WO1997030200A1 - Verfahren zum aerodynamischen texturieren, texturierdüse, düsenkopf sowie verwendung - Google Patents

Verfahren zum aerodynamischen texturieren, texturierdüse, düsenkopf sowie verwendung Download PDF

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WO1997030200A1
WO1997030200A1 PCT/CH1997/000045 CH9700045W WO9730200A1 WO 1997030200 A1 WO1997030200 A1 WO 1997030200A1 CH 9700045 W CH9700045 W CH 9700045W WO 9730200 A1 WO9730200 A1 WO 9730200A1
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WO
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yarn
nozzle
channel
texturing
acceleration
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PCT/CH1997/000045
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English (en)
French (fr)
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Gotthilf Bertsch
Erwin Schwarz
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Heberlein Fasertechnologie Ag
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G1/00—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics
    • D02G1/16—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics using jets or streams of turbulent gases, e.g. air, steam
    • D02G1/161—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics using jets or streams of turbulent gases, e.g. air, steam yarn crimping air jets
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G1/00—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics
    • D02G1/16—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics using jets or streams of turbulent gases, e.g. air, steam

Definitions

  • the invention relates to a method for aerodynamic texturing of yarn with a texturing nozzle with a continuous yarn channel, at one end of which the yarn is fed and at the other end of which is discharged as textured yarn, compressed air having a feed pressure of more than four bar in at a central section fed the yarn channel and the blowing air jet is accelerated to supersonic in an expanding acceleration channel.
  • the invention further relates to a texturing nozzle, a nozzle head and its use, with a continuous yarn duct having a compressed air supply, on one side of which yarn can be fed and on the other side of which the texturing can be carried out.
  • Two types of texturing nozzles have largely become established in air-jet texturing technology. These can be differentiated according to the type of compressed air supply to the yarn channel.
  • One is the air-jet texturing nozzle based on the radial principle.
  • the compressed air is supplied via one or more, mainly radially arranged air channels, e.g. according to EP-PS No. 88 254. Texturing nozzles according to the radial principle have their field of application above all in yarns which require rather low deliveries of less than 100%. In special cases, with so-called fancy yarns, up to 200% overdelivery can be permitted for a short time.
  • the second type has the axial principle.
  • the compressed air is fed into an expanded chamber of the yarn channel via axially directed channels.
  • the opening angle is the same or smaller than the so-called ideal Laval angle, the air speed in the nozzle opening can be increased smoothly above the sound limit, provided that the air pressure at the narrowest point of the Laval nozzle is above a critical pressure ratio.
  • Laval had already recognized that when the air pressure was lowered, even in an ideal nozzle, the limit zone of the speed increase shifted into the nozzle.
  • An impact front with the known compression surges can form. In most fields of malfunction engineering, compression shocks are avoided if possible.
  • the texturing process is more complex in that not only does a supersonic flow with a gas be required, but at the same time the yarn is passed through the middle of the nozzle and processed through the butting front.
  • air pressure texturing uses air pressures of more than 4 bar, usually more than 6 bar.
  • the theoretical maximum speed of air (at a temperature of 20 ° C, an infinite inlet pressure and an ideal Laval angle of less than 10 °) is around 770 m / sec.
  • the maximum possible air speed at 12 bar is between 500 and 550 m / sec, ie under Mach 2.
  • the texturing process as such is attributed to the effect of the compression surges, which are a phenomenon of the supersonic flow.
  • the textured yarn with a texturing nozzle was long regarded as a quality benchmark. Due to this given quality, other nozzle shapes could be searched for.
  • EP-PS No. 88 254 the applicant actually succeeded in developing an alternative nozzle shape with a trumpet-shaped nozzle mouth, the so-called Hemajet nozzle. Only at first glance does the trumpet shape appear to be outside the Laval laws.
  • a second investigation International Textii-Bulletin yarn production 3/83) showed that a supersonic flow is also generated with the trumpet shape, with maximum air velocities in the range of about 400 m / sec. were measured. The practice of yarn finishing has also shown that the shape of the trumpet is more advantageous in special applications.
  • the Hemajet nozzle is based on a convex outlet opening that can be written with a simple radius. If you check the extension immediately afterwards at the narrowest point, it turns out that this is initially a very short distance in the range of the ideal lava opening angle. This is a major reason why both types of nozzles sometimes produce similar texturing results. Both have established themselves as standard nozzles in various applications.
  • the object of the invention was now either to increase the quality of the text at a given speed or to increase the production speeds, for example in the range from 400 to 900 m / min and more, and to achieve the same good or at least approximately the same good at higher production speeds Achieving Qualltat, like at lower production or yarn speeds.
  • Another aspect of the task was to be able to convert existing plants with the least effort, be it in terms of Qualltat and / or performance
  • the method according to the invention is characterized in that the yarn tension, in particular as constant yarn tension as possible, is increased by accelerating the blown air jet in the acceleration channel to Mach 2 or more, in order to optimize the ratio of yarn tension to yarn speed.
  • the invention further relates to a texturing nozzle with a continuous yarn channel with an outlet-side acceleration channel and a compressed air supply (P) into the yarn channel, on one side of which yarn can be fed and on the other side of which textured yarn can be drawn off, and is characterized in that the acceleration-effective section of the Acceleration canals have a length (f 2 ) of more than 1.5 times the diameter (d), at the beginning of the acceleration canal and a total opening angle ( ⁇ 2 ) larger than the ideal Laval angle.
  • the texturing quality at a higher production speed is at least equal or better at a higher production speed compared to the texturing quality at a lower production speed with a supersonic duct designed for the lower Mach range.
  • the texturing process is at air speeds in the shock front of Mach 2, e.g. with Mach 2.5 to Mach 5 so intense that almost all of the loops are adequately captured even at the highest yarn throughput speeds and are well integrated into the yarn.
  • the generation of an air speed in the high Mach range within the acceleration channel does two things. First, the individual filaments are opened more and pulled into the nozzle with greater force. The texturing no longer breaks down at the highest speeds. Second, the whole Filament composite evenly and directly into the shock front zone within clear outer channel boundaries.
  • the new invention also allows a number of particularly advantageous configurations both for the method and for the device.
  • Reference is also made to claims 2 to 10 and 12 to 1 7 in the acceleration channel The path is drawn in and opened, and handed over to the subsequent Textu ⁇ erzonc.
  • An essential point in Textu ⁇ ertechnik is that the end processor can maintain the quality that was once found to be good for further production. The constancy of the same ordeal is often the top priority.
  • the main point for this is the mastery of the yarn tension, especially with regard to the constancy of the yarn tension and the constancy of the texturing quality
  • Compressed air in the acceleration duct is accelerated over a length of at least 1.5, preferably at least 2 times the narrowest diameter, the ratio of the outlet cross section to the inlet cross section of the acceleration duct being greater than 2.
  • the total opening angle of the blown air jet should be greater than 10 °, i.e. larger than the ideal Laval angle. So far, the best results have been achieved when the blown air jet has been accelerated steadily. However, different variants with different accelerations were also examined.
  • the results were in some cases almost as good as the constant acceleration with a continuously conical acceleration channel.
  • the blown air jet is then guided to the acceleration channel without a deflection, through a discontinuous and strongly widening section.
  • One or more yarn threads with the same or different delivery can be introduced and with a production speed of 400 to over 1200 m / min. be textunert.
  • the compressed air jet in the supersonic duct is accelerated to 2.0 to 6 Mach, preferably to 2.5 to 4 Mach. The best results were achieved if the exit-side end of the yarn duct was delimited by a baffle, such that the textured yarn was approximately at right angles to that Yarn channel axis is discharged through a gap.
  • the blowing air is particularly preferably fed from the supply point into a cylindrical section of the yarn channel directly in an axial direction at an approximately constant speed up to the acceleration channel, the compressed air being introduced into the yarn channel via one or more, preferably three or more bores or channels , such that the compressed air is blown in at an angle (ß) with the component in the direction of the acceleration duct.
  • air-jet texturing nozzles are modified according to the radial principle in accordance with the new invention, that is to say texturing nozzles according to EP-PS No. 88 254, which is explained as part of this application for their technical designs.
  • the compressed air is preferably introduced into the yarn channel via three bores, such that the compressed air is blown in at a corresponding angle with the conveying component in the direction of the supersonic channel.
  • the new solution can also be used to texturize one or more yarn threads with a wide variety of traditions.
  • the entire theoretically effective expansion angle of the supersonic channel should be from the smallest to the largest diameter above 10 °, but below 40 °, preferably within 12 ° to 30 °, particularly preferably 12 ° to 25 °. According to the current roughness values, an upper limit angle (total angle) of 35 ° to 36 ° has resulted, above which the supersonic flow always breaks off.
  • the compressed air is accelerated essentially continuously.
  • the nozzle channel section immediately in front of the supersonic channel is preferably approximately cylindrical, with the delivery component being blown into the cylindrical section in the direction of the acceleration channel.
  • the pulling force on the yarn is increased with the length of the acceleration channel.
  • the expansion of the nozzle or the increase in the Mach number results in the intensity of the texturing.
  • the acceleration channel should have at least a cross-sectional expansion range of 1: 2.0, preferably 1: 2.5 or greater. It is further proposed that the length of the acceleration channel is 3 to 15 times, preferably 4 to 12 times greater than the diameter of the yarn channel at the beginning of the acceleration channel.
  • the acceleration channel can be completely or partially continuously expanded, have conical sections and / or have a slightly spherical shape.
  • the acceleration channel can also be formed in stages and have different acceleration zones, with at least one zone with high acceleration and at least one zone with low acceleration of the compressed air jet.
  • the exit area of the acceleration channel can also be cylindrical or approximately cylindrical and the entry area can be greatly expanded, but expanded less than 36 °. If the boundary conditions for the acceleration channel have been complied with according to the invention, the aforementioned variations of the acceleration channel have proven to be almost equivalent or at least equivalent.
  • the yarn channel adjoins the supersonic channel with a strongly convex, preferably trumpet-shaped, more than 40 ° widened yarn channel mouth, the transition from the supersonic channel into the yarn channel mouth preferably being discontinuous.
  • a preferred embodiment of the texturing nozzle according to the invention is characterized in that it has a continuous yarn channel with a central cylindrical one Section into which the air supply opens, as well as in the thread running direction a preferably conical acceleration channel directly adjoining the cylindrical section with an opening angle ( ⁇ 2 ) greater than 10 °, and a subsequent extension section with an opening angle (ö) greater than 40 °, the Extension section is conical or trumpet-shaped.
  • the invention further relates to a nozzle head with a texturing nozzle with a yarn channel, which has an inlet section in the yarn conveying direction, a cylindrical central section with the compressed air supply, and an expanded air acceleration section and a preferably deliverable impact body on the outlet side, and is characterized in that the air acceleration section has a length ( i 2 ) of more than the diameter (d) at the beginning of the acceleration section, and has a total opening angle ( ⁇ 2 ) greater than 10 °.
