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Vorrichtung zur Behandlung von Garnen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Garnen mittels strömender Gase, welche
Vorrichtung ein der Länge nach durchbohrtes Gehäuse besitzt, das eine einen axialen Kanal zur Zufüh- rung von Garn aufweisende Düse aufnimmt, wobei die Düse von einer abgestuften Kammer umschlossen ist, in deren weitesten Teil eine Gaszuleitung mündet und deren engerer abgestufter Teil mit dem wei- testen Teil in Verbindung steht und in eine Garnführung mündet, durch die sowohl das Garn als auch das
Gas austritt.
In der Textiltechnik wurden bereits verschiedene Verfahren zur Behandlung von aus Monofilamenten bestehenden Garnen entwickelt. So wird z. B. in der USA-Patentschrift Nr. 2,783, 609 von Breen vor- geschlagen, die Fäden einer turbulenten Strömung auszusetzen, wobei aufs Geratewohl entlang des Fa- dens Schlaufen entstehen. Diese Schlaufen bilden Verknäuelungen. Diese bauschen das Garn erheblich auf und übertragen sich auf die Ware, die in ihrem Ansehen, Griff u. dgl. verändert wird. Durch dieses
Verfahren wurde auch eine Vorrichtung zur Veränderung der Garnstruktur bekannt, die mit Hilfe turbu- lenter Strömung arbeitet.
Strömungsmittel werden schon lange zur Garnbehandlung verwendet, so zum
Trocknen, Waschen, Transportieren u. a. m. Dieses bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung eignet sich aber nicht, um Fasernmaterial zu verfilzen, zu verdichten und voluminöser zu gestalten.
In der österreichischen Patentschrift Nr. 198 661 wird eine in ihrem Aufbau komplizierte Vorrichtung beschrieben, deren Blasekanäle tangential zum Garnweg liegen. Um die Art des Garnes ändern zu kön- nen müssen bei dieser Vorrichtung gerade die kostspieligsten Teile ausgewechselt werden.
Gegenüber diesen bekannten Vorrichtungen unterscheidet sich jene nach der Erfindung dadurch, dass die sich verjüngende Kammer einen oder mehrere in Richtung zur Düsenmündung aufeinanderfolgende kegelstumpfförmige Abschnitte aufweist, deren jedem eine konische Schulter der Düse koaxial zugeord- net ist, wobei der Scheitelwinkel der Mantelfläche der kegelstumpfförmigen Abschnitte zwischen 300 und 1500 liegt.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung liefert ein Garn einheitlichen Aussehens und gestattet die Verarbeitung von Garnen verschiedenster Stärke und Zusammensetzung. Gemäss der Erfindung werden die Verengungen der Strömungskammer mit Hilfe von einer oder mehreren konischen Verjüngungen erzielt, wobei der Scheitelwinkel dieser Kegel zwischen 300 und 1500 liegt und das Garn und das Strömungsmittel durch eine zylindrische Bohrung, die weiter als die Garndüse ist, abgeleitet werden. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist einfach.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend an Hand der Zeichnung erklärt, welche einen Längsschnitt durch die Vorrichtung zeigt.
Das Gehäuse 1 weist eine zylindrische Bohrung 2 auf, welche sich im Hals 3 fortsetzt, der eine Düse 4 mit zylindrischem Querschnitt aufnimmt. Diese Düse 4 durchsetzt ein axialer zylindrischer Kanal 5, der ein Mundstück 6 zur Einführung des Garnes besitzt. Der zylindrische Körper 7 der Düse 4 hat einen kleineren Durchmesser als die Bohrung 2, so dass eine ringförmige Kammer 8, welche den Körper 7 der Düse 4 umgibt, entsteht. In diese Kammer 8 kann das Strömungsmittel, vorzugsweise komprimierte Luft, durch die Leitung 9 von einem nicht dargestellten Behälter zugeleitet werden.
Der im Gehäuse der Vorrichtung befindliche Teil des Düsenkörpers ist etwa vom Bereich 11 der Kammer 8 an bis zum abgeflachten Ende 10, des DOsenkörpers 7 mittels zweier konischer Schultern 13 und 14, zwischen denen sich ein zylindrisches Teilstück 15 befindet, abgesetzt. Diese konischen Schultern können gleiche Neigung haben, aber es kann auch die Schulter 14 einen kleineren Scheitelwinkel, etwa bis 75% jenes der Schulter 13, in
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Graden gemessen, aufweisen. Die Abnahme der Durchmesser der Kammer 8 und der Durchmesser des Dü- senkörpers soll annähernd gleich sein, insbesondere im Bereich 11 der Kammer 8 bis zum flachen Düsen- ende 10, so dass der Durchströmquerschnitt ab der Verengung im Bereiche 11 etwa gleich ist dem freien
Querschnitt amDOsenende 10.
