ES2219162A1 - Sistema de hilatura mediante fluido. - Google Patents
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Abstract
El objeto de esta invención es un nuevo Sistema de Hilatura dentro de un medio fluido, el cual transforma las fibras en hilos utilizando un medio fluido en el que las fibras son introducidas, movidas y transformadas en hilo (hilatura) mediante el control y variación de determinados parámetros del sistema fluido y el control del movimiento de las fibras a hilar, y asimismo pueden recibir en dicho medio fluido un tratamiento físico y/o químico de los conocidos en el sector textil, simultáneamente a la realización de la hilatura.
Description
Sistema de hilatura mediante un fluido.
El objeto de esta invención es un nuevo Sistema
de Hilatura dentro de un medio fluido, el cual transforma las
fibras en hilos utilizando un medio fluido en el que las fibras
son introducidas, movidas y transformadas en hilo (hilatura)
mediante el control y variación de determinados parámetros del
sistema fluido y el control del movimiento de las fibras a hilar, y
asimismo pueden recibir en dicho medio fluido un tratamiento
físico y/o químico de los conocidos en el sector textil,
simultáneamente a la realización de la hilatura.
En la actualidad existen varios sistemas de
hilatura a partir de fibras: la hilatura convencional o de anillos,
la hilatura de rotor u Open End, la hilatura por fricción o Dref,
etc. Ninguno de estos sistemas utiliza un medio fluido para
trasformar las fibras en hilos y la mayoría utiliza sistemas
mecánicos para hilar.
La presente invención consiste en un sistema o
máquina que produce y trata hilos a partir de fibras mediante el
establecimiento, variación y control de los parámetros estáticos y
dinámicos del fluido dentro del cual se han introducido las
fibras, lo cual origina a su vez efectos físicos de superposición,
estirado, torsión, etc., en las propias fibras.
El sistema dispone esencialmente de un conjunto
de conducciones de fluido en el que circula el mismo en circuito
cerrado a presión, en el interior del cual existen uno o varios
orificios de entrada en el sistema por donde se introducen,
arrastradas por un fluido, las fibras en el sistema fluido; también
existen uno o varios orificios de salida del hilo del circuito
fluido. Este circuito dispone de unos mecanismos de impulsión del
fluido, por ejemplo bombas, de tal manera que se pueden modificar
todas las variables que afectan al fluido como son la velocidad,
el caudal, la presión, etc., y los orificios de entrada tienen la
posibilidad de variar la superficie de la sección de paso, lo cual
puede también ser realizado en otros puntos del circuito, así como
la modificación predeterminada de la dirección de la corriente
fluida para provocar los movimientos deseados de las fibras
textiles.
El proceso de hilatura se produce a partir de la
introducción de las fibras, arrastradas por un medio fluido, a
través de uno o varios orificios o inyectores, perpendiculares u
oblicuos respecto al eje de la conducción, dentro del circuito
cerrado de fluido a presión, a partir de cuyo momento se realizan,
de forma combinada y programada de acuerdo con el tipo de hilo a
obtener: conexiones en paralelo de distintos orificios o inyectores
de entrada mediante las cuales se admite fluido a presión en el
circuito (con fibras o sin fibras), efectos de reducción de los
diámetros de los orificios para facilitar un efecto Venturi,
efectos Venturi en el interior de las conducciones, conexión entre
conducciones diferentes para conseguir superposición o doblado de
fibras diferentes, y cualquier otro efecto conocido en la técnica
que sea susceptible de realizarse por medios convencionales en el
interior de un fluido que contenga unos sólidos (fibras) en
suspensión. Entre estos efectos se incluyen: tintura, vaporizado,
fijado u otros tratamientos posibles de las fibras y/o hilos.
