KR20090023399A - 섬유 이송 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

섬유를 이송하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명에 따르면, 섬유(1)는 복수의 직렬 유동 증폭기(6, 7, 8, 9)를 사용하는 도관(2)을 통해서 이송된다. 이런 식으로, 권축된 재료는, 이 재료를 동선을 따라서 견인할 뿐인 종래의 수송 기구에 비해 벌크 특성의 변화가 현저히 적은 상태로 가파른 구배를 따라서 수송될 수 있다.

도관, 직렬 유동 증폭기, 고압 가스 공급원, 매니폴드, 환형 갭, 공기 유동

Description

섬유 이송 장치 및 방법{DEVICES AND METHODS FOR CONVEYING FIBERS}

본 발명은 섬유의 제조 및 처리에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 섬세한 섬유를 취급 및 처리 중에 이송하기에 적합한 장치 및 방법에 관한 것이다.

다종다양한 천연 및 합성 섬유 제품이 시장에서 판매되고 있는 바, 이들은 판매 및 사용 이전에 가공을 필요로 한다. 이러한 섬유 제품을 생산하기 위한 방적(spinning)과 같은 공정 도중에는, 통상 배향 섬유(oriented fiber)의 리본이 중간체로서 생산된다. 섬유의 벌크를 증가시키기 위해, 이들은 종종 권축(捲縮: crimp)된다. 이러한 공정에서는, 다수의 폴리머 스트랜드가 방사되고, 밴드로 결집된 후, 권축되어 벌크를 추가한다. 권축 이후, 권축된 섬유 밴드는 통상 일체의 잔류 솔벤트를 제거하기 위해 느리게 이동하는 건조 컨베이어 상에서 전후로 펼쳐진다. 컨베이어의 단부에서, 권축된 섬유 밴드는 해제되어 곤포[baling: 梱包(둥글게 또는 사각으로 압축, 결속하는 것)] 기계 쪽으로 수송되며, 그곳에서 섬유 밴드는 출하용 곤포를 형성하도록 적층된다. 아세테이트 토우(tow: 장섬유 다발)와 폴리에스테르 토우는 통상 이런 식으로 생산된다. 모드아크릴섬유 및 기타 형태의 실(thread)과 같은 다른 폴리머 섬유 또한 유사한 방식으로 제조될 수 있다.

그 의도된 목적에 부합되도록, 권축된 섬유 밴드의 벌크는 생산 중에 세심하 게 제어된다. 섬유의 벌크를 특징짓는 통상적인 수단으로는 총 데니어(total denier), 크림프/인치(crimps/inch), 및 밴드폭이 포함된다. 방적 특징, 즉 필라멘트의 개수와 각 필라멘트의 크기가 총 데니어를 설정한다. 그러나, 크림프/인치와 밴드폭은 방적 공정 뿐 아니라 후속 섬유 밴드 가공의 함수이다.

예를 들어, 의도했든 아니든, 권축 섬유에는 벌크가 견인됨으로써 추가될 수 있다. 이 효과는 권축 섬유의 밴드가 밴드의 길이 방향으로 견인될 때 매우 현저하다. 따라서, 권축이 통상 밴드폭의 인식될만한 증가에 의해 부분적으로 정의될 수 있는 벌크를 추가하는 반면, 권축에 이어서 섬유 밴드의 길이 방향으로 섬유의 견인이 이루어질 때는, 새롭게 권축 토우 밴드에 비해 200 % 이상, 또는 300 % 이상, 또는 심지어 500 % 이상의 밴드폭 증가가 달성될 수 있다. 이러한 과도한 벌킹(bulking: 팽창)은 종종 "블루밍(blooming)"으로 기술되는 바, 이는 부분적으로 권축들의 배향이 상대적으로 더 랜덤해지도록 권축들이 서로에 대해 오정렬되는 결과이다.

밴드를 표면에 걸쳐서 비벼대거나 또는 밴드에 고속 가스를 송풍하는 등의 방법으로 섬유 밴드를 마찰시킴으로써 권축 섬유 밴드에는 추가로 벌크가 추가될 수 있다. 따라서 토우의 밴드의 벌크 섬유 특성들은 방적기에서의 가공뿐 아니라, 이러한 벌킹이 의도된 것이든 아니든, 토우 밴드에 추가되는 권축, 견인 및 마찰과 같은 후속 작업의 함수이다.

종래, 권축 섬유의 밴드는 건조기로부터 곤포기로 복수의 정지 가이드 또는 롤러를 지나서 견인된다. 섬유 밴드의 무게 이동, 및 섬유 밴드를 가이드에 통과 시킴으로써 초래되는 마찰과 연관된 견인 작용은 섬유를 연장시키고, 권축을 제거하며, 원치않는 벌크를 추가한다. 불행히도, 이 권축 연장은 비가역적이다. 즉, 권축의 불균일성은 외력이 제거된 후 섬유 밴드에게 돌아가지 못한다.

권축된 섬유가 건조기에서 곤포기까지 이동해야하는 거리는 이들 두 개의 기계류의 상대 위치에 따라 달라진다. 일반적으로 말하자면, 섬유가 수송되어야 할 거리가 멀수록, 섬유 내의 권축은 더 연장될 것이다. 추가로, 곤포기에 대한 입구는 건조기의 출구와 동일한 높이에 위치하거나 또는 건조기 출구의 위에 또는 아래에 위치할 수 있다. 섬유가 오르막으로 수송(견인)되면 권축이 더 제거되고, 섬유가 내리막으로 수송(견인)되면 권축이 덜 제거된다. 단일 플랜트 내에서 평행한 설비 라인 사이에 간격 또는 높이 차이가 있으면, 그 플랜트에서 생산되는 섬유의 품질이 일정하지 않을 것이다.

따라서, 종래의 공정에서, 권축된 섬유 밴드는, 밴드를 수송하기 위해 사용되는 견인력과 정지 링 가이드를 가로질러 미끄러지는 밴드에 의해 초래되는 마찰로 인해 그 권축의 일부가 비가역적으로 손실된다. 견인력 및 대응하는 권축 손실은 섬유 밴드가 하나의 처리 단계에서 다른 단계로 이동해야 하는 구배의 경사도에 따라 급격히 증가한다.

섬유 밴드의 처리 및 곤포 작업 중에, 제어된 벌킹은 소요 균일도를 균일하기 위해 중요하다. 담배 필터 제조용으로 의도된 셀룰로스 아세테이트 토우에 관하여, 제어된 벌킹은 토우가 곤포에서 제거되어 필터-제조기로 이송되는 필터 제조 단계에서 달성된다. 따라서 벌킹 변동이 최소화되도록 토우의 제조 및 곤포 중에 벌킹을 회피하는 것은 중요하다. 그 결과, 토우를 곤포로부터 제거하여 필터-제조기로 이송하기에 적합할 수 있는 토우 이송 방법은, 예를 들어 토우를 건조기에서 곤포기로 이송하는 도중에 사용하기에는 덜 적합할 수 있다.

전술한 문제들을 제거하기 위해, 섬유 수송 장치로서 벨트 컨베이어 또는 진동 셰이커(shaker) 컨베이어가 사용될 수 있다. 이러한 컨베이어는 섬유를 수송하는데 필요한 장력(견인력)을 제거한다. 그러나, 이들 장치는 다수의 이동 부품을 포함하며, 또한 매우 고가이고, 상당히 크거나 또는 섬유 수송에 있어서 종종 신뢰적이지 못하기도 하다. 또한, 요구되는 수송 구배가 너무 가파를 경우 섬유가 단일 컨베이어에서 떨어질 수도 있다. 그 사이에 토우가 개재된 두 개의 컨베이어 벨트를 사용하는 것이 제안되었다(미국 특허 제 3,408,713 호).