Der zylindrische Raum der Kammer 8 vor der Verjüngung des Düsenkör- pers 7 muss hingegen entsprechend weit sein, um eine gleichmässige Strömungsgeschwindigkeit im Ar- beitsbereich der Vorrichtung, also dort wo das Strömungsmittel mit dem Faden zusammentrifft, aufrecht- erhalten zu können.
. Verstellbar und die Kammer 2 dicht abschliessend ist ein das verjüngte Ende der Düse4 umschliessen- der, zentrisch durchbohrter Schraubenbolzen 16 vorgesehen. Der Bolzen 16 ist längsverstellbar in der Kam- mer 2 angeordnet und weist eine axiale zylindrische Garnführung 17 auf, welche mit ihrem Ende 18 ge- genüber der Düsenöffnung in den verjüngten Strömungskanal mündet. Dieses innere Ende 18 der Garnfüh- rung 17 ist konzentrisch zum Kanal 5 der Düse 4, hat aber einen grösseren Durchmesser als letzterer. Der
Kanals kann durchgehend zylindrisch gebohrt sein ; es empfiehlt sich aber, den Querschnitt an der inneren
Mündung 24 der Düse 4 zu verengen, etwa in der Höhe der Schulter 14, um zu verhindern, dass Luft in nennenswertem Ausmass durch die Düse entweicht.
Die Garnführung 17 endet im Inneren der Vorrichtung in dem sich erweiternden Raum innerhalb der Schraube 16. Die Innenwände dieses Raumes haben eine ähnliche geometrische Form wie der Körper der Düse 4. Dieser Raum-ist aus zwei hohlen kegelstumpfför- migen Abschnitten 19 und 20 gebildet, die ein Hohlzylinder 21 verbindet. Dadurch wird der Körper 7 der
Düse 4, wenn die Vorrichtung zusammengebaut ist und wie in der Zeichnung dargestellt, von einer sich verjüngenden Kammer 22 derart umschlossen, dass in diesem Teil der Vorrichtung der Durchströmquerschnitt für das Strömungsmittel im wesentlichen gleich ist.
Vor Beginn der Arbeit wird die Schraube 16 in das Gehäuse eingeschraubt, so dass ein einwandfreies Durchströmen der Luft oder eines anderen, zusammendrückbaren Mediums gewährleistet ist. Die Düse4 ist während der Dauer der Arbeit im Gehäuse derart befestigt, dass sie zentrisch in der Kammer 2 sitzt, so dass keinerlei weitere Einstellung mehr erforderlich ist. Demnach ist eine einmalige einfache Einstellung der Vorrichtung erforderlich, und sie kann. von einer Maschine zur ändern bzw. einem Arbeitsplatz zum anderen gebracht werden, kann durch verschiedene Personen bedient werden und liefert tiberall gleichwertiges Garn bei geringster Wartung und vor allem ohne geschultes Bedienungspersonal.
Die Luft wird in die Kammer 8 im Gehäuse 1 durch die Zuleitung 9 gepresst und wird auf ihrem Weg durch die sich verjüngende Kammer 22 zur Spitze der Nadel 4 zusammengepresst, was zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit führt. Zwischen dem flachen Ende 10 der Düse und dem inneren Ende 18 der Garnführung 17 entstehen in der Wirbelkammer 23 turbulente Strömungen, da die Luft allseits durch den Konus zufliesst, bevor sie durch die Garnführung 17 entweicht. Das Garn wird in die Wirbelkammer 23 durch den Kanal 5 zugeführt und in der Kammer 23 sowie entlang der Garnführung 17 der mit hoher Geschwindigkeit strömenden Luft ausgesetzt. Das Garn wird dem Einfluss des Luftstromes unmittelbar nach seinem Austritt aus der Führung 17 entzogen.
Wesentlich ist, dass die Vorrichtung so bemessen wird, dass die Luft oder ein anderes zusammendrückbares Medium zumindest mit halber Schallgeschwindigkeit, vorzugsweise mit Schallgeschwindigkeit, auf das Garn in der Wirbelkammer 23 trifft und dass der Querschnitt der Garnführung derart bemessen ist, dass eine Rückstauung der Luft in den Kanal 5 weitgehend verhindert und die Garngeschwindigkeit in der Wirbelkammer nicht wesentlich herabgedrückt wird.
