KR20010030866A - 공기식 섬유 이송 시스템으로부터 섬유를 분산시키는 섬유분산기 및 분산 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유 빈(15)과 같은 영역을 가로질러 보다 균일하게 섬유를 분산시키는 것을 돕는 공기식으로 이송되는 섬유의 다수의 스트림(24) 안으로 섬유의 공기식 유동(21)을 분리하는 장치(30) 및 방법에 관한 것이다.

Description

공기식 섬유 이송 시스템으로부터 섬유를 분산시키는 섬유 분산기 및 분산 방법 {IMPROVED DISTRIBUTION OF FIBER FROM PNEUMATIC FIBER CONVEYING SYSTEM}

직물 섬유를 취급하기 힘든 이유 중 하나는 섬유가 통상적으로 균일하게 분산시키려고 할 때 마운드(mound)로 또는 파일로 쌓이는 경향이 있다는 것이다. 이는 섬유가 개별적인 섬유 필라멘트, 클럼프(clump), 더프트(tuft) 또는 다른 형태를 취하더라도 문제를 발생시킨다. 스펀레이스 부직 직물의 제조에 있어서, 섬유가 형성의 초기 단계에서 직물의 폭을 가로질러 더 균일하게 분산될 때 더 균일한 기부 하중 분산이 달성된다. 미국 데라웨아주 윌밍턴에 있는 이. 아이. 듀 퐁 드 네모아 엔드 캄파니(듀퐁)에서는 손타라[(Sontara); 등록 상표]라는 스펀레이스 직물의 제조 시에 균일성을 개선하기 위해 많은 시간과 노력을 투자했다. 바람직한 균일성을 제공하기 위한 듀퐁의 관심은 완성된 스펀레이스 직물 안에 처리하기 위한 직물의 배트(batt)를 생성하는 자동 활성 공급기에 초점이 맞춰졌다. 이러한 자동 활성 공급기는 프레운드(Freund) 등에게 허여된 미국 특허 제5,606,776호에 개시되어 있고, 섬유를 우선적으로 마련하는 빈(bin) 또는 호퍼(hopper)를 포함한다. 상기 섬유는 공기식 이송기에 의해 제공되고, 종래의 장치에서 섬유는 빈 또는 호퍼 중 하나의 벽에 있는 입구로 들어간다. 빈 또는 호퍼 내의 섬유는 마운드로 축적되어 입구 주위의 중심을 폐쇄하는 경향이 있다. 자동 활성 공급기로부터의 배트는 직물이 호퍼 내에 쌓이는 상기 중심을 따라 융기부 또는 밀집부를 갖는 경향이 있다. 상기 밀집부 및 융기부는 공정 중에 발견되고, 심지어는 완제품에서 도 발견된다.

본 발명은 벌크 직물 섬유를 취급하는 것에 관한 것으로 특히, 공기 이송 시스템에서 직물 섬유를 취급하기 위한 방법 및 설비에 관한 것이다.

도1은 섬유를 자동 활성 공급기에 제공하는 공기식 이송 시스템을 갖춘 자동 활송 공급기의 개략 측단면도.

도2는 도1의 자동 활송 공급기를 선2-2를 따라 취한 단면도.

도3은 분산기의 제1 실시예의 사시도.

도4는 도3의 분산기를 선4-4를 따라 취한 단면도.

도5는 분산기의 제2 실시예의 사시도.

도6은 도5의 분산기를 선6-6을 따라 취한 단면도.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 단점을 극복하기 위한 것으로, 특히 섬유 처리 시스템 내에서 개선된 섬유의 분산을 제공하기 위한 것이다.

상기 빈의 폭을 가로질러 섬유를 보다 잘 분산시키기 위한 생각 중 하나는 공기식 이송기를 섬유의 다수의 섬유 유동으로 분리한다는 것이다. 각각의 유동은 하나의 중심 마운드가 일련의 작은 마운드로 분리되도록 빈의 입구를 분리시켜 균일하게 분리하도록 제공된다. 그 뒤, 상기 자동 활송 공급기는 다수의 입구의 그다지 심하지 않은 불균일성을 균일하게 할 수 있다. 그러나, 작은 크기의 불균일성을 고르게 하는 효과는 완제품에서 발견될 수 있다. 또한, 섬유는 공기식 이송 튜브를 균일하게 가로질러 자체적으로 자연스럽게 분산될 수 없으므로 고르게 나뉘어진 다수의 유동을 전혀 다르게 만들어 버린다.