대안적으로, 토우 밴드는 방향성 슬릿을 구비한 공기 플리넘(plenum) 장치를 사용하여 수송될 수도 있다. 미국 특허 제 6,402,436 B1 호를 참조하기 바란다. 이 방법은 공기가 토우 밴드를 그 수송 경로를 따라서 밀어내므로 토우 밴드를 수송하는데 필요한 견인력이 감소된다. 이 방법은 또한 토우 밴드를 가이드를 가로질러 견인하는 것과 관련한 마찰을 제거한다. 그러나, 이 방법은 토우 밴드가 가파른 구배를 오르막 이동해야할 때 양호하게 작동하지 않는다.

미국 특허 제 4,858,809 호는 연속적인 섬유 필라멘트를 제 1 작동 스테이지로부터 제 2 작동 스테이지로 이송하기 위한 방법을 개시하고 있다. 필라멘트 다발(bundle) 또는 슬리버(sliver: 꼬지않은 섬유 다발)는 컨베이어 채널의 전방에서 제 1 공기 분사기에 도입되고, 채널을 통해서 공기 유동 스트림을 생성 및 유지함 으로써 상기 제 1 공기 분사기 및 컨베이어 채널을 통해서 공기압식으로 이동된다. 채널을 통한 필라멘트 다발의 공기압 이동을 지속시키기 위해 공기 유동 스트림은 컨베이어 채널을 따르는 이격된 위치에서 채널에 공기가 주입되는 동안 이들 위치에서 빠져나갈 수 있다. 필라멘트 다발은 컨베이어 채널 내의 가이드 수단에 의해서 그리고 컨베이어 채널을 통해서 기계적으로 안내되어 먼 작동 스테이지에 도달하며, 이후 공기 유동 스트림은 종료되고 다발들은 이후 컨베이어 채널을 통해서 기계적으로 이송된다.

미국 특허 제 5,429,575 호는 토우를 필터-제조기로 수송하기 위한 이송 시스템으로서, 그 안에서 토우가 공기 운송장치의 도움으로 이송되는 공기압 도관을 포함하는 이송 시스템을 개시하고 있다.

미국 특허 제 6,543,662 B1 호는 경사 송풍 장치가 제공된 테이블 요소, 적어도 하나의 라운드형 융기부, 및 상기 송풍 장치와 라운드형 융기부 사이의 적어도 하나의 흡입 장치를 구비하는 웨브 수송 장치를 개시하고 있다. 라운드형 융기부는 웨브를 찢거나 파손할 위험이 전혀 없이 공기를 흡입할 수 있다고 한다. 제공되는 제한된 양의 공기는 높은 수송력과 수송 시스템의 증가된 효율을 보장한다고 한다.

전술한 섬유에 추가적으로, 섬유를 신장시키거나 파손시키지 않으면서 특히 상당한 수직 또는 수평 거리를 따라서 길이 방향으로 효과적으로 수송하기에 어려운 다양한 다른 비교적 섬세한 섬유들이 존재한다.

본 기술 분야에는, 권축 토우 밴드와 같은 섬세한 섬유를 수송하기 위한 개 선된 방법 및 장치로서, 섬유가 지나치게 연신되거나 심지어는 파괴되지 않도록, 또는 존재하는 어떤 권축도 지나치게 악영향을 받지 않도록, 또는 섬유 밴드의 폭이 지나치게 증가되지 않도록 또는 전술한 것들의 임의의 조합적이도록, 수송 장치와 섬유 사이의 마찰을 최소화하고, 의도한 목적지에 도달하기 위해 견인력을 인가할 필요를 최소화하는 개선된 섬유 수송 방법 및 장치에 대한 필요가 존재하고 있다. 이러한 필요는 특히 바람직하지 않은 플랜트 레이아웃을 보상하거나 보다 유리한 플랜트 레이아웃이 가능하도록 하기 위해 섬유가 더 높은 곳으로 급격한 구배로 수송되어야 할 때 중요하다.

본 발명은, 제 1 개구와 제 2 개구를 규정하는 도관; 상기 도관의 제 1 개구에 인접하여 제공되고 상기 도관과 유체 연통하는 제 1 직렬 유동 증폭기; 상기 도관의 제 2 개구에 인접하여 제공되고 상기 도관과 유체 연통하는 제 2 직렬 유동 증폭기; 상기 제 1 직렬 유동 증폭기 및 상기 제 2 직렬 유동 증폭기와 유체 연통하는 하나 이상의 고압 가스 공급원을 포함하는 섬유 밴드 이송 장치를 제공한다.

본 발명은 또한, 도관의 길이를 따라서 제공되는 복수의 직렬 유동 증폭기에 가스 유동을 제공하고, 그로 인해 도관 내에 공기 유동을 생성하여 섬유를 제 1 개구를 거쳐서 도관 내로, 도관의 내부의 길이를 통해서, 및 도관의 제 2 개구 밖으로 이송시키는 단계를 포함하며, 상기 가스 유동은 대기압보다 높은 압력으로 제공되는 섬유 밴드 이송 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토우-이송 장치의 측면도이며,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도관의 일부의 측단면도이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예를 포함하는 플랜트 레이아웃의 도시도이다.

본 발명은 첨부 도면을 포함한 후술하는 상세한 설명, 및 실시예를 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 그러나 본 발명이 본 명세서에 기술되는 특정한 조건에 한정되는 것은 아님에 유의해야 한다. 또한 사용되는 용어는 특정 실시예를 기술하기 위한 목적일 뿐이며 제한하려는 의도는 없는 것에 유의해야 한다.

명세서와 청구범위에서 사용되는데 있어서, 달리 언급되지 않는 한, 관사는 단수 개념을 나타내고 정관사 "상기"는 복수 개념을 포함한다.

"포함하는"이란 용어는, 적어도 그 명명된 요소 또는 재료가 존재하지만 그와 동일한 기능을 갖는 다른 요소나 재료의 존재가 배제되지 않음을 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 "섬유" 및 "섬유들"이란 용어는 본 발명에 따라 적합하게 이송될 수 있는, 셀룰로스 아세테이트와 같은 셀룰로스 에스테르, 특히 담배 필터에 사용되는 것과 같은 셀룰로스 아세테이트 토우를 구비하는 셀룰로스 폴리머; 폴리(에틸렌) 테레프탈레이트 등과 같은 폴리에스테르 폴리머; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 폴리알킬렌; 페이퍼 및 스트리머(streamer) 등과 같은 페이퍼형 재료; 천연이거나 또는 합성인 다양한 형태의 실; 및 심지어는 솜사탕과 같은 식용 당제 등을 비제한적으로 포함하지만 이것에 한정되지는 않는, 다양한 재료로 이루어진 다양한 천연 및 합성 섬유를 망라하도록 의도된다.

"대기" 또는 "대기 압력"이란, 보통 날씨로 기술되는 고도 및 대기 현상과 같은 인자에 기초하여 달라지는, 대기에 일반적으로 존재하는 압력을 의미한다. 본 발명에 따른 방법 및 장치가 공장 안에서 실시될 때, 대기 압력은 공장 내의 환기 시스템 및 공기 유동 패턴에 따라서 공장 외부의 기압과 약간 다를 수도 있으며, 특정한 통제된 환경에서 공장 내의 대기 압력은 공장 근처의 실외 대기 압력과 상당히 다를 수도 있다. 이러한 차이에도 불구하고, 대기 압력은 본 발명에 따른 이용가능한 유용한 직렬 유동 증폭기에 제공되는 고압 가스의 압력과 상당히 다를 것이다. 따라서, 넓은 의미로, "대기"란 용어는 본 발명에 따른 장치의 주위 및 근방에서의 압력을 지칭한다.

본 발명의 방법 및 장치는 도관이 공장 내의 외기와 같은 환경과 유체 연통하는 개방형 시스템에 사용될 수 있거나, 또는 오염 목적을 위해서 또는 습도 제어의 목적으로 또는 어떤 다른 이유로 도관 근처의 환경이 어떤 식으로든 제어될 경우 통제된 환경을 갖는 폐쇄된 시스템 내에서만 도관이 유체 연통하는 폐쇄형 시스템에서 사용될 수 있다.

