DE3248390A1 - Luftwirbelduese zum spinnen eines faserbuendelgarnes - Google Patents

Description

HOEG ER.-STC-LLR-ECHT-tS^PARTN ER

UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1

A 45 458 b Anmelder: 1. Kabushiki Kaisha Toyoda k - 176 Jidoshokki Seisakusho

27. Dezember 1982 1, Toyoda-cho 2-chome,

Kariya-shi Aichi-ken / Japan

2. Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho 41-1, Az a Yö'komichi, Oaza Nagakute, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi-ken / Japan

Luftwirbeldüse zum Spinnen eines Faserbündelgarnes

Die Erfindung betrifft eine Lufwirbeldüse zum Spinnen eines Faserbündelgarnes mit einem engen Kanal und einem weiten Kanal, die in Laufrichtung eines zu verspinnenden Faserbündels hintereinander angeordnet sind.

Speziell befasst sich die Erfindung mit einer Luftwirbeldüse, mit deren Hilfe in einem Faserbündel, welches vom Ausgangswalzenpaar eines Streckwerks angeliefert wird, kontinuierlich ein Falschdraht erzeugbar ist, so daß letztlich die äußeren Fasern um einen Kernteil· des Faserbündels herumgeschlungen werden, wodurch ein sogenanntes Faserbündelgarn erhalten wird.

In letzter Zeit sind viele Spinnvorrichtungen zum Spinnen von Faserbündelgarn vorgeschlagen worden. Beispielsweise beschreibt die JP-AS 56-31 370 eine Spinnvorrichtung, bei der in Laufrichtung des Faserbündels zwei Luftwirbeldüsen angeordnet sind, von denen jede einen Luftwirbel erzeugt, wobei die Drehrichtung der Wirbel entgegengesetzt ist. Bei dieser Vorrichtung wird die vom zweiten Wirbel zurücklaufende Drehung im Bereich

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des entgegengesetzt umlaufenden ersten Wirbels aufgelöst. Auf diese Weise wird ein Faserbündelgarn mit gutem Bündelungseffekt erhalten. Dabei müssen jedoch folgende Nachteile in Kauf genommen werden:

1. Der Gesamtaufbau der Spinnvorrichtung wird wegen der zwei völlig getrennten Luftwirbeldüsen kompliziert und räumlich, umfangreich.

2. Es ist schwierig, den Druck an den beiden Luftwirbeldüsen und deren Abstand exakt so einzustellen, daß sich die aus den Düsen austretenden Luftströmungen nicht gegenseitig beeinträchtigen und die Gesamtfunktion der Spinnvorrichtung stören.

3. Der Luftverbrauch und die Herstellungskosten der Spinnvorrichtung sind höher als bei Spinnvorrichtungen mit nur einer Luftwirbeldüse.

Die JP-OS 56-43 425 beschreibt eine Spinnvorrichtung, bei der in einer einzigen Luftwirbeldüse zwei Verwirbelungseinrichtungen zur Erzeugung entgegengesetzter Luftwirbel vorgesehen sein sollen. Die genannte Offenlegungsschrift enthält dabei jedoch keinerlei Angaben über die konstruktive Ausgestaltung der Verwirbelungseinrichtungen.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Luftwirbeldüse anzugeben, welche unter Vermeidung der Nachteile des Standes

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der Technik einen kompakten Aufbau einer Spinnvorrichtung für ein Faserbündelgarn gestattet, keine Schwierigkeiten hinsichtlich der Positionierung der Luftdüsen und der Speisung derselben bietet und bei verringertem Druckluftverbrauch billig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Luftwirbeldüse der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jedem der beiden Kanäle mindestens eine Düse zugeordnet ist, die bezüglich der Achse ihres zugeordneten Kanals unter einem spitzen Winkel geneigt ist, und mit deren Hilfe eine Luftströmung erzeugbar ist, welche eine tangentiale Komponente und eine in Laufrichtung des Faserbündels weisende Komponente besitzt, und daß die tangentialen Komponenten der Luftströmungen in den beiden Kanälen zueinander entgegengesetzt sind.

