DE1785158A1

DE1785158A1 - Duese zum Abziehen eines Fadens oder mehrerer Faeden

Info

Publication number: DE1785158A1
Application number: DE19681785158
Authority: DE
Inventors: Oskar Dipl-Ing Dr Dorschner; Dipl-Chem Dr Carduck Fra Josef; Claus Rother; Christian Dipl-Ing Storkebaum
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1968-08-17
Filing date: 1968-08-17
Publication date: 1971-03-18
Also published as: IL32768A; BE737564A; DE1785158C3; AT328063B; NL144672B; ES366099A1; NO124549B; GB1282176A; NL6912376A; ATA786269A; FR2016139A1; US3655862A; CS161728B2; CH531055A; IL32768A0; RO57563A; ES386966A1; SE348237B; BR6911591D0

Description

METALLGESELLSCHAFT Frankfurt am Main, 10.August 1968 Aktiengesellschaft DrEu/g

prov.Nr.567l 178Ö158

Düse zum Abziehen eines Fadens oder mehrerer Fäden.

Bei der Herstellung nichtgewebter Vliese, Matten, Schichten und ähnlicher Produkte aus endlosen Fäden verden die geschmolzenen Ausgangsstoffe durch Spinnöffnungen ausgepreßt und die gesponnenen Fäden zumeist mittels pneumatischer Düsen abgezogen und auf die Ablagefläche geblasen. Solche Verfahren zur Herstellung nichtgevebter flächenartiger Materialien und die benutzten pneumatischen Düsen sind z.B. in der britischen Patentschrift 932 482 und der amerikanischen Patentschrift 3 341 934 beschrieben. Durch die Verwendung pneumatischer Düsen, für die sich im Angelsächsischen die Ausdrücke "aspirator jets" oder "air jets" eingebürgert haben, lassen sich hohe Abzugsgeschvindigkeiten erzielen. Da durch eine Düse eine große Anzahl von Fäden geführt wird, ergeben sich auch hohe Produktionsgeschwindigkeiten für das nichtgewebte Produkt, was im Hinblick auf billige Herstellungskosten sehr erwünscht ist. Als Treibmittel wird den Düsen im allgemeinen Druckluft zugeführt. Die Treibluft wird zur Erzielung der hohen Abzugsgeschwindigkeiten in den Düsen durch Expansion zumeist auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und in einem kleinen Vinkel gegen die durch die Düse laufenden Fäden gerichtet. Dadurch wird auf die Fäden ein Zug ausgeübt, der bei Fäden aus thermoplastischen organischen Kunststoffen eine Verstreckung und Orientierung der Fäden bewirkt. Anstelle von Luft kann zur Erzielung besonderer Effekte, z.B. sur Kräuselung der Fäden, warme Luft oder Dampf als Treibmittel benutzt werden.

Für die Abzugsdüsen sind mehrere verschiedene Konstruktionen bekannt. Allen ist eine trichterförmige Einlaßöffnung für das abzuziehende Fadenbündel gemeinsam, die in einen zylindrischen oder annähernd zylindrischen Fadenführungskanal übergeht. In diesen Fadenführungekanal oder an Ende des Fadenführungskanals wird das sich expandierende bzw. expandierte Treibmittel ringförmig unter einem Vinkel von ca.5 bis 15°

