibers FS can be fed in simultaneously or in a time-delayed manner in the desired sequence.
  • the feeding of the separated Fibers FS can generally be drawn off continuously or in intervals in a manner regulated as required. As soon as the thread end and the fibers FS have arrived in the spinning chamber 9 accompanied by the vortex air flow W, the rotating, isolated fibers FS adhere to the equally rotating thread end, creating a new air-spun thread section with true twist without an internal untwisted core. Excess fibers FS are simultaneously discharged via the fiber outlet 16 by means of the applied negative pressure.
  • the thread F is drawn off with the negative and positive pressure applied during the feeding of the isolated fibers FS against the insertion direction B of the thread end from the multifunctional nozzle 300 by means of the thread draw-off device 12 at a drawing-off speed which enables a continuous accumulation of isolated fibers FS at the newly formed thread end for air spinning of the thread F with true twist.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of a spinning chamber 9 according to an embodiment of an open-end spinning device 400 with a multifunctional nozzle 300 according to a third embodiment.
  • the spinning chamber 9 has a cross-sectional shape transverse to the longitudinal axis direction A similar to the interior of a rotor cup with an inner diameter along which the mouths of the flow guide body 7, the fiber channel 4A and the fiber outlet 16 are arranged for communication with the spinning chamber 9.
  • the mouth of the flow guide body 7 is arranged radially inward and coaxial with the spinning chamber 9 with a circular cross-section
  • the mouth of the fiber outlet 16 is arranged radially outward with an annular gap-like cross-section surrounding the mouth of the flow guide body 7 and the mouth of the fiber channel 4A in the radial direction in between with an annular gap-like cross-section surrounding the mouth of the flow guide body 7.
  • the effect and functioning of the spinning chamber 9 according to this preferred embodiment is the same as the spinning chamber 9 described above.
  • the use of such a spinning chamber 9 with a cross-section similar to the interior of the rotor cup enables a compact design and the use of known and already proven rotor cup geometries.
  • FIG 6 is a schematic sectional view of a spinning device 500 with a Figure 2
  • the spinning device 500 is assigned a fiber ribbon feed 10, which according to this embodiment is controlled by an output roller pair of a drafting device 600 for the defined drafting of the fiber sliver FB.
  • the spinning device 500 comprises the multi-function nozzle 200 according to the second embodiment for receiving the drawn fiber sliver FB.
  • a limiting sleeve 11 followed by a rotatably drivable spindle 21 is arranged downstream of the multi-function nozzle 200 in an insertion direction B or feed direction of the fiber sliver FB.
  • the spindle 21 is designed to carry an empty sleeve 22 so as to be rotatable, in particular in a direction of rotation parallel to a vortex fluid flow W generated in the multi-function nozzle 200.
  • the spindle 21 with the empty sleeve 22 are supported so as to be rotatable together by a spindle bank (not shown).
  • the spindle bank is designed to carry a reciprocating linear lifting movement along the axis of rotation of the spindle 21 or the empty sleeve 22 while carrying the spindle 21 with the empty sleeve 22.
  • the limiting sleeve 11 comprises a hollow space 11A in which the empty sleeve 22 carried by the spindle 21 can be at least partially accommodated in an upward end position of the lifting movement.
  • the multifunctional nozzle 200 is connected to the limiting sleeve 11 in such a way that the thread F produced by the multifunctional nozzle 200 can be seamlessly transferred from the nozzle channel 2A into the hollow space 11A in order to enable a winding of a defined winding area of the empty sleeve 22 during the lifting movement of the spindle bank carried out relative to the limiting sleeve 11 including rotation of the spindle 21 with the empty sleeve 22.
  • the structure of a workstation described above is similar to that of a ring spinning machine with the exception that the multifunctional nozzle 200 with the limiting sleeve 11 is used instead of a conventional ring traveler system.
  • the replacement of the ring traveler system facilitates the elimination of the physical limitations imposed by this system, whereby the yarn F with real twist can be produced at a higher spinning speed than in a conventional ring spinning machine, resulting in a faster winding of the empty tubes 22 and increased productivity.
  • Figure 7 shows a sectional view in schematic representation of a drafting device 600 with a Fig. 1 shown multi-function nozzle 100.
  • the drafting device 600 has several pairs of rollers 23, 24 along a fiber sliver transport direction, which corresponds to the longitudinal axis direction A of the multi-function nozzle 100.
  • the respective pairs of rollers 23, 24 can be driven in the usual way with different rotational speeds to draw the fiber sliver FB transported by these pairs of rollers 23, 24 in a defined manner.
  • a corresponding drafting field is thus formed between these pairs of rollers 23, 24.
  • the multi-function nozzle 100 is, according to this embodiment, in the drafting field between the two pairs of rollers 23, 24 for receiving the fiber sliver FB from the one pair of rollers 23 and arranged for forwarding to the other pair of rollers 24.
  • the fiber band FB passed through the multi-function nozzle 100 experiences a false twist during the ongoing operation of the drafting device 600 when there is excess pressure at the fluid inlet/compressed air inlet 13, which becomes increasingly stronger in the fiber band transport direction up to a clamping area of the roller pair 24 downstream of the multi-function nozzle 100.
  • the fiber band composite can be reliably compacted by means of the rotation that acts, since any protruding edge fibers can be easily incorporated into the fiber band composite and the fiber band composite experiences an efficient narrowing or compaction along its width direction.
  • an embodiment includes an "and/or" link between a first feature and a second feature, this is to be understood as meaning that the embodiment according to one embodiment has both the first feature and the second feature and according to another embodiment has either only the first feature or only the second feature.
  • ⁇ b>List of reference symbols ⁇ /b> 1 nozzle body 16 fiber outlet 1A boundary part 17 compressed air chamber 1B another passage channel 18 annular gap 2 nozzle housing 19 first bottleneck 2A nozzle channel 20 second bottleneck 2B wall of the nozzle housing 21 spindle 3 additional compressed air inlet 22 empty cartridge case 4 fiber inlet 23, 24 pair of rollers 4A fiber canal 5 flow chamber 6 rotation chamber 100, 200, 7 flow guide body 300 multifunctional nozzle 7A fixed end of the flow guide body 400 open-end spinning device 500 spinning device 7B free end of the flow guide body 600 drafting device 8 spinning chamber housing 9 spinning chamber A longitudinal axis direction 10 fiber ribbon feed B insertion direction of the thread or fiber band 11 limiting sleeve 11A cavity of the limiting sleeve C muzzle axi

Landscapes

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  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Multifunktionsdüse für eine Spinnmaschine, welche für eine Spinnvorrichtung und ein Spinnverfahren sowie für eine Fasermaterialverdichtung einsetzbar ist.
  • Diverse Spinnmaschinentypen mit entsprechenden Spinnvorrichtungen, Spinnverfahren und Verdichtungseinrichtungen sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt. So werden beispielsweise mit Ringspinnverfahren an Ringspinnmaschinen, insbesondere mittels einer Verdichtungseinrichtung verdichtete bzw. kompaktierte Fäden hergestellt, die aufgrund ihrer echten Drehung eine hohe Festigkeit, hohe Dehnung, hohe Gleichmäßigkeit sowie hohe Haarigkeit aufweisen und einen großen Feinheitsbereich abdecken, jedoch wegen physikalischer Grenzen nur mit niedriger Spinngeschwindigkeit produziert werden können. Die physikalischen Grenzen sind dabei in der Begrenzung der Ballonkräfte, der Begrenzung des Ring-Läufer-Systems und der Begrenzung der Garnfestigkeit begründet.
  • Ein weiteres vorbekanntes Spinnverfahren ist das Rotorspinnverfahren an Rotorspinnmaschinen, welches auf dem Offenend-Prinzip (OE-Prinzip) basiert. Bei dem OE-Prinzip sammeln sich zuvor im Wege der Faserauflösung vereinzelte Fasern an ein im Spinnrotor bereitgestelltes offenes Fadenende an und werden im Zuge der durch die Rotation des Spinnrotors erteilten Drehung an das offene Fadenende eingebunden. Solch hergestellte Fäden, auch bekannt als Rotorgarne, besitzen gegenüber den Ringgarnen, also den mittels Ringspinnverfahren hergestellten Fäden, zwar eine bessere Gleichmäßigkeit sowie geringere Haarigkeit und bedingen geringere Herstellkosten, weisen jedoch geringere Garnfestigkeit und Biegesteifigkeit auf. Prozessbedingt treten bei Rotorgarnen sogenannte Bauchbinden und Umwindefasern auf, welche dem Rotorgarn zwar eine charakteristische Optik und Griffigkeit verleihen, aber nicht für alle textile Anwendungen erwünscht sind. Insbesondere beeinflusst die Anzahl von Bauchbinden die Garnqualität betreffend die Festigkeit, die Biegesteifigkeit und den Griff. Die Anzahl an Bauchbinden nimmt in der Regel sowohl mit höherer Drehgeschwindigkeit der Spinnrotoren als auch mit einer Reduzierung der Spinnrotordurchmesser zu. Gegenüber Ringgarnen kann mit Rotorgarnen zudem nur ein beschränkter Garnfeinheitsbereich abgedeckt werden.
  • Das weiterhin bekannte eindüsige Luftspinnverfahren ist ein Luftechtdraht-Spinnverfahren, bei welchem ein zuvor in einer Streckwerkvorrichtung definiert verzogenes Faserband mit überwiegend parallel ausgerichteten Fasern mittels einer in einer Luftspinndüse erzeugten Wirbelluftströmung um ein Garnbildungselement zu einem Faden luftgesponnen wird. Bei dem Luftspinnverfahren werden in der Spinndüse mittels der Wirbelluftströmung einzelne Fasern um einen Garnkern ausmachende, zueinander parallel ausgerichtete Fasern spiralförmig herumgelegt. Bei den Fasern handelt es sich um mittellange bis lange Fasern. Kurzfasern werden hingegen zumeist ausgeblasen und können nicht zuverlässig verarbeitet werden. Das so hergestellte Garn weist gegenüber Ringgarnen eine geringere Garnfestigkeit und Gleichmäßigkeit auf und kann, wie das Rotorgarn, nur einen beschränkten Garnfeinheitsbereich abdecken, besitzt aber eine geringere Haarigkeit und kann mit geringeren Herstellkosten und mit höherer Spinngeschwindigkeit als beim Ringspinnverfahren hergestellt werden.
