DE102019000947A1

DE102019000947A1 - Verwirbelungsvorrichtung zum Verwirbeln eines multifilen Fadens

Info

Publication number: DE102019000947A1
Application number: DE102019000947.9A
Authority: DE
Inventors: Rainald Voss; Christoph Pieper; Abdelati Hamid; Johannes Thoss
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2019-02-08
Filing date: 2019-02-08
Publication date: 2020-08-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verwirbelungsvorrichtung zum Zuführen eines Arbeitsmediums, insbesondere Druckluft, um einen multifilen Faden zu verwirbeln, aufweisend: eine Düsendurchgangsöffnung zum Zuführen des Arbeitsmediums, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsweite der Düsendurchgangsöffnung eine Drosseleinrichtung aufweist, mit der die Durchflußströmmenge des Arbeitsmediums durch die Düsendurchgangsöffnung in eine Verwirbelungszone eines Fadenführungskanals einstellbar ist, und eine Vorrichtung zum Herstellen eines multifilen Fadens aus Kunststoff mit der Verwirbelungsvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verwirbelungsvorrichtung zum Zuführen eines Arbeitsmediums, insbesondere Druckluft, um einen multifilen Faden zu verwirbeln.
Eine gattungsgemäße Verwirbelungsvorrichtung ist beispielsweise aus DE 1973572 C2 oder DE 10 2004 007 073 A1 bekannt.
Ein synthetischer, multifiler Fäden wird üblicherweise aus einer Kunststoffschmelze mittels einer Spinndüse gebildet. Ein derartig schmelzgesponnener Faden weist ein Bündel von einer Mehrzahl von Filamenten auf. Um einen Zusammenhalt der Filamente in dem Faden für nachfolgende Verarbeitungsprozesse zu erhalten, wird der multifile Faden mit Druckluft aus einer Verwirbelungsvorrichtung behandelt, um die Filamente zu verwirbeln und dadurch Verschlingungspunkte zwischen den Filamenten auszubilden, die auch als Tangelknoten bezeichnet werden. Die Verwirbelungsvorrichtung kann auch als Verwirbelungsdüse bezeichnet werden.
Zum Verwirbeln wird der Faden durch einen Fadenführungskanal der Verwirbelungsvorrichtung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit geführt, wobei Druckluft zugeführt wird. Die Druckluft wird durch einen Luftzufuhrkanal in der Verwirbelungsvorrichtung quer zur Fadenlaufrichtung eingeblasen. Durch die dabei entstehenden Verwirbelungen entstehen die oben beschriebenen Tangelknoten. Bei der Verwirbelung trifft ein Druckluftstrom auf den losen Verbund aus Filamenten und teilt diesen mehrmals. Ferner bewirkt der verwirbelte Druckluftstrom, dass die Filamente sich untereinander umschlingen und Tangelknoten bilden. Die Anzahl und Stabilität der Tangelknoten je Längeneinheit in dem Faden stellt ein wesentliches Maß für den Fadenschluss dar.
Die Verwirbelungsvorrichtung und insbesondere deren Luftzufuhrkanal ist an einen speziell herzustellenden Faden speziell angepasst und ausgebildet. Wenn ein anderer Faden, der Filamente mit anderem Filamentdurchmesser aufweist, herzustellen ist, ändern sich das Verhalten des Fadens in der Verwirbelungsvorrichtung. Daher muss, um eine ausreichende Verwirbelung in dem anderen Faden auszubilden, auch die Verwirbelungsvorrichtung ausgetauscht werden. Der Ein-, Ausbau und das Justieren der Verwirbelungsvorrichtung ist zeitaufwendig und arbeitsintensiv.
Keine der aus dem Stand der Technik bekannten Verwirbelungsvorrichtungen ist für unterschiedliche Fäden mit unterschiedlichen Fadendurchmesser anwendbar. Wenn ein neuer Faden mit anderem Fadendurchmesser bzw. Titer herzustellen ist muss eine entsprechende, spezielle und andere Verwirbelungsvorrichtung eingebaut werden. Dies ist besonders aufwendig, da üblicherweise eine Vielzahl von Verwirbelungsdüsen ausgetauscht werden müssen.
Die Aufgabe der Erfindung ist daher, eine kompakte und dennoch wartungsfreundliche Verwirbelungsvorrichtung bereitzustellen, die für die Herstellung unterschiedlicher Fäden mit unterschiedlichen Fadendurchmessern bzw. Titer verwendbar ist, ohne dass hierfür eine aufwendige Demontage der vorhandene Verwirbelungsvorrichtung und eine Montage einer neuen Verwirbelungsvorrichtung erforderlich sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Verwirbelungsvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Verwirbelungsvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Verwirbelungsvorrichtung erlaubt es, ein Arbeitsmedium, insbesondere Druckluft, zum Verwirbeln eines multifilen Fadens zuzuführen, wobei die Verwirbelungsvorrichtung eine Düsendurchgangsöffnung zum Zuführen des Arbeitsmediums aufweist, wobei die Öffnungsweite der Düsendurchgangsöffnung mittels einer Drosseleinrichtung verstellbar ist, so dass die Durchgangsstrommenge des Arbeitsmediums durch die Düsendurchgangsöffnung in einer Verwirbelungszone eines Fadenführungskanals einstellbar ist.