Realizando una comparación con la hilatura
convencional, diremos que las fibras introducidas en el medio
fluido se DOBLAN o superponen cuando dos inyectores de entrada de
fluido y fibras se conectan en paralelo o dos conducciones se
encuentran en un punto, y cada vez que se aplica un efecto Venturi
(incremento de la velocidad en el medio como causa de la
disminución de la sección de paso) se realiza un ESTIRAJE de las
fibras. Esto es necesario en la hilatura para regularizar las
fibras y colocar lo más paralelamente posible unas y otras. Con el
efecto Venturi obtenemos el efecto de reducir la masa de fibras que
circula dentro del medio de tal forma que el titulo (grosor) final
del hilo dependerá de la cantidad de fibras en gramos por cada
unidad lineal de sección de dicho hilo (titulo de un hilo).
También dentro del circuito, cuyas conducciones
pueden tener formas geométricas diversas, entre ellas
preferentemente la tubular, pueden disponerse varios dispositivos
auxiliares que ayuden a paralelizar las fibras en el interior del
fluido. Estos dispositivos pueden ser, por ejemplo, rugosidades
(guarniciones de carda) que suministran una ayuda mecánica dentro
del fluido para paralelizar las fibras, aletas, placas deflectoras,
toberas para introducción de aire a presión u otros elementos
fijos o móviles que permitan modificar a voluntad la dirección de
la corriente de fluido.
La torsión del hilo se realiza mediante la
aplicación de efectos diversos que pueden estar o no combinados
entre si y que pueden aplicarse simultáneamente o en fases
diferidas del proceso. Los distintos efectos y grados de torsión se
consiguen mediante la aplicación de técnicas convencionales
sobradamente conocidas en la técnica de dinámica de fluidos,
mediante cuya utilización controlada se desvía la trayectoria del
fluido y consecuentemente la de las fibras circulantes, se genera
un movimiento circular del hilo sobre sí mismo mediante la
creación de un efecto de Coriolis, o se realiza cualquier cambio de
dirección en cualquiera de las tres direcciones del espacio (por
ejemplo, 180 grados de desviación, cambios múltiples de dirección
en espiral, etc.), todo ello para aplicar al hilo una torsión
controlada; lo anterior puede combinarse con cambios puntuales de
sección de paso para provocar internamente efectos Venturi y con la
inyección de más fibras en puntos determinados.
La torsión de las fibras se produce cuando se
entrelazan las fibras entre sí, una vez han sido adosadas lo más
paralelamente posible unas a otras. Como se ha expresado antes,
ello se puede conseguir bien por la manipulación de los sólidos
(fibras) dentro del fluido y/o por la inserción de nuevas fibras a
través de inyectores adicionales (con posibilidad de efectos
Venturi o no), de tal forma que las fibras queden entrelazadas y
retorcidas. Una vez conseguido el efecto dentro del sistema, el
hilo ya doblado y/o estirado y/o torcido es recogido mediante un
sistema de plegado que puede ser un bobinado convencional u otro
sistema ya existente en el mercado.
El tipo de medio fluido puede ser cualquiera de
los utilizados en la práctica industrial.
Otras transformaciones adicionales deseadas del
hilo pueden conseguirse mediante la utilización de fluidos
seleccionados para tales fines o mediante la adición al sistema
fluido de fluidos diferentes. Entre ellas, citaremos aquéllas que
supongan modificaciones de la estructura física y química de las
fibras y del hilo resultante. Ejemplos de estas transformaciones
pueden ser el tintado del hilo, el vaporizado, el fijado, el
ensimaje o tratamiento mediante líquidos para mejorar las
propiedades físicas o mecánicas del hilo, tratamientos superficiales
u otros, por citar solamente algunos de todos los que la industria
textil pueda realizar dentro de un medio fluido. La presión y la
temperatura del fluido utilizado pueden ser diversas en función de
las características deseadas del hilo final a fabricar.
Todos los efectos posibles que en la práctica
textil conocida se pueden dar a un hilo, pueden también ser
reproducidos en el sistema fluido de la invención mediante la
modificación de las variables estáticas y dinámicas del sistema
fluido, tal como se ha descrito anteriormente. Por ejemplo, se puede
hacer un hilo "flameado" realizando estirajes (efectos Venturi
o combinación de los descritos anteriormente) de forma programada
dentro del medio fluido. Otros efectos pueden ser bucles, serretas,
nudos, inserción de Lycra, etc.