  • Aus dem Dokument DE 39 13 215 A1 ist eine Düse für eine Spinnmaschine vorbekannt, welche ein druckbeaufschlagbares Düsengehäuse mit einem sich entlang der Längsachsenrichtung des Düsengehäuses erstreckenden Düsenkanal umfasst. Der Düsenkanal ist entlang der Längsachsenrichtung einseitig offen. Ferner umfasst die Düse
    • einen Fluideinlass zum Einlass eines druckbeaufschlagten Fluides in den Düsenkanal zum Bewirken einer Wirbelfluidströmung innerhalb des Düsenkanals,
    • einen Düsenkörper zur Anordnung in dem Düsenkanal, wobei der Düsenkörper entlang der Längsachsenrichtung kürzer als der Düsenkanal ausgebildet ist und einen sich entlang der Längsachsenrichtung erstreckenden Durchgangskanal zum Durchleiten eines Faserbandes aufweist,
    • einen Ringspalt, der sich in dem Düsenkanal entlang der Längsachsenrichtung erstreckt,
    • ein Begrenzungsteil zur das Düsengehäuse verschließenden Ausbildung, wobei der Begrenzungsteil einen entlang der Längsachsenrichtung verlaufenden weiteren Durchgangskanal für das Faserband zur Kommunikation mit dem Durchgangskanal des Düsenkörpers aufweist, und
    • einen hohlköperartigen Strömungsleitkörper zum fluidbegleitenden Leiten des aus dem Faserband mittels der Wirbelluftströmung hergestellten Fadens zwischen dem Ringspalt und dem offenen Ende des Düsenkanals, wobei der Ringspalt zwischen dem Düsenkörper und dem Düsengehäuse und/oder dem Strömungsleitkörper ausgebildet ist.
  • Das Dokument DE 23 04 190 A1 offenbart eine Fasertransport- und Spinnvorrichtung mit einem druckbeaufschlagbaren Düsengehäuse mit einem sich entlang der Längsachsenrichtung des Düsengehäuses erstreckenden Düsenkanal. Der Düsenkanal weist eine endseitige Öffnung zum Einlass eines druckbeaufschlagbaren Fluides in den Düsenkanal zum Bewirken einer Laminarströmung auf und ist an dem gegenüberliegenden Ende entlang der Längsachsenrichtung offen ausgestaltet. In dem Düsenkanal ist ein angeordnet, wobei der Düsenkörper entlang der Längsachsenrichtung länger als der Düsenkanal ausgebildet ist und einen sich entlang der Längsachsenrichtung erstreckenden Durchgangskanal zum Durchleiten von vereinzelten Fasern aufweist. Zwischen dem Düsenkörper und dem Düsenkanal ist ein Ringspalt ausgebildet, der sich in dem Düsenkanal entlang der Längsachsenrichtung erstreckt und zum Ende des Düsenkörpers verjüngt.
  • Den mittels unterschiedlicher Spinnverfahren hergestellten Garnen ist gemein, dass diese unter Berücksichtigung der Garnparameter, der Herstellkosten und der Produktivität jeweils spezifische Vorteile unter Inkaufnahme spezifischer Nachteile aufweisen.
  • Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Möglichkeit bereitgestellt werden, wenigstens ein alternatives, insbesondere verbessertes echtgedrehtes Garn für ein breites Anwendungsfeld herzustellen, welches weiter bevorzugt ohne einen Kern aus ungedrehten, insbesondere parallelen Fasern auskommen kann. Weiterhin bevorzugt soll mit der bereitgestellten Möglichkeit ein Garn geschaffen werden, bei welchem Vorteile eines Offenend-Garnes mit denen eines Ringgarnes wenigstens teilweise vereint werden können.
  • Die vorliegende Erfindung schlägt dazu eine Multifunktionsdüse für eine Spinnmaschine vor, welche ein druckbeaufschlagbares Düsengehäuse aufweist, das einen sich entlang der Längsachsenrichtung des Düsengehäuses erstreckenden Düsenkanal aufweist, welcher entlang der Längsachsenrichtung einseitig offen ist. Der Düsenkanal kann auf der zu der offenen Seite abgewandten Seite durch ein Mittel oder durch das Düsengehäuse selbst, jeweils unter Ausbildung eines den Düsenkanal mit der Umgebung verbindenden Durchgangskanal verschlossen sein, wie im Nachstehenden näher erläutert.
  • Unter einer Längsachsenrichtung wird im Sinne der vorliegenden Erfindung diejenige Richtung eines Bauteils, einer Einheit, einer Einrichtung oder einer Vorrichtung verstanden, welche gegenüber einer dazu orthogonalen Achse eine vom Betrag größere körperliche Erstreckungslänge aufweist.
  • Bei dem Düsengehäuse handelt es sich um einen geometrischen Hohlkörper, dessen Hohlraum den Düsenkanal ausbildet. Das Düsengehäuse kann in bevorzugter Weise orthogonal zu seiner Längsachsenrichtung einen kreisförmigen, rechteckigen, vieleckigen oder ovalen Querschnitt aufweisen und aus einem metallhaltigen, kunststoffhaltigen oder keramischen Material oder aus einer Kombination dieser oder weiterer Materialien wie bspw. Quarzsand ausgebildet sein. Die Wandung des Düsengehäuses weist eine solche Stärke und/oder Materialzusammensetzung auf, dass diese einer für den Betrieb der Multifunktionsdüse erforderlichen, anhaltenden Druckbeaufschlagung mit einem Fluid standhalten kann.
  • Des Weiteren weist die Multifunktionsdüse einen Fluideinlass auf, über welchen ein druckbeaufschlagtes Fluid in den Düsenkanal zum Bewirken einer Wirbelfluidströmung innerhalb des Düsenkanals eingelassen werden kann. Der Fluideinlass ist vorzugsweise an dem Düsengehäuse mit einer in den Düsenkanal mündenden Öffnung ausgebildet. Alternativ dazu oder zusätzlich kann ein Fluideinlass in einem vom Düsengehäuse separaten Bauteil zum Einlassen des Fluides in den Düsenkanal verwirklicht sein, wobei das Bauteil beispielweise über eine Öffnung des Düsengehäuses in diese und ggf. den Düsenkanal eingesetzt sein kann.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluideinlass innerhalb einer Druckkammer eines Vorkammergehäuses für die Fluidzuführung angeordnet. Das Vorkammergehäuse kann an dem Düsengehäuse angeordnet sein, um die Bauform einfach und kompakt zu halten. Das Vorkammergehäuse kann sich weiter bevorzugt umläufig um das Düsengehäuse erstrecken, was insbesondere vorteilhaft ist, wenn mehr als ein Fluideinlass vorgesehen ist, um diese Anzahl an Fluideinlässen über die Druckkammer gleichzeitig mit dem druckbeaufschlagten Fluid zu versorgen. Beispielsweise kann sich das Vorkammergehäuse mit der Druckkammer teilweise oder vollständig um das Düsengehäuse ringartig erstrecken.
  • Der Fluideinlass ist ausgelegt, eine Wirbelfluidströmung in dem Durchgangskanal zu erzeugen. Dazu kann der Fluideinlass vorzugsweise wenigstens eine Fluideinlassmündung mit einer Mündungsachse aufweisen, welche in eine Umfangsrichtung des Düsenkanals, insbesondere tangential dazu weist. In bevorzugter alternativer oder zusätzlicher Weise weist der Fluideinlass zwei oder mehr als zwei in den Düsenkanal führende, umläufig, um den Düsenkanal, verteilte Fluideinlassmündungen auf, welche in den Düsenkanal zum Erzeugen der Wirbelfluidströmung münden. Weiter bevorzugt sind die Fluideinlassmündungen in einer orthogonalen Ebene zu der Längsachsenrichtung angeordnet und lassen das druckbeaufschlagte Fluid besonders bevorzugt tangential zu dem Düsenkanal ein. Eine tangential ausgerichtete Mündungsachse wenigstens einer Fluideinlassmündung kann weiter bevorzugt in eine dem offenen Ende des Düsenkanals zugewandte Richtung unter Einschluss eines Winkels von größer als 0° und kleiner als 90° mit der orthogonalen Ebene weisen, wodurch eine verbesserte Wirbelfluidströmung mit verminderten Turbulenzströmungen erzeugbar ist.
  • Bei dem Fluid handelt es sich in bevorzugter Weise um ein gasförmiges Fluid, weiter bevorzugt um Luft wie Umgebungsluft oder einer Mischung aus wenigstens zwei gasförmigen Fluiden. Eine Mischung aus einem gasförmigen und einem flüssigen Fluid ist ebenso denkbar. Eine solche Mischung bietet sich insbesondere für eine vorbestimmte Behandlung des Fadens bzw. des Faserbandes und/oder der den Faden bzw. das Faserband kontaktierenden Oberflächen der Multifunktionsdüse an, beispielsweise um Ablagerungen oder Avivagen an diesen Oberflächen zu reduzieren.
  • Die Multifunktionsdüse umfasst ferner einen Düsenkörper zur Anordnung in dem Düsenkanal. Der Düsenkörper ist entsprechend ausgelegt, in dem Düsenkanal, insbesondere auswechselbar, angeordnet werden zu können. Der Düsenkörper weist eine solche äußere Gestalt auf, dass dieser in dem Düsenkanal mit dem Düsengehäuse ausbildbar, in den Düsenkanal anordbar und/oder einsetzbar ist.
  • Der Düsenkörper umfasst einen sich entlang der Längsachsenrichtung erstreckenden Durchgangskanal zum Durchleiten eines Fadens bzw. Faserbandes. Der Querschnitt des Durchgangskanals ist entsprechend dem Querschnitt des durchzuleitenden Fadens bzw. des durchzuleitenden Faserbandes geeignet angepasst, den Faden bzw. das Faserband durch den Düsenkörper durchleiten zu können. Vorzugsweise ist der Innendurchmesser des Durchgangskanals an den Außendurchmesser des durchzuleitenden Fadens bzw. des durchzuleitenden Faserbandes um wenigstens 3 % und höchstens 25 % vergrößert angepasst, um eine effiziente und insbesondere ungehinderte Durchleitung des Fadens bzw. des Faserbandes zu gewährleisten.
  • Der Düsenkörper ist entlang der Längsachsenrichtung kürzer als der Düsenkanal ausgebildet, um das eingelassene druckbeaufschlagte Fluid in dem Düsenkanal an einem freien Ende des Düsenkörpers vorbeiführen zu können, wodurch eine Saugströmung in dem Durchgangskanal erzeugt werden kann.