  • the yarn channel is preferably formed with the central section and the air acceleration section in a nozzle core that can be installed and removed.
  • the invention was also based on the object of improving the quality and / or the production speed in an existing system.
  • the solution according to the invention is characterized by the use of a nozzle core, as a replacement for an existing nozzle core (or an entire nozzle head with a nozzle core) for increasing the production speed and / or for improving the texturing quality.
  • the nozzle core or the entire nozzle head have identical fitting dimensions as the nozzle cores or the nozzle heads of the prior art.
  • the new replacement nozzle core has an air acceleration section with a length (i 2 ) of more than 1.5 times the diameter (d) at the beginning of the acceleration channel (1 1) and a total opening angle ( ⁇ 2 ) greater than 10 °.
  • FIG. 1 shows the mouth of a nozzle of the prior art
  • FIG. 2 shows an example of a design of the acceleration channel according to the invention
  • 3 shows a nozzle core according to the invention according to FIG. 2, ie
  • FIG. 4 shows a texturing nozzle or a nozzle head with a built-in nozzle core in use with a quatthat measurement
  • FIG. 4a shows a measurement course of the AT value during a short measuring time
  • FIG. 5 shows a nozzle core of the prior art according to EP-PS No. 88 254
  • FIG. 6 shows a nozzle core according to the invention with the same external installation dimensions
  • FIG. 7 shows some advantageous configurations for the acceleration channel according to the invention
  • FIG. 8 shows a texturing nozzle or nozzle head, partly in section
  • FIG. 8a shows a part of the enlargement 8 in the outlet area of the texturing nozzle
  • FIG. 9 shows a comparison of textured yarn according to the state of the art / new invention with regard to yarn tension
  • FIG. 10 shows quality measurements in comparison with the prior art and various nozzles according to the invention in tabular form
  • FIG textured yarn, state of the art (right chts) shows measuring arrangement for comparative measurements, prior art / new invention
  • FIGS. 13, 13a and 14 individual force elongation as a comparison of prior art (FIGS. 1, 3, 13a) as well as new invention Figure 14,
  • FIG. 1 represents only the area of the nozzle mouth of a known texturing nozzle, in accordance with EP-PS No. 88 254.
  • the corresponding texturing nozzle 1 has a first cylindrical section 2, which at the same time also has the narrowest cross section 3 with a diameter d corresponds to the narrowest cross-section 3, the yarn channel 4 begins to expand in the shape of a trumpet, whereby the shape can be defined with a radius R. Due to the resulting supersonic flow, a corresponding front face diameter DAs can be determined.
  • the front face diameter DAs can be determined relatively determine exactly the tearing point or tearing point A, which is slightly larger than the clear diameter of the nozzle.
  • a Hull cone with an opening angle ⁇ of approximately 22 ° results that with the nozzle shape mentioned with a corresponding surface
  • the impact front detaches at an opening angle of 22 °.
  • the acceleration range of the air can also be determined by the length l ⁇ from the point of the narrowest cross section 3, as well as the demolition point A ⁇ . Since it is a real supersonic flow, the air speed can be roughly calculated from this.
  • VDa is the highest air speed.
  • Vd is the speed of sound at the narrowest point 3. In the present example, the following values were calculated:
  • FIG. 2 now shows an example of an embodiment of the acceleration duct 11 according to the invention, which corresponds to the length l 2 .
  • the texturing nozzle 10 according to the invention corresponds in the example shown up to the narrowest cross section 3 to the nozzle core according to FIG. 1, but is then different.
  • the opening angle ⁇ 2 is specified at 20 °.
  • the discharge point A 2 is located at the end of the supersonic duct, where the yarn duct merges into a discontinuous, strongly conical or trumpet-shaped extension 12 with an opening angle d> 40 °. Due to the geometry there is a
  • an extension of the acceleration channel 1 1 with a corresponding opening angle increases the impact front diameter DAE.
  • Various studies have shown that the previous assumption, for example according to textile practice, that the texturing is a result of multiple knock-out penetrations of the yarn is at least partially incorrect.
  • the largest possible compression shock front 13 is created, followed by an abrupt pressure increase zone 14.
  • the actual texturing takes place in the area of the compression shock front 1 3.
  • the air moves about 50 times faster than the yarn.
  • Many tests have shown that the detachment point A 3 , A 4 can also migrate into the acceleration duct 11, namely when the feed pressure is reduced.
  • FIG. 3 shows a preferred embodiment of an entire nozzle core 5 in cross section.
  • the outer fitting shape is preferably adapted exactly to the nozzle cores of the prior art. This applies above all to the critical installation dimensions, the bore diameter BD, the total length L, the nozzle head height KH, and the distance LA for the compressed air connection P. Tests have shown that the previous optimal injection angle ß can be maintained, as can the position of the corresponding compressed air holes 15.
  • the Gar ⁇ kanal 4 has in the inlet area of the yarn, arrow 16, a yarn insertion cone 6. Due to the compressed air directed in the yarn transport direction (arrow 16) via the oblique compressed air bores 15, the exhaust air flow directed backwards is reduced.
  • the dimension “X” (FIG.
  • the texturing nozzle 10 indicates that the air hole is preferably set back from the narrowest cross section 3 at least approximately by the size of the diameter.
  • the texturing nozzle 10, or the nozzle core 5 has a yarn insertion cone 6, a cylindrical middle section 7, a cone 8, which at the same time corresponds to the acceleration channel 11, and an expanded texturing space 9.
  • the texturing space is delimited transversely to the flow by a trumpet shape 12, which can also be designed as an open conical funnel.
  • FIG. 4 shows an entire texturing head or nozzle head 20, with a built-in nozzle core 5 '.
  • the unprocessed yarn 21 is fed to the texturing nozzle via a feed mechanism 22 and transported further as textured yarn 21 '.
  • a baffle 23 is located in the outlet region 13 of the texturing nozzle.
  • a compressed air connection 24 is arranged on the side of the nozzle head 20.
  • the textured yarn 21 ' runs at a transport speed VT over a second delivery unit 25.
  • the textured yarn 21' is guided over a quality sensor 26, e.g.
  • the tensile force of the yarn 21 '(in cN) and the deviation of the instantaneous tensile force (Sigma%) is measured.
  • the measurement signals are fed to a computer unit 27.
  • the corresponding quality measurement is a prerequisite for optimal production monitoring. Above all, the values are also a measure of the yarn quality. In the air blast texturing process, the quality determination is difficult because there is no defined loop size. It is much easier to determine the deviation from the quality that the customer has found good. This is possible with the ATQ system because the yarn structure and its deviation can be determined, evaluated and displayed by means of a thread tension sensor 26 and the AT value can be displayed by a single characteristic number.
  • a thread tension sensor 26 detects, in particular, the analog electrical signal Thread tension after the texturing nozzle
  • the AT value is continuously calculated from the mean value and variance of the thread tension measured values.
  • the size of the AT value depends on the structure of the yarn and is determined by the user according to his own quality requirements.
  • the thread tension or changes the variance (uniformity) of the thread tension also changes the AT value.
  • the upper and lower limit values can be determined with thread mirrors, knitting or fabric samples. They vary depending on the quality requirements.
  • the very special advantage of the ATQ measurement is that that different types of malfunctions from the process are recorded at the same time Z e.g. identical texturing, thread wetting, filament breakage, nozzle contamination, impact ball spacing, hot pin temperature, air pressure differences, POY plug-in zone, yarn guide, etc.
  • Figure 4a is a display pattern for the course of the AT value a short measurement time
  • FIG. 5 and 6 show in multiple enlargement compared to the real large nozzle cores; 5 shows a nozzle core of the prior art, FIG. 6 shows a nozzle core according to the invention. Since the new invention succeeded in solving the problem inside the nozzle core, the new nozzle core could be designed as an exchange core for the previous one. In particular the dimensions B d , E ( as installation length, L A + K H and K H are therefore preferably not only provided in the same way, but also with the same tolerances.
  • the shape of the trumpet in the outer outlet area is preferably produced in the same way as in the prior art, with a corresponding radius R
  • the impact body can have any shape, spherical, spherical flat or even in the sense of a spherical cap (FIG. 8a).
  • the exact position of the impact body in the exit area is retained by maintaining its outer mass, corresponding to an equal extraction gap S p1 is denoted by 1 7 in Figure 5, remains unchanged on the outside, but is back
  • the texturing space can also be enlarged into the acceleration channel depending on the level of the selected air pressure, as indicated by two arrows 18 in FIG. 6.
  • the nozzle core is made of a high-quality material such as in the prior art Ceramic, hard metal or special steel is made and is actually the expensive part of a textuuse. It is important with the new nozzle that the cylindrical wall surface 21 as well as the wall surface 22 has the highest quality in the area of the acceleration channel. The nature of the trumpet extension is considered with regard to the Yarn friction set
  • the central cylindrical section has a diameter in the range of millimeters or even less than 1 mm.
  • the length of the acceleration section is in the range of approximately 1 cm or less
  • FIG. 8 shows an entire nozzle head 20, with a nozzle core 5 and a baffle 14, which is anchored in a known housing 24 in an adjustable manner via an arm 23.
  • the baffle 14 with the arm 23 is removed in a known manner according to arrow 25 from the Working area 13 of the texturing nozzle is pulled away or pivoted away.
  • the compressed air is supplied from a housing chamber 27 via the compressed air bores.
  • the nozzle core 5 is firmly clamped to the housing 24 via a clamping plate 28.
  • the impact body can also have a spherical shape 31
  • FIG. 8a shows the combination of a texturing nozzle according to the invention with some variations in the shape of the impact body 14.
  • the impact ball 14 easily penetrates into the trumpet-shaped opening of the nozzle.
  • dashed line a normal working position is shown in FIG. 6, dash-dotted lines, the impact ball touching the trumpet shape 12 Dash-dotted position can be used as a starting position for the exact position in the working position.
  • the 1 trumpet shape 12 on the one hand and the impact body 14 on the other hand result in an internal texturing space 18 and a free gap Sp ! is for the outgoing textured air and for the removal of the textured yarn
  • the gap Sp ! is determined empirically on Gi and the yarn quatate, optimized and defined for the production.
  • the texturing space 18 is given an influenceable shape and size depending on the ball diameter and shape of the impact body.
  • the inventor found that with the size of the withdrawal gap pnmar the pressure ratio for the Acceleration channel can be adjusted.
  • the discharge gap Sp By reducing the discharge gap Sp, the flow resistance and the static pressure in the texturing room change.
  • gap width changes in the large valve order of tenths of a millimeter change Solution But can also on asymmetrical and deviating from the circular cross-sections, with respect to the supersonic channel, for example. be formed with a rectangular cross section or with an approximate rectangle or approximately oval shapes. It is also possible to design a nozzle so that it can be opened for threading.