Garne, wie sie in den USA-Patentschriften Nr. 2,783, 609 bzw. Nr. 2,869, 967 beschrieben wurden, lassen sich mit der Vorrichtung gemäss der Erfindung in besserer Qualität herstellen. Darüber hinaus eignet sich die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Verarbeitung von Glasgarnen, zur Doublierung von zwei oder mehr Garnen und insbesondere zur Herstellung von zusammengesetzten Garnen mit besonderem Effekt und Volumen. Einer der wesentlichsten Vorteile der Vorrichtung nach der Erfindung ist, dass überraschenderweise mit ihr Garne aus verschiedenem Material, z. B. synthetische Kunststoffe mit Glas, zu Effektgarnen verarbeitet werden können, was bisher für unmöglich gehalten wurde.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung ist darin gelegen, dass das Garn, welches sie liefert, vollkommen gleichmässig ist, egal, welche Arbeitskraft die Vorrichtung bedient. Dies wurde durch auf eine einzige Einstellung reduzierte Arbeitsvorbereitung erreicht, die den Luftstrom betrifft. Bei der bekannten Vorrichtung sind komplizierte und mehrfache und'nur von besonderen Fachkräften ausführbare Einstellungen erforderlich. Das erzeugte Garn muss dauernd unter Kontrolle bleiben, um halbwegs verwendbar zu sein und es müssen demnach die bekannten Vorrichtungen dauernd nachgeregelt werden.
Da. zwei Arbeitskräfte, und mögen sie noch so geschult sein, nicht die gleiche Auffassung über das zu erzeugende Garn haben können, daher die Vorrichtung verschieden bedienen, kann bei den bekannten Vorrichtungen keine einheitliche Garnqualität erwartet werden. Das Garn wechselt daher von Arbeiter zu Ar-
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beiter, von Maschine zu Maschine und von Arbeitsplatz zu Arbeitsplatz in seiner Qualität. Die Vorrich- tung nach der Erfindung behebt diese Mängel.
Die Abmessungen des Kanals 5 und der Garnführung 17 lassen sich in weiten Grenzen variieren, je- doch muss die Garnführung 17 immer weiter sein. Ein besonderer Vorteil des Gegenstandes der Erfindung ist es, dass die Vorrichtung Garne von erheblichen Stärkeunterschieden verarbeitet, ohne die Abmessun- gen diesen Unterschieden anpassen zu müssen. Beispielsweise können mit einem Kanaldurchmesser von
0, 71 mm Garne mit etwa 80 bis 1300 den und mehr, bei Verwendung einer Garnführung mit einem Durch- messer von 1, 42 mm verarbeitet werden. Ein Kanaldurchmesser von 1, 02 mm und einGarnführungsdurchmesser von 1, 78 mm eignet sich für Garne zwischen 1000 bis 5000 den, insbesondere für Garne aus Glasfasern und
Kunststoffgarnen, sowie zum Mischen dieser Garne.
Der Abstand des Düsenendes 10 vom inneren Ende 18 der Garnführung 17 variiert zwischen etwa 0,20 mm bis 0,51 mm. Die Garnqualität leidet wenn diese
Grenzen überschritten werden. Die Kammer 22, welche die Düsenspitze umschliesst, soll einen Mindest-
Durchmesser von 3, 57 mm und einen grössten Durchmesser von 5, 56 mm aufweisen, um die üblichen Gar- ne verarbeiten zu können und um in der Wirbelkammer 23 mindestens halbe Schallgeschwindigkeit bis Überschallgeschwindigkeit zu erzielen, und dies bei günstigstem Verbrauch an Strömungsmitteln, sowie, um ein Garn gleicher Qualität unter rationellsten Bedingungen herstellen zu können. Die angegebenen Abmessungen haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen und das damit behandelte Garn ist durchaus einheitlich in seinem Aussehen und seiner Struktur.
Es hat sich gezeigt, dass die Wahl der Innenabmessungen für manche Garne, was den optimalen Luftverbrauch, den Ausstoss und andere Faktoren anlangt, wesentlich sind. Vorrichtungen gemäss der Erfindung erlauben es dem Fachmann ohne Schwierigkeit, diese Einstellungen auszuführen. Eine solche Anordnung z. B. besteht darin, dass die Kammer 22, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, umgebaut wird, u. zw. derart, dass der zylindrische Teil 15 weggelassen wird, also die konischen Teile 13 und 14 unmittelbar sich ineinander fortsetzen. Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, könnten auch drei und mehr konische Teile aneinander gereiht sein und diese allenfalls durch zylindrische Teile verbunden werden.
Allerdings würden sich dadurch die Herstellungskosten heben.