  • Die Multifunktionsdüse ist weiterhin mit einem Ringspalt versehen, welcher sich in dem Düsenkanal entlang der Längsachsenrichtung mit wenigstens einer Engstelle, zu welcher sich der Ringspalt entlang der Längsachsenrichtung beidseits verjüngt, erstreckt, wobei die Engstelle entlang der Längsachsenrichtung dem Fluideinlass nachgelagert ausgebildet ist. Der Ringspalt kann vorzugsweise entlang der Längsachsenrichtung eine einfach oder mehrfach düsenähnliche Querschnittsform aufweisen, durch welche eine Engstelle ausgebildet ist. Unter einer düsenähnlichen Querschnittsform wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine solche Form verstanden, welche entlang einer Längsachsenrichtung einen konvergierenden Querschnitt bis zu einem engsten Querschnitt aufweist.
  • Nach einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform ist der Ringspalt querschnittlich aus einer Kombination aus einer düsenähnlichen und diffusorähnlichen Querschnittsform mit der Engstelle zwischen dem düsenähnlichen und dem diffusorähnlichen Querschnitt angeordnet. Unter einer diffusorähnlichen Querschnittsform wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine solche Form verstanden, welche entlang einer Längsachsenrichtung einer Engstelle folgend einen divergierenden Querschnitt aufweist. In bevorzugter Weise ist die düsen- und/oder diffusorähnliche Querschnittsform symmetrisch zu einer ihrer Mittelachsen ausgebildet. Weiterhin bevorzugt ist die Querschnittsform lavaldüsenähnlich, mittels welcher eine Überschallströmung im divergierenden Teil erzielt werden kann.
  • Die Multifunktionsdüse weist zudem ein, insbesondere auswechselbares, Begrenzungsteil zur das Düsengehäuse entlang der Längsachsenrichtung einseitig verschließenden und damit den Düsenkanal entlang der Längsachsenrichtung einseitig begrenzenden Anordnung im Düsenkanal auf einer der Engstelle abgewandten Seite des Fluideinlasses auf. Der Begrenzungsteil ist vorgesehen, den Düsenkanal abseits des Fluideinlasses, weiter bevorzugt benachbart zu dem Fluideinlass zu verschließen. Der Begrenzungsteil weist einen entlang der Längsachsenrichtung verlaufenden weiteren Durchgangskanal für den Faden bzw. das Faserband zur Kommunikation mit dem Durchgangskanal des Düsenkörpers auf. Der weitere Durchgangskanal kann insbesondere eine wie vorstehend bezüglich des Durchgangskanal beschriebene Ausgestaltung aufweisen. Weiterhin bevorzugt sind der weitere Durchgangskanal und der Durchgangskanal entlang der Längsachsenrichtung koaxial, weiter bevorzugt mit identischer Querschnittsform ausgestaltet, angeordnet. Vorzugsweise bildet der Begrenzungsteil einen Bestandteil des Düsenkörpers oder ein von dem Düsenkörper separates Bauteil aus, welches weiterhin bevorzugt einstückig mit dem Düsengehäuse ausgebildet oder alternativ bevorzugt ein dem Düsenkörper und Düsengehäuse separates Bauteil ist, und an welchem der Düsenkörper insbesondere so unmittelbar angeordnet oder anordbar ist, dass der weitere Durchgangskanal in den Durchgangskanal unmittelbar übergeht und, besonders bevorzugt, den Düsenkörper mittels stoff, kraft- oder formschlüssiger Verbindung trägt. Alternativ dazu kann in bevorzugter Weise zwischen dem weiteren Durchgangskanal und dem Durchgangskanal ein Verbindungskanal zum Verbinden des weiteren Durchgangskanals mit dem Durchgangskanal angeordnet sein. Der Düsenköper kann hierbei in besonders bevorzugter Weise von dem Verbindungskanal oder über den Düsenkörper mit dem Düsengehäuse verbindende Haltestege in dem Düsenkanal getragen werden.
  • Die Multifunktionsdüse umfasst weiterhin einen hohlkörperartigen Strömungsleitkörper zum fluidbegleitenden Leiten des Fadens bzw. des Faserbandes zwischen dem Ringspalt und dem offenen Ende des Düsenkanals. Der Strömungsleitkörper kann vorzugsweise durch eine Wandung des Düsengehäuses oder alternativ oder zusätzlich durch einen weiteren Hohlkörper ausgebildet sein. Ein festes Ende eines solchen weiteren hohlkörperartigen Strömungsleitkörpers ist vorzugsweise mit dem Düsengehäuse gekoppelt, wobei die Kopplungsstelle des festen Endes an dem Düsengehäuse beabstandet zu dem offenen, längsseitigen Ende des Düsenkanals liegt. Die Kopplung kann vielfältig und bedarfsgerecht erfolgen. Beispielsweise kann die Kopplung über eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Düsengehäuse und Strömungsleitkörper, wie beispielsweise eine Klebeverbindung, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das feste Ende an dem Düsengehäuse verrastet, geschraubt, geklemmt oder andersartig kraft- und/oder formschlüssig gekoppelt sein. Beispielsweise kann das feste Ende des Strömungsleitkörpers federelastisch verformbar mit einem Rastmittel wie einer Rastaufnahme und/oder einem Rastvorsprung ausgebildet sein, welches zur Verrastung mit einem zugeordneten Gegenrastmittel an der Wandung des Düsengehäuses innerhalb des Düsenkanals ausgebildet ist. So könnte das feste Ende des Strömungsleitkörpers federelastisch vorgespannt in den Düsenkanal eingesetzt und bis zum Gegenrastmittel unter Beibehalt der federelastischen Vorspannung geschoben werden, welche sich am Ort des Gegenrastmittels derart zumindest teilweise löst, dass eine Verrastung erfolgen kann.
  • Ein solch bevorzugter weiterer Strömungsleitkörper weist neben seinem festen Ende ein freies Ende auf, welches auf der dem Begrenzungsteil abgewandten Seite des festen Endes mit einem Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Düsengehäuses am Ort der ersten Engstelle bzw. kleiner als der Außendurchmesser der ersten Engstelle angeordnet ist. Das freie Ende des weiteren Strömungsleitkörpers definiert und begrenzt aufgrund der Ausbildung wenigstens eines abschließenden Teilsegments des Düsenkanals gleichzeitig das offene Ende des Düsenkanals.
  • Der Strömungsleitkörper kann insbesondere eine wie zum Düsengehäuse vorstehend beschriebene Querschnittsform und beispielsweise aus einem wie zum Düsengehäuse vorstehend beschriebenen Material ausgebildet sein. Insbesondere bevorzugt weist der Strömungsleitkörper ein Segment mit düsen- und diffusorähnlichen, weiterhin bevorzugt mit einer lavaldüsenähnlichen Querschnittsform auf, wobei sich das Segment zwischen Ringspalt und offenem Ende des Düsenkanals erstreckt.
  • Der Ringspalt ist zwischen dem Düsenkörper und dem Düsengehäuse und/oder zwischen dem Düsenkörper und dem Strömungsleitkörper ausgebildet. Der Ringspalt ist folglich durch einen zwischen der Außenseite des Düsenkörpers und einer Innenseite des Düsengehäuses bzw. einer Innenseite des Strömungsleitkörpers ausgeformten Freiraum bzw. Spalt definiert. Die Spaltbreite, also der in einer zur Längsachsenrichtung orthogonalen Querschnittsebene liegende geradlinige Abstand zwischen der Außenseite des Düsenkörpers und der Innenseite des Düsengehäuses bzw. des Strömungsleitkörpers nimmt entsprechend der düsenähnlichen Querschnittsform bis zu der Engstelle, insbesondere stetig oder intervallartig ab und danach wieder, insbesondere stetig oder intervallartig zu. Die Intervallabstände können in bevorzugter Weise bedarfsgerecht ausgewählt sein. Der Düsenkörper kann weiterhin bevorzugt in einer durch die Mittellängsachse seines Durchgangs verlaufenden Schnittebene eine kerzenflammenähnliche, weiter bevorzugt zu der Mittellängsachse symmetrische, insbesondere rotationssymmetrische, Querschnittsform aufweisen.
  • Nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist der Ringspalt entlang der Längsachsenrichtung eine der eine erste Engstelle definierende Engstelle folgende zweite Engstelle auf Höhe des freien Endes oder an dem freien Ende des Düsenkörpers in dem Düsengehäuse oder innerhalb des Strömungsleitkörpers auf. Dadurch kann eine erneute Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit in dem zur zweiten Engstelle konvergierenden Ringspaltsegment erreicht werden, um einen definierten Saugströmungseffekt im Durchgangskanal des Düsenkörpers bewirken zu können.
  • Die Multifunktionsdüse nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Erzeugung einer Wirbelfluidströmung, welche sich im Ringspalt entlang der Längsachsenrichtung spiralförmig um den Düsenkörper fortpflanzt und bei Überschreiten des Ringspaltendes am freien Ende des Düsenkörpers auf den von dem Düsenkörper durchgeleiteten Faden bzw. auf das Faserband derart wirkt, dass der Faden bzw. das Faserband mit einer Rotation um seine Längsachse entlang der Längsachsenrichtung beaufschlagt werden kann.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Multifunktionsdüse eine Faserzuführung zum Zuführen von vereinzelten Fasern auf, wobei die Faserzuführung einen Fasereinlass und einen damit kommunizierenden, in Fasertransportrichtung nachgelagerten Faserkanal umfasst.