Die Verwirbelungsvorrichtung mit verstellbarer Düsendurchgangsöffnungsweite bietet den Vorteil, dass die Düsendurchgangsöffnungen auf jeden Titerbereich des herzustellenden Fadens einstellbar ist, ohne dass hierfür die Verwirbelungsvorrichtung ausgetauscht werden muss oder der Vordruck in der Düse an sich aufwendig durch Erhöhung oder Erniedrigung der Druckluft verändert werden muss.
Druckluft und deren Herstellung ist besonders energieaufwendig und damit mit hohen Kosten verbunden. Somit kann vorteilhafterweise mit der verstellbaren Düsendurchgangsöffnungsweite für jeden herzustellenden Faden die Druckluft optimal eingestellt werden, insbesondere mit dem geringst notwenigen Vordruck. Dadurch dass ein geringerer Vordruck an die Verwirbelungsvorrichtung zugeführt werden muss, kann insgesamt weniger Druckluft verwendet werden, um den in der Verwirbelungszone im Fadenführungskanal erforderlichen Wirbelstrom zu erzeugen.
Ferner können Montage und Demontagekosten für das Austauschen und Ersetzen konventioneller Verwirbelungsvorrichtungen zum Anpassen der Verwirbelungsvorrichtungen an den Titerbereich des jeweils herzustellenden Fadens eingespart werden.
Dies bietet den weiteren Vorteil, dass je nach Durchmesser und Titer des multifilen Fadens die Düsendurchgangsöffnung mittels der Drosseleinrichtung auf einen optimalen Öffnungswert eingestellt werden kann. Vorteilhafterweise kann dann der Vordruck in einem optimalen und konstanten Bereich gehalten werden, um die Durchgangsmenge des Arbeitsmediums möglichst hoch und korrespondierend zum Titer zu steuern bzw. zu regeln. Hierbei kann zwischen Einzeltiter und Gesamttiter unterschieden werden, wobei der Einzeltiter die Feinheit der Einzelfilamente definiert und der Gesamttiter sich aus der Zahl der Filamente ergibt.
Nach einemanderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung ist die Düsendurchgangsöffnung mittels der Drosseleinrichtung zwischen einer Schließposition, in der die Drosseleinrichtung die Düsendurchgangsöffnung verschließt, und einer Offenposition bewegbar, in der die Düsendurchgangsöffnung freigegeben ist.
Dies hat den Vorteil, dass die Verwirbelungsvorrichtung für Wartungs-, Reinigungszwecke, um beispielsweise die Verwirbelungsvorrichtung besser von Verunreinigungen und Anhaftungen reinigen zu können, oder Testzwecke geöffnet und geschlossen werden kann.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung ist die Drosseleinrichtung in unterschiedlichen Durchgangsstrommengenpositionen in Abhängigkeit des zu verwirbelnden Fadengesamtdurchmessers einstellbar, wobei die jeweiligen Durchgangsströmungsmengenposition mit einer Durchflussstrommenge des Arbeitsmediums korrespondiert, die zum Verwirbeln des herzustellenden multifilen Fadens bereitzustellen ist. Unter einem Fadengesamtdurchmesser ist hierbei der durchschnittliche Durchmesser des herzustellenden Fadens zu verstehen, der beispielsweise über den Titer des Fadens berechenbar ist.
Nach einemanderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung ist jede Durchgangsmengeneinstellposition abhängig von der in einer Spinndüsenplatte vorgesehenen Anzahl von Kapillarbohrungen in der Spinndüsenplatte und/oder dem jeweiligen Durchmesser der Kapillarbohrung.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung schließt die Düsendurchgangsöffnung der Verwirbelungsvorrichtung an eine Düsenmündung der Drosseleinrichtung an, wobei die Düsenmündung eine sich erweiternden, verjüngenden, konstante, konische und / oder kreisförmige Querschnittsfläche aufweist. Unter der Querschnittsfläche ist hierbei, die Durchmesserfläche der Düsendurchgangsöffnung quer zur Förderrichtung des Arbeitsmediums zu verstehen.
Dies hat den Vorteil, dass je nach Querschnittsfläche unterschiedliche Drosseleinrichtungen in die Düsendurchgangsöffnung bzw. an der Düsendurchgangsöffnung der Verwirbelungsvorrichtung montierbar sind.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung ist die Drosseleinrichtung einerseits mit einem Versorgungskanal zum Zuführen des Arbeitsmediums und andererseits mit einem Fadenführungskanal zum Zuführen des multifilen Fadens verbunden und/oder die Drosseleinrichtung ist zwischen der Düsendurchgangsöffnung der Verwirbelungsvorrichtung und dem Versorgungskanal angeordnet.