  • PCT / CH96 / 0031 which is explained for the technical content as an integral part of the present application.
  • FIG. 9 shows the texturing of the prior art in a purely schematic manner at the bottom left. Two main parameters are highlighted. An opening zone Oe-Zi and a butt front diameter DAs, starting from a diameter d, corresponding to a nozzle as shown in FIG. 1. In contrast, the new texturing is shown in the top right. It is very clear that the values Oe-Z2 and DAE are significantly larger. Another interesting aspect was also identified.
  • the yarn opening starts before ⁇ the acceleration duct in the region of the supply of compressed air P, that is already in the cylindrical portion, which is denoted by VO as pre-opening.
  • the dimension Vo greater than d is preferably selected.
  • the essential statement in FIG. 9 lies in the diagrammatic comparison of the yarn tension according to the prior art (curve T 31 1) with Mach ⁇ 2 and a texturing nozzle according to the invention (curve S 31 5) with Mach> 2.
  • the yarn tension is in the vertical of the diagram in CN.
  • the production speed Pspeed is in the horizontal. shown in m / min.
  • Curve 31 1 allows the yarn tension to collapse significantly over a production speed of 500 m / min. detect. Above about 650 m / min. the texturing broke down.
  • curve S 31 5 with the nozzle according to the invention shows that the yarn tension is not only much higher, but in the range from 400 to 700 m / min. is almost constant and only drops slowly in higher production areas.
  • Increasing the Mach number is one of the most important "secrets" for progress with the new invention.
  • FIG. 10 shows a printout of an ATQ quality test.
  • the top table shows the mean tensile stress (cN), the middle the percentage deviation of the instantaneous tensile force (Sigma%) and the bottom table the corresponding AT values.
  • the values of a standard T nozzle that is to say a texturing nozzle of the prior art, are indicated in each case on the first horizontal line of each table.
  • the values of S-nozzles according to the invention with different opening angles from 19 ° to 30.6 ° are then from top to bottom. All nozzles according to the invention had the same length of the supersonic duct.
  • the values 0.00 indicate that either texturing was not possible or the test was not carried out.
  • Figures 1 1 and 1 1 a show a visual comparison using textured yarn.
  • Figure 1 1 shows a texturing with a nozzle of the prior art, at 400, 600 and 800 m / min. Production speed. At 800 m / min. the pressure was increased to 1 2. The result can be up to 400 m / min. as well and at 600 m / min. can be described as conditionally good. The results of 5 tests with a nozzle according to the invention are correspondingly shown on the left half of the figure (FIG. 1 a). It can be seen that even at 800 m / min. Production speed is still a conditionally good result. In contrast to this, the comparative example (right next to it) would be rejected by the customer according to the prior art, even though a feed pressure of 1 2 bar was used.
  • FIG. 12 shows the test arrangement for the comparative tests according to FIG. 11. The following measured values were determined (setting data and measurement data): (see table state of the art / new invention)
  • FIGS. 13, 13a and 14 On the left in the picture is a graphical representation of a large number of threads, each with the individual force F cN / dtex (vertical) over the elongation E in% (horizontal).
  • Figure 13 belongs to Table 1 2a, Figure 13a to 12b and Figure 14 to Table 12c.
  • the graphical representation is a single force / strain curve.
  • the new invention has produced many surprising effects. This allows, for example:
  • the best texturing nozzle to date has a continuous yarn channel with an outlet-side acceleration channel and a compressed air supply (P) into the yarn channel, at one end of which yarn can be fed and at the other end of which textured yarn can be drawn off, and is characterized in that it has a continuous yarn channel a central, cylindrical section, into which the air supply opens, and in Fadenlauf ⁇ chtung a preferably directly adjoining the cylindrical section conical supply channel with an opening angle ( ⁇ 2 ) greater than 10 ° and a subsequent extension section with an opening angle greater than 40 °, the extension section being conical or trumpet-shaped
  • the texturing nozzle can be designed as a nozzle core, which can be installed and removed in a nozzle head, and in the installed state forms a nozzle head, or can be designed as a nozzle head with an installed nozzle core, with a baffle arranged on the outlet side, which can be set on the nozzle core, and the fexible space can be limited is

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

Die neue Erfindung schlägt vor, die Intensität der Texturierung dadurch zu erhöhen, dass durch Gestaltung des Düsenkanales eine Luftströmung über Mach 2 erhalten wird. Der Gesamtöffnungswinkel des Düsenkanales unmittelbar vor den Texturierzonen wird grösser als der ideale Lavalwinkel ausgeführt mit einer wirksamen Länge, die bevorzugt ein mehrfaches des engsten Durchmessers der Düse ist. Die neue Erfindung verbessert vor allem die Texturierqualität, dies ganz besonders auch bei höheren Produktionsgeschwindigkeiten. Diese kann bis in den Bereich von 600 bis 1000 m/min. und darüber gesteigert werden. Überraschenderweise hat es sich gezeigt, dass der neue Düsenkern so gestaltet werden kann, dass er alle Vorteile der neuen Erfindung aufweist und als Austauschelement für Düsenkerne des Standes der Technik einsetzbar ist. Das gleiche gilt für den kompletten Texturierkopf, da die neue Erfindung innerhalb der selben äusseren geometrischen Aussenabmessungen, dem selben Luftdruck sowie der selben Luftmenge verwendbar ist.

Description

Verfahren zum aerodynamischen Texturieren, Texturierdüse, Düsenkopf sowie Verwendung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum aerodynamischen Texturieren von Garn mit einer Texturierdüse mit durchgehendem Garnkanal, an dessen einem Ende das Garn zugeführt und an dessen anderem Ende als texturiertes Garn abgeführt wird, wobei in einem mittleren Abschnitt Druckluft mit einem Speisedruck von mehr als vier bar in den Garnkanal zugeführt und in einem sich erweiternden Beschleunigungskanal der Blasluftstrahl auf Überschall beschleunigt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Texturierdüse, einen Düsenkopf sowie dessen Verwendung, mit einem durchgehenden, eine Druckluftzufuhr aufweisenden Garnkanal, an dessen einer Seite Garn zuführbar, und an dessen anderer Seite die Texturierung durchführbar ist.
Stand der Technik
In der Luftblastexturiertechnik haben sich zwei Typen von Texturierdüsen weitgehend durchgesetzt. Diese können nach der Art der Druckluftzufuhr in den Garnkanal unterschieden werden. Die eine ist die Luftblastexturierdüse nach dem Radialprinzip. Dabei wird die Druckluft über ein oder mehrere, vorwiegend radial angeordnete Luftkanäle zugeführt, z.Bsp. gemäss der EP-PS Nr. 88 254. Texturierdüsen nach dem Radialprinzip haben ihr Einsatzgebiet vor allem bei Garnen, die eher niedere Überlieferungen von unter 100 % erfordern. In Sonderfällen, bei sogenannten Effektgarnen können kurzzeitig bis zu 200 % Überlieferung zugelassen werden. Die zweite Type weist das Achsialprinzip auf. Die Druckluft wird hier über achsial gerichtete Kanäle in eine erweiterte Kammer des Garnkanales geführt. Eine solche Lösung ist in der EP-PS Nr. 441 925 gezeigt. Texturierdüsen nach dem Achsialprinzip werden vor allem bei sehr hohen Überlieferungen bis zu 300 % teils sogar bis zu 500 % mit Erfolg eingesetzt. Die beiden entsprechenden Praxislösungen unterscheiden sich besonders auch durch die Ausgestaltung der Düsenöffnung im Bereich des Düsenaustrittes. Die Lösung gemäss EP-PS Nr. 441 925 hat vor dem Austrittsende eine Düsenöffnung entsprechend einer Lavaldüse. Die Lavaldüse ist charakterisiert durch einen sehr kleinen Öffnungswinkel von etwa 8° bis maximal 10°. Ist der Öffnungswinkel gleich oder kleiner als der sogenannt ideale Lavalwinkel, so kann in der Düsenöffnung die Luftgeschwindigkeit stossfrei über die Schallgrenze gesteigert werden, vorausgesetzt der Luftdruck ist an der engsten Stelle der Lavaldüse über einem kritschen Druckverhältnis. Bereits Laval hatte erkannt, dass bei Absenkung des Luftdruckes auch in einer idealen Düse sich die Grenzzone der Geschwindigkeitssteigerung in die Düse hinein verschiebt. Es kann sich eine Stossfront mit den bekannten Verdichtungsstössen bilden. In den meisten Fachgebieten der Störmungstechnik werden wenn irgend möglich Verdichtungsstösse vermieden. Der Texturierprozess ist insofern komplexer, als nicht nur eine Uberschallströmung mit einem Gas benötigt, sondern gleichzeitig auch das Garn mitten durch die Düse geführt und durch die Stossfront bearbeitet wird. Um alle Strömungsverluste zu kompensieren, wird beim Luftblastexturieren mit Luftdrücken von über 4 bar meistens über 6 bar gearbeitet. Die theoretisch maximale Geschwindigkeit der Luft (bei einer Temperatur von 20°C, einem gegen unendlich gehenden Vordruck und einem idealen Lavalwinkel von unter 10°) liegt bei etwa 770 m/sec. In der Realität liegt die maximal mögliche Luftgeschwindigkeit bei 12 bar zwischen 500 und 550 m/sec, also unter Mach 2. Hierzu wird auf eine wissenschaftliche Untersuchung in "Chemiefasern/ Textilindustrie Mai 1981 " verwiesen. Gemäss der am meisten verbreiteten Fachmeinung wird der Texturierprozess als solcher auf die Wirkung der Verdichtungsstösse zurückgeführt, welche ein Phänomen der Uberschallströmung sind. Das mit einer Texturierdüse, mit idealem Lavalwinkel, texturierte Garn galt lange als Qualitäts-Massstab. Auf Grund dieser gegebenen Qualität konnte nach anderen Düsenformen gesucht werden. Der Anmelderin gelang es, entsprechend der EP-PS Nr. 88 254, tatsächlich eine alternative Düsenform mit einer trompetenförmigen Düsenmündung, der sogenannten Hemajet-Düse zu entwickeln. Die Trompetenform scheint nur auf den ersten Blick ausserhalb der Lavalgesetze zu liegen. Eine zweite Untersuchung (International Textii-Bulletin Garnherstellung 3/83) ergab, dass auch mit der Trompetenform eine Uberschallströmung erzeugt wird, wobei maximale Luftgeschwindigkeiten in dem Bereich von etwa 400 m/sec. gemessen wurden. Die Praxis der Garnveredelung hat ferner gezeigt, dass in besonderen Anwendungsbereichen die Trompetenform vorteilhafter ist. Die Hemajet-Düse basiert auf einer konvex gewölbten Austrittsöffnung, die mit einem einfachen Radius beschreibbar ist. Überprüft man die Erweiterung unmittelbar anschliessend an die engste Stelle, so ergibt sich, dass diese anfänglich ein ganz kurzes Stück in dem Bereich des idealen Lavalöffnungswinkels liegt. Dies ist ein wesentlicher Grund, weshalb beide Düsentypen teils ähnliche Texturierresultate ergeben. Beide haben sich in verschiedenen Anwendungen als Standarddüsen durchgesetzt.