  • Weiterhin umfasst die Multifunktionsdüse eine Spinnkammer, welche in der Längsachsenrichtung dem Strömungsleitkörper nachgelagert angeordnet ist, wobei der Strömungsleitkörper und der Faserkanal entlang der Längsachsenrichtung in die Spinnkammer münden. Getrennt von der Mündung des Strömungsleitkörpers und des Faserkanals weist die Spinnkammer einen Faserauslass zum Auslassen von überzähligen Fasern auf, wobei der Faserauslass mit einer Unterdruckquelle koppelbar ist
  • Die Multifunktionsdüse bildet nach dieser bevorzugten Ausführungsform eine alternative Spinneinrichtung aus, mittels welcher ein echtgedrehter Faden ohne einen aus parallelen Fasern bestehender ungedrehter Kern herstellbar ist. Dazu wird nach einer bevorzugten Ausführungsform über den Fluideinlass ein druckbeaufschlagtes Fluid in den Düsenkanal bzw. in den Ringspalt eingelassen, welches aufgrund des einseitigen Verschlusses des Düsenkanals mittels des Begrenzungsteils in Richtung der Spinnkammer gedrängt wird. Die spezifische Auslegung des Fluideinlasses bewirkt eine Wirbelfluidströmung innerhalb des Düsenkanals bzw. des Ringspaltes. Das druckbeaufschlagte Fluid wird demzufolge spiralförmig um den Düsenkörper in Richtung der Spinnkammer gedrängt. Die insbesondere lavaldüsenähnliche Querschnittsänderung des Ringspaltes bewirkt eine axial beschleunigte Wirbelfluidströmung bis zu dem freien Ende des Düsenkörpers bzw. bis zu einem Ringspaltaustritt auf Höhe des freien Endes des Düsenkörpers. Die umlaufende Strömung bzw. die Wirbelfluidströmung erzeugt einen Unterdruck bzw. eine Saugströmung am Ausgang des Durchgangskanals, mit dessen Hilfe ein in den Durchgangskanal eingebrachtes Fadenende in den vom Strömungsleitkörper begrenzten Bereich des Düsenkanals befördert werden kann. Das Fadenende erfährt aufgrund der Wirbelfluidströmung eine Rotationsbewegung um seine Längsachse und um die Längsachse des Durchgangskanals und des Strömungsleitkörpers. Der Faserauslass der Spinnkammer wird vorzugsweise mit Unterdruck beaufschlagt, um weiter bevorzugt ein Fördern des rotierenden Fadenendes in die Spinnkammer zu unterstützen. Der im Strömungsleitkörper vorherrschende bis in die Spinnkammer reichende Wirbelfluidströmung bewirkt einen Unterdruck bzw. eine weitere Saugströmung in der Faserzuführung bzw. in dem Faserkanal und dem Fasereinlass. Diese Saugströmung wird weiter bevorzugt über den an die Spinnkammer angelegten Unterdruck verstärkt. Dadurch können über die Faserzuführung beispielsweise durch eine aus dem Offenend-Rotorspinnverfahren bekannte Auflöseeinheit aufgelöste, vereinzelte Fasern über den Fasereinlass in den Faserkanal eingesogen und in die Spinnkammer verbracht werden. Die vereinzelten Fasern gelangen in der Spinnkammer mit dem rotierenden Fadenende in Kontakt, wodurch die vereinzelten Fasern an das rotierende offene Fadenende angelagert und eingebunden werden. Überzählige vereinzelte Fasern können über den Faserauslass ausgeblasen bzw. über den am Faserauslass anliegenden Unterdruck aus der Spinnkammer abgesogen werden, wodurch eine Verstopfung der Spinnkammer vermieden werden kann. Der Faden wird weiter bevorzugt im Zuge der während des Spinnprozesses stattfindenden kontinuierlichen Anlagerung und Einbindung der vereinzelten Fasern an das Fadenende entgegen der Einführrichtung aus der Multifunktionsdüse mittels einer Fadenabzugseinrichtung mit definierter Abzugsgeschwindigkeit abgezogen.
  • Die Multifunktionsdüse nach dieser bevorzugten Ausführungsform ermöglicht unter Ausnutzung des OE-Prinzips, nach welchem an ein offenes Fadenende vereinzelte Fasern zur Bildung des Fadens angelagert und eingebunden werden, das Herstellen eines luftgesponnenen Fadens, welcher eine echte Drehung und keine ungedrehten parallelen Fasern aufweist. Entgegen dem Offenend-Rotorspinnverfahren, bei welchem die Anlagerung und Einbindung der vereinzelten Fasern mittels eines rotierenden Spinnrotors erfolgt, basiert die Multifunktionsdüse nach dieser bevorzugten Ausführungsform auf dem Prinzip des Ring-Strömungsspinnens, bei welchem mittels Erzeugung einer Ringströmung, also einer wie vorstehend beschriebenen Wirbelfluidströmung, die Anlagerung und Einbindung der vereinzelten Fasern an das Fadenende zur Bildung des Fadens ausschließlich über die erzeugte Ringströmung erfolgt. Ein solch hergestellte Faden weist zudem den Vorteil auf, dass dieser annähernd bis vollständig frei von störenden Bauchbinden und/oder Umwindefasern ist. Das so hergestellte Garn ist gegenüber dem Rotorgarn für ein breiteres Anwendungsspektrum geeignet. Des Weiteren kann der Faden mit einer gegenüber Ringspinnverfahren höheren Spinngeschwindigkeit hergestellt werden.
  • Resultierend kann mit der vorliegenden Erfindung ein echtgedrehter Faden vereinigend wenigstens einige Vorteile eines Rotorgarns mit einigen eines Ringgarnes bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die körperliche Erstreckungslänge der Spinnkammer entlang der Längsachsenrichtung auf die Faserlänge der zu verarbeitenden Fasern abgestimmt. Weiter bevorzugt ist die Spinnkammer von dem Düsengehäuse oder durch ein Spinnkammergehäuse ausgebildet, welches mit dem Düsengehäuse auswechselbar, also zerstörungsfrei, koppel- und entkoppelbar ist. Die auswechselbare Kopplung der Spinnkammer mit der Multifunktionsdüse ermöglicht eine simple Anpassung der Multifunktionsdüse an unterschiedliche zu verarbeitende Faserlängen zum Erzeugen des definierten luftgesponnenen echtgedrehten Fadens. So kann abhängig von der zu verarbeitenden Faserlänge eine auf diese Faserlänge abgestimmte Spinnkammer mit der Multifunktionsdüse gekoppelt werden.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bildet der Strömungsleitkörper eine Trennwand zwischen dem Düsenkanal und dem Faserkanal aus. Der Faserkanal ist mit anderen Worten in bevorzugter Weise auf einer dem Düsenkanal abgewandten Seite des Strömungsleitkörpers ausgebildet. Der Faserkanal kann weiter bevorzugt radial innenseitig durch den Strömungsleitkörper und radial außenseitig durch eine zu dem Strömungsleitkörper beabstandet ausgebildete Wandung des Düsengehäuses ausgeformt werden, wobei sich diese Wandung in der Längsachsenrichtung, insbesondere ausgehend von dem festen Ende des Strömungsleitkörpers gemeinsam mit dem Strömungsleitkörper zur Ausbildung des Faserkanals definiert erstreckt. Besonders bevorzugt überragt die radial außenseitig begrenzende Wandung den Strömungsleitkörper in Richtung der Spinnkammer und ist weiterhin bevorzugt als Kopplungselement zum auswechselbaren Koppeln des Spinnkammergehäuses mit dem Düsengehäuse ausgebildet. Die Multifunktionsdüse kann somit vereinfacht und kompakt ausgestaltet werden.
  • Vorzugsweise weist die Spinnkammer entlang ihrer Längsachse eine einfach oder mehrfach lavaldüsenähnliche Querschnittsform auf. Dadurch kann der Saugströmungseffekt zum Einsaugen der vereinzelten Fasern und des Fadenendes in die Spinnkammer begünstigend unterstützt werden.
  • Weiterhin bevorzugt kann die Spinnkammer durch ein schlauchartiges, flexibles Gebilde ausgestaltet sein. So kann die Spinnkammer in einfacher Weise mit dem Düsengehäuse, beispielsweise durch Aufstülpen, auswechselbar gekoppelt werden. Ferner kann die Spinnkammer kostengünstig hergestellt werden.
  • In bevorzugter Weise kann die Spinnkammer entlang der Längsachsenrichtung eine Rotortasseninnenraum ähnliche Querschnittsform mit einem Innendurchmesser aufweisen, entlang welchem die Mündungen des Strömungsleitkörpers, des Faserkanals und des Faserauslasses zur Kommunikation mit der Spinnkammer angeordnet sind, wobei die Mündungen auf einer gleichen oder unterschiedlichen Seite angeordnet sein können. Dadurch lassen sich vorbekannte Rotortassengeometrien auf kostengünstige Art und Weise verwenden. Weiter bevorzugt ist die Mündung des Strömungsleitkörpers entlang des Innendurchmessers radial innen mit einem kreisförmigen Querschnitt, die Mündung des Faserauslasses radial außen mit einem die Mündung des Strömungsleitkörpers umgebenden ringspaltartigen Querschnitt und die Mündung des Faserkanals in radialer Richtung dazwischen entweder mit einem kreisförmigen oder die Mündung des Strömungsleitkörpers umgebenden ringspaltartigen Querschnitt angeordnet. Die Spinnkammer ist damit einfach und kompakt ausbildbar.
  • In einer weiteren alternativen Weise kann die Multifunktionsdüse nach einer bevorzugten Ausführungsform bei einer Arbeitsstelle einer Spinnmaschine zum Spinnen eines echtgedrehten Fadens, insbesondere bei einer Ringspinnmaschine, als Spinneinrichtung eingesetzt werden. Die Arbeitsstelle weist eine übliche Streckwerkvorrichtung zum definierten Verziehen eines der Streckwerkvorrichtung zugeführten Faserbandes und eine antreibbare Spindel zum drehbar mitführenden Tragen einer Leerhülse auf, wobei die Spindel mit der Leerhülse rotierbar von einer Spindelbank getragen ist, welche zur Ausführung einer entlang der Rotationsachse der Spindel bzw. der Leerhülse hin- und hergehenden Hubbewegung unter Mitführung der Spindel mit der Leerhülse ausgebildet ist. Ferner umfasst die Arbeitsstelle eine stationär angeordnete Begrenzungshülse mit einem Hohlraum, in welcher die von der Spindel getragene Leerhülse in einer aufwärtsseitigen Endposition der Hubbewegung wenigstens teilweise aufgenommen ist. Die Multifunktionsdüse als Spinneinrichtung ist entlang der Faserbandtransportrichtung zwischen dem Streckwerk und der Begrenzungshülse angeordnet. Das von dem Streckwerk kommende, definiert verzogene Faserband wird von der Multifunktionsdüse empfangen, durch die Durchgangskanäle des Begrenzungsteils und des Düsenkörpers durchgeleitet, im Bereich des Strömungsleitkörpers mittels der anliegenden Wirbelfluidströmung zu einem Faden gesponnen, welcher von der Wirbelfluidströmung begleitend aus dem Strömungsleitkörper in Richtung der Spindel durch Übergabe in den Hohlraum der Begrenzungshülse ausgeleitet wird. Die Spindel wird zum Bewickeln der Leerhülse, insbesondere gleichgerichtet zur in der Multifunktionsdüse wirkenden Wirbelfluidströmung rotiert und mittels der Hubbewegung definiert relativ zu der Begrenzungshülse hin und her bewegt, um eine definierte Bewicklung der Leerhülse entlang ihrer Längsachse im Bewicklungsbereich vorzunehmen. Die gleichgerichtete Rotation begünstigt eine präzise Ablage des Fadens im Bewicklungsbereich der Leerhülse bzw. die Bewicklung der Leerhülse entlang ihrer Längsachse. Mit Blick auf die bevorzugte Ausführungsform der Arbeitsstelle einer Ringspinnmaschine ersetzt die Multifunktionsdüse in Verbindung mit der Begrenzungshülse in vorteilhafter Weise das übliche Ring-Läufer-System. Der Ersatz ermöglicht den Wegfall der physikalischen Grenzen des Ring-Läufer-Systems, womit folglich in alternativer Weise ein echtgedrehter Faden mit höherer Spinngeschwindigkeit hergestellt und die Leerhülse zügiger bewickelt und resultierend auch die Produktivität gesteigert werden kann.