따라서, 본 발명의 또 다른 목적은 공기식으로 이송되는 단일 유동 섬유를 고르게 나뉘어진 다수의 섬유 유동으로 분리하는 것이다.

본 발명은 도면을 참조한 설명으로부터 더욱 명확하게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명을 설명하는 데 특히 적합한 도면을 첨부하였으나, 이들 도면은 본 발명의 설명을 위한 것이지 그 범위를 제한하는 것은 아니다.

도1에는 공기식 이송 시스템(20)으로부터의 섬유를 섬유 터프의 형태로 수용하고 이 섬유로부터 배트(12)를 형성하기 위한 자동 활송 공급기(10)가 도시되어 있다. 자동 활송 공급기(10)는 섬유를 수용하기 위한 호퍼(15)를 포함한다. 섬유는 가능한 한 호퍼(15)에 걸쳐 균일하게 분산되는 것이 바람직하다. 따라서, 도2에 도시된 본 발명에 따르면, 호퍼(15)는 이의 폭을 가로질러 균일하게 이격된 다수의 입구(18)를 포함한다. 입구(18)는 공기식 이송 시스템(20)의 다수의 공급 도관(24)에 의해 공급된다.

공기식 이송 시스템은 잘 공지되어 있고, 직물 산업에서 통상적으로 사용되며, 본 발명의 공기식 이송 시스템(20)은 고유한 요소가 부가된 이러한 시스템의 전형이다. 모든 공기식 이송 시스템과 함께 통상적인 터프 형태의 섬유는 덕트 또는 도관 내에서 이동 기류에 공급되어 기류와 함께 이송된다. 공기식 이송 시스템(20)은 섬유가 기류에 의해 공급되어 이동되게 되는 주 도관(21)을 포함한다. 그러나, 본 발명에서 공기식 이송 시스템(20)은 섬유 레이든(laden) 기류를 공급 도관(24)으로 이동되는 다수의 레이든 기류로 분리하는 분산기(30)를 포함한다. 분산기(30)는 공급 도관(24) 내의 각각의 기류 내의 섬유를 균일하게 분리 및 분산시키는 경향이 있기 때문에 도관의 단순한 분기가 아니다. 섬유는 공기식 시스템의 덕트를 가로질러 고르게 분배되지 않기 때문에, 섬유를 고르게 분리하는 것은 간단한 일이 아니다. 섬유는 우선적으로 덕트의 바닥이나 임의의 절곡부의 외측을 따라 이동되는 경향이 있다. 이를 고려하면 섬유를 고르게 분리하기 위한 소정 수단을 필요로 한다.

도3 및 도4에서, 분산기(30)의 제1 실시예는 분산기가 다소 평평한 사각 상자의 형태를 갖는 것으로 도시되어 있다. 상기 상자 또는 하우징은 통상적으로 내부 공간(39)을 폐쇄하는 주연부 주위에서 제1 벽 및 제2 벽(36, 37) 사이에 연장되는 편향벽(38)과 함께 평행이며 대향이고 서로 이격된 제1 벽 및 제2 벽(36, 37)에 의해 형성된다. 도시된 실시예에서, 제1 벽 및 제2 벽(36, 37) 사이의 공간을 폐쇄하는 4개의 편향벽(38)이 도시되어 있다. 또한, 4개의 주연벽(43)은 제1 벽 및 제2 벽(36, 37)의 에지와 내부 공간(39)으로부터 편향벽(38)의 바로 외측에 있다. 주연벽(43)은 분산기(30)를 구조적으로 지지하고, 다른 적절한 버팀대에 의해 대체될 수 있거나 또는 전체적으로 제거되면 편향벽(38)이 충분한 강성 및 구조적 일체성을 제공한다. 도면으로부터, 편향벽은 양호한 실시예에서 주연 벽(43)이 구조적 강성을 제공하기 위해 하기에 설명할 이유로 제1 벽 또는 제2 벽(36, 37)에 대해 수직 또는 직각으로 정렬되지 않는다.

분산기(30)는 섬유를 수용하기 위해 공기식 이송 시스템(20)의 주 공기 도관(21)에 연결된 주 입구(31)를 포함한다. 주 입구(31)는 원뿔 확개부(32)에 의해 제2 벽(37)에 연결된다. 원뿔 확개부(32)는 주입구(31)로부터 주입구(31) 직경의 두 배인 주개구(41)까지 사실상 증가하는 내경을 갖는다. 주 개구(41)는 제2 벽(37)의 중심 근처에 위치되고, 바람직하게는 편향벽(38)들 사이의 내부 공간(39)의 중심에 위치된다. 도시된 실시예에서, 4개의 출구(34)는 편향벽(38)들의 교차점 근처에 배열된다. 출구(34)는 도1에 도시된 것처럼 공급 도관(24)과 자동 활성 공급기(10)에 연결된다.

