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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fadenabzugsdüse für eine Offenend-Rotorspinnvorrichtung mit einem eingangsseitigen Düsentrichter und einer an den Düsentrichter anschließenden, ausgangsseitigen Düsenbohrung. Im Bereich des Düsentrichters sind im Wesentlichen radial zu der Düsenbohrung verlaufende Kerben angeordnet, welche eine Einlaufwand und eine Prallwand sowie einen radial außen liegenden Kerbeinlauf und einen radial innen liegenden Kerbauslauf aufweisen.
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Fadenabzugsdüsen sind im Stand der Technik bei Offenend-Rotorspinnvorrichtungen in vielfachen Ausführungen bekannt geworden. Derartige Fadenabzugsdüsen haben die Aufgabe, das ersponnene Garn beim Abziehen aus der Spinnvorrichtung umzulenken und dem abgezogenen Garn einen Falschdrall zu erteilen. Da die echte Garndrehung in dem frisch gesponnenen Faden überwiegend zwischen der Fadenabzugsdüse und der Abzugseinrichtung eingebracht wird, sich jedoch nicht ausreichend bis in die Rotorrille fortpflanzt, kann durch das Einbringen eines Falschdralls mittels der Fadenabzugsdüse die Spinnstabilität wesentlich erhöht werden. Zum Einbringen des Falschdralls weisen die Fadenabzugsdüsen Oberflächenstrukturen auf, die sich grundsätzlich zur Verbesserung der Spinnstabilität bewährt haben, jedoch zugleich auch einen erheblichen Einfluss auf die Qualität des gesponnenen Fadens haben. Überwiegend kommen als Oberflächenstrukturen spiralförmige Erhebungen oder radial angeordnete Kerben zum Einsatz. Dabei gelten im Allgemeinen Spiraldüsen als vorteilhaft für die Garnqualität, bieten jedoch häufig eine geringere Spinnstabilität. Kerbdüsen sind hingegen gut geeignet, die Spinnstabilität zu erhöhen, gelten jedoch als aggressiver bezüglich der Garnqualität.
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Es wurden daher bereits Bemühungen unternommen, um eine Fadenabzugsdüse zu finden, die beiden Anforderungen gleichermaßen gerecht wird. Die
DE 199 06 111 A1 schlägt beispielsweise eine Fadenabzugsdüse mit im Bereich des Düsentrichters radial angeordneten Kerben vor, wobei die Kerben asymmetrisch ausgestaltet sind. Die asymmetrische Kerbe ist dabei derart ausgebildet, dass der Faden zunächst über eine sehr flache Einlaufwand sanft bis in den Kerbgrund läuft, wo er dann durch die steile Prallwand abrupt abgestoppt wird. Durch diese asymmetrische Ausgestaltung der Kerben soll ein Überspringen der Kerben durch den umlaufenden Faden vermieden werden.
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Nach der
DE 103 18 305 A1 ist vorgesehen, dass eine Fadenabzugsdüse mit radial verlaufenden, asymmetrischen Kerben versehen wird, die sichelförmig gekrümmt sind. Die Krümmung der Kerben ist dabei entgegen der Krümmung des kurbelartig umlaufenden Garnes ausgeführt. Hierdurch soll mittels einer einzigen Kerbe eine unterschiedliche Wirkung auf das Garn erreicht werden können. So soll im Bereich der Stirnfläche eine erhöhte Falschdrallwirkung erzielt werden, die die Spinnstabilität verbessert, während in Richtung des Garnabzugskanals hin die Wirkung der Prallwand überwiegen soll, welche den Faden kurzzeitig abstoppt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fadenabzugsdüse vorzuschlagen, welche eine hohe Spinnstabilität ermöglicht und dennoch negative Einflüsse auf die Garnqualität reduziert.
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Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs eins.