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1 0 9 RI ? / 1 6 V*

gegen die Fadenachse zugeführt. Erfolgt die Zufuhr des entspannten Treibmittels am Ende des zylindrischen Fadeneinlasses, ist die äußere Wand am unteren Ende des Fadeneinlaßrohre nach unten hin verjüngt. Dadurch wird, gegebenenfalls in Verbindung mit einem entsprechend geformten Düsengegenteil, der Treibmittelstrom gegen das Fadenbündel gelenkt und das Fadenbündel von dem Reibungseffekt,der rom Strahl des strömenden Mediums auf das Fadenbündel ausgeübt vird, mit einer Geschwindigkeit durch die Düse gezogen, die größer ist als die Spinngeschtrindigkeit. Innerhalb der bekannten Düsen flattern die Fäden, schwingen hin und her und rerhängen sich ineinander (vgl. britische Patentschrift 1 088 931). Man erhält so ein nichtgewebtes Vlies, das parallel laufende Fäden enthält, die sich gegenseitig in zufälligen Intervallen kreuzen und wieder rückwärts überschneiden. Um das Zusammenlaufen der Fäden insbesondere bei hohen Fadenabzugsgeschwindigkeiten zu verhindern, mußten die Fäden bei den bisherigen Verfahren (US-Patent 3 341 394 und britisches Patent 932 482) elektrostatisch, z.B. mit Koronaentladungen oder durch Anwendung des triboelektrischen Effektes aufgeladen werden. Die elektrostatische Abstoßung zwischen den gleichnamig aufgeladenen Fäden verhindert ein Zusammenlaufen der Fäden. Nachteilig bei diesen Verfahren ist, daß besondere Einrichtungen für die Aufladung der Fäden vorhanden sein müssen. Auch ist es erforderlich, die Abzugsdüsen auf dasselbe Potential wie die Fäden zu bringen, damit die Fäden nicht an der Düsenwandung kleben bleiben. Zur Durchführung solcher Verfahren, die mit elektrostatischer Aufladung der Fäden arbeiten, muß das Fadenmaterial bestimmte elektrische Eigenschaften aufweisen, die bei manchen wichtigen Ausgangsmaterialien, z.B. bei Polypropylen und Polyethylenterephthalat, nicht von vornherein gegeben sind. Solehe Materialien müssen in ihren elektrischen Eigenschaften so verändert werden, daß sie zur Durchführung des Verfahren· geeignet werden. Die Einbringung von sulfonierten C«monomeren oder ven anorganischen Salzen zu diesem Zweck in das zu verspinnende organische Polymere kompliziert und verteuert das Verfahren weiter. Außer der elektrostatischen Aufladung der Fäden ist jedoch bisher nichts bekannt, wie ein unerwünschtes Zusammenlaufen der Fäden bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten während des Abziehvorganges sicher verhindert werden kann. Auch spätere Verbesserungen der ursprünglichen Verfahren arbeiten mit elektrostatischer Aufladung der Fäden (US-Patentschriften 3 293 718, 3 364 538, 3 314 122 und 3 368 934).

Die vorstehenden Ausführungen gelten sinngemäß anch für Flach- oder Schlitzdüsen. Bei Flach- oder Schlitzdüsen wird das Treibmittel an beiden Längsseiten der rechteckigen Fadendurchtritteöffnung in einem Winkel auf die Fäden gelenkt (US-Patentschrift 3 302 237). Auf die elektrostatische Aufladung kann dabei, sofern ein gegenseitiges Verhängen der Fäden bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten verhindert werden soll, nicht verzichtet werden (US-Patentschrift 3 364 338). Man hat sich zvar bisher bereits bemüht, das gegenseitige Verhängen der Fäden durch geeignete Düsenkonstruktionen zu vermindern (US-Patentschrift 3 286 896). Zu diesem Zveck versuchte man, die Turbulenz in der Düse herabzusetzen. Andererseits benötigte man jedoch eine gewisse Turbulenz, um den erforderlichen Zug auf die Fäden ausüben zu können. Die bisher als unvereinbar angesehenen Forderungen versuchte man durch eine Düsen- ™ konstruktion zu lösen, bei der an zwei untereinander liegenden Stellen Luft eingeführt wurde. Ee gelang jedoch auch durch diese Maßnahme nicht, auf die elektrostatische Aufladung der Fäden zu verzichten.

Es ist ferner erwünscht, daß die Düsen durch die Fadeneintrittsöffnung ein gewisses Maß an Sekundärluft ansaugen, damit beim Heißen eines Fadens der Faden wieder leicht in die Fadeneintrittvöxfnung eingefädelt werden kann. Hohe Abzugsgeschwindigkeiten bei exakter Parallelführung der Faden ohne elektrostatische Aufladung und eine ausreichende Ansaugung von Sekundärluft durch die Fadeneintrittsöffnung waren bisher unvereinbare Forderungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Düse zum Abziehen von Fäden anzugeben, die ohne eine zusätzliche elektrostatische Aufladung der Fäden oder der Düse ein Zusammenlaufen der Fäden auch bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten oberhalb 2000 m/min sicher verhindert und bei der die angesaugte Sekundärluft am Ende des Fadenführungskanals mindestens Schallgeschwindigkeit erreicht. Die erfindungsgemäße Düse ist insbesondere zum Einsatz bei der Herstellung nichtgewebter Produkte aus abgelegten Endlosfäden geeignet, bei denen das spinnbare Material durch Spinndüsen ausgesponnen, abgezogen und auf einer sieh bewegenden Unterlage als Vlies, Matte oder dergleichen abgelegt wird.