"고압 가스" 또는 "고압 공기"라는 용어를 사용할 때, 이는 본 발명에 따라 사용되는 직렬 유동 증폭기에 고압 가스 또는 공기가 제공될 때 이 고압 가스 또는 공기가 본 발명의 도관 내에 공기의 고체적 저압 유동을 제공하기에 충분하도록 가스 또는 공기의 압력이 대기보다 상당히 높은 것을 의미한다. 따라서, 본 발명의 직렬 유동 증폭기에 제공되는 가스 또는 공기의 압력이 높을수록, 도관 내에 등가의 공기 유동을 유도하는데 필요한 체적은 작아질 것이다. 이어서 도관을 통한 공 기의 유동은 섬유에 악영향을 미치지 않으면서 섬유를 도관을 통해서 이송하도록 선택될 것이며, 이는 물론 섬유 자체의 특성의 기능이다.

"가스" 및 "공기"라는 용어는 둘다 본 명세서에서 본 발명의 직렬 유동 증폭기에 제공되는 가스 또는 공기를 기술하기 위해 사용된다. 가스란 용어는 따라서 공기라는 용어를 포함하도록 의도된다. 특히, 공기가 적절하게 사용될 수 있는 경우에 공기의 사용은 사용될 수 있는 대부분의 다른 가스보다 경제적일 것이다. 일 실시예가 고압 공기를 사용하는 것으로 기술될 때, 당업자는 예를 들어 이송되는 섬유 밴드의 특성에 악영향을 미치지 않는 임의의 다른 가스가 사용될 수도 있음을 쉽게 알 것이다.

유동 증폭기가 도관의 개구에 인접하고 있다고 말할 때, 이는 유동 증폭기가 개구에 비교적 가깝게 있으며 개구와 유체 연통 상태에 있음을 의미한다. 어느 경우에나, "인접"하다고 지칭되는 유동 증폭기는 도관의 길이를 따라서 제공되는 다른 유동 증폭기에 비해 개구에 더 가까이 있는 것이다. 도관은 섬유의 진입 또는 퇴출(exit)을 용이하게 하기 위해 벌어진 마우스를 갖는 도관의 하나의 개구 또는 양 개구에 제공될 수 있다.

일 양태에서, 본 발명은, 권축된 셀룰로스 아세테이트 토우의 밴드와 같은 섬유를 이송하기 위한 장치를 제공하며, 이 장치는 도관 내에 공기의 유동을 초래하기 위해 복수의 직렬 유동 증폭기가 도관의 길이를 따라서 도관과 유체 연통하여 제공되는 개방-단부형(open-ended) 도관, 예를 들면 원통형 튜브 또는 파이프와 같은 튜브 또는 파이프를 포함한다. 이들 직렬 유동 증폭기에 의해, 도관 내에는 제 1 단부에서 도관에 진입하고 제 2 단부에서 도관을 빠져나가는 공기 스트림이 생성되고, 도관 내의 공기 유동은 예를 들어 권축 토우 밴드의 블루밍이 회피되도록 이루어진다. 도관을 빠져나가는 공기 유동은 도관의 제 1 개구 또는 입구에 진입하는 공기, 및 공기 증폭기의 각각에 제공되는 공기를 포함할 것이다. 일 실시예에서는, 도관을 빠져나가는 공기의 전부 또는 거의 전부가 제 2 개구, 즉 섬유 밴드가 장치를 빠져나가는 도관의 기능적 출구를 빠져나간다. 이 실시예에서는, 도관으로부터 공기의 대안적 출구로서 작용할 출구 또는 개구가 존재하지 않는다.

본 발명에 따른 유용한 직렬 유동 증폭기에는, 코안다(Coanda) 프로파일을 갖는 유동 증폭기의 환형 갭을 통해서 유동하게 되는 고압 가스가 제공되며, 이 고압 가스는 유동 증폭기에 제공되는 고압 가스보다 체적은 크지만 속도는 느린 도관을 통한 공기 유동을 초래한다.

다른 양태에서, 본 발명은 섬세한 섬유를 이송하기 위한 방법으로서, 도관의 길이를 따라서 제공되는 복수의 직렬 유동 증폭기, 예를 들면 적어도 두 개의 유동 증폭기에 고압 가스 유동을 제공하고, 그로 인해 도관 내에 공기 유동을 생성하여 섬유를 제 1 개구 또는 입구를 거쳐서 도관 내로, 도관의 내부 길이를 통해서, 및 도관의 제 2 개구 또는 출구 밖으로 이송시키는 단계를 포함하는 섬유 이송 방법을 제공한다.

또 다른 양태에서, 본 발명은, 실질적으로 연속적인 섬유 밴드와 같은 섬세한 섬유를 이송하기 위한 방법으로서, 섬유 밴드가 이송시 통과하는 도관과 유체 연통하는 복수의 직렬 유동 증폭기의 환형 갭을 통해서 가스 유동을 제공하는 단계 를 포함하고, 상기 환형 갭은 가스가 이를 따라서 환형 갭을 통해서 도관 내부로 유동하여, 도관에 유입되어 이를 통과하는 공기 유동을 생성하고, 그로 인해 섬유를 도관을 통해서 이송하는, 코안다 프로파일을 갖는 섬유 이송 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 장치 및 방법은 다양한 길이, 폭, 중량, 단면 두께 및 조성의 각종 섬유를 이송시키기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 의하면, 예를 들어 셀룰로스 아세테이트 토우로 이루어진 아세테이트 토우 밴드와 같은 비교적 섬세한 섬유가 이송될 수 있다. 대안적으로, 섬유는 예를 들어 폴리(에틸렌) 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르로 구성될 수도 있다.

임의의 기타 적합한 섬유가 마찬가지로 제한없이 이송될 수 있으며, 본 발명은 이송 중에 권축 섬유의 과도한 블루밍의 회피가 필요하거나 유리한 경우에 사용하기에 특히 적합하다. 마찬가지로, 견인력의 인가에 의해 개별 단편으로 견인되거나 물리적으로 상호 분리될 수 있는 섬세한 섬유 역시 섬유의 일체성을 유지하면서 이송될 수 있다. 임의의 섬유가 본 발명에 따른 장치 및 방법에 의해 이송될 수 있는 반면, 블루밍, 물리적 분리 또는 붕괴(disintegration)를 겪지 않는 섬유는 일련의 롤러 또는 링 가이드를 따라서 견인함으로써 간단히 경제적으로 이송될 수 있는 바, 본 발명의 장치 및 방법이 그럼에도 불구하고 이송될 섬유의 물리적 특성에 대한 제한 없이 이러한 섬유 밴드를 이송하는데 유용함에도 그러하다. 따라서 본 발명에 따라 유용하게 이송될 수 있는 섬세한 섬유는 그 물리적 특징에 대한 제한없이 다양한 섬유를 포함한다.

일부 실시예에서, 이송되는 섬유는 길이가 예를 들어 1㎝ 또는 그 이하에서 부터 25㎝ 또는 그 이상까지와 같이 비교적 짧을 수 있는 반면, 다른 실시예에서 이송되는 섬유는 적어도 섬유가 이송시 통과하는 도관만큼의 길이를 가질 수 있다. 대안적으로, 이송되는 섬유는 섬유가 이송시 통과하는 도관의 길이보다 상당히, 예를 들면 도관 길이의 적어도 두 배 또는 도관 길이의 적어도 다섯 배 길 수 있거나, 또는 섬유 이송 및 포장의 중단이 최소화될 수 있도록 실질적으로 연속적일 수 있다. 실제로, 이송되는 연속적인 섬유의 길이는, 섬유의 길이가 단일 섬유 길이 또는 비교적 적은 복수의 섬유 길이를 갖는 곤포 또는 기타 패키지를 제공하기에 충분하여, 섬유 밴드의 가공 및 이후 예를 들면 담배 필터봉과 같은 물품을 제조하기 위해 포장에서 필터 밴드를 제거하는데 있어서 중단을 방지하도록 형성될 수 있다. 실제로, 이송되는 섬유의 길이에는 실질적인 제한이 전혀 없으며, 정말로 그렇게 하는 것이 바람직할 경우, 시작이나 끝이 없는 연속 섬유가 본 발명에 따라 장치 내에서 이를 통과하여 실제로 무한대로 이송될 수 있다.