상기에 간단히 설명한 것처럼, 분산기(30)는 섬유를 다수의 별개의 기류로 더욱 균등하게 분리하는 방식으로 섬유 레이든 기류를 공기식 이송 시스템(20)에서 분리한다. 분리 공정은 더욱 간단하고, 이는 다음에 오는 분산기 내의 섬유 및 공기 통로에 의해 이해할 수 있다. 공기는 전체적인 공기식 이송 시스템(20) 내에 사용되는 팬 또는 송풍기의 힘에 의해 분리 포트(34)와 이에 연결된 공급 도관이 유사한 배압을 갖는 범위까지 분산기(30)를 통해 이동되고, (섬유를 고려하지 않은) 공기 유동은 통상적으로 균등하게 분리된다. 따라서, 이러한 시도는 각각의 포트(34) 밖으로 거의 균등한 양의 섬유를 이송하기 위한 공기를 얻기 위함이다.

섬유 및 기류는 주로 제1벽(36)에 대한 무딘 충돌에 의해 분리된다. 기류는 제1 벽 또는 단지 반경 방향으로 방향 전환됨으로써 분리되는지 살펴보았다. 상기 분리은 청구 범위의 내용과 일치하는 편향벽 또는 패들(paddle) 블레이드의 작용으로만 달성됨을 알 수 있다. 기류는 비교적 평평한 분산기(30)에서 편향벽(38)을 향해 반경방향 외향으로 분사됨으로써 무딘 충돌에 반응하는 경향이 있다. 또한, 섬유는 편향벽(38) 방향으로 이동할 때 제1벽(36)을 폐쇄시켜 유지하는 것을 제외하고는 무딘 충돌에 의해 반경 방향으로 외향 분산된다. 상기 편향 벽(38)은 제1벽(36)에 대해 수직 또는 90°보다 약간 큰 각도로 배열되어 섬유를 제1벽(36)으로부터 멀어지게 하고 내부 공간(39)의 중심을 향하게 역방향을 취하게 한다. 바람직하게는 각도(A)는 105°이지만 약 95°내지 135°의 넓은 영역이 적절하다는 것을 이해할 수 있다.

내부 공간(39)의 중심을 향해 섬유를 역방향으로 범핑(bumping)하는 것은 시스템이 유동하는 것을 유지시킴으로써 섬유가 기류의 밖으로 안착하는 기회를 감소시킨다. 포트(34)는 편향벽(38)들의 교차점에 위치되어 주 입구(31)로부터 가장 멀리 위치되는 것이 바람직하다. 몇몇의 섬유는 편향벽(38)의 각각의 중심에 확실하게 충돌하지만 상기 공기는 이와 함께 섬유를 픽업하는 포트(34)를 향해 이동된다.

분산기(30)의 작동을 최적화시키는 다른 방법도 있다. 예로써, 주도관은 통상적으로 분산기로 들어갈 때 섬유가 주 입구(31)의 소정의 측면에 페이버(favor)되도록 하는 현저한 방향 전환 또는 절곡을 일으키지 않고 15 피트(feet) 이상 수직방향으로 주입구(31)까지 직선으로 놓이는 것이 가장 바람직하다. 최상의 결과로써, 주 도관(21)은 수평으로 배열된 분산기(30)의 바닥안으로 약 15피트 수직 상향 이동하는 것이 좋다. 수직 방향인 최종 흐름이 제공됨으로써, 중력은 가장 고른 섬유의 분산을 제공하는 주 공기 도관(21)에 섬유를 분산시키는 것을 돕는다. 섬유가 클럼프로 됨으로써, 고르게 분산되지 않는다는 것을 알아야 한다. 그러나, 수 분과 같은 비교적 짧은 시간이라도 각각의 포트(34)를 통과하는 섬유의 양은 상당히 고르게 될 수 있다. 섬유가 다양한 공급 도관(24) 사이에 상당히 고르게 분리됨으로써, 섬유는 자동 활송 공급기(10)를 측방으로 가로질러 더욱 고르게 분산될 수 있다.