Obwohl Texturierdüsen nach dem Radialprinzip besonders bei tiefen Überlieferungen den Texturierdüsen nach dem Achsialprinzip überlegen sind, zeigt der genannte Artikel, dass die Fadenspannung beim Radialprinzip bei steigender Überlieferung stark abfällt. Es ist eine Erfahrungstatsache, dass die Garnspannung unmittelbar nach der Texturierdüse ein Qualitatsmerkmal für die Texturierung ist Ein guter Qualitatsvergleich (hohere/tiefere Werte) wird erleichtert, wenn wenigstens 50 m/min besser 100 m/mm Unterschiede in den Produktionsgeschwindigkeiten verglichen werden Unter Qualität können alle möglichen Garnqual itatskπteπen verstanden werden Eingeschlossen sind auch Produktions¬ bedingungen, die nicht unmittelbar als Qualitatskπteπen an dem textuπerten Produkt messbar sind, die aber erfahrungsgemass zu berücksichtigen sind Z Bsp ist starkes oder leichtes Schlackern der einlaufenden Faden ein Kπtenum bzw ein Wert, der über einem bestimmten Wert nicht mehr zulassig ist Fui den unmittelbaren messtechnischen Vergleich nach der erfindungsgemässen Lehre wird bevorzugt die Zugkraft auf das Garn nach dem Texturieren (in cN, bzw. mean cN) sowie die prozentuale Abweichung der momentanen Zugkraft (Sigma %) gewählt Die beiden Werte können gesondert oder als Gesamtwert erfasst werden (AT-Wert) Es wird hierzu auf das ATQ-Mes^- und Auswertungsprinzip der Anmeldeπn in Zusammenarbeit mit der Firma Retech AG, Schweiz verwiesen Garngeschwindigkeiten unter 400 m/min ergeben heute keinerlei Schwierigkeiten Bei einzelnen praktischen Anwendungen wird bei Garngeschwindigkeiten von 400 bis 600 m/min noch eine qualitativ akzeptierte Texturierung erhalten Dagegen wird bei einer weiteren Steigerung der Garnabzugsgeschwindigkeit auf über 600 m/min eine qualitative Verschlechterung festgestellt Diese aussert sich z Bsp so, dass ohne erklärbaren Grund beim textuπerten Garn einzelne Schlingen von dem textuπerten Garn starker abstehen Die bekannten Texturierdüsen können, besonders bei Kompaktgarnen, wenn höchste Qualitäten von der Texturierung verlangt werden, nur unter 400 m/mm Produktionsgeschwindigkeit eingesetzt werden. Unter Produktionsgeschwindigkeit wird die Abfuhrgeschwindigkeit des Garnes aus der Texturierdüse verstanden. Bei der Texturierung kennt man deshalb in Bezug auf die Produktionsgeschwindigkeit neben der Quahtatsgrenze eine absolute Textuπergrenze bei der die Texturierung z Bsp wegen zu starkem Schlackern zusammenbricht
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung wurde nun die Aufgabe gestellt, entweder die Textuπerqualitat bei einer gegebenen Geschwindigkeit zu steigern oder aber die Produktionsgeschwingkeiten z Bsp in dem Bereich von 400 bis 900 m/min und mehr zu steigern und auch bei höheren Produktionsgeschwindigkeiten die gleich gute oder zumindest angenähert gleich gute Qualltat zu erreichen, wie bei tieferen Produktions- bzw Garngeschwindigkeiten Ein weiterer Teilaspekt der Aufgabe lag ferner dann, bestehende Anlagen mit kleinstem Aufwand, sei es in Bezug auf Qualltat und/oder Leistung umrüsten zu können Das erfindungsgemasse Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Garnspannung, insbesondere als möglichst konstante Garnspannung, dadurch erhöht wird, dass der Blasluftstrahl in dem Beschleunigungskanal auf Mach 2 oder mehr beschleunigt wird, zur Optimierung des Verhältnisses Garnspannung zu Garngeschwindigkeit.
Die Erfindung betrifft ferner eine Texturierdüse mit einem durchgehenden Garnkanal mit einem austrittsseitigen Beschleunigungskanal und einer Druckluftzufuhr (P) in den Garnkanal, an dessen einer Seite Garn zuführbar und an dessen anderer Seite texturiertes Garn abziehbar ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der beschleunigungswirksame Abschnitt des Beschleunigungskanaies eine Länge (f2) von mehr als dem 1 ,5-fachen Durchmesser (d), am Beginn des Beschleunigungskanaies und einen Gesamtöffnungswinkel (α2) grosser als der ideale Lavalwinkel aufweist.
Es wurde erkannt, dass der erste Schlüssel für die Qualität in der Garnspannung nach der Texturierdüse liegt. Nur wenn es gelingt, die Garnspannung zu erhöhen, kann die Qualität verbessert werden. Der eigentliche Durchbruch wurde aber erst ermöglicht, als die Strömung des Blasluftstrahles über den Bereich Mach 2 gesteigert wurde. Dies gelang entgegen dem offensichtlichen Vorurteil in der ganzen Fachwelt baulich durch die erfindungsgemasse Ausgestaltung des Beschleunigungskanaies. Überraschenderweise konnte mit vielen Versuchsreihen bestätigt werden, dass nicht nur die Qualität verbessert, sondern dass diese, erfindungsgemäss durch eine Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit in erstaunlich geringem Masse negativ beeinflusst wird. Vom Erfinder wurde erkannt, dass nur über eine Intensivierung des Texturierprozesses die Aufgabe lösbar ist. Die Lösung der Aufgabe gelang jedoch erst mit der Entdeckung, dass die Machzahl ein zentraler Einflussfaktor ist. Die Fachwelt war bisher zu sehr auf die Strömungsgeschwindigkeit fixiert. Die Geschwindigkeit lässt sich aber in der gegebenen Textilpraxis über den weiter oben genannten Bereiche (unterhalb Mach 2) nicht steigern. Man liess sich im Stand der Technik entweder von den Gesetzmässigkeiten der Lavaldüsen oder aber von rein empirisch ermittelten und als gut befundenen Düsenformen leiten. Schon eine geringfügige Steigerung der Machzahl über 2 ergab bereits signifikante Resultate. Die beste Erklärung für die entsprechende Intensivierung des Texturierporzesses wird darin, gesehen, dass die Geschwindigkeitsdifferenz unmittelbar vor und nach der Stossfront vergrössert wird, was sich direkt auf die entsprechenden Angriffskräfte der Luft auf die Filamente auswirkt. Die gesteigerten Kräfte in dem Bereich der Stossfront verursachen eine Erhöhung der Garnspannung. Durch die Steigerung der Machzahl wird unmittelbar das Geschehen an der Stossfront gesteigert. Entsprechend konnte mit der neuen Erfindung die Garnspannung ganz wesentlich gesteigert, und die Qualität in einem bisher nicht möglichen Ausmass sichergestellt werden. Erfindungsgemäss wurde die Gesetzmässigkeit erkannt: höhere Machzahl = stärkerer Stoss = intensivere Texturierung. Die intensivierte Uberschallströmung erfasst auf breiterer Front und viel intensiver das geöffnete Garn. Damit kann erreicht werden, dass keine Schlingen seitlich über die Wirkzone der Stossfront ausweichen können. Da die Erzeugung der Uberschallströmung in dem Beschleunigungskanal auf der Expansion beruht, erhält man durch einen höheren Machbereich, also z.Bsp. anstelle Mach 1 ,5 Mach 2,5 auch eine Erhöhung bzw. annähernd eine Verdoppelung des wirksamen Austrittsquerschnittes. Bereits mit den ersten Versuchsreihen konnten verschiedene überraschende Beobachtungen gemacht werden:
- bei der Anwendung eines für den höheren Machbereich ausgestalteten Überschallkanales trat bei gleicher Produktionsgeschwindigkeit in jedem Fall eine qualitative Verbesserung der Texturierung ein, im Vergleich zum Stand der Technik;
- bei den Texturierdüsen des Standes der Technik stellt man bei Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit immer wieder einen starken, graduellen Qualitätsverlust fest. Mit den neuen Texturierdüsen tritt zwar auch ein Qualitätsverlust ein, nur trat dieser bei allen Versuchen in nur kleinem Ausmass und je nach Garntiter erst bei sehr hohen Produktionsgeschwindigkeiten von z.Bsp. über 800 m/min. auf;
- Testversuche mit einzelnen Garntitern wurden bis zu einer Produktionsgeschwindigkeit von VOOO bis 1500 m/min. durchgeführt, ohne Zusammenbruch der Texturierung.
- Messtechnisch fiel sofort auf, dass die Garnspannung im Durchschnitt um gegen 50 % gesteigert werden konnte. Der gesteigerte Wert blieb zudem über einen grossen Geschwindigkeitsbereich von z.Bsp. 400 bis 700 m/min. nahezu konstant.
- Es hat sicher ferner gezeigt, dass auch in der Wahl des Speisedruckes der Druckluft ein wesentlicher Einflussfaktor liegt. Zur Sicherstellung der höheren Machzahlen wird in vielen Fällen ein höherer Speisedruck benötigt. Dieser liegt etwa zwischen 6 bis 14 bar, kann aber auf 20 und mehr bar gesteigert werden.
Die Vergleichsversuche, Stand der Texturiertechnik und neue Erfindung, ergaben in einem beachtlich weiten Bereich die folgende Gesetzmässigkeit: Die Texturierqualität ist bei einer höheren Produktionsgeschwindigkeit im Vergleich mit der Texturierqualität bei tieferer Produktionsgeschwindigkeit mit einer für den niederen Machbereich ausgestalteten Überschallkanal wenigstens gleich oder besser. Der Texturiervorgang ist bei Luftgeschwindigkeiten in der Stossfront von über Mach 2 also z.Bsp. bei Mach 2.5 bis Mach 5 derart intensiv, dass auch bei höchsten Garndurchlaufgeschwindigkeiten nahezu ausnahmslos alle Schlingen genügend erfasst und in dem Garn gut eingebunden werden. Die Erzeugung einer Luftgeschwindigkeit im hohen Machbereich innerhalb des Beschleunigungskanaies bewirkt zweierlei. Erstens werden die Einzelfilamente stärker geöffnet und mit grösserer Kraft in die Düse hineingerissen. Die Texturierung bricht bis zu höchsten Geschwindigkeiten nicht mehr zusammen. Zweitens wird der ganze Filamentverbund innerhalb von klaren äusseren Kanalgrenzen gleichmässig und direkt in die Stossfrontzone geführt.