  • Die mittels der Multifunktionsdüse erzeugte, insbesondere auf einen durchgeleiteten Faserband einwirkende Drehung ermöglicht darüber hinaus nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eine Kompaktierung des durchgeleiteten Fasermaterials. So kann die Multifunktionsdüse nach einem weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung in einem Faserbandlaufweg in Faserbandtransportrichtung vor einem Walzenpaar einer Streckwerkvorrichtung, insbesondere einer Streckwerkvorrichtung für eine Ringspinn- oder Luftspinn- oder Flyermaschine, angeordnet werden, wobei die Streckwerkvorrichtung wenigstens zwei mit zueinander unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit antreibbare Walzenpaare zum Verziehen des über die Walzenpaare durchgeleiteten Faserbandes aufweist, wodurch zwischen diesen Walzenpaaren im Betrieb der Streckwerksvorrichtung ein Verzugsfeld definiert wird. Das durch die Multifunktionsdüse durchgeleitete Faserband erfährt, insbesondere unter Verzugseinwirkung bei Anordnung zwischen den beiden Walzenpaaren im Betrieb der Streckwerkvorrichtung, einen Falschdrall, welcher sich in Faserbandtransportrichtung zwischen den Klemmbereichen der Walzenpaare ausbildet und sich in Faserbandtransportrichtung zunehmend verstärkt. Der Faserbandverbund kann mittels der einwirkenden Drehung zuverlässig verdichtet werden, da etwaige abstehende Randfasern ohne Weiteres in den Faserbandverbund eingebunden werden können und der Faserbandverbund entlang seiner Breitenrichtung eine effiziente Verschmälerung bzw. Kompaktierung erfährt.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird folglich ein für unterschiedliche Textilmaschinentypen, insbesondere ein für unterschiedliche Spinnmaschinentypen, geeignetes Mittel bereitgestellt, mittels welchem abhängig von der Verwendungsart Garnparameter wie Haarigkeit, Festigkeit, Steifigkeit und Griffigkeit begünstigend beeinflusst sowie Garnstrukturen mit Vorteilen eines Offenend-Spinngarns mit denen eines Ringgarns vereint werden können. Vorzugsweise können nach einer bevorzugten Ausführungsform zur weiteren konstruktiven Vereinfachung die Multifunktionsdüse oder einzelne ihrer Komponenten, die Spinnkammer und/oder die Begrenzungshülse zu ihrer entlang der Längsachsenrichtung verlaufenden Mittelachse rotationssymmetrisch ausgebildet sein.
  • Die vorstehend beschriebenen Anwendungen der Multifunktionsdüse sind beispielhaft. Die Multifunktionsdüse kann insbesondere in weiteren Textilmaschinentypen wie beispielsweise einer Karde, einer Strecke oder einem Flyer und im Besonderen in Kombination mit deren jeweiligen Streckwerkvorrichtungen in einer wie vorstehend beispielhaft beschriebenen Art und Weise verwendet werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, anhand der Figuren und Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Patentansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Schnittansicht in schematischer Darstellung einer Multifunktionsdüse nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
    Fig. 2
    eine Schnittansicht in schematischer Darstellung einer Multifunktionsdüse nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
    Fig. 3
    eine Schnittansicht in schematischer Darstellung der Multifunktionsdüse nach einem der in Figur 1 und Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiele entlang der Schnittlinie A-A,
    Fig. 4
    eine Schnittansicht in schematischer Darstellung einer Offenend-Spinnvorrichtung mit einer Multifunktionsdüse nach einem dritten Ausführungsbeispiel,
    Fig. 5
    eine Schnittansicht in schematischer Darstellung einer Spinnkammer nach einem Ausführungsbeispiel für eine Offenend-Spinnvorrichtung mit einer Multifunktionsdüse nach einem dritten Ausführungsbeispiel,
    Fig. 6
    eine Schnittansicht in schematischer Darstellung einer Spinnvorrichtung mit einer in Figur 2 gezeigten Multifunktionsdüse, und
    Fig. 7
    eine Schnittansicht in schematischer Darstellung einer Streckwerkvorrichtung mit einer in Figur 1 gezeigten Multifunktionsdüse.
  • In der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
  • Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Schnittansicht einer Multifunktionsdüse 100 nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Multifunktionsdüse 100 weist ein druckbeaufschlagbares Düsengehäuse 2 auf, das einen sich entlang der Längsachsenrichtung A des Düsengehäuses 2 erstreckenden Düsenkanal 2A umfasst, welcher entlang der Längsachsenrichtung A einseitig offen ist. Bei dem Düsengehäuse 2 handelt es sich um einen geometrischen Hohlkörper, dessen Hohlraum den Düsenkanal 2A ausbildet. Das Düsengehäuse 2 ist nach diesem Ausführungsbeispiel mit einem orthogonal zu seiner Längsachsenrichtung A kreisförmigen Querschnitt aus einem kunststoffhaltigen Material ausgebildet. Die Wandung 2B des Düsengehäuses 2 weist eine solche Stärke und Materialzusammensetzung auf, dass diese einer länger anhaltenden Druckbeaufschlagung mit Druckluft standhalten kann.
  • Das Düsengehäuse 2 ist mit einem als Fluideinlass ausgebildeten Drucklufteinlass 13 zur Erzeugung einer Wirbelluftströmung in dem Düsenkanal 2A ausgebildet, wobei sich der Drucklufteinlass 13 über die Wandung 2B mit einer Fluideinlassmündung in dem Düsenkanal 2A erstreckt. Der Drucklufteinlass 13 ist innerhalb einer Druckluftkammer 17 eines Vorkammergehäuses 14 für die Druckluftzuführung angeordnet. Das Vorkammergehäuse 14 ist an dem Düsengehäuse 2 angeordnet und ist über einen weiteren Drucklufteinlass 3 mit einer Druckluftquelle koppelbar. Wie insbesondere mit Figur 3 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigt, erstreckt sich das Vorkammergehäuse 14 mit der Druckluftkammer 17 ringartig vollständig um das Düsengehäuse 2, um eine Mehrzahl an Drucklufteinlässen 13 über die ebenfalls ringartig ausgebildete Druckluftkammer 17 gleichzeitig mit Druckluft versorgen zu können. Insgesamt sind nach diesem Ausführungsbeispiel vier Drucklufteinlässe 13 an dem Düsengehäuse 2 ausgebildet, welche umläufig gleichverteilt angeordnet sind. Jeder der vier Drucklufteinlässe 13 weist Fluideinlassmündungen auf, die in einer orthogonalen Ebene (Figur 3, Schnittebene A-A) zu der Längsachsenrichtung A derart mit ihrer Mündungsachse C angeordnet sind, dass die Druckluft tangential zu dem Düsenkanal 2A eingelassen werden kann. Die tangential ausgerichtete Mündungsachse C weist ferner in eine dem offenen Ende des Düsenkanals 2A zugewandten Richtung unter Einschluss eines Winkels von größer als 0° und kleiner als 90° mit der orthogonalen Ebene, wodurch eine verbesserte Wirbelluftströmung mit verminderten Turbulenzströmungen erzeugbar ist.
  • In dem Düsenkanal 2A ist ein Düsenkörper 1 auswechselbar eingesetzt, welcher einen sich entlang der Längsachsenrichtung A erstreckenden Durchgangskanal 15 zum Durchleiten eines Fadens F bzw. Faserbandes FB aufweist. Der Querschnitt des Durchgangskanals 15 ist entsprechend dem Querschnitt des durchzuleitenden Fadens F bzw. des durchzuleitenden Faserbandes FB geeignet angepasst, den Faden F bzw. das Faserband FB durch den Düsenkörper 1 durchleiten zu können. Nach diesem Ausführungsbeispiel ist der Innendurchmesser des Durchgangskanals 15 querschnittlich an den Außendurchmesser des durchzuleitenden Fadens F bzw. des durchzuleitenden Faserbandes FB um wenigstens 3 % und höchstens 25 % vergrößert angepasst, um eine effiziente und insbesondere ungehinderte Durchleitung des Fadens F bzw. des Faserbandes FB gewährleisten zu können.
  • Der Düsenkörper 1 ist entlang der Längsachsenrichtung A kürzer als der Düsenkanal 2A ausgebildet, wodurch die eingelassene Druckluft an einem freien Ende des Düsenkörpers 1 in dem Düsengehäuse 2 vorbeigeführt werden kann, um eine Saugströmung in dem Durchgangskanal 15 erzeugen zu können.
  • Der Düsenkörper 1 weist an seinem einen Ende ein Begrenzungsteil 1A zur das Düsengehäuse 2 axial einseitig verschließenden und damit den Düsenkanal 2A axial einseitig begrenzenden Anordnung im Düsenkanal 2A auf, um den Düsenkanal 2A abseits des Fluideinlasses/Drucklufteinlasses 13 zu verschließen. Der Begrenzungsteil 1A ist nach diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Düsenkörper 1 ausgebildet. Der Begrenzungsteil 1A weist einen entlang der Längsachsenrichtung A verlaufenden weiteren Durchgangskanal 1B für den Faden F bzw. das Faserband FB zur Kommunikation mit dem Durchgangskanal 15 des Düsenkörpers 1 auf. Der weitere Durchgangskanal 1B und der Durchgangskanal 15 sind entlang der Längsachsenrichtung A koaxial mit identischer Querschnittsform ausgestaltet angeordnet.