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Die Erfindung betrifft eine Düse zum Abziehen eines Fadens oder mehrerer Fäden, in der durch Expansion eines strömenden Mediums auf Überschallgeschwindigkeit eine Spannung auf die Fäden ausgeübt wird, mit einer sich verengenden Einlaßöffnung für die Fäden, die in einen Führungskanal übergeht, der durch den engsten Düsenquerschnitt hindurchragt. Die er-Indungsgemäße Düse ist dadurch gekennzeichnet, daß sich der Entspannungsraum unterhalb des engsten Düsenquerschnittes nach außen hin erweitert. Der Entspannungsraum kann sich kegelförmig erweitern. Es ist zweckmäßig, wenn die Erweiterung des Entspannungsraumes bombisch erfolgt. Das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Düse besteht darin, daß das Treibmittel bis zum engsten Düsenquerschnitt auf Schallgeschwindigkeit beschleunigt wird und in der sich nach unten anschließenden Entspannungszone je nach Treibdruck und Flächenverhältnis zwischen dem Austrittsquerschnitt und dem Eintrittsquerschnitt der Entspannungsζone auf Machzahlen bis zu na » 3,5 und darüber parallel zur Fadenlaufrichtung oder von der Fadenlaufrichtung weg expandiert wird. Es wird im Gegensatz zu den bisher bekannten Düsenkonstruktionen bewußt verhindert, daß das Treibmittel in einem Winkel gegen die Fadenlaufrichtung gelenkt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß der Entspannungsraum unterhalb des engsten Düsenquerschnittes sich naeh außen hin erweitert und daß die äußere Begrenzung des Führungskanales, der durch den engsten Düsenquerschnitt hindurchragt, zylindrisch ist oder sich nach unten hin ebenfalls erweitert. Der Entspannungsraum wird nach oben durch den engsten Querschnitt der Düse begrenzt. Nach unten endet der Entspannungsraum in der Mündungsebene des Fadenführungskanales. Die Erweiterung des Entspannungsraums nach außen kann verschieden ausgeführt werden. Man kann eine kegelförmige Erweiterung bei Runddüsen bzw. eine geradlinige oder annähernd geradlinige Erweiterung bei Schlitzdüsen wählen. Zur Erzielung einer parallelen Strömung und zur stoßfreien Expansion des strömenden Mediums ist es zweckmäßig, wenn die Erweiterung bombisch ausgeführt wird· Der Übergang an der engsten Düsenstelle zwischen dem Düsendurchgang und der Wand des Entspannungsraumes wird durch eine im Vertikalschnitt kreisbogenförmige Verbindung hergestellt. Das kreisbogenförmige Verbindungsstück setst sich nach unten in einer Tangente fort, die gemessen gegen die Senkrechte einen Winkel von 8 bis 20°, vorzugsweise von 10 - 15° besitzt, und

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die gegebenenfalls in die Krümarang der bombischen Erweiterung übergeht· Damit die durch den Führungskanal angesaugte Sekundärluft am Bade des Führungskanals mindestens Schallgeschwindigkeit erreicht und außerdem ein gegenseitiges Verhängen der durch die Düse laufenden Fäden verhindert wird, darf das Flächenverhältnii zwischen dem Auetrittsquerschnitt und dem Eintrittsquerschnitt der Entspannungszone höchstens 10ti betragen. Es ist zweckmäßig, das Flächenverhältnis zwischen 7:1 und 3*1 zu wählen* Als Treibmittel für die erfindungsgemäße Düse wird vorzugsweise Luft benutzt. Die Luft kann kalt oder warm sein. Es kann jedoch auch Dampf oder ein anderes geeignetes Strömungsmedium als Treibmittel verwendet werden. Das Treibmittel wird einer erfindungsgemäßen Düse mit Drücken zugeführt, die höher sind, als sie bisher bei pneumatischen f Fadenabzugsdüsen verwendet wurden. Der Druck des Treibmittels beträgt 10 bis 50 atü. Er wird so gewählt, daß bei einem gegebenen Flächenverhältnis zwischen Austritts- und Eintrittsquerschnitt der Entspannungszone die durch die Einlaßöffnung angesaugte Sekundärluft in der Mündungsebene des Führungskanals mindestens Schallgeschwindigkeit erreicht. Soll die Sekundärluft in der Mündungsebene des Führungskanals Überschallgeschwindigkeit erreichen, ist das untere Ende des Führungskanal* von innen nach außen hin abzuschrägen. Bei einem Flächenverhältnis von z.B. 4,9:1 zwischen Austrittsquerschnitt und Eintrittsquerschnitt der Entspannungszone wird bei einem Druck der primären Luft von 22 atü in der Mündungsebene des Führungskanals ein statischer Druck von 0,5 ata erzielt, so daß die durch Einlaßöffnung angesaugte Sekundärluft gerade M Schallgeschwindigkeit erreicht. Die Machzahl des expandierten Primärluftstromes beträgt ma - 3,15.