In einer vereinfachten Ausführungsform kann auch ein einziger Kegelstumpf um die Düsenspitze angeordnet sein und der zylindrische Teil 22 der Kammer wegbleiben, was natürlich die Herstellungskosten vermindert. Bei dieser Ausführungsform kommt die Stufe 11 bzw. 13 in Wegfall. Die Scheitelwinkel der Schulter 14 und der Innenwand 19 differieren um etwa 100 und der Durchströmquerschnitt für das Strömungsmittel entlang dem Düsenkörper 7 wird gleich jenem an der Düsenspitze 10 gewählt, was eine einwandfreie Behandlung des Garnes gewährleistet. Die Scheitelwinkel werden zwischen 1050 bis 1350 gewählt, jedoch ein solcher von 1200 bevorzugt.
Bevorzugt wird aber der in der Zeichnung gezeigte Aufbau der Vorrichtung, da unter normalen Bedingungen gleichmässiges Garn bei optimalem Ausstoss und geringstem Strömungsmittelbedarf hergestellt werden kann.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung kann zur Behandlung jeglicher natürlicher und künstlicher Faser verwendet werden. Alles thermoplastische Material wie Polyamide, z. B. wie Poly-e-caproamid, Polyhexamethylenadipamid, Celluloseester, Polyester, Polyäthylenterephthalat, Polyhexahydro-p-xylylenterephthalat u. dgl. Polyvinyl und Polyacryl, z. B. Polyäthylen und Polyacrylonitril sowie deren Copoly mere sind mit der Vorrichtung nach der Erfindung zu Effektgarn verarbeitbar.
Die Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich nicht nur für die üblichen Textilfäden ; auch Industriegarne und schwere Taue können einzeln oder kombiniert verarbeitet werden. Feines und/oder grobes Sta- pelfasergarn kann einfach oder gefacht verarbeitet werden. Bei Kunststoffgarnen lassen sich sämtliche Typen, unbeschadet ihrer inneren Struktur und Querschnittsform verarbeiten. Fäden von kreuzförmigem, Y-förmigem, dreieckigem, bandförmigem und stäbchenförmigem u. dgl. Querschnitt können so wie solche mit runden Querschnittsformen verarbeitet werden ; es bauschen sich erstere mehr auf als die runden Fasern. Die Vorrichtung erlaubt Multifilamente als Lunte oder verdrillt zu verarbeiten.
Der Vorrichtung nach der Erfindung wird das zu verarbeitende Material im Überschuss zugeführt, wobei diesen Überschuss das zu verarbeitende Garn und das gewünschte Endprodukt bestimmt. Wenn die Vorrichtung dazu benützt wird, zwei oder mehrere Garne zu doubleren und zu bauschen, können diese einzeln oder gemeinsam zugeführt werden und es kann auch der Überschuss des einen grösser als der des zweiten sein. Ein Überhang von 400"/0 ist möglich.
Ausser Luft können auch Wasserdampf oder andere zusammendrückbare Strömungsmittel, z. B. Gase, verwendet werden. Luft wird wegen des Preises und Vorkommens naturgemäss bevorzugt.
Das Aussehen und die weiteren Merkmale des mit Hilfe einer Vorrichtung nach der Erfindung behan-
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delten Garnes hängt von der Luftmenge, deren Strömungsgeschwindigkeit, der Garngeschwindigkeit und der Garnart ab. Der erreichbare optimale Effekt, welcher erreicht werden kann, kann vorbestimmt werden. Der Querschnitt des Kanales 5 und jener der Garnführung 17 hängt von der Garntype und der Denierzahl des Garnes ab. Der Kanal 5 soll gerade so weit sein, dass das Garn mit geringster Reibung durchgleitet, der Querschnitt der Mündung 24 so eng, dass keine Luft zurückschlägt. Die Garnführung 17 muss weit genug sein, um den Durchtritt des Garnes ohne Streckung desselben zu ermöglichen, es darf aber auch nicht die Bearbeitung im Bereich der Wirbelkammer behindert werden.
Die wirksame Bearbeitung des Garnes erfolgt durch die Luft, insbesondere durch deren Strömungsgeschwindigkeit, in der Wirbelkammer. Das Garn wird durch die Einwirkung des Luftstromes in der Wirbelkammer aufgelockert und die einzelnen Fasern im Garnbündel einzeln verzogen, verfilzt, gekräuselt, in SchlÅaufen gelegt u. dgl., so dass das Garn schliesslich eine gleichmässige Bauschung erhält. Neben dieser Umformung verändert der Luftwirbel auch den ursprünglichen Drall des Garnes, so dass auch dieser anders als vor der Behandlung erscheinen kann. Die Möglichkeit, die einzelnen Fasern zu verfilzen und zu mischen, machen die Vorrichtung nach der Erfindung insbesondere für die Bearbeitung von Garnen, die Glasfasern enthalten, geeignet und das bearbeitete Garn ist einheitlich.