Die neue Erfindung erlaubt ferner sowohl für das Verfahren wie tur die Vorrichtung eine ganze Anzahl besonders vorteilhafter Ausgestaltungen Es wird hierzu auch auf die Ansprüche 2 bis 10 und 12 bis 1 7 Bezug genommen In dem Beschleunigungskanal wird das Garn von dem sich beschleunigenden Luftstrahl über der entsprechenden Wegstrecke eingezogen und geöffnet, und der anschl lessenden Textuπerzonc übergeben Ein wesentlicher Punkt in der Textuπertechnik liegt dann, dass der Endverarbeiter eine einmal für gut befundene Qualität bei der weiteren Produktion unverändert erhalten kann. Die Konstanz der gleichen Qualltat ist oft oberstes Gebot. Dies wird mit der neuen Losung besonders gut erreicht, weil die für die Texturierung massgebenden Faktoren besser beherrschbar sind als im Stand der Technik Der Hauptpunkt dafür ist die Beherrschung der Garnspannung besonders auch in Bezug auf die Konstanz der Garnspannung und der Konstanz dei Texturierqualität Bevorzugt wird die Druckluft in dem Beschleunigungskanal über eine Lange von wenigstens 1 ,5, vorzugsweise wenigstens 2 mal dem engsten Durchmesser beschleunigt, wobei das Verhältnis von Austritts- zu Eintrittsquerschnitt des Beschleunigungskanals grosser als 2 ist. Der Gesamtöffnungswinkel des Blasluftstrahles soll grosser als 10°, also grosser als der ideale Lavalwinkel sein Bisher wurden die besten Resulate erreicht, wenn die Beschleunigung des Blasluftstrahles stetig erfolgte. Es wurden aber auch verschiedene Varianten mit unterschiedlichen Beschleunigungen untersucht Die Ergebnisse waren teils annähernd so gut wie die stetige Beschleunigung mit einem durchgehend konischen Beschleunigungskanal. Der Blasluftstrahl wird anschliessend an den Beschleunigungskanal ohne Umlenkung, durch einen sich unstetig und stark erweiternden Abschnitt gefuhrt. Es können ein oder mehrere Garnfaden mit gleicher oder unterschiedlicher Überlieferung eingeführt und mit einer Produktionsgeschwindigkeit von 400 bis über 1200 m/min. textunert werden. Der Druckluftstrahl in dem Uberschallkanal wird auf 2,0 bis 6 Mach vorzugsweise auf 2,5 bis 4 Mach beschleunigt Die besten Resultate wurden erreicht, wenn das austrittsseitige Ende des Garnkanales durch einen Prallkorper begrenzt ist, derart, dass das textuπerte Garn etwa rechtwinklig zu der Garnkanalachse durch einen Spalt abgeführt wird.
Besonders bevorzugt wird ferner die Blasluft von der Zufuhrstelle in einen zylindrischen Abschnitt des Garnkanales unmittelbar in eine axiale Richtung mit etwa konstanter Geschwindigkeit bis zu dem Beschleunigungskanal gefuhrt, wobei die Druckluft über eine oder mehrere, vorzugsweise drei oder mehr Bohrungen bzw Kanäle in den Garnkanal eingeführt wird, derart, dass die Druckluft in einem Winkel (ß) mit Forderkomponente in Richtung des Beschleunigungskanaies eingeblasen wird. Ubeπaschenderweise konnten mit sehr guten Resultaten Luftblastexturierdüsen nach dem Radialprinzip auf die neue Erfindung hin abgeändert werden, also Texturierdüsen gemäss EP-PS Nr. 88 254, welche für deren technischen Ausführungen als Bestandteil dieser Anmeldung erklärt wird. Die Druckluft wird dabei vorzugsweise über drei Bohrungen in den Garnkanal eingeführt, derart, dass die Druckluft in einem entsprechenden Winkel mit Förderkomponente in Richtung des Überschallkanales eingeblasen wird. Wie im Stand der Technik können auch mit der neuen Lösung ein oder mehrere Garnfäden mit unterschiedlichster Überlieferung texturiert werden. Der gesamte theoretisch wirksame Erweiterungswinkel des Überschallkanales sollte vom kleinsten zum grössten Durchmesser über 10°, jedoch unter 40° vorzugsweise innerhalb von 12° bis 30 ° besonders bevorzugt 12° bis 25° liegen. Nach den zur Zeit gängigen Rauigkeitswerten hat sich ein oberster Grenzwinkel (Gesamtwinkel) von 35° bis 36° ergeben, oberhalb dem immer ein Abreissen der Uberschallströmung stattfindet. In einem konischen Beschleunigungskanal wird die Druckluft im wesentlichen stetig beschleunigt. Der Düsenkanalabschnitt unmittelbar vor dem Uberschallkanal wird bevorzugt etwa zylindrisch ausgebildet, wobei mit Förderkomponente in Richtung zu dem Beschleunigungskanal, in den zylindrischen Abschnitt eingeblasen wird. Die Einzugskraft auf das Garn wird mit der Länge des Beschleunigungskanaies vergrössert. Die Düsenerweiterung bzw. die Erhöhung der Machzahl ergibt die Intensität der Texturierung. Der Beschleunigungskanal soll wenigstens einen Querschnittserweiterungsbereich von 1 : 2,0 bevorzugt 1 : 2,5 oder grosser aufweisen. Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Länge des Beschleunigungskanaies 3 bis 15 mal, vorzugsweise 4 bis 12 mal grosser ist, als der Durchmesser des Garnkanales am Beginn des Beschleunigungskanaies. Der Beschleunigungskanal kann ganz oder teilweise stetig erweitert ausgebildet sein, konische Abschnitte aufweisen und/oder eine leicht sphärische Form haben. Der Beschleunigungskanal kann aber auch stufenweise ausgebildet werden und unterschiedliche Beschleunigungszonen aufweisen, mit wenigstens einer Zone mit grosser Beschleunigung sowie wenigstens einer Zone mit kleiner Beschleunigung des Druckluftstrahles. Der Austrittsbereich des Beschleunigungskanaies kann ferner zylindrisch oder angenähert zylindrisch und der Eintrittsbereich stark erweitert, jedoch weniger als 36° erweitert sein. Wurden die Randbedingungen für den Beschleunigungskanal erfindungsgemäss eingehalten, so haben sich die genannten Variationen des Beschleunigungskanaies als nahezu gleichwertig oder zumindest als äquivalent erwiesen. Der Garnkanal weist anschliessend an den Uberschallkanal eine stark konvexe, bevorzugt trompetenförmig mehr als 40° erweiterte Garnkanalmündung auf, wobei der Übergang von dem Uberschallkanal in die Garnkanalmündung vorzugsweise unstetig verläuft. Ein entscheidender Faktor wurde darin gefunden, dass mit einem Prallkörper vor allem auch die Druckverhältnisse in dem Texturierraum positiv beeinflusst und stabil gehalten werden können. Eie bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemässen Texturierdüse ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen durchgehenden Garnkanal mit einem mittleren zylindrischen Abschnitt, in den die Luftzuführung mündet, sowie in Fadenlaufrichtung einen an dem zylindrischen Abschnitt unmittelbar anschliessenden vorzugsweise konischen Beschleunigungskanal mit einem Öffnungswinkel (α2) grosser 10°, sowie einen anschliessenden Erweiterungsabschnitt mit einem Öffnungswinkel (ö) grosser als 40° aufweist, wobei der Erweiterungsabschnitt konisch oder trompetenförmig ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft ferner einen Düsenkopf mit einer Texturierdüse mit einem Garnkanal, der in Garnförderrichtung einen Einlaufabschnitt, einen zylindrischen mittleren Abschnitt mit der Druckluftzufuhr, sowie einen erweiterten Luftbeschleunigungsabschnitt und austrittsseitig einen bevorzugt zustellbaren Prallkörper aufweist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Luftbeschleunigungsabschnitt eine Länge (i2) von mehr als dem Durchmesser (d) am Beginn des Beschleunigungsabschnittes, sowie einen Gesamtöffnungswinkel (α2) grosser als 10° aufweist. Der Garnkanal wird bevorzugt mit dem mittleren Abschnitt sowie dem Luftbeschleunigungsabschnitt in einem ein- und ausbaubaren Düsenkern ausgebildet.
Der Erfindung lag ferner die Aufgabe zu Grunde, die Qualität und/oder die Produktionsgeschwindigkeit bei einer bestehenden Anlage zu verbessern. Die erfindungsgemasse Lösung ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Düsenkerns, als Ersatz eines bestehenden Düsenkernes (bzw. eines ganzen Düsenkopfes mit einem Düsenkern) für die Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit und/oder für die Verbesserung der Texturierqualität. Der Düsenkern bzw. der ganze Düsenkopf weisen identische Einpassabmessungen auf, wie die Düsenkerne bzw. die Düsenköpfe des Standes der Technik. Der neue Ersatzdüsenkern hat einen Luftbeschleunigungsabschnitt mit einer Länge (i2) von mehr als dem 1.5-fachem Durchmesser (d) am Beginn des Beschleunigungskanals (1 1 ) und einen Gesamtöffnungswinkel (α2) grosser als 10° .