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Eine Fadenabzugsdüse für eine Offenend-Rotorspinnvorrichtung weist einen eingangsseitigen Düsentrichter und eine sich an den Düsentrichter anschließende, ausgangsseitige Düsenbohrung auf. Im Bereich des Düsentrichters sind im Wesentlichen radial zu der Düsenbohrung verlaufende Kerben angeordnet, wobei die Kerben eine Einlaufwand und eine Prallwand sowie einen radial außen liegenden Kerbeinlauf und einen radial innen liegenden Kerbauslauf aufweisen. Bei der vorliegenden Fadenabzugsdüse ist vorgesehen, dass zwischen der Einlaufwand der Kerbe und der Prallwand ein vorzugsweise ebener, flächig ausgeführter Kerbenboden angeordnet ist. Die Einlaufwand und die Prallwand stoßen somit im Bereich des Kerbgrundes, der im Stand der Technik oftmals gerundet ausgeführt wurde, nicht direkt aneinander. Der über die Einlaufwand eingelaufene Faden läuft daher definiert entlang der Kerbe und wird sicher bis an den Kerbengrund geführt. Im Gegensatz dazu kam es bei den bisher üblichen V-förmigen Kerben trotz sanft absteigender Einlaufflanken noch immer dazu, dass der Faden nicht bis zum Kerbgrund gelangt, sondern undefiniert von der Einlauframpe auf die Auslauframpe springt.
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Vorzugsweise weist der Kerbenboden eine Breite zwischen 0,16 mm und 0,22 mm, insbesondere zwischen 0,18 mm und 0,20 mm, auf. Der Faden kann während seines Wegs über den Kerbenboden sanft abgebremst werden und in Richtung der Prallwand gleiten. Der Faden wird somit sicher und über einen längeren Zeitraum der Wirkung der Kerbe ausgebsetzt, wobei zugleich die garnschädigende Wirkung der Kerben reduziert wird. Es hat sich gezeigt, dass mit einer derartigen Breite des Kerbenbodens ein optimaler Kompromiss zwischen der die Spinnstabiltät erhöhenden Wirkung der Kerben einerseits und der Garnqualität andererseits erzielt werden kann.
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Vorteilhaft ist es daher auch, wenn die Kerben eine flachere Einlaufwand und eine steilere Prallwand aufweisen. Das Überspringen der Kerben durch den Faden kann hierdurch ebenfalls vermieden werden und der Faden wird sicher auf die ihn kurzfristig zurückhaltende Prallwand geleitet.
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Für eine bessere Drehungsfortpflanzung bis in die Rotorrille ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Kerbauslauf in einem Eingangsbereich der Düsenbohrung angeordnet ist. Die Kerbe reicht somit bis in die Düsenbohrung hinein und ist dadurch vergleichsweise steil ausgeführt. Der Faden kann besser in die Kerben einlaufen und erfährt dadurch eine besonders deutliche Längenänderung im umlaufenden Garnschenkel. Dabei ist die Längenänderung und damit auch die durch die Kerbe erzeugte Fadenspannungsspitze umso größer, umso steiler die Kerbe ist. Aufgrund des steileren Auslaufens der Kerben in die Düsenbohrung hinein wird dabei zugleich ein sanfterer Übergang beim Erreichen und Verlassen der Kerbe erreicht, so dass negative Einflüsse der Kerben auf die Garnqualität vermieden werden können. Vorteilhaft ist es dabei, wenn der Kerbauslauf in einer Tiefe zwischen 0,1 mm und 0,5 mm von einem Eingang der Düsenbohrung entfernt angeordnet ist. Bei einer derartigen Anordnung des Kerbauslaufs kann der Faden besonders sicher in die Kerben geführt werden und es wird eine steile Kerbe erreicht. Da die Kerbe auch insgesamt in Abzugsrichtung betrachtet in Richtung der Düsenbohrung versetzt an dem Düsentrichter angeordnet ist, wird weiterhin erreicht, dass das schenkelförmig umlaufende Garnstück weniger als bisher über den Kerbeinlauf streicht. Auch dies trägt dazu bei, das Überspringen des Fadens zu vermeiden. Ebenso wird hierdurch eine garnschädigende Wirkung des Kerbeinlaufs reduziert und die Garnqualität verbessert.