Bei dem Arbeitsmedium handelt es sich um ein gasförmiges Fluid, das zum Verwirbeln synthetischer Fäden geeignet ist, insbesondere Druckluft.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung weist die Drosseleinrichtung ein Drosselelement auf, wobei das Drosselelement einen Drosselkonus aufweist, der passend zu der Düsendurchgangsöffnung der Verwirbelungsvorrichtung ausgebildet ist und in Zuführrichtung des Arbeitsmediums der Düsendurchgangsöffnung verstellbar ist, und / oder das Drosselelement weist eine Drosselwalze auf, die wenigstens zwei Düsendurchgangsöffnungen mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, und die im Wesentlichen fluiddicht drehbar in einem Lager an/vor der Düsendurchgangsöffnung der Verwirbelungsvorrichtung angeordnet ist, und/oder das Drosselelement weist eine Drosselplatte auf, die wenigsten eine Plattendurchgangsöffnung aufweist, die quer zur Düsendurchgangsöffnung der Verwirbelungsvorrichtung verschiebbar gelagert ist, so dass die Öffnungsweite der Düsendurchgangsöffnung in ihrem Querschnitt verstellbar ist.
Die Drosseleinrichtung der Verwirbelungsvorrichtung kann mittels unterschiedlicher Drosselelemente ausgeführt sein. Beispielsweise kann das Drosselelement einen konusartigen Stopfen, eine Walze mit unterschiedlichen Plattendurchgangsöffnungen und / oder eine Platte mit geeigneten Durchgangsöffnungen zum Einstellen der Öffnungsweite der Düsenmündung der Verwirbelungsvorrichtung aufweisen.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung ist die Drosseleinrichtung in einer Gehäusevorrichtung montiert, die eine einen Versorgungskanal zum Zuführen und/oder zum Verteilen des Arbeitsmediums aufweist, und/oder die Drosseleinrichtung ist an vorhandene Verwirbelungsvorrichtungen nachrüstbar. Dies hat den Vorteil, dass über die Gehäusevorrichtung auch eine Mehrzahl von Verwirbelungsvorrichtungen mit dem Arbeitsmedium versorgt werden können.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung ist eine Mehrzahl von Drosseleinrichtungen vorgesehen, wobei jede Drosseleinrichtung steuerbar und / oder regelbar ist. Die jeweilige Drosseleinrichtung ist bevorzugt mittels einer CPU steuer- oder regelbar, wobei bei der Regelung der Drosseleinrichtungen Daten von Sensoren hinsichtlich des Drucks in der jeweiligen Verwirbelungszone erfasst und ausgewertet werden, so dass die Drosseleinrichtung auf die optimale Öffnungsweite eingestellt werden kann.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Herstellen eines multifilen Fadens aus Kunststoff bereitzustellen, die mit der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung ausgestattet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 10 gelöst.
Bei der Vorrichtung handelt es sich bevorzugt um eine Vorrichtung zum Herstellen eines synthetischen, multifilen Fadens, beispielsweise aus Kunststoff, wie Polyamid oder Polyester.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, aus denen sich weitere Vorteile und Ausführungsbeispielen der Verwirbelungsvorrichtung ergeben.
Figurenliste
In den Zeichnungen zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht durch eine Spinndüsenplatte mit schematisch dargestelltem Filamentvorhang und Fadenführer,
2 eine schematische Draufsicht auf die Spinndüsenplatte gemäß Schnittführung A-A aus 1 ohne Filamentvorhang,
3 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung mit einem Fadenführungskanal und mit einer Drosseleinrichtung, wobei ein multifiler Fadenstrang in schematisch angezeigter Verwirbelung dargestellt ist,
4 eine schematische Schnittansicht eine erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung und Drosseleinrichtung gemäß Schnittführung B-B aus 3, wobei die Drosseleinrichtung in unterschiedlichen Durchgangsmengeneinstellpositionen für das Arbeitsmedium gezeigt ist,
5a und 5b eine schematische Schnittansichten eine zweites Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung und Drosseleinrichtung gemäß Schnittführung B-B aus 3, wobei die Drosseleinrichtung in unterschiedlichen Durchgangsmengeneinstellpositionen für das Arbeitsmedium gezeigt ist,
6a und 6b eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung mit Drosseleinrichtung gemäß Schnittführung B-B aus 3, wobei die Drosseleinrichtung in unterschiedlichen Durchgangsmengeneinstellpositionen für das Arbeitsmedium gezeigt ist,
7 eine schematische Schnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels der Drosseleinrichtung für eine Mehrzahl von Verwirbelungsvorrichtungen,
8a und 8b unterschiedliche Schnittansichten der zweiten Ausführungsbeispiels der Drosseleinrichtung für eine Mehrzahl von Verwirbelungsvorrichtungen, und
9 eine schematische Schnittansicht des dritten Ausführungsbeispiels der Drosseleinrichtung für eine Mehrzahl von Verwirbelungsvorrichtungen.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispielen
In den 1 bis 3 ist schematisch die Herstellung eines multifilen Fadens 2 bzw. Fadenstranges mit einer Mehrzahl von Filamenten 2.1 bis 2.3, 2.n mittels einer Spinndüsenplatte 111 und die Erzeugung einer Tangelung (Verwirbelung) in dem multifilen Faden 2 in einem Fadenführungskanal 1 mit einer Düsendurchgangsöffnung 3 gezeigt. Die Variable n ist hierbei eine natürliche Zahl mit n> 4. Der mit dem Bezugszeichen F angezeigte Pfeil in 1 und 3 gibt die Fadenführrichtung des Fadens 2 an.