이송되는 섬유의 폭도 마찬가지로 폭넓은 범위 내에서 예를 들면 1mm 이상, 또는 5mm 이상, 또는 1㎝ 이상, 3㎝ 이상까지, 또는 5㎝ 이상까지, 또는 10㎝ 이상까지 변화될 수 있거나, 또는 특정 실시예에서는 폭에 있어서 10㎝를 초과할 수도 있는 바, 예를 들면 15㎝까지, 또는 25㎝까지 또는 심지어 그 이상까지일 수도 있다.

본 발명에 따른 유용한 도관은 마찬가지로 광범위한 길이 및 내경 내에서 변화될 수 있으며, 도관의 내경은 도관의 길이를 따라서 변화될 수 있다.

예를 들어, 섬유 밴드가 이송시 통과하게 되는 영역의 길이에 따라, 50㎝ 이 상, 또는 1m 이상, 또는 2m 이상의 짧은 도관 길이가 사용될 수 있으며, 예를 들어 5m, 25m 또는 50m 또는 심지어 125m 또는 250m 이상까지 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 유용한 도관의 내경은 마찬가지로 넓은 범위 내에서 변화될 수 있으며, 도관의 직경은 도관의 길이를 따라서 변화될 수 있다. 예를 들어, 수 미크론 또는 1 내지 수 밀리미터와 같은 비교적 좁은 폭의 섬유 또는 섬유 밴드가 이송되어야 할 경우, 내경은 예를 들어 0.1㎝ 이상, 또는 1㎝ 이상, 3㎝ 이상, 또는 5㎝ 이상, 또는 10㎝ 이상일 수 있으며, 이송되어야 할 섬유 밴드가 수㎝ 이상과 같은 비교적 넓은 폭을 갖는 경우 내경은 예를 들어 5㎝ 이하, 또는 10㎝ 이하, 또는 25㎝ 이하, 또는 50㎝ 이하이거나, 더 큰 직경일 수 있다.

본 발명에 따른 유용한 도관은 직선형일 수 있거나, 유동 증폭기의 기능 또는 배치에 크게 영향을 미치지 않도록 작은 변동을 갖는 실질적으로 직선형일 수 있거나, 또는 실질적으로 만곡될 수 있는 바, 도관이 실질적으로 만곡되는 경우에는 유동 증폭기를 설치할 적절한 위치를 결정하기가 더 어려울 수 있고 예를 들어 최대 곡률 지점 또는 그 근처에 유동 증폭기를 제공하는 것이 필요하거나 도움이 될 수 있다. 따라서, 많은 실시예에서, 본 발명의 도관은 직선형이거나 실질적으로 직선형일 것이며, 토우가 이송될 방향의 상당한 변화는 가이드, 롤러 등과 같은 일부 대안적 설계를 통해서 해결될 수도 있다.

본 발명에 따른 유용한 도관은 PVC 등과 같은 플라스틱 또는 각종 금속이나 합금과 같은 광범위한 재료로 구성될 수도 있다. 섬유가 작은 돌기 상에 걸릴 수 있는 경우에, 도관의 내부는 폴리싱되거나 아니면 평활화(smoothing) 또는 샌딩 처 리될 수 있다. 마찬가지로, 섬유가 접촉시 도관에 접착되는 경향이 있을 수 있는 경우에, 도관은 접착을 감소시키기 위한 물질, 예를 들면 폴리(테트라플루오로에틸렌) 등으로 처리될 수 있다. 정전기의 발생을 초래하는 경향이 있는 섬유를 이송할 때는, 예를 들어 정전하를 확산시키기 위해 하나 이상의 전도성 폴리머 또는 기타 전도성 재료로 구성된 도관을 제공하는 것이 도움이 될 수 있다.

본 발명에 따른 유용한 도관은 원형에서부터 타원형에 이르기까지, 심지어는 대체로 정방형 또는 장방형까지 다양한 단면적 형상을 가질 수 있으며, 당업자라면 실질적으로 원형이거나 타원형인 단면적을 갖는 도관이 실질적으로 환형의 갭을 갖는 유동 증폭기와 보다 쉽게 끼워맞춤될 것임을 쉽게 알 것이다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 "환형"이란 용어는 완전히 원형인 것을 의미할 필요가 없는 대신에 실질적으로 타원형일 수 있으며, 섬유 밴드의 특정한 배향이 비틀림 등이 없이 유지되어야하는 경우가 아니면, 실질적으로 원형의 환형 갭을 갖는 복수의 유동 증폭기가 제공된 실질적으로 원통형의 도관이, 원형 또는 원통형 형상으로부터 어느 정도 달라진 것에 비해서 보다 쉽게 조립 및 사용될 것임을 쉽게 알 수 있을 것이다.

실제 도관은 통상 그 각각이 적어도 하나의 직렬 유동 증폭기와 유체 연통되는 여러 개의 개별 섹션들로 구성되며, 따라서 도관의 길이 및 내부는 여러 섹션 각각의 내부에 의해서 및 도관의 길이를 따라서 제공되고 도관의 섹션들이 이를 통해서 부착되는 직렬 유동 증폭기의 내부에 의해 한정된다. 도관 섹션들의 직경과 유동 증폭기의 내부 사이에 차이가 있으면, 장치의 내경은 장치의 길이를 따라서 변화될 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 임의의 소정 거리 또는 배향을 달성하도록 단독으로 또는 함께 사용될 수 있다. 상당한 거리를 달성할 필요가 있을 경우, 수직 스케일링을 위해서는 본 발명의 장치를 사용하는 것이 유리할 수 있으며, 수평 거리를 달성할 필요가 있을 때는 예를 들어 컨베이어 벨트, 롤러 가이드 등과 같은 보다 경제적인 장치를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 경우, 본 발명의 장치는 수직 거리와 수평 거리가 달성해야 하는 거리를 섬유가 이송되어야 하는 일련의 장치에서 수평 거리를 달성하기에 적합한 장치와 함께 사용될 수 있다. 대안적으로, 본 발명에 따른 단일 장치는 수평 및 수직 사이의 (수평과 수직을 포함하는) 실질적으로 임의의 각도로 상당한 거리를 달성하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 유용한 직렬 유동 증폭기는, 이하에서 추가로 설명하듯이, 코안다 효과 현상에 의해 도관 내에 공기 유동을 초래한다. 이들 유동 증폭기에는 도관의 개구에서의 공기의 대기 압력에 비해 상대적으로 고압인 저체적 공기의 공급원이 제공되는 바, 이는 유동을 유도하기 위해 사용되는 고압 공기의 체적에 비할 때 비교적 큰 공기 유동을 도관을 통해서 초래한다. 유동 증폭기의 각각에 제공되는 고압 공기 뿐 아니라, 유동 증폭기에 의해 유도되는 도관의 제 1 개구(입구)로의 공기 유동을 포함하는, 직렬 유동 증폭기에 의해 유도되는 도관을 통한 공기 유동은, 섬유가 권축 토우 밴드인 경우 벌킹이나 블루밍 또는 섬유가 비교적 섬세하고 예를 들어 개별 길이부로 쉽게 견인되게 되는 경우 섬유의 파괴와 같은 섬유의 상당한 열화를 초래하지 않으면서 섬유를 도관을 통해서 이송시킬 수 있다.

본 발명에 따른 유용한 직렬 유동 증폭기에는 공기와 같은 가스의 개별 공급원이 제공될 수 있다. 대안적으로, 유동 증폭기는 예를 들어 매니폴드 조립체를 통해서 분배되는 통상적인 공기와 같은 가스의 공급원을 사용할 수 있다. 사용되는 가스 공급원은 공기와 같은 압축 가스일 수 있거나, 또는 대안적으로 임의의 다양한 형태의 송풍기가 가스 공급원 또는 대기압보다 상당히 높은 압력을 제공하는 임의의 기타 공지된 가스 공급원으로서 사용될 수 있다. 통상적인 압축 가스 공급원은 압축 공기의 탱크이다. 압축 공기의 가장 경제적인 사용을 달성하기 위해서, 유동 증폭기 각각은 공기 증폭기 각각으로의 흡입 유동을 최대화하도록 조정될 수 있다. 대안적으로, 각각의 흡입은 유동 증폭기 모두가 거의 동일한 방식으로 기능하도록 조절될 수 있다.