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Für das Erzielen einer guten Garnqualität ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Düsentrichter im Bereich der Kerbeinläufe eine umlaufende Ausnehmung, insbesondere eine umlaufende, vorzugsweise gerundete, Nut aufweist. Die Ausnehmung kann dabei direkt an die Kerbeinläufe angrenzen; ebenso ist es möglich, dass durch die Ausnehmung ein oberer Bereich der Kerben mit den ursprünglichen Kerbeinläufen entfernt wird und somit am Übergang der Ausnehmung zur Kerbe sich neue, nun tiefer im Düsentrichter liegenden Kerbeinläufe ergeben. Die Ausnehmung selbst kann bis an die Stirnfläche des Düsentrichters reichen oder auch die Fläche des Düsentrichters nur unterbrechen. Durch eine derartige Ausnehmung kann eine aggressive Wirkung des Kerbeinlaufs auf den Faden weiter reduziert werden. Anstelle einer umlaufenden Nut ist es auch möglich, die Ausnehmung beispielsweise durch eine kugelförmige Ausnehmung zu bilden.
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Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Einlaufwand und die Prallwand als ebene Flächen, d. h. ungekrümmt, ausgebildet sind. Vorzugsweise ist auch der Kerbenboden zwischen der Prallwand und der Einlaufwand als ebene Fläche ausgebildet. Der Faden wird hierdurch innerhalb der Kerbe über seine gesamte Länge definiert geführt und die Fertigung der Fadenabzugsdüse ist dadurch erleichtert.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn ein Winkel der Prallwand zu einer Kerbmittelebene zwischen 32,5° und 47,5°, vorzugsweise zwischen 35° und 45°, besonders bevorzugt zwischen 37° und 42° beträgt. Die Prallwand ist somit vergleichsweise flach ausgeführt. Die Freigabe des Fadens nach seinem Abbremsen durch die Prallwand kann hierdurch ebenfalls sanfter erfolgen und ein undefiniertes Springen des Fadens ebenfalls vermieden werden. Für das sichere Führen des Fadens bis zum Kerbgrund bzw. Kerbenboden ist es vorteilhaft, wenn der Winkel der Einlaufwand zu einer Kerbmittelebene zwischen 50° und 65°, vorzugsweise zwischen 52° und 60°, besonders bevorzugt zwischen 54° und 58° beträgt.
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Der Kerbwinkel zwischen der Einlaufwand und der Prallwand beträgt somit vorteilhafterweise zwischen 80° und 115°, vorzugsweise zwischen 85° und 110° und besonders bevorzugt zwischen 96° und 100° beträgt. Derartige Werte haben sich als optimal erwiesen, um den Faden sicher in die Kerbe zu leiten und dabei dennoch sanft abzubremsen.
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Um den Faden nach dem Abbremsen sicher wieder freizugeben, beträgt vorzugsweise die Tiefe der Kerbe zwischen 0,14 mm und 0,25 mm, vorzugsweise zwischen 0,16 mm und 0,22 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,16 und 0,20 mm.
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Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Offenendspinnvorrichtung mit einem Spinnrotor und eine Abzugsdüse,
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2 eine schematische Darstellung einer Kerbe einer Fadenabzugsdüse mit einem Kerbenboden,
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3 eine schematische Schnittdarstellung einer Fadenabzugsdüse mit einem Kerbauslauf im Eingangsbereich der Düsenbohrung,
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4 eine schematische Schnittdarstellung einer Fadenabzugsdüse mit einer umlaufenden Ausnehmung,
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5 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Fadenabzugsdüse mit einer umlaufenden Ausnehmung, sowie
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6 eine Draufsicht auf eine Fadenabzugsdüse mit Kerben.