1 zeigt schematisch die Spinndüsenplatte 111 mit einer Mehrzahl von Kapillardurchgangsöffnungen 112 mittels der aus einer Schmelze ein multifiler Faden 2 mit einer Mehrzahl von Filamenten 2.1 bis 2.3, 2.n ausgebildet werden kann. Die einzelnen Filamente 2.1 bis 2.3, 2.n des multifilen Fadens 2 werden über den Fadenführer 7 zu einem Fadenstrang 2 zusammengeführt. An dem Fadenführer 7 kann zusätzlich eine Präparation 114 durchgeführt werden, bei der der Fadenstrang 2 beispielsweise mit einem Präparationsöl benetzt wird.
2 zeigt schematisch eine Draufsicht gemäß Schnittführung A-A aus 1 ein Ausführungsbeispiel des Spinndüsenbalkens 111 mit kreisförmig angeordneten Kapillarbohrungen 112 zum Ausbilden des in 1 gezeigten multifilen Fadens 2. Zur besseren Ansicht ist der Filamentvorhang 100 der Mehrzahl von Filamenten 2.1 bis 2.n weggelassen.
3 zeigt schematisch eine Verwirbelungsvorrichtung, die einen Fadenführungskanal 6 aufweist, in dessen seitlicher Wandung 4 eine Düsendurchgangsöffnung 3 vorgesehen ist und eine Drosseleinrichtung 20 angeordnet ist, die ein Drosselelement 9 zum Zuführen und Verstellen der Zuführmenge eines Arbeitsmediums 5 aufweist. Zudem ist schematisch ein in die einzelnen Filamente 2.1 bis 2.n aufgewirbelter, multifiler Fadens 2 gezeigt. Der Fadenführer 7.1 kann beispielsweise der Fadenführer 7 sein. Die Droesseleinrichtung 20 ist bevorzugt an der seitlichen Wandung 4 der Verwirbelungsvorrichtung fluiddicht angebracht.
Der multifile Faden 2 ist oberhalb und unterhalb des Fadenführungskanals 1 von Fadenführern 7.1 und 7.2 geführt und ist im Fadenführungskanal 6 schematisch in einem getangelten Zustand gezeigt, dargestellt mit den Filamenten 2.1 bis 2.n.
Mittels des mit einem vorbestimmten Druck eingeführten Arbeitsmediums 5 und unter Zusammenwirkung des Abführens des multifilen Fadens 2 in Fadenführrichtung F weg von der Spinndüsenplatte 111 werden die Mehrzahl von Filamenten 2.1 bis 2.n des multilen Fadens 2 in regelmäßigen Abständen verwirbelt, wie in der Verwirbelungszone 6 schematisch angezeigt. Dabei werden in regelmäßigen Abständen Tangelknoten ausgebildet, die durch ein Verschlingen der Filamente des multifilen Fadens untereinander entstehen.
Die einzelnen Komponenten und Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung und der Drosseleinrichtung 20 werden nachstehend im Detail beschrieben:

In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Drosseleinrichtung 20 als Teil der Düsendurchgangsöffnung 3 der Verwirbelungsvorrichtung beschrieben. Die Drosseleinrichtung ist bevorzugt auch als nachrüstbare Vorrichtung ausgebildet, die an eine vorhandene Verwirbelungsvorrichtung fluiddicht anschließbar ist.

Die erfindungsgemäße Verwirbelungsvorrichtung weist eine Düsendurchgangsöffnung 3 zum Zuführen des Arbeitsmediums 5 auf. Bei dem Arbeitsmedium 5 wird bevorzugt ein gasförmiges und vorgespanntes Fluid, wie z.B. Druckluft angewendet. Das gasförmige Fluid kann auch als Trägermedium für zerstäubte Flüssigkeiten, wie z.B. einem Präparationsöl, dienen. Die Öffnungsweite der Düsendurchgangsöffnung 3 ist mittels der Drosseleinrichtung 20 verstellbar.
Die Düsendurchgangsöffnung 3 steht einerseits mit dem Fadenführungskanal 1 der Verwirbelungsvorrichtung und andererseits mit einem Versorgungskanal 55 zum Zuführen des Arbeitsmediums 5 in fluiddichter Verbindung.
Die Düsendurchgangsöffnung 3 kann eine durchgängige Öffnung oder Bohrung mit sich zum Fadenführungskanal 1 verengendem Querschnitt sein.