분산기(30)는 더 많거나 더 적은 출구를 갖도록 변경될 수 있다는 것을 알 수 있다. 예로써, (도3에 도시된) 실시예는 4개의 출구를 갖춘 사각형 상자의 형태를 갖는다. 6개 및 8개의 출구를 갖는 다른 형태도 실험되었다. 6개의 출구를 갖는 형태는 육각형이고 8개의 출구를 갖는 형태는 팔각형이다. 편향벽들이 연속적인 순환처럼 발생하기 시작하는 다수의 출구를 갖는 형태를 설계하는 것을 고려할 수 있다.

분산기의 제2 실시예는 도5 및 도6에서 도면 부호 130으로 표시한다. 분산기(130)는 다수의 출구를 갖춘 원심 팬의 외관을 갖는다. 분산기(130)는 샤프트 또는 허브(144) 주위에서 회전하도록 배열된 패들 팬(143)을 갖춘 하우징(135)을 포함한다. 허브(144)는 하우징(135)의 외측에 배열된, 바람직하게는 볼트와 같은 적절한 수단으로 하우징(135)의 외측에 부착된, 모터(도시 생략)에 의해 구동된다. 패들 팬(143)은 공기 및 섬유를 출구(134) 방향으로 밀기 위해 허브(144)를 중심으로 회전하는 다수의 패들 블레이드(145)를 포함한다. 입구(131)는 이에 이르는 주 공기 도관이 허브(144)와 거의 동축이 되도록 패들 팬(143)의 허브(144)와 일치하도록 배열된다. 이러한 배열로써, 공기 및 섬유는 주 공기 도관(21)으로부터 허브(144)와 동축인 통로를 따라 하우징으로 들어가고, 방향을 바꾸어서 하우징(135) 내에서 원심적으로 분사되어 출구(134) 중 하나의 출구로 이동한다.

제2 실시예에서, 네 개의 출구(134)가 있는 것이 바람직하지만, 이보다 많거나 적을 수도 있다. 출구가 많을수록 하우징(135)의 구성이 더 복잡하게 되기 때문에 네 개의 출구가 선택되었다. 하우징(135)은 평행하고 대향되고 서로 이격된 제1 및 제2 벽들(135, 137)과, 이 벽들을 주연부 근처에서 연결하는 형상의 측벽(138)을 포함한다. 하우징(135)의 형상 측벽(138)들은 패들 블레이드(145)의 말단부로부터 반경 방향으로 배열되고, 패들 블레이드(145)의 말단부의 원형 통로를 적어도 부분적으로 따르는 외형을 취한다. 형상 측벽(138)은 출구(134)에서 종결되는 접선 부분을 형성하도록 직선이 된다. 출구(134)가 하우징(135)의 주연부 근처에서 균등하게 이격되기 때문에, 섬유 및 공기의 양은 출구들에서 실질적으로 고르게 분리된다.

분산기(130)의 제2 실시예의 하나의 특별한 이점은 섬유가 정지되고 공급 도관(24)에 안착됨으로써 출구 중 하나가 차단되거나 폐색될 때 나타난다. 이러한 제2 실시예에서, 패들 팬(143)은 폐색 덕트 내의 압력이 차단물을 이동시키고 대부분의 경우에 차단물을 감소시키도록 증가되기 위해 모터(도시 생략)의 가압으로 공기 및 섬유를 각각의 출구(134) 안으로 계속해서 밀어낸다. 제2 실시예의 다른 특징 및 이점은 모터(도시 생략)에 의해 발생된 원심력 보다 중력의 영향에 덜 민감하고, 팬 블레이드(145)가 분산기(130)에서 섬유의 분산에 더 많은 영향을 미친다는 것이다. 제2 실시예는 공기식 이송 시스템을 위한 부가적 팬에 대한 필요성을 없애거나 또는 공기식 이송 시스템의 에너지 요구를 감소시킨다.

전술한 설명 및 도면은 공공의 기초 지식에 기여하도록 본 발명을 설명하고 도시한 것이다. 지식 및 이해의 이러한 기여의 변화에서 배타적인 권리가 추구되고 기대되어진다. 이러한 배타적 권리의 범위는 도시된 것과 같은 특정의 설명 및 양호한 장치에 의해 제한되지 않거나 또는 좁아지지 않는다. 본 출원에 허여되는 어떠한 특허권의 범위도 첨부한 청구 범위에 의해 평가되고 결정되어야 한다.