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Spinnrotors 2 sowie einer Fadenabzugsdüse 1 in einer vorliegend nur teilweise dargestellten Offenendspinnvorrichtung. Zur Herstellung eines Fadens F wird dem Spinnrotor 2 in bekannter Weise ein in Einzelfasern aufgelöstes Fasermaterial zugespeist. Der Spinnrotor 2 läuft während der Garnherstellung mit hohen Drehzahlen um, so dass die zugespeisten Fasern in Form eines Faserringes in der Rotorrille 3 des Spinnrotors 2 abgelegt werden. Der neu ersponnene Faden F wird über die Fadenabzugsdüse 1 kontinuierlich abgezogen und reicht mit seinem Ende bis in die Rotorrille 3 des Spinnrotors 2. Aufgrund der Rotation des Spinnrotors 2 entsteht somit ein kurbelartig umlaufender Garnschenkel, in welchen die in der Rotorrille 3 abgelegten Fasern eingebunden werden.
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Die Fadenabzugsdüse 1 weist dabei in üblicher Weise eine zylindrische Düsenbohrung 6 sowie einen Düsentrichter 5 auf, welche eine gekrümmte Garnumlenkfläche für den abzuziehenden Faden F bildet. An den Düsentrichter 5 schließt schließlich noch auf der der Düsenbohrung 6 abgewandten Seite der Fadenabzugsdüse 1 eine Stirnfläche 16 der Fadenabzugsdüse 1 an, die in unterschiedlicher Weise, beispielsweise eben, gewölbt, oder auch in Richtung des Kopfdurchmessers DK der Fadenabzugsdüse 1 abfallend ausgebildet sein kann. Die Düsenbohrung 6 liegt in der Regel koaxial zur Drehachse 15 des Spinnrotors 2, so dass der abgezogene Faden F während seines Abzugs aus der Rotorrille 3 über die Umlenkfläche des Düsentrichters 5 um etwa 90° umgelenkt wird. Wie eingangs geschildert, ist es dabei wünschenswert, dass die in den Faden eingebrachte Drehung sich möglichst bis in die Rotorrille 3 fortpflanzt, um eine möglichst gute Spinnstabilität zu erreichen. Die Oberfläche des Düsentrichters 5 wird hierzu mit Kerben 7 (siehe 2) oder Erhebungen versehen. Diese Strukturen erhöhen zwar die Spinnstabilität, können jedoch insbesondere im Falle von Kerben auch die Garnqualität beeinträchtigen.
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2 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Kerbe 7 einer Fadenabzugsdüse 1, mit welcher eine besonders gute und sichere Wirkung der Kerbe 7 auf den abgezogenen Faden F sichergestellt werden kann. Die Kerbe 7 weist dabei in an sich bekannter Weise eine Einlaufwand 8 sowie eine Prallwand 9 auf, die der Faden F während seines kurbelförmigen Umlaufs über den Düsentrichter 5 nacheinander erreicht. Die Rotationsrichtung des Fadens F ist vorliegend durch einen Pfeil symbolisiert. Im Gegensatz zu bisher bekannten Kerbformen des Standes der Technik, welche stets V förmig ausgeführt waren, ist nun aber vorgesehen, dass die Einlaufwand 8 und die Prallwand 9 nicht direkt aneinandergrenzen, sondern ein definierter Kerbenboden 12 mit einer definierten Breite B sich zwischen der Einlaufwand 8 und der Prallwand 9 erstreckt. Der Kerbenboden 12 ist vorliegend vollständig eben ausgebildet. Die Kerbe 7 weist hierdurch eine einfache geometrische Struktur auf, welche einfach zu fertigen ist. Durch die Anordnung des Kerbenbodens 12 zwischen der Einlaufwand 8 und der Prallwand 9 wird sichergestellt, dass der Faden F in jedem Falle den Kerbengrund, welcher hier als flächiger Kerbenboden 12 ausgebildet ist, erreicht. Ein undefiniertes Springen des Fadens F von der Einlaufwand 8 direkt auf die Prallwand 9, wie es im Stand der Technik oftmals vorkam, kann hierdurch vermieden werden. Es wird somit sichergestellt, dass der Faden F den Kerbenboden 12 erreicht und hierdurch eine ausreichende Längenänderung in dem umlaufenden Garnschenkel 15 erfährt.