  • Nach einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Begrenzungsteil 1A als separates Bauteil ausgestaltet sein, wobei dieser unmittelbar an dem Düsenkörper 1 so angeordnet sein kann, dass der weitere Durchgangskanal 1B in den Durchgangskanal 15 unmittelbar übergeht und den Düsenkörper 1 insbesondere mittels stoff-, kraft- oder formschlüssiger Verbindung trägt.
  • Der Düsenkörper 1 bildet abseits des Begrenzungsteils 1A mit der Wandung 2B des Düsengehäuses 2 über die Erstreckungslänge des Düsenkörpers 1 einen zwischenliegenden Ringspalt 18 aus. Der Ringspalt 18 erstreckt sich in dem Düsenkanal 2A entlang der Längsachsenrichtung A mit einer ersten Engstelle 19, zu welcher sich der Ringspalt 18 entlang der Längsachsenrichtung A beidseits verjüngt und welche dem Drucklufteinlass 13 in Längsachsenrichtung A nachgelagert ausgebildet ist, und mit einer zweiten Engstelle 20 auf Höhe des freien Endes des Düsenkörpers 1. Der Ringspalt 18 bildet nach diesem Ausführungsbeispiel bis zur jeweiligen ersten 19 und zweiten Engstelle 20 eine Düse und ab der ersten Engstelle 19 einen Diffusor aus. Im Bereich des Drucklufteinlasses 13 wird in dem Ringspalt 18 dadurch eine Strömungskammer 5 ausgeformt, von welcher sich eine Druckluftströmung nach Einlassen der Druckluft über den Drucklufteinlass 13 in Richtung der ersten Engstelle 19 fortpflanzt.
  • In Längsachsenrichtung A ist dem Düsenkörper 1 ein hohlkörperartiger Strömungsleitkörper 7 zum fluidbegleitenden Leiten des Fadens F bzw. Faserbandes FB zwischen dem Ringspalt 18 und dem offenen Ende des Düsenkanals 2A nachgelagert, wobei der Strömungsleitkörper 7 dem Düsenkörper 1 nachgelagert eine Rotationskammer 6 ausformt. Der Strömungsleitkörper 7 ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch das Düsengehäuse 2 ausgebildet. Figur 2 zeigt eine Multifunktionsdüse 200 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, welcher sich von dem vorstehend mit Bezug auf Figur 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel durch die Ausgestaltung des Strömungsleitkörpers 7 unterscheidet. Bei dem mit Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Strömungsleitkörper 7 als separates Bauteil ausgestaltet, welches in dem Düsenkanal 2A mit dem Düsengehäuse 2 gekoppelt ist. Dazu ist ein festes Ende 7A in dem Düsenkanal 2A an der Innenseite der Wandung 2B an dem Düsengehäuse 2 fixiert. Der Strömungsleitkörper 7 erstreckt sich von dem festen Ende 7A bis zu einem freien Ende 7B, welcher bei beiden Ausführungsbeispielen gleichzeitig das offene Ende des Düsenkanals 2A definiert. Der Strömungsleitkörper 7 gemäß beiden Ausführungsbeispielen ist entlang der Längsachsenrichtung A querschnittlich lavaldüsenähnlich ausgeformt.
  • Mittels der Multifunktionsdüse 100, 200 nach den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen kann nach Einlassen eines druckbeaufschlagten Fluides, insbesondere einer Druckluft, eine Wirbelluftströmung W erzeugt werden. Nach Einlassen der Druckluft über den Drucklufteinlass 13 wird in der Strömungskammer 5 eine den Düsenkörper 1 umlaufende Strömung erzeugt, welche infolge des vorherrschenden Überdrucks und des Begrenzungsteils 1A in Richtung der ersten Engstelle 19, den Düsenkörper 1 umlaufend gerichtet wird. Nach dem Prinzip einer Düse wird die Wirbelluftströmung W über die erste Engstelle 19 und die zweite Engstelle 20 hinweg beschleunigt. An dem freien Ende des Düsenkörper 1 erzeugt die beschleunigte Wirbelluftströmung W einen Unterdruck in dem Durchgangskanal 15. Mittels des Unterdrucks wird eine Saugströmung in dem Durchgangskanal 15 bewirkt, welche sich zum Einführen und Einziehen eines Fadens F bzw. Faserbandes FB in Einführrichtung B eignet. Die die zweite Engstelle 20 und das freie Ende des Düsenkörpers 1 passierende Wirbelluftströmung W kann sich innerhalb des dem Düsenkörper 1 nachgelagerten freien Abschnitts des Strömungsleitkörpers 7, welcher freie Abschnitt die Rotationskammer 6 definiert, ungehindert rotieren und sich in Richtung des offenen Endes des Düsenkanals 2A fortpflanzen. Die Wirbelluftströmung W wird dabei durch die lavaldüsenähnliche Querschnittsform des Strömungsleitkörpers 7 in Richtung des offenen Endes des Düsenkanals 2A axial, mit anderen Worten in Längsachsenrichtung A, beschleunigt.
  • Im Zusammenspiel mit der Einführung eines Fadens F bzw. Faserbandes FB wird der in den weiteren Durchgangskanal 1B eingeführte Faden F bzw. das eingeführte Faserband FB bei Druckluftzuführung über den Drucklufteinlass 13 mittels der in dem Durchgangskanal 15 und dem weiteren Durchgangskanal 1B erzeugten Saugströmung in Richtung der Rotationskammer 6 gesogen. Gleichzeitig wird der durchgeleitete Faden F bzw. das durchgeleitete Faserband FB in eine Rotationsbewegung um ihre Längsachse und um die Achse der Einführrichtung B bzw. der Längsachsenrichtung A versetzt. Die Rotation um die eigene Längsachse ist bedingt durch einen entgegen der Längsachsenrichtung A außerhalb der Multifunktionsdüse 100, 200 liegenden Klemmpunkt im Zuge der Faden- bzw. Faserbanddurchleitung. Beispielsweise kann die Klemmung des Fadens F bzw. des Faserbands FB außerhalb der Multifunktionsdüse 100, 200 über eine Fadenabzugseinrichtung 12 oder über eine Fadenzuführeinrichtung, wie im nachstehenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, erfolgen.
  • Nach Verlassen des Düsenkörpers 1 erfährt der in die Multifunktionsdüse 100, 200 eingeführte Faden F bzw. das Faserband FB eine Rotation um die Achse der Einführrichtung B mit größerem Rotationsdurchmesser, welcher durch den Innendurchmesser der Rotationskammer 6 bzw. des Strömungsleitkörpers 7 begrenzt ist.
  • Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Schnittansicht einer Offenend-Spinnvorrichtung 400 nach einem Ausführungsbeispiel mit einer Multifunktionsdüse 300 nach einem dritten Ausführungsbeispiel. Bei der Multifunktionsdüse 300 nach dem dritten Ausführungsbeispiel weist die Wandung 2B des Düsengehäuses 2 zusätzlich zu der Multifunktionsdüse 200 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel in Längsachsenrichtung A eine solche Erstreckungslänge auf, dass das Düsengehäuse 2 das freie Ende 7B des Strömungsleitkörpers 7 in Längsachsenrichtung A überragt. Weiterhin ist in der Wandung 2B des Düsengehäuses 2 ein Fasereinlass 4 in Längsachsenrichtung A dem festen Ende 7A des Strömungsleitkörpers 7 nachgelagert ausgebildet. Der Fasereinlass 4 mündet in einem zwischen dem Strömungsleitkörper 7 und der Wandung 2B des Düsengehäuses 2 ausgebildeten Zwischenraum, welcher einen Faserkanal 4A definiert. Der Fasereinlass 4 ist mit einer Faserzuführeinrichtung wie beispielsweise einer aus dem Rotorspinnmaschinenbereich bekannten Faserauflöseeinheit koppelbar, um der Multifunktionsdüse 300 über den Faserkanal 4A aufgelöste bzw. vereinzelte Fasern FS zuführen zu können.
  • An dem Düsengehäuseende 2 ist mittels der den Strömungsleitkörper 7 in der Längsachsenrichtung A überragenden Wandung 2B ein axiales Ende eines Spinnkammergehäuses 8 auswechselbar angebunden. Die Kopplung ist bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel mittels luftdichten Presssitz zwischen den jeweiligen, einander zugewandten Endseiten des Düsengehäuses 2 und dem Spinnkammergehäuse 8 realisiert, welche zum Auswechseln des Spinnkammergehäuses 8 mittels Abziehen und Aufstecken entlang der Längsachsenrichtung A lösbar und fixierbar sind. Das Spinnkammergehäuse 8 weist entlang der Längsachsenrichtung A eine lavaldüsenähnliche Querschnittsform auf, wobei das dem Düsengehäuse 2 in der Längsachsenrichtung A nachgelagerte konvergierende Spinnkammergehäusesegment eine Spinnkammer 9 ausformt. Das Spinnkammergehäuse 8 umfasst im divergierenden Spinnkammergehäusesegment einen Faserauslass 16, welcher an eine Unterdruckquelle anschließbar ist.
  • Die Offenend-Spinnvorrichtung 400 umfasst eine Fadenabzugseinrichtung 12, welche entlang des Fadenlaufwegs angeordnet ist, um einen mit der Multifunktionsdüse 300 luftgesponnenen Faden F aus dieser geregelt abzuziehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Fadenabzugseinrichtung 12 über ein definiert antreibbares Walzenpaar ausgebildet. Alternativ dazu kann die Fadenabzugseinrichtung 12 nach einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise über eine Spulvorrichtung realisiert sein, welche zum Aufspulen einer Auflaufspule ausgebildet ist, wobei die Aufspulung gleichzeitig den Fadenabzug bewirkt. Weiterhin alternativ kann die Fadenabzugseinrichtung 12 durch einen Fadenspeicher realisiert sein, mittels welchem eine definierte Fadenmenge speicherbar ist. Ein solcher Fadenspeicher begünstigt insbesondere einen kontinuierlichen Spinnbetrieb während der Behebung eines Fadenbruchs beispielsweise mittels einer Fadenspleisseinrichtung.