Die bisher durchgeführten Versuche haben ferner gezeigt, dass eine Befeuchtung des Garnes vor der Texturierung auch mit der neuen Erfindung bessere Resultate bringt. Es war aber noch nicht möglich, den Einfluss des in der Fachwelt bekannten Kondensationsstosses abschliessend zu klären.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nun an Hand von einigen Beispielen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:
die Figur 1 die Mündung einer Düse des Standes der Technik; die Figur 2 ein Beispiel für eine erfindungsgemasse Gestaltung des Beschleunigungskanaies; ie Figur 3 ein erfindungsgemasser Dusenkern gemäss Figur 2, ie Figur 4 eine Texturierdüse bzw ein Dusenkopf mit eingebautem Dusenkern im Einsatz mit einer Quahtatsmessung, die Figur 4a ein Messverlauf des AT-Wertes wahrend einer kurzen Messzeit, die Figur 5 ein Dusenkern des Standes der Technik gemäss EP-PS Nr 88 254, die Figur 6 ein ertindungsgemasser Dusenkern mit gleichen äusseren Einbauabmessungen, die Figur 7 einige vorteilhafte Ausgestaltungen für den eifindungsgemassen Beschleuni¬ gungskanal, die Figur 8 eine Texturierdüse bzw Dusenkopf teilweise im Schnitt, die Figur 8a einen Teil vergrösserung der Figuren 8 in dem Austrittsbereich der Texturierdüse die Figur 9 ein Vergleich von textuπertem Garn gemäss Stand der Technik/neue Erfindung in Bezug auf Garnspannung, die Figur 10 Qualitatsmesswerte im Vergleich Stand der Technik und verschiedener erfindungsgemasser Düsen in tabellarischer Form, die Figur 1 1 Vergleichsaufnahmen von textuπertem Garn, Stand der Technik (rechts), die Figur 1 1a erfindungsgemäss verarbeitetes Garn (links), die Figur 12 Messdispositiv für Vergleichsmessungen, Stand der Technik/ neue Erfindung, die Figur 13, 13a und 14 Einzelkraft-Dehnung als Vergleich Stand der Technik (Figur 1 3, 13a) sowie neue Eπfndung Figur 14,
Wege und Ausfuhrung der Erfindung
In der Folge wird nun auf die Figur 1 Bezug genommen, welche nur den Bereich der Dusenmundung von einer bekannten Texturierdüse darstellt, entsprechend der EP-PS Nr 88 254 Die entsprechende Texturierdüse 1 weist einen ersten zylindrischen Abschnitt 2 auf, der zugleich auch dem engsten Querschnitt 3 mit einem Durchmesser d entspricht Vom engsten Querschnitt 3 beginnt sich der Garnkanal 4 trompetenformig zu erweitern, wobei die Form mit einem Radius R definiert worden kann Aut Grund der sich einstellenden Uberschallströmung kann ein entsprechender Stossfrontdurchmesser DAs ermittelt werden Auf Grund des Stossfrontdurchmesseis DAs lasst sich relativ genau die Ablos- oder Abreissstelle A ermitteln, die wenig grosser ist als der lichte Durchmesser dei Düse Wird nun in dem Bereich der Ablossstelle A auf beiden Seiten eine Tangente angelegt, so ergibt sich ein Hullkegel mit einem Offnungswinkel α, von etwa 22° Dies bedeutet, dass bei dei genannten Dusenform mit entsprechender Oberflachenbeschaffenheit die Stossfront bei einem Offnungswinkel von 22° ablost Für die Besonderheiten der Stossfront wird auf die eingangs erwähnten wissenschaftlichen Untersuchungen verwiesen Der Beschleunigungs- bereich der Luft kann auch durch die Lange lλ von der Stelle des engsten Querschnittes 3, sowie der Abrissstelle A± definiert werden. Da es sich um eine echte Uberschallströmung handelt, kann daraus ungefähr die Luftgeschwindigkeit errechnet werden. VDa ist die grösste Luftgeschwindigkeit. Vd ist die Schallgeschwindigkeit an der engsten Stelle 3. Im vorliegenden Beispiel wurden folgende Werte errechnet:
Wenn bei Vd eine Luftgeschwindigkeit von 330 m/sec. vorhanden ist, (Mach 1 ), so ergibt sich am Austritt A aus dem Überschallbereich etwa Mach 1 ,8 (MDa). Diese Werte liegen nahe bei den Messwerten gemäss Textii-Bulletin. Die eigentliche Beschleunigungsstrecke innerhalb des Überschallkanales ist sehr kurz, und wie auf Grund der neuen Erfindung erkannt wurde, zu kurz.
Die Figur 2 zeigt nun ein Beispiel für eine erfindungsgemasse Ausgestaltung des Beschleunigungskanaies 1 1 , welcher der Länge l2 entspricht. Der erfindungsgemasse Texturierdüse 10 entspricht bei dem gezeigten Beispiel bis hin zu dem engsten Querschnitt 3 dem Düsenkern gemäss Figur 1 , ist dann aber unterschiedlich. Der Öffnungswinkel α2 ist mit 20° angegeben. Die Ablössstelle A2 ist am Ende des Überschallkanales eingezeichnet, wo der Garnkanal in eine unstetige, stark konische oder trompetenförmige Erweiterung 12 übergeht mit einem Öffnunswinkel d > 40°. Auf Grund der Geometrie ergibt sich ein
Stossfrontdurchmesser DAE, der gegenüber Figur 1 wesentlich grosser ist. Bei der Figur 2 ergeben sich etwa folgende Verhältnisse:
L2/d = 4.2; Vd <= 330 m/sec. (Mach 1) ; - αj- ~ 2.5 -> MDE = Mach 3.2
Gemäss der neuen Erfindung bewirkt eine Verlängerung des Beschleunigungskanaies 1 1 mit entsprechendem Öffnungswinkel eine Vergrösserung des Stossfrontdurchmessers DAE. Verschiedene Untersuchungen haben gezeigt, dass die bisherige Annahme, etwa gemäss Textilpraxis, die Texturierung, sei eine Folge von mehrfachen Stossfrontdurchdringungen des Garnes, zumindest zum Teil unrichtig ist. Unmittelbar in dem Bereich der Stossfrontbildung entsteht die grösstmögliche Verdichtungsstossfront 13 mit anschliessender abrupter Druckerhöhungszone 14. Die eingentliche Texturierung findet im Bereich der Verdichtungsstossfront 1 3 statt. Die Luft bewegt sich etwa um den Faktor 50 schneller als das Garn. Durch viele Versuche konnte ermittelt werden, dass die Ablösestelle A3, A4 auch in den Beschleunigungskanal 1 1 hinein wandern kann, nämlich dann, wenn der Speisedruck abgesenkt wird. In der Praxis gilt es nun, für jedes Garn den optimalen Speisedruck zu ermitteln, wobei die Länge ( 2) des Beschleunigungskanaies für den ungünstigen Fall ausgelegt wird, also eher etwas zu lang gewählt wird. Demgegenüber bewirkt eine Erhöhung des Speisedruckes bei der Lösung des Standes der Technik sehr wenig, da die Ablösestelle mit dem Druck nahezu nicht beeinflusst wird.
In der Folge wird nun auf die Figur 3 Bezug genommen, welche eine bevorzugte Ausführungsform eines ganzen Düsenkernes 5 im Querschnitt zeigt. Die äussere Einpassform wird bevorzugt exakt den Düsenkernen des Standes der Technik angepasst. Dies betrifft vor allem die kritische Einbaumasse, den Bohrungsdurchmesser BD, die Gesamtlänge L, die Düsenkopfhöhe KH, sowie die Distanz LA für den Druckluftanschluss P. Die Versuche haben ergeben, dass der bisherige optimale Einblaswinkel ß beibehalten werden kann, ebenso die Lage der entsprechenden Druckluftbohrungen 15. Der Garπkanal 4 weist im Einlaufbereich des Garnes, Pfeil 16, einen Garneinführungskonus 6 auf. Durch die im Garntransportsinne (Pfeil 16) gerichtete Druckluft über die schrägen Druckluftbohrungen 1 5 wird die, nach rückwärts gerichtete Abluftströmung reduziert. Das Mass "X" (Figur 6) zeigt an, dass die Luftbohrung bevorzugt wenigstens etwa um die Grosse des Durchmessers vom engsten Querschnitt 3 zurückversetzt ist. In Transportrichtung gesehen (Pfeil 1 6) weist die Texturierdüse 10, bzw. der Düsenkern 5 einen Garneinführkonus 6, einen zylindrischen mittleren Abschnitt 7, einen Konus 8, der gleichzeitig dem Beschleunigungskanal 1 1 entspricht, sowie einen erweiterten Texturierraum 9 auf. Der Texturierraum wird quer zur Strömung durch eine Trompetenform 12 begrenzt, welche auch als offener konischer Trichter ausgebildet kann.
Die Figur 4 zeigt einen ganzen Texturierkopf bzw. Düsenkopf 20, mit eingebautem Düsenkern 5'. Das unverarbeitete Garn 21 wird über ein Lieferwerk 22 der Texturierdüse zugeführt und als texturiertes Garn 21 ' weitertransportiert. In dem Austrittsbereiches 1 3 der Texturierdüse befindet sich ein Prallkörper 23. Ein Druckluftanschluss 24 ist seitlich an dem Düsenkopf 20 angeordnet. Das texturierte Garn 21 ' läuft mit einer Transportgeschwindigkeit VT über ein zweites Lieferwerk 25. Das texturierte Garn 21 ' wird über einen Qualitätssensor 26 geführt z.Bsp. mit der Marktbezeichnung HemaQuality, genannt ATQ, in welchem die Zugkraft des Garns 21 ' (in cN) sowie die Abweichung der momentanen Zugkraft (Sigma %) gemessen wird. Die Messignale werden einer Rechnereinheit 27 zugeführt. Die entsprechende Qualitätsmessung ist Voraussetzung für die optimale Überwachung der Produktion. Die Werte sind aber vorallem auch ein Mass für die Garnqualität. Im Luftblastexturierprozess ist die Qualitätsbestimmung insofern erschwert, als keine definierte Schlingengrösse besteht. Es lässt sich viel besser die Abweichung gegenüber der vom Kunden als gut befundenen Qualität feststellen. Mit dem ATQ-System ist dies möglich, da die Garnstruktur und deren Abweichung über einen Fadenspannungssensor 26 festgestellt, ausgewertet und durch eine einzige Kennzahl dem AT-Wert, angezeigt werden kann. Ein Fadenspannungssensor 26 erfasst als analoges elektrisches Signal insbesondere die Fadenzugkraft nach der Texturierdüse Dabei wiid aus Mittelwert und Varianz der Fadenzugkraft-Messwerte laufend der AT-Wert errechnet Die Grosse des AT- Wertes ist von der Struktur des Garnes abhangig und wird vom Anwender nach seinen eigenen Qualitätsansprüchen ermittelt Verändert sich wahrend der Produktion die Tadenzugkraft oder die Varianz (Gleichmassigkeit) der Fadenspannung, ändert steh auch der AT-Wert Wo die oberen und unteren Grenzwerte liegen, kann mit Garnspiegeln, Strick- oder Gewebeproben ermittelt werden Sie sind je nach Qualitätsansprüchen verschieden Der ganz besondere Vorteil der ATQ-Messung ist der, dass verschiedenartige Störungen aus dem Prozess gleichzeitig erfasst werden Z Bsp Stellengleichheit der Texturierung, Fadenbenetzung, Filamentbruche, Dusenverschmutzung, Prall kugelabstand, Hotpin- Temperatur, Luftdruckunterschiede, POY-Steckzone, Garnvorlage usw Die Figur 4a ist ein Anzeigemuster für den Verlauf des AT-Wertes wahrend einer kurzen Messzeit