본 발명에 따르면, 따라서 이송 장치가 없을 경우 섬유를 의도된 동선을 따라서 견인하는데 필요할 인장력에 비해 감소된 인장력으로 또는 심지어 거의 "인장이 없는" 상태로 섬유를 도관 내에서 이송하기 위해, 이송 장치에는 도관의 길이를 따라서 복수의, 예를 들면 적어도 두 개의 유동 증폭기가 제공된다. 일반적으로, 도관의 길이를 따라서 유동 증폭기의 개수가 많을수록, 압축된 가스 압력은 주어진 생산 속도에서 섬유를 만족스럽게 이송하기 위해 낮게 설정될 수 있다.

본 발명에 따른 유용한 유동 증폭기는 통상 도관을 따라서 일정한 간격으로 배치되는 바, 예를 들어 입구 유동 증폭기는 섬유가 도관에 진입하는 도관의 제 1 단부에 인접하여 위치하고, 출구 유동 증폭기는 섬유가 도관을 빠져나가는 도관의 제 2 단부에 인접하여 위치하며, 필요할 경우 두 단부 사이에는 예를 들면 도관의 길이를 따라서 실질적으로 동일한 간격으로 추가 유동 증폭기들이 배치된다. 필요할 경우, 입구 유동 증폭기와 출구 유동 증폭기 사이에는 도관의 길이를 따라서 임의 개수의 추가적인 유동 증폭기들이 구비될 수 있다.

본 명세서를 감안하면, 당업자는, 물론 섬유 밴드가 이송되어야 하는 거리의 함수인 사용되는 도관의 길이; 유동 증폭기에 제공되는 압축 가스의 비용; 유동 증폭기 각각으로의 고압 가스의 유동을 규제하는 수단; 및 유동 증폭기 자체의 비용에 기초하여 유동 증폭기의 개수 및 배치를 선택할 수 있을 것이다. 유동 증폭기가 도관을 따라서 균등하게 이격되어 있거나, 유동 증폭기 각각에 대한 압력이 실질적으로 균일해야 하거나, 각각의 유동 증폭기의 구조 및 기능이 동일할 필요는 없지만, 실제로는 도관을 통한 섬유의 이동이 장치의 길이를 따라서 보다 신속히 정상화될 수 있도록 유동 증폭기의 각각이 기능적으로 균등한 것은 바람직할 수 있다.

본 발명에 따른 유용한 직렬 유동 증폭기는 코안다 유동 증폭기인 바, 즉 코안다 효과를 이용하는 유동 증폭기이다. 이 효과는 미국 특허 제 5,347,103 호에 잘 설명되어 있으며, 그 관련 부분은 본 명세서에 원용되고 있고, 그로부터 이하의 설명이 유래하고 있다.

코안다 효과란, 표면이 볼록하게 만곡되어 있어도 표면을 따라서 노즐을 떠나는 유체의 제트가 표면을 따라서 표면에 달라붙는 경향을 갖는 현상을 말한다. 유동하는 제트가 근처 대기 유체를 동반하게 되면 표면 유체가 격감된다. 이는 부분 진공 또는 저압 영역이 발생하는 표면에 인접한 제트 측과, 대기 압력 상태에 있는 제트의 반대측 사이에 압력 차이의 발생을 초래한다. 이러한 압력 차이가, 제트를 표면에 접착되도록 초래한다. 지속적인 동반은 또한 제트의 두께 증가를 초래하여 결국에는 표면이 충분히 길 경우 제트가 너무 많은 질량을 획득하여 파괴될 것이다. 이러한 표면의 최적 곡률은 헨리 코안다(Henri Coanda)에 의해 결정되었으며, 따라서 코안다 프로파일이라고 지칭된다.

본 발명에 따른 유용한 유동 증폭기는, 장치의 도관과 유체 연통하고 코안다 프로파일에 근사한 유체 유동 통로를 갖는다. 대기 조건에 대해 상대적으로 높은 압력 하에 있는 압축 가스와 같은 고압 가스가 환형 갭을 통해서 통로 안으로 반경방향 내측으로 유동하며, 환형 갭의 일 표면은 합쳐져서 공기 증폭기를 통한 통로의 코안다 프로파일의 일부를 형성한다. 고압 유동이 갭을 빠져나갈 때, 이는 도관 통로 내로의 코안다 프로파일을 따르며, 따라서 주위 공기를 동반하고, 이 공기가 도관을 통해서 유동하게 한다. 이런 식으로, 압력(또는 속도)은 낮지만 체적은 공기 증폭기에 제공되는 공기의 체적보다 큰, 도관을 통한 공기 유동을 생성하기 위해 비교적 높은 압력의 가스가 비교적 낮은 체적으로 사용될 수 있다. 따라서, 기능적으로, 본 발명에 따른 유동 증폭기는 비교적 낮은 압력 또는 속도의 공기 유동의 비교적 큰 체적을 생성하기 위해 비교적 높은 압력의 가스를 비교적 낮은 체적으로 사용한다. 섬세한 섬유 밴드를 이 섬유 밴드의 바람직한 특성에 물질적으로 영향을 미치지 않으면서 장치를 통해서 이송하는 것은 도관을 통한 저속 공기의 이러한 큰 체적이다.

본 발명에 따른 유동 증폭기는 직렬 유동 증폭기이며, 따라서 코안다 프로파 일을 갖는 유동 증폭기는 도관의 전체 내주 둘레에서 도관과 유체 연통하는 실질적으로 환형의 갭이다. 환형 갭을 제공함으로써, 도관의 거의 전체 내주 둘레에서 공기 이동이 균일하게 생성되며, 그로 인해 도관 내에 균일한 유동이 제공된다. 예를 들어 갭을 규정하는 인접 구조물에 대한 구조적 지지를 제공하기 위해 환형 갭의 연속성이 저지될 수 있는 유동 증폭기 구조를 배제하려는 의도는 없지만, 당업자라면 환형 갭이 실질적으로 연속적인 장치에 의해 최적의 성능이 제공됨을 쉽게 이해할 것이다.

따라서, 광의의 실시예에서, 본 발명에 따른 유용한 유동 증폭기에는 방금 전술한 환형 갭이 제공되며, 여기에서 상기 갭은 코안다 프로파일을 형성하는 표면을 갖는 통로를 규정하고, 유동 증폭기에 제공되는 고압 가스는 도관 내에 대기 공기의 유동을 유도하기 위해 코안다 프로파일에 인접한 환형 갭을 통해서 전도된다. 본 발명의 유동 증폭기의 환형 갭은 그 원주 둘레에 복수의 개별 채널이 구비된 유동 장치와 구별될 수 있다. 예를 들어 미국 특허 제 5,429,575 호를 참조하기 바란다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서, 제공된 유동 증폭기의 코안다 프로파일은 기능적으로 장치의 도관의 원주에 인접하고 유체 연통하며, 따라서 공기 증폭기의 코안다 프로파일을 따르는 공기의 유동은 도관의 길이를 따라서 유동 증폭기의 출구로부터 연장된다.