Die bekannten Vorrichtungen liessen eine Bearbeitung von Glasfäden nicht zu, da dem Endprodukt jegliche Gleichmässigkeit fehlte. Zufolge des mit der Vorrichtung gemäss der Erfindung erzielbaren einheitlichen Produktes kann das zugeführte Garn gedrillt oder nicht, und das Endprodukt gedrillt oder nicht gedrillt sein. Wird glattes Garn der Vorrichtung zugeführt, so werden dessen Fasern derart verfilzt und vermengt, dass eine Verdrillung überflüssig ist und das Garn weist dennoch gleichen Effekt auf.
Beispiel 1 : Einer Vorrichtung, wie sie in der Zeichnung gezeigt ist, mit einem Kanaldurchmesser von 0, 71 mm und einem Garnführungsdurchmesser von 1, 42 mrn wurden drei Glasfasergarne (150 1/01Z) mit einer Geschwindigkeit von 31, 989m/min und gleichzeitig ein weiterer gleicher Faden mit einer Geschwindigkeit von 64,008 m/min zugeführt. Der Druck der zugeführten Luft war -1, lS kg/cm2. Das aus der Vorrichtung austretende Effektgarn wurde mit einer Geschwindigkeit von 27,432 m/min aufgewickelt und beim Austritt aus der Vorrichtung aus dem Luftstrom genommen. Das Ergebnis war ein Boucle'garn.
Beispiel 2 : Es wurde die gleiche Vorrichtung wie im Beispiel 1 benützt ; es wurden drei Stränge Glasfasergarn (150 1/01Z) mit einer Geschwindigkeit 91, 44 m/min zugeführt und mit einer Geschwindigkeit von 82,296 m/min aufgewickelt, der Druck der zugeführten Luft betrug 4,922 kg/cm2. Das Ergebnis war
EMI4.1
Beispiel 3 : Zwei Garne, eines ein 150-40-0 blaues Azetatgarn und das andere ein 150-40-0 rotes Azetatgarn, wurden in die gleiche Vorrichtung wie im ersten Beispiel gleichzeitig mit einer Geschwindigkeit von 45,72 m/min zugeführt und mit einer Geschwindigkeit von 37,491 m/min aufgewickelt. Der Druck der zugeführten Luft war 2,812 kg/cm2. Das Ergebnis war ein gleichmässig gemischtes blau-rotes Azetat-Effektgarn, dessen Schlaufen, Wirbel, Kringel u. dgl. regelmässig über die Garnlänge verteilt war und welches Garn durch besondere Einheitlichkeit auffiel.
Beispiel 4 : Es wurden der gleichen Vorrichtung wie im ersten Beispiel ein 140-68-1/2ZNylongarn mit einer Geschwindigkeit von 32,004 m/min und zwei Effektgarne, eines ein 300-80-5Z blaues Azetatgarn und das andere ein 100-80-5Z blaues Azetatgarn, mit einer Geschwindigkeit von 118,87 m/min gleichzeitig mit dem Nylongarn zugeführt. Das Endprodukt wurde mit einer Geschwindigkeit von 28,347 m/min aufgewickelt. Der Luftdruck betrug 3,515 kg/cm2. Das Ergebnis war ein Chenillegarntyp mit Nylonseele und Azetat-Effektkomponente.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Behandlung von Garnen mittels strömender Gase, welche Vorrichtung ein der Län- ge nach durchbohrtes Gehäuse besitzt, das eine einen axialen Kanal zur Zuführung von Garn aufweisende Düse aufnimmt, wobei die Düse von einer abgestuften Kammer umschlossen ist, in deren weitesten Teil eine Gaszuleitung mündet und deren engerer abgestufter Teil mit dem weitesten Teil in Verbindung steht und in eine Garnführung mündet, durch die sowohl das Garn als auch das Gas austritt, dadurch gekennzeichnet, dass die sich verjüngende Kammer (8, 22,23), einen oder mehrere in Richtung zur Düsenmündung einanderfolgende kegelstumpfförmige Abschnitte (z. B. 20) aufweist, deren jedem eine konische Schulter (z.
B. 13) der Düse (4) koaxial zugeordnet ist, wobei der Scheitelwinkel der Mantelfläche der kegelstumpfförmigen Abschnitte (z. B. 20) zwischen 300 und 1500 liegt.