Die Figuren 5 und 6 zeigen in mehrfacher Vergrösserung gegenüber der wirklichen Grosse Dusenkerne; die Figur 5 einen Dusenkern des Standes der Technik, die Figur 6 einen erfindungsgemässen Dusenkern Da es mit der neuen Erfindung gelang die Aufgabe gleichsam im inneren des Dusenkerns zu losen, konnte der neue Dusenkern als Austauschkern für den bisherigen konzipiert werden Insbesondere die Abmessungen Bd, E( als Einbaulange, LA + KH sowie KH werden deshalb bevorzugt nicht nur gleich, sondern auch mit den gleichen Toleranzen beigestellt Bevorzugt wird ferner auch die Trompetenform in dem äusseren Austrittsbereich gleich hergestellt, wie im Stand der Technik, mit einem entsprechenden Radius R Der Prallkorpei kann eine beliebige Form haben sphärisch, kugelförmig flach oder sogar im Sinne einer Kalotte (Figur 8a) Die genaue Lage des Prallkorpers in dem Austrittsbereich bleibt durch die Beibehaltung dei äusseren Masse erhalten, entsprechend ein gleichei Abzugspalt Sp1 Der Texturierraum 18, der in Figur 5 mit 1 7 bezeichnet ist, bleibt nach aussen unverändert, wird aber rückwärts gerichtet nun durch den erfindungsgemässen Beschleunigungskanal 1 1 definiert Der Texturierraum kann je nach Hohe des gewählten Luftdruckes auch in den Beschleunigungskanal hinein vergrössert werden, wie mit zwei Pfeilen 18 bei Figur 6 angedeutet ist Der Dusenkern wird wie im Stand der Technik aus einem hochwertigen Material wie Keramik, Hartmetall oder SpezialStahl hergestellt und ist das eigentlich teure Teil einer Textuπeiduse Wichtig bei der neuen Düse ist, dass die zylindrische Wandflache 21 wie auch die Wandflache 22 in dem Bereich des Beschleunigungskanaies höchste Gute hat Die Beschaffenheit der Trompeten- Erweiterung wird im Hinblick auf die Garnreibung festgelegt
Die Figui 7 zeigt verschieden ausgestaltete Uberschallkanale Teilweise ist nur dei Offnungswinkel für einen Abschnitt des Überschallkanales angegeben Entgegen allen Erwartungen waren die Versuchsergebnisse /wisc hen den Variationen nicht sehr gross Als beste Formen ergaben sich rein konische Beschleunigungskanale mit einem Offnungswinkel über 12° zwischen 15 ° und 25° (ganz links im Bild) Die senkrechte Kolonne a zeigt reine Konusformen, bei den Reihen b und c eine Kombination von Konusform sowie kurze zylindrische Abschnitte, wohingegen die Reihe d einen parabelformigen Beschleunigungs¬ kanal autweist Die Reihe c zeigt eine Kombination von Konus sowie Trompetenformen Bei den Reihen f und g ist der erste Abschnitt des Beschleunigungskanals stark erweitert und geht dann in einen zylindrischen Teil über Testversuche mit allen Typen haben beachtlich gute Resulate gebracht, wobei bisher beste Resultate mit den Reiehn a und d ermittelt wurden Für da<; Verständnis ist es nicht unwichtig, dass der mittlere zylindrische Abschnitt einen Durchmesser in dem Bereich von Millimetern oder sogar unter 1 mm aufweist Die Lange des Beschleunnigungsabschnittes liegt in dem Bereich von etwa 1 cm oder weniger
Die Figur 8 zeigt einen ganzen Dusenkopf 20, mit einem Dusenkern 5 sowie einen Prallkorper 14, der über einem Arm 23 verstellbar in einem bekannten Gehause 24 verankert ist Für das Einfädeln wird der Prallkorper 14 mit dem Arm 23 auf bekannte Weise entsprechend Pfeil 25 aus dem Arbeitsbereich 13 der Texturierdüse weggezogen bzw weggeschwenkt Die Druckluft wird aus einer Gehausekammer 27 über die Druckluftbohrungen zugeführt. Der Dusenkern 5 wird über eine Klemmbπde 28 an dem Gehause 24 fest geklemmt Anstelle einer kugeligen Form 30 kann der Prallkorper auch eine Kalottenform 31 haben
Die Figur 8a zeigt die Kombination einer erfindungsgemässen Texturierdüse mit einigen Variationen der Form des Prallkorpers 14 Die Prallkugel 14 dringt leicht in die trompetenformige Öffnung dei Düse ein Mit ausgezogenem Strich ist in Figur 6 eine normale Arbeitsposition dargestellt, strichpunktiert, die Prallkugel die Trompetenform 12 berührend Die strichpunktierte Lage kann als Ausgangslage zur genauen Position in dei Arbeitslage benutzt werden Durch die 1 rompetenform 12 einerseits sowie des Prallkorpers 14 anderseits ergibt sich ein innenliegender Texturierraum 18, sowie ein freier Spalt Sp! ist für die abströmende Textuπerluft und für die Herausfuhrung des textuπerten Garnes Der Spalt Sp! wird jeweils empirisch auf Gi und der Garnquahtat ermittelt, optimiert und für die Produktion festgelegt Der Texturierraum 18 bekommt so, je nach Kugeldurchmesser und Gestalt des Prallkorpers eine beeinflussbaie Gestalt und Grosse Vom Erfinder wurde festgestellt, dass mit der Grosse des Abzugsspaltes pnmar die Druckverhaltnissc für den Beschleunigungskanal eingestellt werden können Durch Verringern des Abzugsspaltes Sp, verändert sich der Durchstromwiderstand und der statische Druck in dem Texturierraum Für die Druckeinsteilung entscheiden Spaltweitenanderungen in der Grossenoidnung von Zehntels-Millimetern Für die bisherigen Versuche wurden jeweils kreisförmige Querschnitte und im Längsschnitt symmetrisch ausgebilde Uberschallkanale verwendet Die neue Losung kann aber auch auf asymmetrische und von der Kreisform abweichende Querschnitte, bezüglich des Überschallkanales z.Bsp. mit Rechteckquerschnitt bzw. mit angenähertem Rechteck oder angenähert ovalen Formen ausgebildet werden. Ferner ist es möglich, eine Düse derart geteilt auszugestalten, dass sie für das Einfädeln geöffnet werden kann. Es wird dazu auf die internationale Anmeldung PCT/CH96/0031 1 verwiesen, welche für den technischen Inhalt als integrierender Bestandteil der vorliegenden Anmeldung erklärt wird.
Die Figur 9 zeigt unten links rein schematisch die Texturierung des Standes der Technik. Dabei sind zwei Hauptparameter hervorgehoben. Eine Öffnungszone Oe-Zi , sowie ein Stossfrontdurchmesser DAs, ausgehend von einem Durchmesser d, entsprechend einer Düse wie in Figur 1 dargestellt ist. Demgegenüber ist rechts oben die neue Texturierung dargestellt. Sehr deutlich erkennbar ist dabei, dass die Werte Oe-Z2 sowie DAE deutlich grosser sind. Es wurde zudem ein weiterer interessanter Aspekt erkannt. Die Garnöffnung beginnt schon vor¬ dem Beschleunigungskanal in dem Bereich der Druckluftzufuhr P, also schon in dem zylindrischen Abschnitt, was mit VO, als Voröffnung bezeichnet ist. Bevorzugt wird das Mass Vo grosser d gewählt.
Die wesentliche Aussage der Figur 9 liegt in dem diagramatischen Vergleich der Garnspannung gemäss Stand der Technik (Kurve T 31 1 ) mit Mach < 2 sowie einer erfindungsgemässen Texturierdüse (Kurve S 31 5) mit Mach > 2. In der Vertikalen des Diagrammes ist die Garnspannung in CN. In der Horizontalen ist die Produktions¬ geschwindigkeit Pgeschw. in m/min dargestellt. Die Kurve 31 1 lässt das deutliche Zusammenfallen der Garnspannung über einer Produktionsgeschwindigkeit von 500 m/min. erkennen. Oberhalb etwa 650 m/min. brach die Texturierung zusammen. Im Gegensatz dazu zeigt die Kurve S 31 5 mit der erfindungsgemässen Düse, dass die Garnspannung nicht nur viel höher ist, sondern in dem Bereich von 400 bis 700 m/min. nahezu konstant ist und auch im höheren Produktionsbereich nur langsam abfällt. Die Erhöhung der Machzahl ist eines der wichtigsten "Geheimnisse" für den Fortschritt mit der neuen Erfindung.
Die Figur 10 zeigt einen Ausdruck einer ATQ-Qualitätsprüfung. Die oberste Tabelle gibt die mittlere Zugspannung (cN), die mittlere die prozentuale Abweichung der momentanen Zugkraft (Sigma %) und die unterste Tabelle die entsprechenden AT-Werte an. Auf der ersten horizontalen Linie jeder Tabelle sind jeweils die Werte einer Standard-T-Düse, das heisst einer Texturierdüse des Standes der Technik angegeben. Von oben nach unten sind anschliessend die Werte von erfindungsgemässen S-Düsen mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln von 1 9° bis 30,6°. Alle erfindungsgemässen Düsen hatten die gleiche Länge des Überschallkanales. Die Werte 0.00 besagen, dass entweder die Texturierung nicht möglich war, oder der Versuch nicht durchgeführt wurde. Die Figuren 1 1 und 1 1 a zeigen einen visuellen Vergleich an Hand von texturiertem Garn. Die Figur 1 1 (rechte Bildhälfte) zeigt je eine Texturierung mit einer Düse des Standes der Technik, mit 400, 600 und 800 m/min. Produktionsgeschwindigkeit. Bei 800 m/min. wurde zudem der Druck auf 1 2 erhöht. Das Ergebnis kann bis 400 m/min. als gut und bei 600 m/min. als bedingt gut bezeichnet werden. Auf der linken Bildhälfte (Figur 1 1 a) sind entspreched die Resultate von 5 Versuchen mit einer erfindungsgemässen Düse dargestellt. Dabei ist ersichtlich, dass selbst bei 800 m/min. Produktionsgeschwindigkeit immer noch ein bedingt gutes Resultat erreicht wird. Im Gegensatz dazu würde das Vergleichsbeispiel (rechts daneben) gemäss Stand der Technik vom Kunden abgelehnt, obwohl ein 5peisedruck von 1 2 bar verwendet wurde.
In der Figur 1 1 und 1 1 a wurde eine identische Garnqualität und gleichen Bedingungen getestet. Core: PA dtex 78f66x 1 ; Effect: PA dtex 78f66x1 ; OF 12/30 %. Die Figur 12 zeigt die Testanordnung für die Vergleichsversuche gemäss Figur 1 1 . Es wurden dabei folgende Messwerte ermittelt (Einstelldaten und Messdaten): (siehe Tabelle Stand der Technik/neue Erfindung)
Die analogen Aussagen zu den Figuren 1 1 und 12 lassen sich auch aus den Figuren 13, 13a sowie 14 entnehmen. Links im Bild ist jeweils eine graphische Darstellung von einer Vielzahl von Fäden mit jeweils der Einzelkraft F cN/dtex (vertikal) über der Dehnung E in % (horizontal). Die Figur 13 gehört zu Tabelle 1 2a, die Figur 13a zu 12b und die Figur 14 zu der Tabelle 12c. Bei der graphischen Darstellung handelt es sich um eine Einzelkraft/ Dehnungskurve.