압축 가스가 유동시 통과하는 환형 갭의 폭은 제공되는 가스의 압력, 도관의 내경, 섬유 밴드의 크기와 중량을 포함하는 물리적 특성, 및 도관을 따른 공기 증폭기의 개수와 위치에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어 1㎝ 내지 3㎝의 폭을 갖는 셀룰로스 아세테이트 토우의 권축 밴드를 이송하도록 의도되고, 3㎝ 내지 10㎝의 내경을 갖고 길이가 20피트(6.07미터)인 장치의 길이를 따라서 네 개 또는 다섯 개의 공기 증폭기가 제공되며 이들 공기 증폭기에는 2psig(1.17㎏/㎠) 내지 100psig(8.06㎏/㎠) 압력의 고압 가스가 제공되는 실시예에서, 공기 증폭기의 환형 갭은 제로 초과 내지 일 인치의 수천분의 일 내지 수백분의 일 또는 0.025㎝ 내지 0.0025㎝의 범위에서 변화할 수 있다.

본 발명의 유동 증폭기와 같은 코안다 효과 장치에서, 출구에서의 유동 증폭기의 출력 유량은 압축 가스의 입력 유량 및 유동 증폭기의 입력 유량에 동반되는 대기 가스 또는 공기의 유입 유량의 함수이다. 작은 갭이 비교적 높은 출력 게인을 생산하지만 이는 아마도 이송될 섬유에 악영향을 미치지 않는 공기의 비교적 균일한 선형 유동을 유지하는 것을 희생하여 얻어지는 것임을 당업자는 쉽게 알 것이다. 본 명세서에 기초하여, 유동 증폭기의 적절한 갭 간격, 공기 압력, 및 개수는, 물론 섬유가 이송되어야 하는 거리의 함수인 필요한 도관의 길이 및 의도된 사용에 기초하여 선택될 수 있다.

본 발명에 따른 유용한 유동 증폭기는 따라서 이송 장치의 도관의 내부와 유체 연통한다. 이들 유동 증폭기는 예를 들어 공기와 같은 압축 가스의 공급원을 갖는 고압 측에 부착되며, 공기를 섬유의 의도된 이동 방향으로 도관 내로 유인하기 위해 도관과 유체 연통하는 코안다 프로파일을 규정하는 환형 갭을 구비한다. 이들 복수의 유동 증폭기를 도관의 길이를 따라서 제공함으로써, 섬유는 마찰이 거의 없이 또는 밴드의 견인이 거의 없이 이송될 수 있으며, 거의 수평에서 거의 수 직까지 임의의 각도로 이송이 가능해진다.

본 발명에 따른 사용하기에 적합한 코안다 유동 증폭기는 EXAIR Corporation(미국 오하이오주 신시네티 소재), O.N. Beck & Co. Ltd.(영국 런던 소재), 및 ARTX Ltd.(미국 오하이오주 신시네티 소재)로부터 입수가능한 것들을 포함한다.

유동 증폭기에는 매니폴드 시스템이 제공될 수 있으며, 이에 의하면 유동 증폭기의 일부 또는 전부가 파이프 또는 튜브의 사용을 통해서 상호 유체 연통된다. 나사식, 용접식, 플랜지식을 포함하는 다양한 연결 설계가 가능하다. 각각의 개별 유동 증폭기는 따라서, 다른 파이프 또는 튜브일 수 있는 압축 공기 플리넘을 거쳐서 공기가 공급되는 이음쇠를 통해서 압축 공기를 공급받을 수 있다. 또한, 각각의 개별 유동 증폭기는 시스템에 설치되기 전에 최대의 또는 균일한 성능을 달성하도록 조정될 수 있다. 직렬에서의 개별 유동 증폭기의 개수는 유동 증폭기 사이에서의 과도한 압력 강하를 제거하기 위한 시스템의 전체 길이에 기초하여 선택될 수 있다.

압축 공기 공급원으로부터의 압축 공기는 따라서 플리넘에 그 길이를 따른 어디에선가 진입할 수 있으며, 플리넘은 그 길이를 따른 과도한 압력 강하를 제거하도록 크기 형성될 수 있으며, 점점 더 긴 길이는 점점 더 큰 튜브를 필요로 한다. 통상적으로, 압축 공기 공급은 압력 조절기에 의해 높은 압력으로부터 시스템 오퍼레이터에 의해 선택될 수 있는 낮은 작동 압력까지 조절된다.

특정 실시예에서는, 권축된 아세테이트 토우 밴드와 같은 섬유 밴드가 통상, 이동하는 컨베이어 벨트 상의 토우 건조기로부터 나온다. 토우 밴드는 통상 벨트 상에 "열십자" 배치 패턴으로 존재하지만, 토우-이송 장치에 진입할 때 신속히 재포커싱된다. 권축 토우 밴드는 장치 내부의 공기 유동에 의해 운반되므로 전체 시스템을 고속으로, 예를 들면 200m/분 내지 600m/분 또는 250m/분 내지 400m/분의 속도로 통과한다. 토우는 원치않는 벌킹에 대해 그것이 진입할 때의 조건과 거의 동일한 조건에서 장치를 빠져나가며, 공정에서의 다음 제조 단계를 향해 전진해 나간다. 토우가 장치를 통과하는 속도는 규제되는 공기 공급의 설정에 의해 제어될 수 있으며, 따라서 전체 공정 요건에 기초하여 변화될 수 있다.

시동 시에는, 도관을 통한 섬유의 이송을 시작하기 위해 유동 증폭기에 제공되는 가스의 압력을 증가시키는 것이 필요하거나 도움이 될 수 있으며, 이후 섬유 밴드의 단부가 도관에 진입하고 이를 통해서 이동할 때 상기 압력은 실질적으로 연속적인 작동 중에 섬유 밴드의 소정 속도 및 조건을 달성하기 위해 감소될 수 있다.

도관 내의 공기의 유동 속도는 예를 들어 100m/분 내지 1,500m/분, 또는 150m/분 내지 1,000m/분, 또는 250m/분 내지 750m/분과 같은 넓은 범위 내에서 변화될 수 있다.

마찬가지로, 섬유가 도관을 통해서 이동하는 속도는 예를 들어 150m/분 내지 1,000m/분, 또는 250m/분 내지 400m/분와 같은 넓은 범위 내에서 변화될 수 있다.

마찬가지로, 섬유 밴드가 도관을 통해서 이동하는 속도는 공기가 도관을 통과하는 속도에 대해 광범위한 비율 내에서 변화될 수 있다. 예를 들어, 공기 유동 속도에 대한 섬유 밴드 속도의 비율은 0.1:1 내지 0.9:1, 또는 0.2:1 내지 0.8:1이 될 수 있다.

이제 도면에 도시된 실시예를 참조하면, 도 1은 본 발명에 따른 토우-이송 장치(12)로서, 복수의 직렬 유동 증폭기(6, 7, 8, 9)와 결합된 금속 파이프의 개별 튜브 섹션(2a, 2b, 2c, 2d)으로 구성되는 도관으로서 작용하는 개방-단부형 튜브(2), 상기 튜브(2)와 유체 연통되고 그 길이를 따라서 이격된 위치에 배치되는 유동 증폭기(6, 7, 8, 9)를 포함하는 토우 이송 장치(12)를 도시하고 있다. 이들 유동 증폭기(6, 7, 8, 9)에는 적절한 압축 가스 공급원(3)으로부터 공급되는 압축 가스가 제공된다. 조절기(4)는 공급원(3)으로부터 매니폴드(5)로의 압축 가스의 압력을 규제한다. 이제 도 1 및 도 2를 참조하면, 도 2는 도 1의 유동 증폭기(6)를 보다 상세히 도시하며, 본 실시예에서 유동 증폭기(6, 7, 8, 9)의 각각은 구조 및 기능이 실질적으로 동일하다. 압축 가스는 조절기(4)를 낮게 조절된 압력으로 떠나며, 매니폴드(5)를 통해서 유동 증폭기(6, 7, 8, 9)의 각각을 향해 유동 증폭기(6, 7, 8, 9) 내의 압축 가스 유입 노즐(10)을 통해서 유동한다. 유동 증폭기를 통한 압축 가스의 유동은 전술한 코안다 효과의 결과로서 튜브 내에 부분적인 진공을 초래하며, 그로 인해 튜브를 통해서 권축 토우 밴드(1)를 이송하는 공기 유동을 생성한다.