Bei einem Flächenverhältnis von 6:1 wird bei demselben Druck des Primärluftstromes von 22 atü in der Mündungsebene des Führungskanals der statische Druck auf 0,37 ata gesenkt. Die Geschwindigkeit des expandierten Treibstrahlea erreicht eine Machzahl von ma - 3»36. Die angesaugte Sekundärluft erreicht eine Machzahl von ma - 1,3. Die Süßere Begrenzung des Führungskanals kann von oben nach unten hin senkrecht ausgeführt sein· Ss ist jedoch auch möglieh, die äußere Begrenzung des Führungskanals

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am unteren Ende so auszugestalten, daß sie sieh nach außen hin erweitert. Dies trägt zudem auch weiter dazu bei, daß die Fäden auseinander gehalten werden.

Das Führungsrohr läßt sieh im Entspannungsraum auf- und abbewegen· Dadurch kann das Flächenverhältnis zwischen Austrittsquersehnitt und Eintrittsquerschnitt der Entspannungszone geändert werden. Der Eintrittsquerschnitt ist die Fläche zwischen der äußeren Begrenzung des Führungskanala und der engsten Düsenstelle· Der Austrittsquerschnitt ist die Fläche zwischen dem unteren Ende des Führungskanals und der Begrenzung dea Entspannungsraumes oder des Abzugskanals. Bei Bnnddüsen stellen beide Flächen Bingflächen dar. Bei konstantem Treibdruck ist während des Betriebes eine Änderung des Flächenverhältnisses nach einmal erfolgter Einstellung im allgemeinen nicht erforderlich. Die Düsen werden zweckmäßig so ausgelegt, daß das untere Ende des Fadenführungskanals während normaler Betriebsbedingungen etwa 1 - 2 mm unterhalb der Übergangsstelle der Erweiterung des Entspannungsraumes in den Abzugskanal endet.

Die Erweiterung des Entspannungsräumes geht nach unten in dan Fadenführungskanal über. Damit sich die abgezogenen Einzelfäden nicht gegenseitig verhängen, muß der Fadenabzugskanal von oben nach unten konstanten Querschnitt besitzen und darf nicht länger als daa 150-faehe dea Durchmessers des Fadenführungskanals sein. Im allgemeinen beträgt die Länge des Fadenabzugskanales mindestens das 20-, vorsugaweise daa 30- bia 80-fache aeinea Durchmessers. Bei Schlitzdüaen ist anstelle des Durchmessers die Breite des rechteckigen Fadenabsugakanals zu setzen.

Die Länge des Führungskanales, der durch den angetan Düsenquerschnitt hindurchragt und in dessen Mündungsebene die Entapasnungasene endet, muß daa 10- bia 40-fache, vorzugsweise das 15- bis 30-faohe aeines Durchmessers (bei Runddüsen) bzw. seiner Breite (bei Sehlitzduaen) betragen.

Die Eintrittaeffnung der Dttae für die Fäden und die Sekundärluft sell

so auagaataltat sein, daß der Winkel zwiaehen dar Wand dar Eintrittab'ffnung

und der Senkreckten zwiaehen 5 bia 15° liegt· Nermalenraiaa wird Aar Winkel

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so gewählt, daß ·γ zwischen 7 und 11° liegt. Die Eintritteöffnung setzt sich nach unten in den Führungskanal fort.

Bei Runddüsen wird das Treibmittel zunächst durch eine waagerechte oder durch zwei sieh gegenüberliegende waagerechte Bohrungen in eine ringförmige Staukammer zur Beruhigung geleitet. Die innere Begrenzung der Staukammer wird von einem Stauwall gebildet, dessen oberes Ende so hoch liegt, daß kein zugeführtes Treibmittel direkt in die trichter* förmige Düsenöffnung gelangen kann. Durch die Staukammer wird die eintretende Strömung aufgefangen und bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten nach oben umgelenkt, bevor sie in die trichterförmige Düsenöffnung eintritt und im engsten Querschnitt der Düse Schallgeschwindigkeit erreicht.