Las dimensiones de los conductos o conducciones
utilizados para configurar el circuito pueden ser cualesquiera y
las bombas de impulsión e inyección así como los elementos de
control (manómetros, etc.) y programación de las operaciones pueden
formar, junto con los inyectores necesarios, subsistemas que
consigan los mismos fines en régimen laminar o turbulento en el
interior del conducto.
Para una mejor comprensión de la invención, se
describirá a continuación una realización preferente de la misma,
en base a las Figuras que se indican:
Figura 1. Esquema mostrando la provocación de
efecto Venturi en un conducto tubular, siendo dicho efecto función
entre otros parámetros de D1, D2, L1,L2.
Figura 2. Esquema mostrando la creación de
torsión en unas fibras para obtener hilo retorcido.
Figura 3. Esquema de un sistema fluido de la
invención con tres inyectores de entrada de fibras y un conducto de
salida de hilo.
Figura 4. Vista esquemática de zona de inyección
de fluido, con y sin fibras en donde se produce efectos de
estirado, doblado y pretorsión.
Una realización preferente de la invención, entre
las múltiples aplicaciones prácticas que la invención permite se
describe a continuación en base, principalmente, al esquema del
sistema mostrado en la Figura 3. En la cual se muestra una máquina
con tres entradas de fibras, tres inyectores, tres bombas, etc,
pero el numero de estos elementos podría ser desde 1 hasta n
Los fluidos (10, 10', 10'') junto con las fibras
textiles (1, 1', 1'') que transportan dichos fluidos se introducen
en un conjunto de conducciones a través de los inyectores I1, I2 e
I3.
El fluido (10) inyectado en I1 es sometido a un
efecto Venturi en el estrechamiento E1, del circuito C1, lo que
provoca un estirado de las fibras textiles (1) transportadas
produciendo unas fibras estiradas (2), las cuales inmersas en el
fluido siguen su recorrido hasta el punto primero de conjunción (7)
en donde el fluido (10) con fibras estiradas (2) procedente de l1
se incorpora a la corriente procedente de I2. El fluido en este
circuito C1 está impulsado por la bomba B1 continuando dicho fluido
(10') con las fibras (1') su recorrido hasta el punto primero de
conjunción (7) en donde se incorpora a esta corriente el fluido con
fibras estiradas (2) procedente de I1 provocando la reunión o
doblado de fibras procedentes de I1 e I2. En dicho punto primero de
conjunción (7), la reducción de la sección del conducto procedente
de l2 provoca por efecto Venturi un estirado adicional de las
fibras estiradas y dobladas procedentes de I1 e I2; a continuación,
la corriente de fluido con dichas fibras se incorpora a la zona
inferior horizontal del conducto procedente de I2 de forma
descentrada respecto al eje de dicho conducto provocando así un
efecto de remolino del fluido que a su vez provoca una pretorsión
de las fibras en ese punto dando lugar a fibras
dobladas/estiradas/pretorsionadas primeras (3) las cuales,
transportadas por el fluido llegan al punto segundo de conjunción
(8). El fluido en este circuito C2 está impulsado por la bomba
B2.
El fluido (10'') inyectado en I3 es sometido a un
efecto Venturi en E3 a su entrada en el circuito C3, lo que
provoca un estirado de las fibras (1'') transportadas, continuando
el fluido (10'') con las fibras (1'') su recorrido hasta el punto
segundo de conjunción (8) en donde el fluido con fibras
dobladas/estiradas/pretorsionadas (3) procedente de I2 se incorpora
a la corriente provocando nuevamente una reunión o doblado de
fibras y en donde también la reducción de la sección del conducto
procedente de I3 provoca por efecto Venturi un estirado adicional de
las fibras procedentes de I2 e I3; a continuación, la corriente de
fluido con dichas fibras se incorpora a la zona inferior horizontal
del conducto procedente de I3 de forma descentrada respecto al eje
de dicho conducto provocando así un efecto de remolino del fluido
que a su vez provoca una pretorsión de las fibras en ese punto
dando lugar a fibras dobladas/estiradas/pretorsionadas segundas (4).