압축 가스는, 유동 증폭기의 메인 보디(14)와 유동 증폭기의 내부 보디(15)에 의해 규정되는 환형 갭(13)과 유체 연통되고 환형 갭(13)을 조절할 수 있는 나사산(17)을 거쳐서 유동 증폭기(6)의 메인 보디(14)에 회전가능하게 부착된 후 로 킹 링(18)에 의해 소정 위치에 로크되는 입구(10)에 표시된 화살표를 따라서 입구(10)에서 유동 증폭기(6, 7, 8, 9)의 각각에 유입된다. 유동 증폭기(6)의 내부 보디(15)는 환형 갭(13)을 따라서 코안다 프로파일 형태의 립(lip)(16)을 규정한다. 코안다 프로파일 갭 립(16)을 따라서 환형 갭(13)을 통한 공기의 유동은 튜브(2)를 따라서 및 이를 통해서 화살표 방향으로 공기의 유동을 초래한다. 유동 증폭기(6)는 나사산(17)을 거쳐서 튜브 섹션(2b)과 그리고 나사산(19)을 거쳐서 튜브 섹션(2a)과 회전가능하게 연결되며, 튜브 섹션(2a, 2b)의 각각은 유동 증폭기(6)에 인접하는 튜브(2) 부분을 형성하는 섹션(2a, 2b)과 유동 증폭기 사이에 실질적으로 기밀한 시일을 형성하기 위해 로킹 너트(20, 21)에 의해 각각 소정 위치에서 로킹된다. 당업자는 유동 증폭기들을 튜브의 섹션들과 연결하는 수단이 나사산, 플랜지, 또는 용접을 포함하지만 이것에 제한되지는 않음을 쉽게 알 것이다. 도 2를 다시 참조하면, 화살표 24로 표시되는 대기 공기는 코안다 프로파일 립(16)을 따라서 유동 증폭기(6)의 환형 갭(13)을 빠져나가는 공기에 의해 튜브(2) 내로 유입되어 이를 통과하게 된다. 공기의 유동은 권축 토우 밴드(1)를 튜브(2) 내로 이송시켜 이를 통과시킨다.

전술했듯이, 튜브(2) 내로 유입되는 대기 가스는 실내 공기, 비활성 가스 공급원, 또는 섬유 밴드 상태조절(conditioning) 가스 공급원일 수 있다. 실내 공기가 가장 경제적이다.

마찬가지로, 압축 가스 공급원(3)으로부터 제공되는 압축 가스는 공기, 비활성 가스, 또는 제어된 습도를 갖거나 하나 이상의 다른 의도적으로 선택된 특성을 갖는 것과 같은 조절 가스일 수 있다. 비활성 가스란, 이송되는 섬유가 의도된 용도에 부적합해지도록 그 물리적 또는 화학적 특성에 실질적으로 영향을 미치지 않는 가스를 의미한다. 상태조절 가스는, 섬유 내의 바람직한 수분 함량을 제공하거나 유지하도록 선택된 특정 습도와 같이, 토우 밴드에 하나 이상의 바람직한 특성을 제공하도록 선택된 것이다. 대안적으로, 공정에 있어서 정전기의 발생을 방지하거나 그 존재를 더 제거하기 위해 정전기-방지 용액이 공기 증폭기에 계측 유입될 수 있다.

도 1에 도시된 장치에는 유동 증폭기의 각각에 공기를 제공하는 단일의 압축 공기 공급원(3)이 제공되었으나, 대안적으로 각각의 유동 증폭기에 개별 압축 공기 공급원이 제공될 수도 있다. 물론, 유동 증폭기는 도 2에서의 좌에서 우로와 같은 방향으로 가스를 이동시키도록 정렬될 것이며, 마찬가지로 도관을 통해서 유동하는 공기는 토우가 도관에서 빠져나갈 때 통과하는 개구와 동일한 개구를 빠져나갈 것이다. 가스 증폭기의 개수는 변화될 수 있지만, 공기 유동은 벌크 섬유 특성에 거의 영향을 미치지 않으면서 토우에 대한 중량 및 견인력을 상쇄시키기에 충분한 속도로 도관을 통해서 유지되는 것이 바람직하다. 즉, 유동 증폭기 내로의 압축 가스 유동은, 섬유 밴드의 벌크 특성에 영향을 미치거나 심지어는 섬유를 찢어버릴 수 있는 국소적으로 높은 가스 속도가 존재하지 않도록 이루어져야 한다.

본 발명에 따른 유용한 유동 증폭기는 임의의 적합한 수단에 의해 성능 면에서 조정될 수 있다. 즉, 유동 증폭기 내의 내부 환형 갭을 특정 거리로 간단히 설정하는 대신에, 유동 증폭기는 최대 흡입을 제공하도록, 또는 사용된 압축 공기의 양에 대해 또는 동일 흡입량에 대해 최대의 성능을 얻도록, 또는 도관 내에서의 및 도관을 통한 유량의 변동을 회피하도록 조정될 수 있다.

도 3은 예에 기술된 본 발명의 일 실시예를 도시한다. 토우 밴드(1)는 위치 A에서 건조기 에이프런(24)을 떠난다. 토우는 이송 장치를 통해서 수송된다. 진공 컨베이어의 총 길이는 6m이다. 따라서, 토우는 위치 A로부터 위치 B까지 6m를 이동한다. 진공 컨베이어를 떠난 후, 토우는 가이드(25)를 지나서 이동한다. 가이드는 롤러 가이드 또는 정지 가이드일 수 있다. 토우는 복수의 가이드(26)를 통해서 3m 내지 15m를 수평 방향으로 계속 이동한다. 토우 특징에 대한 최종 측정은 토우가 곤포기(22)에 진입하기 직전에 이루어진다.

예

하기 예에서는, 총 데니어가 30,000이고 초기 밴드폭이 7/8인치(2.2㎝)인 권축 셀룰로스 아세테이트 섬유 토우 밴드가 위치 A로부터 수직으로 15 내지 25피트(4.6 내지 7.6m) 수송되고, 이후 위치 B까지 수평으로 4 내지 7피트(1.2 내지 2.2m) 수송되며, 이후 위치 C까지 10 내지 40피트(3.1 내지 12.2m)의 추가적인 가변적인 거리를 실질적으로 수평으로 수송된다. 최종 밴드폭은 이후 위치 C에서 측정된다.

예 1(비교예)

전술한 권축 아세테이트 토우 밴드는 비선형적으로 가변적인 랩(wrap) 각도를 갖는 1 내지 3개의 정지 링 가이드를 사용하여 지점 A에서 지점 B까지 인장(견인) 하에 수송되고, 이후 수평으로 10피트(3.1m)씩 이격 배치되는 1 내지 4 개의 링 가이드를 사용하여 지점 C까지 수송된다. 그 결과 밴드폭은 1.76인치(4.4㎝)로 100% 증가되었다.

예 2(본 발명)

권축 아세테이트 토우 밴드가, 지점 A에서 지점 B까지 대략 2인치(5.08cm)의 공칭 직경을 갖고 4 개의 직렬 유동 증폭기(영국 런던에 소재한 O.N. Beck & Co. Ltd.사의 model RJ405C)를 구비한 20피트(6.2m)의 튜브를 통해서 수송되고, 이후 인장(견인) 하에 위치 C까지 수송되었다. 공기 증폭기의 각각에 제공되는 압축 공기의 압력은 8.5psig(1.63㎏/㎠)이다. 공기 증폭기는 최대 흡입을 위해 조정된다. 권축 아세테이트 토우 필터 밴드의 폭은 1.1인치(2.79㎝)로 26% 증가되었다. 위치 B에 경량 롤러 가이드가 제공되면 추가적인 개선이 달성되는 바, 밴드폭이 1.0인치(2.54㎝)로 14% 증가하였다.