Der Erzeugungswinkel der trichterförmigen Düsenöffnung, d.h. der Winkel zwischen der Viand der Düsenöffnung und der Senkrechten kann zwischen 20 und 50 betragen. Normalerweise wird er so gewählt, daß er zwischen 25 und 40 liegt. Die Staukammer und die Form und Größe der Düsenöffnung müssen so aufeinander abgestimmt sein, daß die Einströmgeechwindigkeit des strömenden Mediums am B«ginn der Däseaöf'iiucg zvia^^ >. ι ί/k und l/8 Mach, vorzugsweise zwischen l/5 und 1/7 Mach beträgt. Nach Pasei rren des engsten Düsenquerschnittes wird das strömende Medium in dem sich nach außen erweiternden Entspannungsraum auf Überschallgeschwindigkeit expandiert. Nach der Expansion wird in der Mündungsebene des Führungskanals ein Unterdruck von ca. 0,1 bis 0,5 ata erreicht. Bei der gewählten Form der erfindungsgemäßen Düse erfolgt die Expansion mit möglichst geringen Druckverlusten. Die durch den Führungskanal angesaugte Sekundärluft erreicht beim Austritt aus dem Führungskanal mindestens Schallgeschwindigkeit. Durch die starke Ansaugung von Außenluft wird das Einfädeln von Fäden in die Einlaßöffnung der Düse wesentlich erleichtert.

Verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Düsen werden anhand der beispielsweisen schematischen Figuren weiter erläutert.

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Figur 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Runddüse.

Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Düse im Vertikalschnitt.

Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer anderen erfindungsgemäßen Düse in Vertikalschnitt·

Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Schlitzdüse im Vertikalschnitt.

Die in Figur 1 dargestellte erfindungsgeaäße Bunddüse besteht aus dem Unterteil 1 und dem in das Unterteil 1 eingeschraubten Oberteil 2. Das Oberteil 2 enthält einen konischen Einlaßtrichter 3 für Fäden und Sekundärluft, dessen Innenwand nach unten in das Führungsrohr 4 übergeht. An der

™ Stelle 5 sind das Oberteil 2 und das Unterteil 1 mit einem Feingewinde versehen, an der Stelle 6 sind beide Teile geschliffen. Die geschliffenen Stellen und die Gewinde sind so ausgeführt, daß die beiden Teile exakt ineinander passen. Die konische Einlaßöffnung 3 besitzt einen Erzeugungswinkel et (vgl. Figur 1) von 5 - 15 , vorzugsweise von 7 - 11 . Nur dann lassen sich bei Einhaltung der übrigen kritischen Abmessungen der erfindungsgemäßen Düse die Fäden vor, in und nach der Düse einzeln halten. Der Einlaßtrichter 3 setzt sich nach unten in das Führungsrohr 4 fort und geht nach oben mit relativ kleinem Krümmungsradius in die Öffnung über. Die Höhe des Einlaßtrichters 3» d-h. die Strecke vom Übergang des Einlaßtrichters in die Öffnung 8 bis zum Übergang des Einlaßtrichters in das Führungsrohr 4 darf nicht mehr als das 40-fache des inneren

•λ Durchmessers des Führungsrohrs 4 betragen. Zweckmäßigerweise wählt man als Höhe des Einlaßtrichters das 10- bis 20-fache des inneren Durchmessers des Rohres 4. Die Außenwand des Führungsrohres 4 geht durch die Ausrundung 9 in die untere waagerechte Begrenzungefläche 10 des Oberteiles 2 über.