  • Mit der Offenend-Spinnvorrichtung 400 kann ein Offenend-Spinnverfahren zum Erzeugen eines echtgedrehten Garns durchgeführt werden. Dazu ist insbesondere im Zuge eines Anspinnprozesses zunächst ein Überdruck an dem Drucklufteinlass 3 zum Einlassen von Druckluft sowie ein Unterdruck an dem Faserauslass 16 anzulegen. Dies kann gleichzeitig oder in einer gewünschten Reihenfolge erfolgen. Anschließend ist der Multifunktionsdüse 300 an dem weiteren Durchgangskanal 1B ein Fadenende eines Fadens F vorzulegen oder in den weiteren Durchgangskanal 1B definiert einzuführen. Der anliegende Überdruck bewirkt eine Saugströmung in dem weiteren Durchgangskanal 1B, über welchen das Fadenende zuverlässig in den weiteren Durchgangskanal 1B eingesogen bzw. über den Durchgangskanal15 des Düsenkörpers 1 bis in die Rotationskammer 6 geleitet werden kann. Die mittels des Überdrucks erzeugte Wirbelluftströmung W, begünstigend unterstützt durch den Unterdruck, beaufschlagt das in die Rotationskammer 6 eingeführte Fadenende, wodurch es zu einer Rotation des Fadenendes bzw. des Fadens F sowie zu einer Mitführung des Fadenendes bzw. des Fadens F in Längsachsenrichtung A kommt. Es wird die Faserzuführung zum Zuführen von vereinzelten Fasern FS zugeschaltet. Der an dem Fasereinlass 4 anliegende Unterdruck bzw. die anliegende Saugströmung bewirkt ein Zuführen von vereinzelten Fasern FS von der mit dem Fasereinlass 4 gekoppelten Faserauflöseeinheit. Die vereinzelten Fasern FS werden von der Wirbelluftströmung W am Ende des Düsenkörpers 1 bis in die Spinnkammer 9 rotierend mitgenommen. Die Zuführung des Fadenendes und der vereinzelten Fasern FS kann gleichzeitig oder in gewünschter Reihenfolge zeitversetzt vorgenommen werden. Die Zuführung der vereinzelten Fasern FS kann generell kontinuierlich oder intervallartig in einer bedarfsgerecht geregelten Art und Weise erfolgen. Sobald das Fadenende und die Fasern FS in der Spinnkammer 9 begleitend durch die Wirbelluftströmung W angekommen sind, haften sich die rotierenden vereinzelten Fasern FS an das gleichfalls rotierende Fadenende an, wodurch ein neuer luftgesponnener Fadenabschnitt mit echter Drehung ohne innenliegenden ungedrehten Kern entsteht. Überzählige Fasern FS werden gleichzeitig mittels des anliegenden Unterdrucks über den Faserauslass 16 abgeführt. Der Faden F wird bei anliegendem Unter- und Überdruck während der Zuführung der vereinzelten Fasern FS entgegen der Einführrichtung B des Fadenendes aus der Multifunktionsdüse 300 mittels der Fadenabzugseinrichtung 12 mit einer Abziehgeschwindigkeit abgezogen, welche eine fortwährende Ansammlung von vereinzelten Fasern FS an dem sich neu bildenden Fadenende zum Luftspinnen des Fadens F mit echter Drehung ermöglicht.
  • Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung eine Schnittansicht einer Spinnkammer 9 nach einem Ausführungsbeispiel für eine Offenend-Spinnvorrichtung 400 mit einer Multifunktionsdüse 300 nach einem dritten Ausführungsbeispiel. Die Spinnkammer 9 weist quer zu der Längsachsenrichtung A eine Rotortasseninnenraum ähnliche Querschnittsform mit einem Innendurchmesser auf, entlang welchem die Mündungen des Strömungsleitkörpers 7, des Faserkanals 4A und des Faserauslasses 16 zur Kommunikation mit der Spinnkammer 9 angeordnet sind. Die Mündung des Strömungsleitkörpers 7 ist nach diesem Ausführungsbeispiel radial innen und koaxial mit der Spinnkammer 9 mit einem kreisförmigen Querschnitt, die Mündung des Faserauslasses 16 radial außen mit einem die Mündung des Strömungsleitkörpers 7 umgebenden ringspaltartigen Querschnitt und die Mündung des Faserkanals 4A in radialer Richtung dazwischen mit einem die Mündung des Strömungsleitkörpers 7 umgebenden ringspaltartigen Querschnitt angeordnet. Die Wirk- und Funktionsweise der Spinnkammer 9 nach diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist gleich der vorstehend beschriebenen Spinnkammer 9. Die Verwendung einer solchen querschnittlichen Rotortasseninnenraum ähnlichen Spinnkammer 9 ermöglicht eine kompakte Bauform sowie die Verwendung bekannter und bereits bewährter Rotortassengeometrien.
  • Mit Figur 6 ist in schematischer Darstellung eine Schnittansicht einer Spinnvorrichtung 500 mit einer in Figur 2 gezeigten Multifunktionsdüse 200 gezeigt. Der Spinnvorrichtung 500 ist eine Faserbandzuführung 10 zugeordnet, welche nach diesem Ausführungsbeispiel durch ein Ausgangswalzenpaar einer Streckwerkvorrichtung 600 zum definierten Verziehen des Faserbandes FB ausgebildet ist. Die Spinnvorrichtung 500 umfasst die Multifunktionsdüse 200 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel zum Empfangen des verzogenen Faserbandes FB. Der Multifunktionsdüse 200 ist in einer Einführrichtung B bzw. Zuführrichtung des Faserbandes FB eine Begrenzungshülse 11 gefolgt von einer drehbar antreibbaren Spindel 21 nachgelagert. Die Spindel 21 ist ausgelegt, eine Leerhülse 22 drehbar, insbesondere zu einer in der Multifunktionsdüse 200 erzeugten Wirbelfluidströmung W gleichgerichteten Drehrichtung mitführend zu tragen. Die Spindel 21 mit der Leerhülse 22 werden gemeinsam rotierbar von einer nicht dargestellten Spindelbank getragen. Die Spindelbank ist ausgestaltet, entlang der Rotationsachse der Spindel 21 bzw. der Leerhülse 22 eine hin- und hergehende lineare Hubbewegung unter Mitführung der Spindel 21 mit der Leerhülse 22 auszuführen. Die Begrenzungshülse 11 umfasst dafür einen Hohlraum 11A, in welcher die von der Spindel 21 getragene Leerhülse 22 in einer aufwärtsseitigen Endposition der Hubbewegung wenigstens teilweise aufnehmbar ist. Die Multifunktionsdüse 200 ist mit der Begrenzungshülse 11 derart verbunden, dass der von der Multifunktionsdüse 200 erzeugte Faden F von dem Düsenkanal 2A in den Hohlraum 11A nahtlos übergebbar ist, um eine Bewicklung eines definierten Bewicklungsbereiches der Leerhülse 22 im Zuge der relativ zur Begrenzungshülse 11 durchgeführten Hubbewegung der Spindelbank samt Rotation der Spindel 21 mit der Leerhülse 22 zu ermöglichen. Prinzipiell ähnelt der vorbeschriebene Aufbau einer Arbeitsstelle einer Ringspinnmaschine mit der Ausnahme, dass anstelle eines üblichen Ring-Läufer-Systems die Multifunktionsdüse 200 mit der Begrenzungshülse 11 eingesetzt wird. Der Ersatz des Ring-Läufer-Systems begünstigt den Wegfall der durch dieses System bedingten physikalischen Grenzen, wodurch der Faden F mit echter Drehung mit höherer Spinngeschwindigkeit als bei einer üblichen Ringspinnmaschine erzeugt werden kann, was in einer zügigeren Bewicklung der Leerhülsen 22 und einer gesteigerten Produktivität resultiert.
  • Figur 7 zeigt eine Schnittansicht in schematischer Darstellung einer Streckwerkvorrichtung 600 mit einer in Fig. 1 gezeigten Multifunktionsdüse 100. Die Streckwerkvorrichtung 600 weist mehrere Walzenpaare 23, 24 entlang einer Faserbandtransportrichtung auf, welcher der Längsachsenrichtung A der Multifunktionsdüse 100 entspricht. Die jeweiligen Walzenpaare 23, 24 sind in üblicher Weise mit zueinander unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit antreibbar, um das von diesen Walzenpaaren 23, 24 transportierte Faserband FB definiert zu Verziehen. Zwischen diesen Walzenpaaren 23, 24 wird somit ein entsprechendes Verzugsfeld ausgeformt. Die Multifunktionsdüse 100 ist nach diesem Ausführungsbeispiel in dem Verzugsfeld zwischen den zwei Walzenpaaren 23, 24 zum Empfang des Faserbandes FB von dem einen Walzenpaar 23 und zur Weiterleitung an das andere Walzenpaar 24 angeordnet. Das durch die Multifunktionsdüse 100 durchgeleitete Faserband FB erfährt im laufenden Betrieb der Streckwerkvorrichtung 600 bei anliegendem Überdruck am Fluideinlass/Drucklufteinlass 13 einen Falschdrall, welcher sich in der Faserbandtransportrichtung bis zu einem Klemmbereich des der Multifunktionsdüse 100 nachgelagerten Walzenpaares 24 zunehmend verstärkt. Der Faserbandverbund kann mittels der einwirkenden Drehung zuverlässig verdichtet werden, da etwaige abstehende Randfasern ohne Weiteres in den Faserbandverbund eingebunden werden können und der Faserbandverbund entlang seiner Breitenrichtung eine effiziente Verschmälerung bzw. Kompaktierung erfährt.
  • Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
  • Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine "und/oder" Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu verstehen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. Bezugszeichenliste
    1 Düsenkörper 16 Faserauslass
    1A Begrenzungsteil 17 Druckluftkammer
    1B weiteren Durchgangskanal 18 Ringspalt
    2 Düsengehäuse 19 erste Engstelle
    2A Düsenkanal 20 zweite Engstelle
    2B Wandung des Düsengehäuses 21 Spindel
    3 weiterer Drucklufteinlass 22 Leerhülse
    4 Fasereinlass 23, 24 Walzenpaar
    4A Faserkanal
    5 Strömungskammer
    6 Rotationskammer 100, 200,
    7 Strömungsleitkörper 300 Multifunktionsdüse
    7A festes Ende des Strömungsleitkörpers 400 Offenend-Spinnvorrichtung
    500 Spinnvorrichtung
    7B freies Ende des Strömungsleitkörpers 600 Streckwerkvorrichtung
    8 Spinnkammergehäuse
    9 Spinnkammer A Längsachsenrichtung
    10 Faserbandzuführung B Einführrichtung des Fadens bzw. Faserbandes
    11 Begrenzungshülse
    11A Hohlraum der Begrenzungshülse C Mündungsachse
    F Faden
    12 Fadenabzugseinrichtung FB Faserband
    13 Drucklufteinlass FS Faser
    14 Vorkammergehäuse W Wirbelluftströmung
    15 Durchgangskanal

Claims (15)

  1. Multifunktionsdüse (100; 200; 300) für eine Spinnmaschine umfassend
    ein druckbeaufschlagbares Düsengehäuse (2) mit einem sich entlang der Längsachsenrichtung (A) des Düsengehäuses (2) erstreckenden Düsenkanal (2A), welcher entlang der Längsachsenrichtung (A) einseitig offen ist,
    einen Fluideinlass (13) zum Einlass eines druckbeaufschlagten Fluides in den Düsenkanal (2A) zum Bewirken einer Wirbelfluidströmung (W) innerhalb des Düsenkanals (2A),
    einen Düsenkörper (1) zur Anordnung in dem Düsenkanal (2A) oder in dem Düsenkanal (2A) mit dem Düsengehäuse (2) ausgebildet, wobei der Düsenkörper (1) entlang der Längsachsenrichtung (A) kürzer als der Düsenkanal (2A) ausgebildet ist und einen sich entlang der Längsachsenrichtung (A) erstreckenden Durchgangskanal (15) zum Durchleiten eines Fadens (F) oder Faserbandes (FB) aufweist,
    einen Ringspalt (18), der sich in dem Düsenkanal (2A) entlang der Längsachsenrichtung (A) mit wenigstens einer Engstelle (19), zu welcher sich der Ringspalt (18) entlang der Längsachsenrichtung (A) beidseits verjüngt, erstreckt, wobei die Engstelle (19) entlang der Längsachsenrichtung (A) dem Fluideinlass (13) nachgelagert ausgebildet ist,
    ein Begrenzungsteil (1A) zur das Düsengehäuse (2) verschließenden Ausbildung oder Anordnung in dem Düsenkanal (2A) auf einer der Engstelle (19) abgewandten Seite des Fluideinlasses (13), wobei der Begrenzungsteil (1A) einen entlang der Längsachsenrichtung (A) verlaufenden weiteren Durchgangskanal (1B) für den Faden (F) bzw. das Faserband (FB) zur Kommunikation mit dem Durchgangskanal (15) des Düsenkörpers (1) aufweist, und
    einen hohlköperartigen Strömungsleitkörper (7) zum fluidbegleitenden Leiten des Fadens (F) bzw. Faserbandes (FB) zwischen dem Ringspalt (18) und dem offenen Ende des Düsenkanals (2A),
    wobei der Ringspalt (18) zwischen dem Düsenkörper (1) und dem Düsengehäuse (2) und/oder dem Strömungsleitkörper (7) ausgebildet ist.
  2. Multifunktionsdüse (100; 200; 300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluideinlass (13) zwei oder mehr als zwei in den Düsenkanal (2A) führende, umläufig verteilte Fluideinlassmündungen aufweist, welche insbesondere in einer orthogonalen Ebene zu der Längsachsenrichtung (A) angeordnet sind sowie insbesondere das druckbeaufschlagte Fluid tangential zu dem Ringspalt (18) einlassen.
  3. Multifunktionsdüse (100; 200; 300) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzungsteil (1A) durch den Düsenkörper (1) ausgebildet ist oder den Düsenkörper (1) trägt.
  4. Multifunktionsdüse (100; 200; 300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (18) und/oder der Strömungsleitkörper (7) entlang der Längsachsenrichtung (A) eine lavaldüsenähnliche Querschnittsform aufweist.
  5. Multifunktionsdüse (100; 200; 300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (1) in einer durch die Mittellängsachse seines Durchgangskanals (15) verlaufenden Schnittebene eine kerzenflammenähnliche Querschnittsform aufweist.
  6. Multifunktionsdüse (200; 300) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsleitkörper (7) durch ein vom Düsengehäuse (2) separates Bauteil, welches, insbesondere koaxial, zum Düsengehäuse (2) angeordnet, ausgebildet ist und welches ein festes Ende (7A), das beabstandet zu dem Begrenzungsteil (1A) mit dem Düsengehäuse (2) gekoppelt ist, und ein freies Ende (7B) aufweist, das auf der dem Begrenzungsteil (1A) abgewandten Seite des Strömungsleitkörpers (7) ausgebildet ist, wobei das freie Ende (7B) insbesondere einen Außendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser der Engstelle (19) aufweist.
  7. Multifunktionsdüse (300) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Faserzuführung (4, 4A) zum Zuführen von vereinzelten Fasern (FS), wobei die Faserzuführung (4, 4A) einen Fasereinlass (4) und einen damit kommunizierenden, in Fasertransportrichtung nachgelagerten Faserkanal (4A) aufweist, und eine Spinnkammer (9), welche in der Längsachsenrichtung (A) dem Strömungsleitkörper (7) nachgelagert angeordnet ist, wobei der Strömungsleitkörper (7) und der Faserkanal (4A) entlang der Längsachsenrichtung (A) in die Spinnkammer (9) münden und wobei die Spinnkammer (9) einen Faserauslass (16) zum Auslassen überzähliger Fasern (FS) aufweist, welcher getrennt von den Mündungen des Strömungsleitkörpers (7) und des Faserkanals (4A) und mit einer Unterdruckquelle koppelbar ist.
  8. Multifunktionsdüse (300) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnkammer (9) durch ein Spinnkammergehäuse (8) ausgebildet ist, welches mit dem Düsengehäuse (2) auswechselbar koppelbar oder gekoppelt ist.
  9. Multifunktionsdüse (300) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsengehäuse (2) eine den Faserkanal (4A) radial außenseitig begrenzende Wandung (2B) aufweist, welche den Strömungsleitkörper (7) in Richtung der Spinnkammer (9) überragt und als Kopplungselement zum auswechselbaren Koppeln des Spinnkammergehäuses (8) mit dem Düsengehäuse (2) ausgebildet ist.
  10. Multifunktionsdüse (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnkammer (9) entlang ihrer Längsachse eine lavaldüsenähnliche Querschnittsform aufweist.
  11. Multifunktionsdüse (300) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnkammer (9) entlang ihrer Längsachse eine Rotortasseninnenraum ähnliche Querschnittsform mit einem Innendurchmesser aufweist, entlang welchem die Mündungen des Strömungsleitkörpers (7), des Faserkanals (4A) und des Faserauslasses (16) zur Kommunikation mit der Spinnkammer (9) angeordnet sind.
  12. Offenend-Spinnvorrichtung (400) zum Spinnen eines echtgedrehten Fadens (F) umfassend eine Spinneinrichtung zum Spinnen des Fadens (F) aus zugeführten vereinzelten Fasern (FS),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Spinneinrichtung durch eine Multifunktionsdüse (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 11 gebildet ist.
  13. Offenend-Spinnverfahren zum Herstellen eines echtgedrehten Fadens (F),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Multifunktionsdüse (300) nach einem der Ansprüche 7 bis 11 als Spinneinrichtung bereitgestellt wird,
    ein druckbeaufschlagtes Fluid über den Fluideinlass (13) in den Ringspalt (18) der Multifunktionsdüse (300) zum Erzeugen einer Wirbelfluidströmung (W) eingelassen wird, ein Unterdruck am Faserauslass (16) des Spinnkammergehäuses (8) angelegt wird,
    ein Fadenende eines Fadens (F) über die Durchgangskanäle (1B, 15) des Begrenzungsteils (1A) und des Düsenkörpers (1) bis in die Spinnkammer (9) der Multifunktionsdüse (300) eingeführt wird,
    vereinzelte Fasern (FS) über den Fasereinlass (4) und den Faserkanal (4A) in die Multifunktionsdüse (300) eingelassen werden, und
    der Faden (F) bei anliegendem Unter- und Überdruck während der Zuführung der vereinzelten Fasern (FS) entgegen der Einführrichtung (B) des Fadenendes aus der Multifunktionsdüse (300) mittels einer Fadenabzugseinrichtung (12) mit definierter Abzugsgeschwindigkeit abgezogen wird.
  14. Arbeitsstelle einer Spinnmaschine zum Spinnen eines echtgedrehten Fadens (F), wobei die Arbeitsstelle umfasst
    eine Streckwerkvorrichtung (600) zum definierten Verziehen eines der Streckwerkvorrichtung (600) zugeführten Faserbandes (FB),
    eine Spinneinrichtung zum Herstellen des echtgedrehten Fadens (F) aus dem von der Streckwerkvorrichtung (600) zugeführten, verzogenen Faserband (FB),
    eine antreibbare Spindel (21) zum drehbar mitführenden Tragen einer Leerhülse (22), wobei die Spindel (21) mit der Leerhülse (22) rotierbar von einer Spindelbank getragen ist, welche zur Ausführung einer entlang der Rotationsachse der Spindel (21) bzw. der Leerhülse (22) hin- und hergehenden linearen Hubbewegung unter Mitführung der Spindel (21) mit der Leerhülse (22) ausgebildet ist, und
    eine Begrenzungshülse (11) mit einem Hohlraum (11A), in welcher die von der Spindel (21) getragene Leerhülse (22) in einer aufwärtsseitigen Endposition der Hubbewegung wenigstens teilweise aufgenommen ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Spinneinrichtung durch eine Multifunktionsdüse (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist, wobei die Multifunktionsdüse (200) entlang der Faserbandtransportrichtung zwischen dem Streckwerk und der Begrenzungshülse (11) angeordnet ist, den hergestellten echtgedrehten Faden (F) in den Hohlraum (11A) zum Bewickeln eines Bewicklungsbereiches der Leerhülse (22) im Zuge der relativ zur Begrenzungshülse (11) durchgeführten Hubbewegung zu übergeben.
  15. Streckwerkvorrichtung (600) mit wenigstens zwei Walzenpaaren (23, 24) zum definierten Verziehen eines der Streckwerkvorrichtung (600) zugeführten Faserbandes (FB), wobei die Walzenpaare (23, 24) mit zueinander unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit antreibbar sind,
    gekennzeichnet durch
    eine Multifunktionsdüse (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Multifunktionsdüse (100) im Faserbandlaufweg in Faserbandtransportrichtung vor einem der wenigstens zwei Walzenpaare (23, 24) angeordnet ist.
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