An oder in der Bohrung kann die Drosseleinrichtung 20 zum Einstellen der Öffnungsweite der Düsendurchgangsöffnung 3 vorgesehen werden. In den Figuren ist die Drosseleinrichtung schematisch als Teil der Verwirbelungsvorrichtung dargestellt. In bevorzugten Ausführungsbeispielen ist die Drosseleinrichtung 20 eine separate Vorrichtung, die an die Düsendurchgangsöffnung 3 der Verwirbelungsvorrichtung fluiddicht anschließbar ist.
Mittels der erfindungsgemäßen Drosseleinrichtung 20 kann die Düsendurchgangsöffnung 3 der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung auf unterschiedliche Durchgangsstrommengen des Arbeitsmediums 5 eingestellt werden, so dass jeweils der optimale Vordruck an der Düsendurchgangsöffnung 3 der Verwirbelungsvorrichtung vorliegt. Hierbei wird berücksichtigt, welchen Titer und Fadendurchmesser der jeweils herzustellende multifile Faden aufweisen soll, so dass kein Austausch der Verwirbelungsvorrichtungen notwendig ist, wenn ein anderer Faden, dessen Filamente einen kleineren oder größeren Filamentdurchmesser als der zuvor hergestellte Faden aufweisen, herzustellen ist.
In anderen Worten weist die erfindungsgemäße Verwirbelungsvorrichtung hierfür eine verstellbare Drosseleinrichtung 20 auf, mit der es möglich ist, die Öffnungsweite der Düsendurchgangsöffnung 3 der Verwirbelungsvorrichtung unter Berücksichtigung des zu verwirbelnden multifilen Fadens 2 auf die erforderliche Arbeitsmediums-Zuführöffnungsweite einzustellen.
Die Drosseleinrichtung 20 ist aber nicht auf die hierin speziell dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen beschränkt.
Die Drosseleinrichtung 20 kann je nach Ausführungsbeispiel unterschiedliche Drosselelemente 9.1, 9.2, 9.3 zum Verschließen, Öffnen und Einstellen der Durchgangsöffnungsweite der Durchgangsöffnung 3 der Verwirbelungsvorrichtung aufweisen.
Einige Ausführungsbeispiele der Drosselelemente 9.1, 9.2, 9.3 sind in den 4 bis 6B dargestellt und werden nachfolgend im Detail beschrieben.
Beispielsweise kann die Drosseleinrichtung 20 nach einem ersten Ausführungsbeispiel als Drosselelement 9 einen konusförmigen Drosselkonus 9.1 aufweisen, wie in 4 dargestellt.
Nach einem anderen, zweiten Ausführungsbeispiel kann das Drosselelement 9 eine walzenförmige Drosselwalze 9.2 mit verschiedenen Düsenmündungsöffnungen 13.1 bis 13.3 aufweisen, wie beispielsweise in 5A dargestellt.
Nach einem weiteren, dritten Ausführungsbeispiel kann das Drosselelement 9 eine verschiebbare Düsenplatte 9.3 aufweisen, mit der die Düsendurchgangsöffnungsweite durch Verstellen der in der Düsenplatte 9.3 vorgesehenen Plattendurchgangsöffnungen 31 verstellt werden kann, wie beispielsweise in 6B dargestellt.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung und Drosseleinrichtung 20 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 4 bis 9 ausführlich erläutert.
4 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine Verwirbelungsvorrichtung mit einem Fadenführungskanal 1 gemäß Schnittführung 3-3 aus 3 zusammen mit einem multifilen Faden 2. Der multifile Faden 2 ist schematisch mit verwirbelten Filamenten 2.1 bis 2.n dargestellt, wobei die Verwirbelung der einzelnen Filamente 2.1 bis 2.n in der Verwirbelungszone 6 übertrieben dargestellt ist.
Der Fadenführungskanal 1 weist in einer Seitenwandung 4 eine Düsendurchgangsöffnung 3 auf. Die Düsendurchgangsöffnung 3 ist mit einem konisch verlaufenden Querschnitt ausgebildet, so dass eine Düse 8 mit sich verjüngendem Querschnitt hin zum Fadenführungskanal 1 ausgebildet ist.
Zum Steuern bzw. Regeln des Druckes und der Durchströmmenge eines Arbeitsmediums 5 ist die Düsendurchgangsöffnung 3 in, an oder vor der Düsenmündung 30 mit einer erfindungsgemäßen Drosseleinrichtung 20 versehen.
In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Drosseleinrichtung 20 ein Drosselelement 9 in der Gestalt eines Drosselkonus 9.1, einen Antrieb 10 zum Verstellen der Position des Drosselkonus 9.1 und ein Getriebe 11 auf. Das Getriebe 11 verbindet den Drosselkonus 9.1 mit dem Antrieb 10, so dass die Position des Drosselkonus 9.1 mittels des Antriebs 10 auf eine vorbestimmte Position in der Düsendurchgangsöffnung 3 einstellbar ist.
Als Antrieb 10 ist jeder geeignete Antrieb wie ein Stellmotor, oder ein elektrischer Antrieb vorstellbar.