Die besonderen Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht

einer Spinnvorrichtung für ein Faserb ündelgarn mit einer Luftwirbeldüse gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Luftwirbeldüse der Spinnvorrichtung gemäß Fig. 1;

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Fig. 3 eine Stirnansicht des auslaßseitigen
Endes der Luftwirbeldüse gemäß Fig.2
und

Fig. 4 und 5 den Figuren 2 und 3 entsprechende
Darstellungen einer abgewandelten
Ausführungsform einer Lüftwirbeldüse gemäß der Erfindung.

Im einzelnen zeigt Fig. 1, daß eine Lunte 3 von einer Spule 1 abgezogen und über einen Fadenführer 5 einem Streckwerk zugeführt wird, welches ein exngangssextiges Walzenpaar 7, 7¹, zwei angetriebene Riemchen 9, 9¹ und ein ausgangsseitiges Walzenpaar 11, 11' aufweist. Die verstreckte Lunte 3 wird dann durch eine Luft-Wirbeldüse 13 hindurch zwei Abzugswalzen 15, 15' zugeführt. Beim Passieren der Wirbeldüse 13 wird der verstreckten Lunte, die nunmehr als Faserbündel vorliegt, ein Falschdraht erteilt, so daß der Kernteil des Faserbündels von den äußeren Fasern des Faserbündels umschlungen wird, wodurch ein Faserbündelgarn 17 erhalten wird. Dieses Faserbündelgaxn 17 wird dann auf eine Spule 21 aufgewickelt, die von einer Friktionswalze 19 angetrieben wird und auf der ein Kops 23 erzeugt wird.

Wie Fig. 2 zeigt, ist die Wirbeldüse 13 gemäß der.Erfindung so ausgebildet, daß ihr einlaßseitiges Ende,
welches angrenzend an das Walzenpaar 11, 11' angeordnet ist, komplementär zur Mantelfläche der beiden
Walzen 11, 11' ausgebildet ist, welche so dicht wie

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möglich an der Wirbeldüse 13 angeordnet sind. Die Wirbeldüse 13 besitzt eine Einlaßöffnung 13a, die sich in Laufrichtung des Fasermaterial konisch verjüngt und an die sich ein enger Kanal 13b und ein weiter Kanal 13c koaxial anschließt. Die konische Einlaßöffnung 13a erleichtert das gleichmäßige Einführen der verstreckten und im Klemmspalt der Walzen 11, 11' bandförmig flachgedrückten Lunte 3 in den engen Kanal 13b.

Dem engen Kanal 13b und dem weiten Kanal 13c sind jeweils tangential ausgerichtete Düsen 13d bzw. 13e zugeordnet, die sich an der Innenwand dieser Kanäle öffnen (vgl. Fig. 3). Wie Fig. 3 zeigt, sind die Düsen 13d und 13e so angeordnet, daß sie einen ersten Wirbel und einen zweiten Wirbel erzeugen, wobei diese beiden Wirbel bezüglich der gemeinsamen Längsachse A der beiden Kanäle 13b, 13c (und der Einlaßöffnung 13a) einen entgegengesetzten Drehsinn besitzen. Wie Fig. 2 zeigt, sind die Düsen 13d und 13e bezüglich der Achse A unter einem spitzen WinkelζΚ bzw. β schrägt in Richtung auf das auslaßseitige Ende der Wirbeldüse 13 geneigt, wobei die Winkel oC und β vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 70° liegen. Die Düse 13d ist mit einer Druckluftquelle (nicht dargestellt) über einen Luftspeicher 13f und einen Kanal 13g in der Wirbeldüsenwand verbunden. Auch die Düse 13e ist mit der Druckluftquelle (nicht dargestellt) über einen Luftspeicher 13h und einen Kanal 13i in der Wirbeldüsenwand verbunden. Der Querschnitt der Düse 13e ist vorzugsweise nicht kleiner als derjenige der Düse 13d. Insbesondere liegt das