Das Unterteil 1 ist mit einer zentrischen Bohrung versehen, deren Innenwand im oberen Teil geschliffen und im unteren Teil mit einem Feingewinde versehen ist, so daß das Oberteil in das Unterteil eingeschraubt werden kann* Durch das Unterteil 1 ist die waagerechte Bohrung 11 für die Zuführung des Treibmittels geführt, die in der ringförmigen Staukamer mündet. Zur Vermeidung eines Dralls im Treibmedium, der zur Verzwirnung der Einzelfäden führen würde, ist es zweckmäßig, zwei um 180° gegeneinander

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versetzte Bohrungen 11 für die Zuführung des Treibmittels in die Staukammer 12 senkrecht zur Fadenlaufrichtung vorzusehen. Die Staukammer ist nach innen vom senkrechten Stauwall 13 begrenzt, der an seinem oberen Ende durch eine kreisbogenförmige Verbindung 14 in die trichterförmige Düsenöffnung 15 umlenkt. Die Düsenöffnung 15 verengt sich trichterförmig bis zu der engsten Stelle 16. Unterhalb der engsten Stelle 16 erweitert sich der Entspannungsraum 17 nach außen und geht in das zylindrische Abzugsrohr 18 über. Bei der in Figur 1 dargestellten Düse erweitert sich der Entspannungsraum kegelförmig nach außen. Die kegelförmige Begrenzungswand des Entspannungsraumes 17 geht tangential in die kreisbogenförmige Vermgung an der engsten Stelle 16 über. Der Winkel A zwischen der Tangente und der Senkrechten beträgt 8 bis 20 , vorzugsweise 10 bis 15 . *

Die Außenwand des Führungsrohres 4 bildet mit der Verengung 16 eine ringförmige Düsenöffnung, durch die das auf Schallgeschwindigkeit beschleunigte Medium nach unten in den Entspannungsraum 17 strömt. Die Ausrundung 9 und die untere Fläche 10 des Oberteils bilden die obere Begrenzung der Staukammer 12. Durch die Ausrundung 9 wird eine wirbelfreie umlenkung des strömenden Mediums in den Düsentrichter 15 begünstigt. Der Erzeugungswinkel *)r (vgl. Figur l) des Düsentrichters 15 soll, wie erwähnt, zwischen 20 und 50° liegen. Die Länge des Führungsrohres 4 unterhalb der Verengung 16 kann durch mehr oder minder tiefes Einschrauben des Oberteils 1 in das Unterteil 2 variiert werden. Ein zu tiefes Einschrauben des Oberteiles 1 wird durch die ringförmige Auflagefläche 7 verhindert, die auf eine entsprechende Begrenzungsfläche des Oberteils aufstößt. ύ

Die ringförmige Öffnung zwischen der Außenwand des Führungsrohres 4 und der Verengung 16 stellt den engsten Düsenquerschnitt und zugleich den Eintrittsquerschnitt des Entspannungsraumes 17 dar. Das Führungsrohr 4 ist bei der Düse der Figur 1 von oben nach unten zylindrisch ausgeführt. Am unteren Ende 19 ist das BMt* des Ftthrungerohres 4 nach außen hin trichterförmig erweitert. Die waagerechte Ringfläche zwischen der unteren Mündung des Führungsrohres 4 und der Begrenzung des Abzugsrohres 18 bmm. der Begrenzung des Intspannung·räume· 17 bildet den Austrittsquersehnitt der Entspannungscone. Die Mündungsebene des Führung·rohre« liegt

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etwas unterhalb des Übergangs der Erweiterung des in das Abzugsrohr 18. Das Abzugsrohr 18 ist von oben bis unten hin zylindrisch ausgeführt.

In Figur 2 ist der Vertikalschnitt durch den Entspannungsraum einer anderen erfindungsgemässen Düse dargestellt. Die äussere Begrenzung des Führungsrohres 4 ist hier von oben nach unten zylindrisch ausgebildet. Das Innere des Führungsrohres 4 erweitert sich am unteren Ende 19 trichterförmig nach aussen. Unterhalb des engsten Düsenquerschnittes 16 erweitert sich der EntspannungBraum 17 bombisch. Das kreisbogenförmige Verbindungsstück 16 zwischen Düsentrichter 15 und Ent spannung sr auBi 17 geht zunächst nach unten in eine tangential^ Erweiterung über, die mit der Senkrechten den Winkelt bildet. Die tangentiale Erweiterung setzt sich dann in die bombische Erweiterung des Entspannungsraumes fort. In Figur 3 ist der Vertikalschnitt durch den Entspannungsraum einer anderen erfindungsgemässen Düse dargestellt. Auch bei dieser Düse erweitert sich das Innere des Führungsrohres 4 am unteren Ende 19 nach aussen. Die äussere untere Begrenzung 2o des Führungsrohres 4 erweitert sich am unteren Ende ebenfalls nach aussen und bildet im Vertikalschnitt mit der Senkrechten den Winkel <f. In den Figuren 1 bis 3 sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