Der Drosselkonus 9.1 ist bevorzugt komplementär zur Düsendurchgangsöffnung 3 ausgebildet, so dass der Drosselkonus 9.1 die Düsendurchgangsöffnung 3 in einer Schließposition auch fluiddicht verschließen kann. Der Drosselkonus kann aber auch eine andere Gestalt haben, wie beispielsweise zylindrisch. Wesentlich ist hierbei die Drossel- und Steuerfunktion, so dass mittels des Drosselkonus 9.1 die Öffnungsweite der Düsendurchgangsöffnung 3 verstellt werden kann.
Mittels des Antriebs 10 ist der Drosselkonus 9.1 von der Schließposition aus in verschiedene Positionen verstellbar, so dass die jeweils vorbestimmte Durchflußströmmengen des Arbeitsmediums 5 in die Verwirbelungszone 6 des Fadenführerkanals 1 eingebracht und zugeführt werden können.
Jede der Durchgangsöffnungspositionen I, II und III entspricht einer vorbestimmten Öffnungsweite D1, D2, D3 der Verwirbelungsvorrichtung, wobei die Öffnungsweite D1, D2, D3 derart eingestellt ist, dass diese optimal jeweils auf den herzustellenden multifilen Faden 2 eingestellt ist.
Bevorzugt ist die jeweilige Durchgangsöffnungsposition I bis III jeweils einem bestimmten Fadendurchmesser des multifilen Fadens zugeordnet, so dass je nach Öffnungsweite die optimale Menge an durckbeaufschlagtem Arbeitsmedium 5 zugeführt werden kann. Das Drosselelement 9 kann jeweils derart eingestellt werden, dass das Arbeitsmedium 5 mit einem minimalen Vordruck zugeführt werden kann.
Die Anzahl der Durchgangsöffnungspositionen I, II, III für das Arbeitsmedium 5 ist nicht auf die in 4 dargestellte Anzahl beschränkt. Vielmehr kann der Antrieb und das Getriebe derart zusammenwirken, dass eine beliebig große Anzahl von Durchgangsöffnungspositionen für jeden multifilen Fadendurchmesser und Fadentiter einstellbar ist.
Das Arbeitsmedium 5, insbesondere Druckluft, wird der Drosseleinrichtung 20 in dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel über einen Versorgungskanal 55 zugeführt, der es erlaubt, dass das Arbeitsmedium 5 mit dem erforderlichen Vordruck und in der gewünschten Menge hin zu und aus der Düsendurchgangsöffnung 3 und in die Wirbelzone 6 zu fördern. Der Versorgungskanal 55 kann eine geeignete druckfeste Leitung oder ein korrespondierendes Rohr sein.
Die in 5A und 5B gezeigte Drosseleinrichtung 20 weist als Drosselelement 9 eine Drosselwalze 9.2 auf, die fluiddicht und drehbar an oder in der Düsendurchgangsöffnung 3 angeordnet ist. Die Düsendurchgangsöffnung 3 weist quer zur Arbeitsmedium-Zuführrichtung Z einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf.
Die Drosselwalze 9.2 ist mittels einer Welle 14 mit einem Antrieb 10 verbunden, der die Drosselwalze 9.2 in die unterschiedliche Düsendurchgangsöffnungspositionen I bis III drehen kann.
Für jede Durchgangsöffnungsposition I bis III weist die Drosselwalze 9.2 eine Walzen-Düsendurchgangsöffnung 13.1 bis 13.3 auf, deren Öffnungsweite D1, D2 und D3 derart ausgebildet ist, dass die vorbestimmte Durchflussströmungsmenge des Arbeitsmediums 5 für den zugehörigen multifilen Faden 2 in die Verwirbelungszone 6 zugeführt werden kann.
5A zeigt die Drosselwalze 9.2 in der Düsendurchgangsöffnungsposition I, bei der die Drosselwalze 9.2 eine Fluidverbindung zwischen dem Versorgungskanal 55 und dem Fadenführungskanal 1 hergestellt hat, so dass das Arbeitsmedium 5 in die Verwirbelungszone 6 zum Tangeln bzw. Verwirbeln des multifilen Fadens 2 mit einem vorbestimmten Fadendurchmesser zugeführt werden kann, wobei die Walzen-Düsendurchgangsöffnung von der Drosselwalze 9.2 über die Öffnungsweite D1 die zuführbare Menge an dem Arbeitsmedium 5 bestimmt.
5B zeigt die Drosselwalzen 9.2 in der Düsendurchgangsöffnungsposition III, wobei die Walzen-Düsendurchgangsöffnung 13.3 eine Fluidverbindung zwischen dem Versorgungskanal 55 und der Verwirbelungszone 6 hergestellt hat, wobei diesmal ein Faden mit anderem Fadendurchmesser herzustellen ist.
Jede Walzen-Düsendurchgangsöffnung 13.1 bis 13.3 weist einen eigenen festgelegten Durchmesser bzw. Öffnungsweite D1 bis D3 auf, so dass eine vorbestimmte Arbeitsmediumsmenge von dem Versorgungskanal 55 in die Verwirbelungszone 6 geführt werden kann. Die unterschiedlichen Öffnungsweiten sind z.B. in 8B in einer Querschnittansicht der Drosselwalze 9.2 schematisch gezeigt.