Claims (19)

1. 섬유가 각각 분리된 기류들에 고르게 분산되도록 섬유의 공기식 유동을 분리되어 공기식으로 이송되는 다수의 섬유 레이든 기류로 분리하는 섬유 분산기에 있어서,

   섬유 및 공기의 공기식 유동을 수용하기 위한 적어도 하나의 입구와, 분리된 섬유 레이든 기류를 하우징 밖으로 배출하기 위한 다수의 출구를 갖는 하우징과,

   섬유 및 공기의 공기식 유동을 통로로부터 입구 안으로 안내하여 이를 통해 외향으로 분산시키도록 배열된 유동 디렉터와,

   분사된 공기식 유동을 균등하게 분리된 기류에 분리시켜 이 기류를 출구 방향으로 안내하도록 배열된 디바이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 분산기.
2. 제1항에 있어서, 상기 유동 디렉터가 하우징 내에 입구에 대향하는 표면을 포함하고, 상기 대향 표면은 유동을 통로로부터 입구 안으로 안내하여 이를 통해 반경방향 외향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 섬유 분산기.
3. 제2항에 있어서, 상기 유동 디렉터가 입구에 대향하는 평평한 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 분산기.
4. 제3항에 있어서, 상기 디바이더가 다수의 편향벽을 포함하고, 상기 편향벽은 각각의 출구에서 교차되도록 배열된 것을 특징으로 하는 섬유 분산기.
5. 제4항에 있어서, 상기 편향벽이 평평한 벽으로부터 95° 내지 135° 사이의 각도로 외향으로 경사진 것을 특징으로 하는 섬유 분산기.
6. 제5항에 있어서, 상기 편향벽이 평평한 벽으로부터 100° 내지 110° 사이의 각도로 외향으로 경사진 것을 특징으로 하는 섬유 분산기.
7. 제5항에 있어서, 상기 입구가 하우징 안으로 이어지는 분산 원뿔부를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 분산기.
8. 제7항에 있어서, 상기 원뿔부가 평평한 벽에 수직인 축을 포함하고, 이 축이 최소한 수직에 근접하게 지향된 것을 특징으로 하는 섬유 분산기.
9. 제8항에 있어서, 상기 원뿔부가 섬유의 공기식 유동이 하우징 안에 수직 상향으로 진입하도록 하는 방향을 취하는 것을 특징으로 하는 섬유 분산기.
10. 제1항에 있어서, 상기 디바이더가 통로 주위로부터 입구 안으로 그리고 이를 통해 반경 방향 외향으로 지향된 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 분산기.
11. 제10항에 있어서, 상기 블레이드가 입구 안으로 안내되어 이를 통과하는 통로의 중심 근처의 허브 주위를 회전하도록 배열되고, 상기 분산기가 허브 상에서 블레이드를 회전시키도록 배열된 모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 분산기.
12. 제11항에 있어서, 상기 허브가 회전축을 갖고, 이 회전축이 입구에 안내되어 이를 통과하는 통로와 동축인 것을 특징으로 하는 섬유 분산기.
13. 제12항에 있어서, 상기 블레이드가 말단부를 각각 갖고, 상기 말단부가 원형 통로를 따르고 상기 출구가 원형 통로에 접선 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 섬유 분산기.
14. 섬유의 공기식 유동을 분리되어 공기식으로 이송되는 다수의 섬유 레이든 기류로 분리하는 방법에 있어서,

    섬유의 공기식 유동을 하우징 안의 제1 이동 방향으로 안내하는 단계와,

    섬유 및 공기를 분산시키기 위해 섬유의 공기식 유동을 제1 이동 방향으로부터 반경방향 외향으로 분사시키는 단계와,

    하우징 내에 분사된 공기 및 섬유를 다수의 출구 각각으로 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 공기식 유동을 분사하는 단계가 상기 유동을 제1 이동 방향으로부터 반경 방향으로 이동시키기 위해 하우징 내의 표면에 대해 유동을 무디게 충돌시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제15항에 있어서, 분사된 섬유 및 공기를 통과시키는 단계가 편향벽에 의해 섬유 및 공기를 편향벽의 각각의 교차점에 위치된 출구로 방향 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 분사된 섬유 및 공기를 통과시키는 단계가 무딘 충돌 표면으로부터 95° 내지 135° 사이의 각도로 배열된 편향벽을 갖춘 무딘 충돌 표면으로부터 상기 섬유를 편향시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제14항에 있어서, 분사된 유동을 통과시키는 단계가 유동을 제1 이동 방향으로부터 출구의 접선 방향으로 외향으로의 유동으로 원심력 방향으로 안내하는 원심 회전식 패들 팬의 블레이드를 사용하여 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제14항에 있어서, 섬유의 공기식 유동을 하우징 안에 제1 이동 방향으로 방향 설정하는 단계가 공기식 유동을 하우징 안으로 수직 상향으로 방향 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.