예 3(본 발명)

전술한 권축 아세테이트 토우 밴드는, 지점 A에서 지점 B까지 대략 2인치(5.08cm)의 공칭 직경을 갖고 4 개의 직렬 유동 증폭기를 구비한 20피트(6.2m)의 파이프를 통해서 수송되고, 이후 인장 하에 가변 위치 C까지 수송되었다. 각각의 공기 증폭기에 제공되는 압축 공기의 압력은 5psig(1.38㎏/㎠)이다. 공기 증폭기는 최대 흡입을 위해 조정된다. 아세테이트 토우 밴드폭은 1.4인치(3.56㎝)로 60% 증가되었다. 토우가 지점 B에 제공된 롤러 가이드를 지나서 이동하면 추가적인 개선이 달성되는 바, 밴드폭이 1.3인치(3.3㎝)로 48% 증가하였다.

예 4(본 발명)

본 예에서의 권축은 초기에 약간 느슨한 토우 밴드를 생산하기 위해 약간 감소된다. 전술한 아세테이트 토우 밴드는 지점 A에서 지점 B까지 1.88인치(4.78cm)의 공칭 직경을 갖는 20피트(6.2m) 튜브를 통해서 수송되고, 이후 1 내지 4개의 정지 링 가이드를 통해서 인장(견인) 하에 지점 C까지 수송되었다. 사용된 압축 공기의 압력은 4 내지 5psig(1.31 내지 1.38㎏/㎠)이다. 공기 증폭기는 최대 흡입을 위해 특별히 조정된다. 아세테이트 토우 밴드의 밴드폭은 1.5인치(3.81㎝)로 70% 증가되었다. 토우가 지점 B에서의 롤러 가이드를 지나서 이동하면 추가적인 개선이 달성되는 바, 밴드폭이 1.4인치(3.56㎝)로 60% 증가하였다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명의 정신 및 범위 내에서 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 알 것이다. 명세서에서는, 본 발명의 통상적인 바람직한 실시예가 기술되었으며, 특정한 용어가 사용되었지만 이들 실시예는 속개념적이고 설명을 위해서 사용되었을 뿐, 제한적인 목적으로 사용된 것은 아니며, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에서 한정된다.

Claims (25)

1. 섬유 밴드 이송 장치에 있어서,

   제 1 개구와 제 2 개구를 규정하는 도관;

   상기 도관의 제 1 개구에 인접하여 제공되고 상기 도관과 유체 연통하는 제 1 직렬 유동 증폭기;

   상기 도관의 제 2 개구에 인접하여 제공되고 상기 도관과 유체 연통하는 제 2 직렬 유동 증폭기; 및

   상기 제 1 직렬 유동 증폭기 및 상기 제 2 직렬 유동 증폭기와 유체 연통하는 하나 이상의 고압 가스 공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는

   섬유 밴드 이송 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 장치는, 상기 제 1 유동 증폭기와 상기 제 2 유동 증폭기 사이에 상기 도관의 길이를 따라서 제공되고 상기 도관과 유체 연통하는 하나 이상의 중간 직렬 유동 증폭기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는

   섬유 밴드 이송 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 도관은 0.5미터 내지 250미터의 내부 길이를 갖는 것을 특징으로 하는

   섬유 밴드 이송 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 도관은 1미터 내지 100미터의 내부 길이를 갖는 것을 특징으로 하는

   섬유 밴드 이송 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 도관은 5미터 내지 50미터의 내부 길이를 갖는 것을 특징으로 하는

   섬유 밴드 이송 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   2psig(1.17㎏/㎠) 내지 100psig(8.06㎏/㎠) 압력의 공기를 제공하는 하나 이상의 압축 공기 공급원이 구비되는 것을 특징으로 하는

   섬유 밴드 이송 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 도관은 0.1㎝ 내지 50㎝의 내경을 갖는 것을 특징으로 하는

   섬유 밴드 이송 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 도관은 1㎝ 내지 25㎝의 내경을 갖는 것을 특징으로 하는

   섬유 밴드 이송 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 장치는, 상기 하나 이상의 압축 공기 공급원 및 복수의 공기 증폭기와 유체 연통하는 매니폴드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는

   섬유 밴드 이송 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 도관은 실질적으로 원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는

    섬유 밴드 이송 장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 도관은 실질적으로 정방형 또는 장방형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는

    섬유 밴드 이송 장치.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 직렬 유동 증폭기의 각각에는 이들 유동 증폭기의 환형 갭을 통해서 유동하는 고압 가스가 제공되며, 상기 고압 가스는 유동 증폭기에 제공되는 고압 가 스에 비해 체적은 크지만 속도는 느린, 도관을 통한 공기 유동을 초래하는 것을 특징으로 하는

    섬유 밴드 이송 장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 직렬 유동 증폭기의 각각은 코안다 효과에 의해 도관 내에 공기 유동을 초래하는 것을 특징으로 하는

    섬유 밴드 이송 장치.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 직렬 유동 증폭기의 각각에는 도관의 개구에서의 공기의 대기 압력에 비해 상대적으로 높은 압력의 저체적 공기 공급원이 제공되며, 따라서 유동을 유도하기 위해 사용되는 고압 공기의 체적에 비할 때 상대적으로 큰, 도관을 통한 공기 유동을 초래하는 것을 특징으로 하는

    섬유 밴드 이송 장치.
15. 섬유 밴드 이송 방법에 있어서,

    도관의 길이를 따라서 제공되는 복수의 직렬 유동 증폭기에 가스 유동을 제공하고, 그로 인해 도관 내에 공기 유동을 생성하여 섬유를 제 1 개구를 거쳐서 도관 내로, 도관의 내부의 길이를 통해서, 및 도관의 제 2 개구 밖으로 이송시키는 단계를 포함하며, 상기 가스 유동은 대기압보다 높은 압력으로 제공되는 것을 특징으로 하는

    섬유 밴드 이송 방법.
16. 제 14 항에 있어서,

    상기 섬유는 셀룰로스 폴리머, 폴리에스테르 폴리머, 폴리알킬렌 폴리머, 페이퍼, 천연사 또는 합성사, 또는 식용 당제 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는

    섬유 밴드 이송 방법.
17. 제 14 항에 있어서,

    상기 섬유는 셀룰로스 아세테이트 토우를 포함하는 것을 특징으로 하는

    섬유 밴드 이송 방법.
18. 섬유 밴드 이송 방법에 있어서,

    섬유 밴드가 이송시 통과하는 도관과 유체 연통하는 복수의 직렬 유동 증폭기의 환형 갭을 통해서 가스 유동을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 가스는 환형 갭을 통해서 도관의 내부로 유동하여, 도관에 유입되어 이를 통과하는 공기 유동을 생성하고, 그로 인해 섬유 밴드를 도관을 통해서 이송하는 것을 특징으로 하는

    섬유 밴드 이송 방법.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 도관 내의 공기 유동 속도는 100m/분 내지 1,500m/분인 것을 특징으로 하는

    섬유 밴드 이송 방법.
20. 제 18 항에 있어서,

    상기 도관 내의 공기 유동 속도는 150m/분 내지 1000m/분인 것을 특징으로 하는

    섬유 밴드 이송 방법.
21. 제 18 항에 있어서,

    상기 도관 내의 공기 유동 속도는 250m/분 내지 750m/분인 것을 특징으로 하는

    섬유 밴드 이송 방법.
22. 제 18 항에 있어서,

    상기 도관을 통해서 섬유가 이동하는 속도는 150m/분 내지 1,000m/분인 것을 특징으로 하는

    섬유 밴드 이송 방법.
23. 제 18 항에 있어서,

    상기 도관을 통해서 섬유가 이동하는 속도는 250m/분 내지 400m/분인 것을 특징으로 하는

    섬유 밴드 이송 방법.
24. 제 18 항에 있어서,

    상기 도관을 통한 공기의 유동은 섬유에 악영향을 주지 않으면서 도관을 통해서 섬유를 이송시키도록 선택되는 것을 특징으로 하는

    섬유 밴드 이송 방법.
25. 제 18 항에 있어서,

    상기 섬유는 거의 수평에서 거의 수직까지의 임의의 각도로 임의의 거리를 이송하는 것을 특징으로 하는

    섬유 밴드 이송 방법.

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