Die 6A und 6B zeigen ein weiteres, drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung und der Drosseleinrichtung 20 mit Drosselelement 9.
Bei den 6A und 6B gezeigten Ausführungsbeispielen der Drosseleinrichtung 20 wird als Drosselelement 9 eine Drosselplatte 9.3 verwendet, die eine Plattendurchgangsöffnung 31 aufweist. Die Drosselplatte 9.3 ist hier zwischen einer Düseneingangsöffnung 33 und Düsenausgangsöffnung 32 der Verwirbelungsvorrichtung 3 angeordnet. Die Öffnungsweite der Düsendurchgangsöffnung 3 der Verwirbelungsvorrichtung wird aus dem Zusammenwirken der Plattendurchgangsöffnung 31 und der Düseneingangsöffnung 33 der Düsendurchgangsöffnung 3 definiert.
In einer anderem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Drosselplatte 9.3 direkt an der Mündung der Düsendurchgangsöffnung 3 fluiddicht angeschlossen.
In 6A ist die Drosselplatte 9.3 in der Vollständig-Offenen-Position dargestellt, wobei die Plattendurchgangsöffnung 31 der Drosselplatte 9.3 konzentrisch gegenüber der Düsenausgangsöffnung 32 bzw. der Düseneingangsöffnung 33 des Fadenführerkanals 1 angeordnet ist, so dass die Lochleibung der Düsenausgangsöffnung 32 bzw. der Düseneingangsöffnung 33 bündig mit der Lochleibung der Plattendurchgangsöffnung 31 abschließt.
In 6B sind unterschiedliche Düsendurchgangsöffnungspositionen I bis III der Plattendurchgangsöffnung 32 gezeigt, wobei je nach Position der Drosselplatte 9.3 die Öffnungsweite zwischen der Düsenausgangsöffnung 32 und der Düseneingangsöffnung 31 vergrößert oder verkleinert wird. Je nachdem wie weit die Lochleibung der Drosselplatte 9.3 gegenüber der Lochleibung der Düsenausgangsöffnung 32 relativ zu der Wandung 4 des Fadenführerkanals 6 versetzt wird, ändert sich auch die Öffnungsweite D1, D2, D3.
Die Drosselplatte 9.3 ist mittels eines steuerbaren / regelbaren Antriebs 10 und eines Getriebes 11 verstellbar.
Die in den obigen Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verwirbelungsvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Drosseleinrichtung zum Einstellen der Düsendurchgangsöffnungsweite der Verwirbelungsvorrichtung können auch in Reihe nebeneinander angeordnet werden und sind auch untereinander kombinierbar, was zum Beispiel die Antriebe oder Getriebeformen betrifft.
Beispielsweise können für drei oder mehr multifile Fäden 2 drei oder mehr Drosseleinrichtungen 20 vorgesehen sein.
In den nachfolgend beschriebene 7 bis 9 sind Ausführungsbeispiele einer nachrüstbaren Drosseleinrichtung 20 für eine Mehrzahl von Verwirbelungsvorrichtungen gezeigt, die an die Düsendurchgangsöffnung 3 der jeweiligen Verwirbelungsvorrichtung anschließbar sind.
In 7 ist ein Ausführungsbeispiel einer mehrreihigen Drosseleinrichtung 20 für eine Mehrzahl von Verwirbelungsvorrichtungen dargestellt, wobei für jede Verwirbelungsvorrichtung und damit für jeden multifilen Faden 2 eine einzelne Drosseleinrichtung 20 des ersten Ausführungsbeispiels vorgesehen ist, so dass die jeweilige Düsendurchgangs-Öffnungsweite D1, D2, D3 optimal auf den einzelnen multifilen Faden 2 eingestellt werden kann. Jede Drosseleinrichtung 20 kann einen eigenen Antrieb 10 aufweisen.
In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel können die Getriebe 11 der jeweiligen Drosseleinrichtungen 20, hier die Drosselkonusse 9.1 auch über ein Synchrongetriebe mit einer einzelnen Antriebseinheit verbunden sein, so dass die jeweiligen Drosselkonusse 9.1 synchron auf die jeweilige Düsendurchgangsöffnungsposition I, II, III einstellbar sind.
8A zeigt eine Drosseleinrichtung 20 mit der Drosselwalze 9.2 des zweiten Ausführungsbeispiels für eine Mehrzahl von Verwirbelungsvorrichtungen für eine korrespondierende Anzahl von multifilen Fäden 2, wobei für jeden Faden in der Drosselwalze 9.2 eine Gruppe Walzen-Düsendurchgangsöffnungen mit jeweils unterschiedlichen Durchmessern D1 bis D3 ausgebildet sind, wie dies beispielsweise in der Schnittansicht in 8B gemäß Schnittführung C-C ersichtlich ist. Die Anzahl der Gruppe von Walzen-Düsendurchgangsöffnungen entspricht der Anzahl der herzustellenden multifilen Fäden bzw. der Anzahl von Verwirbelungsvorrichtungen.