Die neue Erfindung hat mit einer verhältnismässig kleinen Massnahme, insbesondere durch die erfindungsgemasse Gestaltung des Bereiches des Beschleunigungskanaies viele überraschende Effekte ergeben. Dies erlaubt z.Bsp.:
- anstelle eines Düsenkernes des Standes der Technik ohne irgend welche Änderungen der übrigen Prozessparameter einen erfindungsgemässen einzubauen, mit dem Ergebnis, dass die Qualität stabiler und besser wird;
- oder der Kunde möchte die Produktionsgeschwindigkeit leicht erhöhen. - Der Einbau eines neuen Düsenkernes gestattet die Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit ohne Qualitätseinbusse;
- oder der Kunde möchte die Produktionsgeschwindigkeit stark erhöhen. - Hier kann durch Erhöhung des Speisedruckes der Luft die Qualität ebenfalls sichergestellt werden;
- in jedem Fall kann entweder nur der Dusenkern oder aber der ganze Düsenkopf ersetzt werden. Stand der Technik Neue Erfindung
T-Düse T-Düse S-Düse
Texturierung 1 2a 1 2b 1 2c
Düsenkern T 31 1 K 31 1 K S 31.5 Z Druck pe bar 9 9 9 , Fadenbenetzung l/h 2 2 2 PK-Abstand mm 3.8 3.8 3.8
Figure imgf000018_0001
W 1 .1 OF c % 12 1 2 12 , m/min. 560 7JB.4 784.
W 1 .2 OFef % 30 30 30 m/min. 650 910 910
VV 2 Pilot m/min (100 %) 500 700 7QQL
Figure imgf000018_0002
W4 m/min 500 700 700 % v.W3 0 SET-Temp °C
Figure imgf000018_0003
F 2 cN n.Düse 4.2 2.9 - .5.9
F 3 cN Stab.Zone
F 4 cN vor SET
F 5 cN vor WW
ATQ AT-Wert 23 46 . 27
Carnprüfung
Titer theo. dtex
Titer eff . dtex 1 70 1 70 1 70.
Bruchdeh nung % 26.2 23.5 32.7
Reissfestigkeit cN/dtex 2.99 2.84 3.4.9
Reissfestigkeit absolut gr 507 483 593
Die bisher beste Texturierdüse weist einen durchgehenden Garnkanal mit einem austrittsseitigen Beschleunigungskanal und einer Druckluftzufuhr (P) in den Garnkanal, an dessen einem Ende Garn zuführbar und an dessen anderem Ende texturiertes Garn abziehbar ist, auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen durchgehenden Garnkanal mit einem mittleren, zylindrischen Abschnitt, in den die Luftzuführung mündet, sowie in Fadenlaufπchtung einen an dem zylindrischen Abschnitt bevorzugt unmittelbar anschliessenden konischen Beschleuntgungskanai mit einem Offnungswinkel (α2) grosser 10° sowie einen anschliessenden Erweiterungsabschnitt mit einem Offnungswinkel grossei als 40° autweist, wobei der Erweiterungsabschnitt konisc h oder trompetenformig ausgebildet
Die Texturierdüse kann als Dusenkern, welcher in einem Dusenkopf ein- und ausbaubar ist, und in eingebautem Zustand ernen Dusenkopf bildet, oder aber als Dusenkopf mit eingebautem Dusenkern ausgebildet sein, mit einem austπttsseitig, am Dusenkern zustellbar angeordneten Prallkorper, duic h den der fextuπerraum begrenzbar ist

Claims

Patentanspruche
1. Verfahren zum aerodynamischen Texturieren von Garn mit einer Texturierdüse mit durchgehendem Garnkanal, an dessen einem Ende das Garn zugeführt, und an dessen anderem Ende als texturiertes Garn abgeführt wird, wobei in einem mittleren Abschnitt Druckluft mit einem Speisedruck von mehr als vier bar in den Garnkanal zugeführt und in einem sich erweiternden Beschleunigungskanal der Blasluftstrahl auf Uberschall beschleunigt wird, dadu rch geken nzeichnet, dass die Garnspannung dadurch erhöht wird, dass der Blasluftstrahl in dem Beschleunigungskanal auf eine Geschwindigkeit mehr als Mach 2 beschleunigt wird, zur Optimierung des Verhältnisses Garnspannung zu Garngeschwmdigkeit
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei vorgegebenem Speisedruck der Diuckluft zwischen 6 und 14 bar oder mehr, die Garnspannung emer gegebenen Garnquahtat bei einet Produktionsgeschwindigkeit von 400 bis 600 m/min. etwa konstant ist
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dad urch gekennzeichnet, dass die Druckluft in dem Beschleunigungskanal über eine Lange von wenigstens 1,5 vorzugsweise mehr als 2 mal den engsten Durchmesser beschleunigt wird, wobei das Verhältnis von Austritts- zu Eintrittsquerschnitt des entsprechenden Kanalabschnittes grosser als 2 ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dad u rch geken nzeichnet, dass der Gesamtöffnungswinkel des Blasluftstrahles grosser als 10° bzw. gtosser als dei ideale Lavalwinkel, bevorzugt 12° bis 30°, besonders bevorzugt 15° bis 25° betragt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigung der Blasluft stetig oder zunehmend bzw unstetig oder mit unterschiedlichen Beschleunigungen und/oder mit Abschnitten mit Beschleunigung Null erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadu rc h geken nzeichnet, dass die Blasiuft von der Zufuhrstelle in den Gainkanal unmittelbar in eine axiale Richtung mit etwa konstanter Geschwindigkeit bis zu dem Beschleunigungskanal gefuhrt ist, wobei die Diuckluft über ein oder mehrere, vorzugsweise drei Bohrungen in den Garnkanal eingeführt wird, derart, dass die Druckluft in einem Winkel (ß) mit Forderkomponente in Richtung des Beschleunigungskanaies eingeblasen wird
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadu rch geken nzeichnet, dass der Blasluftstrahl anschliessend an den Beschleumgungskanal ohne Umlenkung durch einen, sich stark erweiternden Abschnitt, gefuhrt wird
8 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dad urch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Garnfaden mit gleicher oder unterschiedlicher Überlieferung eingeführt, und mit einer Produktionsgeschwmdigkeif von 400 bis 1500 m/min. oder mehr vorzugsweise 500 bis 1200 m/min. texturtert werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckluftstrahl in dem Uberschallkanal auf 2,0 bis 6 Mach vorzugsweise auf 2,5 bis 4 Mach beschleunigt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das austπttsseittge Ende des Garnkanales durch einen Prallkorper begrenzt ist, derart, dass das texturierte Garn etwa rechtwinklig zu dei Garnkanalachse durch einen Spalt abgeführt wird
11 Texturierdüse mit einem durchgehenden Garnkanal mit einem austrittsseitigen Beschleunigungskanal und einer Druckluftzufuhr (P) in den Garnkanal, an dessen einer Seite Garn zufuhrbar und an dessen anderer Seite texturiertes Garn abziehbar ist, dadu rch geken nzeichnet, dass der beschleunigungswirksame Abschnitt des Beschleunigungskanaies 11 eine Lange (2) von mehr als dem T/2-fachen Durchmesser (d) am Beginn des Beschleunigungskanai (11) und einen Gesamtöffnungswinkel (α2) grosser 10° aufweist
12 Texturierdüse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeic hnet, dass der wirksame Erweiterungswinkel (α?) des Beschleunigungskanaies grosser als 10°, jedoch weniger als 40° vorzugsweise 12° bis 30°, besonders vorzugsweise 15° bis 25° betragt
13 Texturierdüse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeic hnet, dass der Beschleunigungskanal wenigstens einen Querschnittserweiterungsbcieich von 1 2,0 oder grosser und einen Gesamtöffnungswinkel (α2) grosser als 10° aufweist
14 Texturierdüse nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeic hnet dass der Beschleunigungskanal konisch ausgebildet ist und bevorzugt in eine viei starker erweiterte trompetenformige Öffnung übergeht
15 Texturierdüse nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadu rch gekennzeichnet, dass die Lange (2) des Beschleunigungskanals wenigstens zweimal, vorzugsweise 3 bis 15 mal, besonders vorzugsweise 4 bis 12 mal grosser ist als der Durchmesser (d) des Garnkanals am Beginn des Beschleunigungskanals
16 Texturierdüse nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch geken nzeichnet, dass der Eintrittsbereich des Beschleunigungskanals zylindrisch oder angenähert zylindrisch (VOj und der Austrittsbereich stark erweitert, jedoch mehr als 40° erweitert ist
17 Texturierdüse nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadu rch geken nzeich net dass die Luftblastextuπerduse eine Dmckluftzutuhr (P) nach dem Radialpπnzip aufweist
18. Düsenkopf mit einer Texturierdüse mit einem Garnkanal, der in Garnförderrichtung einen Einlaufabschnitt, einen zylindrischen mittleren Abschnitt mit der Druckluftzufuhr, sowie einen erweiterten Luftbeschleunigungsabschnitt und austrittsseitig einen bevorzugt zustellbaren Prallkörper aufweist, dadurch gekennzei ch net, dass der Luftbeschleunigungsabschnitt eine Länge ( 2) von mehr als dem Durchmesser (d) am Beginn des Beschleunigungsabschnittes, sowie einen Gesamtöffnungswinkel (cu) grosser als 10° aufweist.
19. Düsenkopf nach Anspruch 18 mit einer Texturierdüse mit einem Garnkanal, der in Garπförderrichtung einen Einlaufabschnitt, einen zylindrischen mittleren Abschnitt mit der Druckluftzufuhr sowie einen erweiterten Luftbeschieunigungsabschnitt und austrittsseitig einen bevorzugt zustellbaren Prallkorper aufweist, dadurch gekennzeich net, dass der Garnkanai mit dem mittleren Abschnitt sowie dem Luftbeschleunigungsabschnitt in einem ein- und ausbaubaren Düsenkern ausgebildet ist.
20. Verwendung einer als Düsenkern ausgebildeten Texturierdüse, nach einem der Ansprüche 1 bis 18, als Ersatz eines bestehenden Düsenkernes bzw. eines ganzen Düsenkopfes für die Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeit und/oder für die Verbesserung der Texturierqualität, wobei der Düsenkern bzw. der ganze Düsenkopf identische Einpassabmessungen hat wie die Düsenkerne bzw. die Düsenköpfe des Standes der Technik, wobei der Ersatzdüsenkern einen Luftbeschleunigungsabschnitt mit einer Länge {i2) von mehr als dem Durchmesser (d) am Beginn des Beschleunigungsabschnittes, sowie einen Gesamtöffnungswinkel (α2) grosser als 10° aufweist.
21. Düsenkern insbesondere nach einem der Ansprüche 1, 11 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass er einen durchgehenden Garnkanal mit einem mittleren zylindrischen Abschnitt, in den die Luftzuführung mündet sowie einen, in Fadenlaufrichtung an den zylindrischen Abschnitt unmittelbar anschliessenden konischen Erweiterungsabschnitt mit einem Öffnungswinkel grosser als 10° sowie einen anschliessenden konisch oder trompetenförmigen Erweiterungsabschnitt aufweist.
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