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Querschnittsverhältnis vorzugsweise in dem Bereich zwischen 2:1 und 20:1, wobei der größere Querschnitt jeweils für die Düse 13e gilt. Dabei ist unter dem "Querschnitt" für den Fall von Anordnungen mit mehreren Düsenöffnungen, wie sie nachstehend beschrieben werden, jeweils die Summe der Querschnitte aller zu einer solchen Anordnung gehörenden Düsen bzw. Düsenöffnungen zu verstehen.

Beim Arbeiten mit der erfindungsgemäßen Wirbeldüse wird also den Düsen 13d und 13e Druckluft zugeführt, wobei in den Kanälen 13b und 13c in entgegengesetzter Richtung umlaufende Wirbel erzeugt werden. Von diesen Wirbeln erzeugt der zweite Wirbel in dem weiteren Kanal 13c ein stärkeres Drehmoment als der erste Wirbel in dem engen Kanal 13b, da der zweite Wirbel sowohl hinsichtlich seines Durchmessers als auch hinsichtlich der Luftgeschwindigkeit stärker ist als der erste Wirbel. Der Falschdraht in dem Faserbündel wird also im wesentlichen durch den zweiten Wirbel erzeugt, der an der Düse 13e entsteht. Andererseits erleichtert der erste Wirbel, der mit Hilfe der Düse 13d in dem engen Kanal 13b erzeugt wird, das Auflösen einer Drehung von äußeren Fasern, wodurch das Zurücklaufen der von dem zweiten Wirbel innerhalb des weiten Kanals 13c erzeugten Drehung zum Klemmspalt der ausgangsseitigen Walzen 11, 11' der Streckwerksanordnung begrenzt wird und wodurch weiterhin 'eine auf das Faserbündel im Bereich der Einlaßöffnung 13a der Wirbeldüse 13 einwirkende Saugkraft erzeugt wird.

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Wie vorstehend ausgeführt, dient also der weite Kanal 13c hauptsächlich zur Erzeugung eines Falschdrahts in dem Faserbündel, während der enge Kanal 13b hauptsächlich dazu dient, das Faserbündel an der Einlaßöffnung 13a anzusaugen. Es ist wünschenswert, wenn das Verhältnis des Radius des weiten Kanals 13c zum Radius des engen Kanals 13b zwischen etwa 5:J und 5:4 liegt. Weiterhin beträgt der Abstand zwischen den Düsen 13d und 13e vorzugsweise mindestens 4 mm, insbesondere mindestens 8 mm. Andererseits soll der genannte Abstand die Hälfte der mittleren Faserlänge der das Faserbündel bildenden Fasern nicht übersteigen. Wenn der Abstand zwischen den beiden Düsen 13d und 13e kleiner ist als 4 mm, dann wird der Streckeffekt und der durch den ersten Wirbel erzeugte drehungsauflösende. Effekt aufgrund der Luftzufuhr an der Düse 13d im engen Kanal 13b unzureichend, wobei der Wirkungsgrad der Falschdrahterzeugung durch den zweiten Wirbel an der Düse 13e geschwächt wird. Wenn andererseits der betrachtete Abstand zwischen den Düsen zu groß wird, dann werden die Gesamtabmessungen der Wirbeldüse 13 übermäßig groß; außerdem lässt sich die beschrie bsne Wechselwirkung zwischen den Düsen 13d und 13e nicht in dem gewünschten Umfang realisieren.

Die Kanäle 13b und 13c können zylindrisch oder derart konisch ausgebildet sein, daß sie sich in Laufrichtung des Fasermaterials öffnen. Die Kanäle 13b und 13c werden vorzugsweise konisch ausgebildet, um die Saugwirkung an der Einlaßöffnung 13a zu verstärken.