In 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Dosiereinrichtung 20 nach den dritten Ausführungsbeispiel für eine Mehrzahl von Verwirbelungsvorrichtungen zum Verwirbeln einer korrespondierenden Anzahl von multifilen Fäden 2 gezeigt. Die Düsenplatte 9.3 weist eine Anzahl von Plattendurchgangsöffnungen 31 auf, wobei diese Anzahl der Anzahl der multifilen Fäden 2 entspricht, die herzustellen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1973572 C2 [0002]
DE 102004007073 A1 [0002]

Claims

Verwirbelungsvorrichtung zum Zuführen eines Arbeitsmediums (5), um einen multifilen Faden (2) zu verwirbeln, aufweisend: einen Fadenführungskanal (1) zum Führen des multifilen Fadens (2), eine in einer Wandung des Fadenführungskanals (1) ausgebildete Düsendurchgangsöffnung (3) zum Zuführen des Arbeitsmediums (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Düsendurchgangsöffnung (3) eine Drosseleinrichtung (20) aufweist, mit der die Durchflußströmmenge des Arbeitsmediums (5) durch die Düsendurchgangsöffnung in den Fadenführungskanal (1) einstellbar ist.
Verwirbelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsendurchgangsöffnung (3) mittels der Drosseleinrichtung (20) zwischen einer Schließposition, in der die Drosseleinrichtung die Düsendurchgangsöffnung (3) verschließt, und einer Offenposition bewegbar ist, in der die Düsendurchgangsöffnung (3) freigegeben ist.
Verwirbelungsvorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung (20) in der Offenposition in unterschiedlichen Durchflußströmmengenpositionen (I, II, III) in Abhängigkeit des zu verwirbelnden Fadengesamtdurchmessers einstellbar ist, wobei die jeweilige Durchflußströmmengenpositionen mit einer Durchflussströmmenge des Arbeitsmediums (5) korrespondiert, die zum Verwirbeln des herzustellenden mutlifilen Fadens (2) bereitzustellen ist.
Verwirbelungsvorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass jede Durchgangsmengeneinstellposition (I, II, III) abhängig von der in einer Spinndüsenplatte (111) vorgesehenen Anzahl von Kapillarbohrungen (112) in der Spinndüsenplatte (111) und/oder dem jeweiligen Durchmesser der Kapillarbohrung ist.
Verwirbelungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsendurchgangsöffnung (3) der Verwirbelungsvorrichtung an eine Düsenmündung (30) der Drosseleinrichtung an, wobei die Düsenmündung (30) eine sich erweiternde, verjüngende, konstante, konische und/oder kreisförmige Querschnittsfläche aufweist.
Verwirbelungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung (20) einerseits mit einem Versorgungskanal (55) zum Zuführen des Arbeitsmediums (5) und andererseits mit einem Fadenführungskanal (1) zum Führen des mutlifilen Fadens (2) verbunden ist und/oder die Drosseleinrichtung (20) zwischen der Düsendurchgangsöffnung (3) der Verwirbelungsvorrichtung und dem Versorgungskanal angeordnet ist.
Verwirbelungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung (20) ein Drosselelement (9) aufweist, wobei das Drosselelement einen Drosselkonus (9.1) aufweist, der passend zu der Düsendurchgangsöffnung (3) der Verwirbelungsvorrichtung ausgebildet ist und in Zuführrichtung des Arbeitsmediums (5) der Düsendurchgangsöffnung (3) verstellbar ist, und / oder das Drosselelement eine Drosselwalze (9.2) aufweist, die wenigstens zwei Düsendurchgangsöffnungen mit unterschiedlichen Durchmessern (D1, D2, D3) aufweist, und die im Wesentlichen fluiddicht drehbar in einem Lager an/vor der Düsendurchgangsöffnung (3) der Verwirbelungsvorrichtung angeordnet ist, und/oder das Drosselelement eine Drosselplatte (9.3) aufweist, die wenigsten eine Plattendurchgangsöffnung (31) aufweist, die quer zur Düsendurchgangsöffnung (3) der Verwirbelungsvorrichtung verschiebbar gelagert ist, so dass die Öffnungsweite der Düsendurchgangsöffnung in ihrem Querschnitt verstellbar ist.
Verwirbelungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung (20) in einer Gehäusevorrichtung (60) montiert ist, die einen Versorgungskanal (55) zum Zuführen und/oder zum Verteilen (50) des Arbeitsmedium (5) aufweist, und/oder die Drosseleinrichtung an vorhandene Verwirbelungsvorrichtungen nachrüstbar ist.
Verwirbelungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Drosseleinrichtungen (20) vorgesehen ist, wobei jede Drosseleinrichtung steuerbar und/oder regelbar ist.
Vorrichtung zum Herstellen eines multifilen Fadens (2) aus Kunststoff mit einer Spinndüsenplatte (111), die eine Mehrzahl von Kapillardurchgangsöffnungen (112) aufweist zum Ausbilden einer Mehrzahl von Filamenten (2.1, bis 2.n), die zu einem multifilen Faden (2) zusammengefasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Verwirbelungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche aufweist.