Las fibras (4) transportadas por el fluido llegan al punto torsión
(9) en el que se provoca por efecto Coriolis una rotación del
fluido que a su vez origina una torsión en las fibras, las cuales
se han constituido ya en forma de hilo estirado y retorcido (5)
que es extraído de la conducción por un orificio de salida para ser
posteriormente bobinado o recogido (no mostrado en la figura) de
cualquier otra forma convencional. El fluido en este circuito C3
está impulsado por la bomba B3.
La realización preferente descrita se ha
realizado solamente a título de ejemplo. El sistema fluido de
hilatura de la invención puede presentar distintas configuraciones
de circuitos, distintas dimensiones y muy diversas combinaciones de
inyectores de entrada, zonas de estirado por efecto Venturi, zonas
de doblado y zonas de torsionado de fibras e hilo, en función del
tipo, material y dimensiones del hilo a fabricar sin que la
realización descrita suponga ninguna condición limitativa del
alcance de la misma.
Claims (1)
1. Sistema fluido de hilatura, para la hilatura
de todo tipo de fibras textiles naturales, artificiales y
sintéticas en el interior de un medio fluido a presión,
caracterizado porque está compuesto de:
- a)
- - un conjunto de conducciones cerrado que contiene un fluido circulante a presión y fibras textiles arrastradas por dicho fluido, fibras que son hiladas mediante la manipulación controlada de dicho fluido, estando provisto dicho conjunto de conducciones de:
- - unos inyectores, para inyectar fluido o fluido con fibras textiles en la corriente circulante, que atraviesan la superficie externa de dicho conjunto de conducciones en posiciones y con orientaciones determinadas en función del tipo y composición del hilo a fabricar así como de las operaciones a realizar sobre dichas fibras textiles en el interior del conjunto de conducciones, disponiendo dichos inyectores de medios para modificar la dimensión del diámetro de la sección de paso de fluido a través de los mismos provocando así efecto Venturi;
- - unos elementos mecánicos fijos y/o móviles situados en el interior de dicho conjunto de conducciones en número, forma, localización y disposición que dependen del tipo de hilo a fabricar, para modificar la dirección, sección de paso y velocidad del fluido circulante y de las fibras textiles transportadas por dicho fluido de forma que dichas fibras realicen movimientos predeterminados; y
- - unos orificios de salida del hilo fabricado a partir de dichas fibras textiles al exterior del conjunto de conducciones para su recogida posterior.
- b)
- unos medios de impulsión del fluido circulante y del fluido que entra en dicho conjunto de conducciones a través de dichos inyectores;
- c)
- unos medios de programación de las variables del sistema fluido, las cuales son entre otros, los parámetros del fluido tales como, presión, temperatura, viscosidad y velocidad de circulación, la dimensión del diámetro de la sección de paso de los inyectores, la configuración y disposición de dichos elementos mecánicos móviles situados en el interior de dicho conjunto de conducciones, así como los parámetros de otro u otros fluidos distintos que se introduzcan dentro del sistema fluido; y
- d)
- unos medios de control de las variables del sistema fluido
en donde dicho sistema, debido a la creación de
unos efectos de doblado, estirado y torsionado predeterminados de
dichas fibras dentro de dicho conjunto de conducciones cerrado
provocados por inyección simultánea de fibras por varios inyectores
en paralelo, cambios de dirección, presión, temperatura, viscosidad
y velocidad de dicho fluido, hace posible la fabricación de hilos
diferentes a partir de fibras textiles, y, simultáneamente, se hace
posible dar a las fibras y/o al hilo tratamientos específicos de
los comunes en el mundo textil, tales como tintado, vaporizado,
fijado u otros, realizándose dichos tratamientos dentro del propio
sistema fluido.
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