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Wie vorstehend ausgeführt, wird die Drallwirkung/ die von den Düsen 13d und 13e ausgeht,.von vielen Faktoren beeinflusst, beispielsweise davon, wie weit die Düsen 13d und 13e gegenüber der Längsachse A des durchgehenden Faserkanals 13a, 13b, 13c versetzt sind, davon, welche Luftmenge mit welchem Druck aus den Düsen austritt und davon, welchen Neigungswinkel cC bzw.ρ die Düsenöffnungen gegenüber der Achse A.aufweisen. Hinsichtlich der Winkel oC und jD ist ferner anzumerken, daß diese Winkel spitze Winkel sein müssen, damit das Faserbündel, ausgehend von der Einlaßöffnung 13a, sanft in Transportrichtung eingesaugt wird, wodurch das Entstehen von Faserflug hinter den ausgangsseitigen Walzen 11, 11' verhindert wird, und wodurch die an den Rändern befindlichen Fasern des Faserbündels gestreckt werden, um einen guten Faserbündelungseffekt zu erreichen. Die Saugwirkung nimmt zu, wenn der Winkel Ov kleiner wird. Andererseits erreicht die Drallwirkung ein Maximum, wenn sich der Winkel β einem Winkel von 90° nähert.

Bei dem vorstehend betrachteten Ausführungsbeispiel ist die Wirbeldüse 13 unmittelbar hinter.den ausgangsseitigen Walzen 11, 11' der Streckwerkanordnung vorgesehen. Diese Lage der Wirbeldüse 13 ist jedoch nicht zwingend erforderlich.- Die Wirbeldüse 13 kann hinter irgendeinem Walzenpaar angeordnet sein, vorausgesetzt, daß die Walzen dieses Walzenpaares die (ausgangsseitig) letzten Walzen einer Streckwerksanordnung sind.

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Vorzugsweise sind die Einlaßöffnung 13a, der enge Kanal 13b und der weite Kanal 13c koaxial zueinander angeordnet. Diese fluchtende Ausrichtung muß jedoch nicht besonders exakt eingehalten werden, vorausgesetzt, daß das Faserbündel den dreiteiligen Faserkanal ohne Behinderung durchlaufen kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und 3 wird das Faserbündel, welches von den ausgangsseitigen Walzen 11 und 11 ' angeliefert wird., von dem ersten Wirbel eingesaugt, der in dem engen Kanal 13b mit Hilfe der Düse 13d erzeugt wird, wobei die in den Randbereichen des Faserbündels liegenden Fasern in Laufrichtung des Fasermaterials gestreckt werden. Anschliessend wird in dem Faserbündel mit Hilfe des zweiten Wirbels,der von der Düse 13e in dem weiten Kanal 13c erzeugt wird, ein Falschdraht erzeugt. Die dabei erzeugte Drehung wandert im Faserbündel aufwärts, d.h. in Richtung auf das Walzenpaar 11, 11'. Andererseits werden die durch die Drehung in Umfangsrichtung um den Kernteil herumgeschlungenen Fasern mit Hilfe des ersten Wirbels an der Düse 13d "zurückgedreht", da die Drehrichtung dieses ersten Wirbels -derjenigen des zweiten Wirbels entgegengesetzt ist. Die Drehung ist somit im Kernteil des Faserbündels stromaufwärts von. dem zweiten Wirbel stärker als in den äußeren Bereichen des Faserbündels. Im mittleren Teil des weiten Kanals 13d, d.h. in Laufrichtung hinter dem zweiten Wirbel, löst sich die Drehung in dem Faserband insgesamt wieder auf, wobei die Drehung des Kernteils zu Null wird,

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während die äußeren Fasern aufgrund des. zunächst vorhandenen Unterschiedes in der Drehung.des äußeren Teils und des Kernteils des Faserbündels mit. entgegengesetztem Drehsinn um den Kernteil herumgeschlungen, werden. Auf diese Weise erhält man eine gute mechanische Festigkeit und ein gutes Aussehen des fertigen Faserbündelgarnes.

Ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wirbeldüse ist in Fig. 4 und 5 gezeigt, wo den Kanälen 1.3b und 13c jeweils zwei einander diametral, gegenüberliegende Düsen 13d bzw. 13e zugeordnet sind.Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird folglich erreicht, daß das Faserbündel den Faserkanal durchlaufen kann, ohne von der Achse desselben abgelenkt zu werden. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß jeder der beiden Wirbel in der Praxis mit einer beliebigen Anzahl von Düsenöffnungen 13d bzw. 13e erzeugt werden kann. In Fig. 4 ist jeweils eine der beiden Düsen 13d und 13e statt in gestrichelten Linien in strichpunktierten Linien eingezeichnet, um zu verdeutlichen, wie sich dieses zweite Ausführungsbeispiel vom ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet.

Vorzugsweise ist ein gemeinsamer Druckluftspeicher 13a vorgesehen, um die Druckluft auf die Düsen gemäß ihrem Querschnitt aufzuteilen, wodurch die Anzahl der Elemente für die Druckluftversorgung, beispielsweise die Anzahl der DruckluftqueIlen,Leitungen und Druckregler verringert und folglich der Aufbau der Wirbeldüse vereinfacht wird.

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Gemäß der Erfindung kann ein Garn mit guter Festigkeit und gutem Aussehen und mit einer verringerten Zahl von Noppen erhalten werden. Da ferner zwei Düsenfunktionen in einem Gehäuse vereinigt sind, ergibt sich außerdem ein kompakter Aufbau. Außerdem wird der gesamte Luftverbrauch und der Wartungsaufwand im Vergleich zu Spinnvorrichtungen mit zwei getrennten Düsenanordnungen erheblich verringert.

L e e r s e i t e

Claims (4)

1. HOEGER,-STES^FARTN ER

   PATENTANWÄLTE 0 £ 4 ö 0 ν? U

   UHLANDSTRASSE 14 c · D 70OO STUTTGART 1

   A 45 458 b Anmelder: 1,' Kabushiki Kaisha Toyoda k - 176 Jidoshokki Seisakusho

   27. Dezember 1982 1, Toyoda-cho 2-chome,

   Kariya-shi Aichi-ken / Japan
2. 2..Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho 41-1, Aza Yokomichi, Oaza Nagakute, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi-ken / Japan

   Patentansprüche

   1. Luftwirbeldüse zum Spinnen eines Faserbündelgarnes mit einem engen Kanal und einem weiten Kanal, die in Laufrichtung eines zu verspinnenden Faserbündels hintereinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der beiden Kanäle (13b, 13c) mindestens eine Düse (13d, 13e) zugeordnet ist, die bezüglich der Achse (A) ihres zugeordneten Kanals (13b, 13c) unter einem spitzen Winkel ( CL,ß ) geneigt ist, und mit deren Hilfe eine Luftströmung erzeugbar ist, welche eine tangentiale Komponente und eine in Laufrichtung des Faserbündels weisende Komponente besitzt, und daß die tangentialen Komponenten der Luftströmungen in den beiden Kanälen (13b, 13c) zueinander entgegengesetzt sind.

   2. Luftwirbeldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß angrenzend an das einlaßseitige Ende des engen Kanals (13b) eine konische Einlaßöffnung (13a) vorgesehen ist.

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3. 3. Luftwirbeldüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den beiden Kanälen .(13b, 13c) zugeordneten Düsen (13d, 13e) mit einem gemeinsamen Druckluftspeicher (13f) im Inneren der Luftwirbeldüse (13) verbunden sind.
4. 4. Luftwirbeldüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens einer der beiden Kanäle (13b, 13c) in Laufrichtung des Faserbündels konisch erweitert.