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Das sichere Erreichen des Kerbenbodens 12 wird gemäß der vorliegenden Darstellung noch dadurch unterstützt, dass der Faden F über eine vergleichsweise flache Einlaufwand 8 langsam und sanft in Richtung des Kerbenbodens 12 geleitet wird. Der Winkel α zu einer Kerbmittelebene 14 bzw. zu einer Parallelen dazu beträgt vorzugsweise zwischen 54° und 58° und ist beispielsweise mit 56° ausgeführt. Der Kerbenboden 12 weist weiterhin eine Breite B zwischen 0,18 mm und 0,24 mm auf. Beispielsweise beträgt die Breite B des Kerbenbodens 0,22 mm. Der Winkel β der Prallwand 9 zur Kerbmittelebene 14 beträgt hingegen vorzugsweise zwischen 37° und 42°. Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform beträgt der Winkel β 40°. Mit einem derartigen Winkel β der Prallwand 9 kann in besonders günstige Weise der Faden F zwar in erwünschter Weise abgebremst werden, aber dennoch sanft wieder aus der Kerbe 7 herausgeführt werden. Es ergibt sich somit ein Kerbwinkel α + β zwischen der Einlaufwand 8 und der Prallwand 9 von beispielsweise 96°. Als vorteilhaft hat es sich weiterhin erwiesen, wenn die Tiefe T der Kerbe 7 zwischen 0,16 mm und 0,20 mm beträgt. Beispielsweise beträgt die Tiefe T 0,18 mm. Die gezeigte Kerbform trägt somit nicht nur zur Verbesserung der Spinnstabilität, sondern auch zur Verbesserung der Garnqualität bei.
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3 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine Fadenabzugsdüse 1, bei welcher die Kerben 7 (vorliegend sind zwei Kerben 7 einander gegenüberliegend erkennbar) bis in die Düsenbohrung 6 hineinreichen. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn sich der Kerbauslauf 11, welcher vorliegend durch den ausgangsseitigen Schnittpunkt bzw. die ausgangsseitige Schnittlinie des Kerbenbodens 12 mit der Innenfläche der Fadenabzugsdüse 1 definiert ist, in einem Abstand A zwischen 0,1 mm und 0,5 mm befindet. Beispielsweise beträgt der Abstand A 0,25 mm. Der Eingang der Düsenbohrung 6 ist dabei als der Beginn des konstanten Innenquerschnitts der Fadenabzugsdüse 1 definiert. Demgegenüber weist die Fadenabzugsdüse 1 im Bereich des Düsentrichters 5 einen sich ständig verändernden Innenquerschnitt auf. Im Falle eines tangentialen Übergangs des Düsentrichters 5 in die Düsenbohrung 6 ist somit der Eingang der Düsenbohrung 6 durch die vorliegend dargestellte Tangentialkante definiert.
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Die Kerben 7 befinden sich somit in einer Position, in der der Faden F nicht mehr so stark auf die Oberfläche des Düsentrichters 5 gedrückt wird. Eine derartige, vergleichsweise steile Kerbe 7 wirkt sich somit dadurch, dass der umlaufende Garnschenkel 4 weniger stark über den Kerbeinlauf 10 streicht, positiv auf die Garnqualität aus und ist zudem vorteilhaft für die Spinnstabilität. Der Kerbeinlauf 10 ist wiederum im Falle herkömmlicher V-förmiger Kerben durch den gemeinsamen Schnittpunkt der Einlaufwand 8 und der Prallwand 9 mit der Innenfläche des Düsentrichters 5 definiert bzw. im vorliegenden Fall durch die eingangsseitig gelegene Schnittlinie des Kerbenbodens 12 mit der Innenfläche des Düsentrichters.