In Figur 4 ist ein Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemässe Rechteck- oder Schlitzdüse dargestellt. Das Einsatzteil 32 enthält die Einlassöffnung 33, die sich nach unten in den Führungskanal 34 fortsetzt, dessen untere innere (49) und untere äussere (5o) Begrenzung sich nach aussen hin erweitert. An je ein Langsteil 31, mit den Bohrungen 41 für das Treibmittel, sind die Teile 35 und 36 befestigt. Die Teile 35 und 36 sind so geformt, dass nach der Verbindung der beiden Längsteile durch die Querteile 37 (vgl. Figur 4a, die eine Draufsicht auf die Düse zeigt) die Teile 35 und 36 in Verbindung mit dem Einsatzteil 32 die Düse bilden. Die Stauwälle sind mit 43, die kreisbogenförmigen Verbindungen an der eng-* sten Düsenstelle mit 46 und die Längsbegrenztmgen des Abzugskanäle .mit 48 beziffert. In die beiden Staukammern 4-2 münden mehrere Ein-» lassöffnungen 41, die über die Länge der Düse gleichmässig verteilt sind. Die beiden Einlassöffnungen sind mit 45, die Entspannungsräume mit 47 und der kreisbogenförmige übergang der Stauwälle 43 in die Einlassöffnungen mit 44 beziffert.

BAD

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Die kritischen Maß· nässen vie bei den erfindungsgemüQen Runddüsen gewählt werden, nur ist anstelle des Durehnessers die Breite des entsprechenden rechteckigen Querschnittes einzusetzen.

Beispiel 1

Eine erfindungsgemäfie Düse entsprechend Figurl hatte folgende charakteristische Abmessungen:

2 Eintrittsfläche der Entspannungszone 2 mm

2 Austrittsfläche der Entspannungszone 10 mn

Flächenverhältnis zwischen Austrittsquerschnitt

und Eintrittsquerschnitt der Entspannungszone 5 ' 1

Durchmesser des Abzugsrohres 18 4,35 β« " Länge des Abzugsrohres 18 250 mm Länge des Führungsrohres 4 30 mm AuOendurchmesser des Führungsrohres 4 2,5 mm Innendurchmesser des Führungsrohres 4 2 mm Öffnungsvinkel otdes Einlaßtrichtere 3 8° Öffnungswinkel ^des Düsentrichters 15 30° Radius im engsten Querschnitt an der Stelle 16 2 mm

Die Düse wurde mit kalter Luft betrieben. Der Treibdruck betrug 22 atü und der Luftverbrauch 30 Nm /h. Durch die Düse wurden 15 Fäden aus Polypropylen geführt. Die Düse war unterhalb eines Schmelzextruders angeordnet, aus dem die Fäden gesponnen wurden. Die Abzugsgeschwindigkeit der Fäden betrug 3 400 m/min« Die Fäden hatten einen Titer von 3 den und wurden auf eine fortlaufende Unterlage aufgeblasen und ergaben ein Vlies mit sich unregelmäßig kreuzenden Scharen paralleler Fäden, wobei die Fäden innerhalb der Fadenscharen nicht verzwirnt oder gegenseitig überkreuzt waren. Ein Zusammenlaufen der Fäden, Verzwirnen, Verdrillung oder ein gegenseitiges Verhängen der Fäden trat nicht ein. Eine besondere elektrische Aufladung der Fäden wurde nicht vorgenommen·

Beispiel 2

In der gleichen Bunddüse wie in Beispiel 1 wurden mit gleichgutem Erfolg auch 150 frisch gesponnene Fäden aus Polypropylen abgezogen und zu einem Vlies abgelegt. Die Fäden hatten einen Titer von 4,8 den. Die Abzugsge-

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schwindigkeit betrug 2 100 n/min. Die übrigen Betriebsbedingungen waren vie in Beispiel 1.

Beispiel 3 Eine Düse entsprechend Figur 3 hatte folgende Abmessungen: Durchmesser am engsten Querschnitt 3 mm

Winkel β 9°

Winkel cf 3°

Durchmesser des Führungsrohres 4

oben im zylindrischen Teil innen 2,0 mm

Durchmesser des Führungsrohres 4

oben im zylindrischen Teil außen 2,5 ««

Flächenverhältnis zwischen Austritts- und Eintrittsquerschnitt der Entspannungszone 5» 7:1

AIs Treibmittel wurde Luft von 28 atü verwendet. Der Luftrerbrauch betrug 24 Nm /h. Es wurden 26 Fäden aus Nylon 6 mit einem Titer von 9,0 den mit einer Geschwindigkeit von 3 000 m/min abgezogen.