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4 zeigt eine weitere Ausführung einer Fadenabzugsdüse 1, bei welcher die garnschädigende Wirkung des Kerbeinlaufs 10 durch eine umlaufende Ausnehmung 13, hier eine umlaufende Nut 13a, entschärft ist. Die umlaufende Nut 13a weist vorzugsweise einen Radius R1 zwischen 0,15 mm und 0,3 mm auf und ist vorliegend so ausgeführt, dass sie die Oberfläche des Düsentrichters 5 lediglich unterbricht. Ebenso könnte die umlaufende Nut 13a jedoch auch so ausgeführt sein, dass sie bis in die Stirnfläche 16 der Fadenabzugsdüse 1 reicht. Die Kerbeinläufe 10 bzw. der vergleichsweise scharfe Übergang zwischen der gekrümmten Oberfläche des Düsentrichters 5 und der Kerbe 7 kann hierdurch sanfter ausgestaltet werden.
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5 zeigt eine andere Ausführung einer Fadenabzugsdüse 1, bei welcher die Kerbeinläufe 10 durch eine kugelförmige Ausnehmung 13b entschärft wurde. Der Radius R2 der kugelförmigen Ausnehmung 13b ist vorzugsweise auf den Innendurchmesser DI der Düsenbohrung 6 abgestimmt und beträgt zwischen 0,7·DI und 0,9·DI. Beispielsweise beträgt der Radius R2 0,8·DI. Die aggressive, garnschädigende Wirkung der Kerbeinläufe 10 kann hierdurch wesentlich reduziert werden.
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6 zeigt schließlich noch eine Draufsicht auf eine Fadenabzugsdüse 1 mit der beschriebenen Kerbe 7 mit einem definierten Kerbenboden 12. Durch den Pfeil ist wiederum die Rotationsrichtung des umlaufenden Garnschenkels 4 dargestellt. Erkennbar sind weiterhin die flachere Einlaufwand 8 sowie die steilere Prallwand 9. Vorliegend sind gleichmäßig über den Umfang verteilt insgesamt vier Kerben 7 angeordnet, ebenso wäre jedoch eine Ausführung mit nur drei Kerben 7 oder mehr als vier Kerben 7 möglich.
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Es hat sich gezeigt, dass insbesondere eine Kombination einer Kerbe 7 mit einem definierten Kerbenboden 12 sowie einer Kerbe 7 mit einen Kerbauslauf 11 innerhalb der Düsenbohrung 6 ein optimaler Kompromiss zwischen Spinnstabilität einerseits und Garnqualität andererseits erzielt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fadenabzugsdüse
- 2
- Spinnrotor
- 3
- Rotorrille
- 4
- umlaufender Garnschenkel
- 5
- Düsentrichter
- 6
- Düsenbohrung
- 7
- Kerbe
- 8
- Einlaufwand
- 9
- Prallwand
- 10
- Kerbeinlauf
- 11
- Kerbauslauf
- 12
- Kerbenboden
- 13
- Ausnehmung
- 13a
- Nut
- 13b
- kugelförmige Ausnehmung
- 14
- Kerbmittelebene
- 15
- Drehachse des Spinnrotors
- 16
- Stirnfläche
- B
- Breite des Kerbenbodens
- T
- Tiefe der Kerbe
- F
- Faden
- DK
- Kopfdurchmesser
- DI
- Innendurchmesser der Düsenbohrung
- A
- Abstand des Kerbauslaufs vom Eingang der Düsenbohrung
- α
- Winkel der Einlaufwand
- β
- Winkel der Prallwand
- R1
- Radius der Nut
- R2
- Radius der Kugel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19906111 A1 [0003]
- DE 10318305 A1 [0004]