Die erfindungsgemäßen Düsen können für den Abzug aller Materialien verwendet werden, die Fäden bilden. Insbesondere sind als solche Materialien zu nennen Polyolefine, Polyamide und Polyester.

-13-Patentansprüch·

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Claims

Patentansprüche

1) Düse zum Abziehen eines Fadens oder mehrerer Fäden, in der durch Expansion eines strömenden Mediums auf Überschallgeschwindigkeit eine Spannung auf die Fäden ausgeübt wird, mit einer trichterförmigen Einlaßöffnung für die Fäden, die in einen Führungskanal übergeht, der durch den engsten Düsenquerschnitt hindurchragt, dadurch !gekennzeichnet, daß sich der Entspannungsraum (I7) nach außen hin erweitert.

2) Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl sich der Entspannungsraum (17) unterhalb des engsten Düsenquerschnitts nach außen hin kegelförmig erweitert.

3) Düse nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß sich der Entspannungsraum (17) unterhalb des engsten Düsenquerschnitts nach außen hin bombisch erweitert.

4) Düse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entspannungsraum in einen Abzugskanal (18) mit gleichbleibendem Querschnitt übergeht.

5) Düse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich

das Innere des Führungskanals (4) am unteren Ende nach außen erweitert.

6) Düse nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Begrenzung des Führungskanals (4) τοη oben nach unten senkrecht verläuft.

7) Düse nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die äußere Begrenzung des Führungskanals (4) am unteren Ende nach außen erweitert.

8) Düse nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß da· Verhältnis swisehen Austrittsquerschnitt und Eintrittsquerschnitt der Entspannungszone höchstens 10:1 beträgt.

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9) Düse nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zvischen Anstrittsquerschnitt und Eintrittsquerschnitt der Entspannungszone zwischen 3*1 und 7*1 liegt·

10) Runddüse nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Führungsrohres (4) das 10- bis 40-fache seines inneren Durchmesser* beträgt.

11) Runddüse nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Führungsrohres (4) das 1?- bis 30-fache seines inneren Durchmessers beträgt.

l2)Düse nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Einlaßöffnung 5 bis 15 beträgt»

'13) Düse nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Einlaßöffnung 7 bis 11° beträgt.

14) Runddüse nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Abzugsrohres (18) das 20- bis 150-fache seines Durchmessers beträgt.

15) Runddüse nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Abzugsrohres (18) das 30- bis 80-fache seines Durchmessers beträgt.

16) Schlitzdüse nach den Ansprüchen 1 bis 9 und 12 und 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Führungskanals (4) das 10- bis 40-fache seiner inneren Breite beträgt.

17) Schlitzdüse nach den Ansprüchen 1 bis 9 und 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Führungskanal· (4) da· 50- bis 30-fache •einer inneren Breite beträgt.

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18) Schlitzdüse nach den Ansprächen 1 bis 9, 12 und 13 und 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Abzugskanals (18) das 20- bis 150-fache seiner inneren Breite beträgt.

19) Schlitzdüse nach den Ansprüchen 1 bis 9, 12 und 13 und 16 his 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Abzugskanäle (18) das 30- bis 80-fache seiner inneren Breite beträgt.

20) Düse nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen der !Düsenöffnung (15) und dem Entspannungsraum (17) am engsten Düsenquerschnitt durch ein im Längsschnitt kreisbogenförmiges Verbindungsstück hergestellt wird, i

21) Düse nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung des Entspannungsraumes tangential in das kreisbogenförmige Verbindungsstück einläuft und daß die Tangente gegen die Senkrechte einen Winkel von 5 bis 15 hat.

22) Verfahren zum Betreiben der Düse nach den Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel unter eine·*» Druck von 10 bis 50 atü zugeführt wird.

23) Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegebenem Flächenverhältnis zwischen Austritte- und Eintrittsquerschnitt der Entspannungszone der Druck des Treibmittels so gewählt wird, daß % die durch die Einlaßöffnung angesaugte Sekundärluft in der Mündungsebene des Führungsrohres mindestens Schallgeschwindigkeit erreicht.

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