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Titel: Verfahren zur Beseitigung von Verunreinigungen aus dem in der
Auflösevorrichtung einer Offen-End-Spinneinheit aufgelösten Faserband und Einrichtung
zum Durchführen dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beseitigen
von Verunreinigungen aus dem in der Auflösevorrichtung einer Offen-End-Spinneinheit
aufgelösten Faserband, wobei im Gehäuse der Auflösevorrichtung, in dem sich eine.
Kämmwalze befindet, zwischen einer Faserbandkämmzone und einer Faserabnahmezone
ein Abscheidespalt mit einer Buftblende angeordnet ist, welche Verunreinigungen
durchläßt und den Faserabflug verhindert, sowie eine Einrichtung zum Durchführen
des Verfahrens
Verfahren und Vorrichtungen zum Beseitigen von Verunreinigungen
von dem in einer Auflösevorrichtung einer Offen-End-Spinneinheit aufgelösten Faserband
sind bekannt, wobei im Gehäuse der \Auflösevorrichtung, die aus einer Zuführwalze,
einer Kämmwalze mit Nadelbezug und einem in den Spinnrotor mündenden Faserzuführkanal
besteht, ein Abscheidespalt zwischen der Faserbandkämmzone, wo das Faserband vom
Bezug der schnell rotierenden Kämmwalze angegriffen wird, und der Faserabnahmezone,
wo die Fasern vom erwähnten Bezug abgestreift und in den Zuführkanal eingeführt
werden, vorgesehen ist. Der Abscheidespalt wird auch Reinigungsspalt genannt und
dient zum Abführen von Verunreinigungen außerhalb der Spinneinheit. Infolge der
Rotation der Kämin walze, aber vorwiegend durch die Wirkung eines im Spinnrotor
herrschenden oder von einer äußeren zentralen Unterdruckquelle, an die die Spinnrotoren
angeschlossen sind, erzeugten Unterdrucks wird eine Luftströmung aus der äußeren
Atmosphäre in den Raum, wo die Kämmwalze gelagert ist, und ferner in den Spinnrotor
hervorgerufen, die im Abscheidespalt eine "Luftblende" bildet, die die spezifisch
schweren Verunreinigungen durchläßt und den unerwünschten Abflug der freien Fasern
verhinert0 Ein Nachteil dieser "Luftblende", die durch Unterdruck im Spinnmotor
bei der bekannten Einrichtung entsteht, liegt vor allem in ihrer Ungenauigkeit und
in der Unbestimmtheit
des Luftstromfeldes im Bereich des Abscheidespalts,
wo es infolgedessen zu unkontrollierten Buftwirbelströmungen kommt, wobei sogar
einige zum Kämmwalzenbezug zurück kehrende Luftströmungslinien die bereits abgeschiedenen
Verunreinigungen in Gegenrichtung mitnehmen, Ein weiterer erheblicher Nachteil besteht
in der sehr komplizierten, wenn nicht sogar ausgeschlossenen Regelung der Strömung
des Tragmediums, d. h. der Luft im Abscheidespalt, welche im Hinblick auf die unterschiedlichen
zu verarbeitenden Fasermaterialsorten und die verschiedenen Verunreinigungsgrade
unentbehrlich ist..
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Dis Erfindung bezweckt die obenangeführten Nachteile zu beseitigen,
insbesondere die folgenden Maßnahmen zu treffen: a, zuverläßliche Abscheidung harter
Verunreinigungen vom Fasermaterial; Beseitigung dieser harten Verunreinigungen und
verlustlose Zuführung des Fasermaterials zum Spinnprozeß; b. zuverläßliches Vermeiden
der Rückkehr der bereits abgeschiedenen harten Verunreinigungen in den Spinnvorgang;
c. Schaffung der Möglichkeit, die Säuberungsintensität je nach dem Charakter des
vorgelegten Faserbandes und Art der Verunreinigungen zu regeln; und
d.
zuverläßliches Abführen der abgeschiedenen Verunreinigungen aus der eigenen Spannzone.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beseitigen
von Verunreinigungen aus dem in der Auflösevorrichtung einer Offen-End-Spinneinheit
aufgelösten Faserband zu schaffen, wobei im Gehäuse der Auflösevorrichtung, in dem
sich eine Kämmwalze befindet, zwischen einer Faserbandkammzone und einer Faserabnahmezone
ein Abscheidespalt mit einer Luftblende angeordnet ist, welche Verunreinigungen
durchläßt und den Faserabflug verhindert, Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß die Luftblende durch einen Druckluftstrom, der im wesentlichen parallel
zu einer Tangente zum Bezug der Kämmwalze durch den Abscheidespalt in Gleichrichtung
mit der Kämmwalzendrehung fließenden Druckluft gebildet wird, worauf sich der Strom
der Druckluft auf einen zusammen mit den Verunreinigungen in einen Abfallraum abfließenden
Teil und einen anderen, eine dem Bezug zugekehrte Wand im Abschnitt zwischen dem
Abscheidespalt und der Faserabnahmezone ufließenden Teil vergabelt, wobei der letztgenannte
Stromteil die vom Bezug losgelösten Fasern in die erwähnte Zone lenkt.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Luftblende mit der oben ererwähnten Tangente
einen Winkel im Bereich von Oo bis 300 einschließt.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Richtung
der Luftblende und/oder deren Strömungsintensität regelbar sind Eine besondere gute
Wirkung bei der Ableitung der ausgeschiedenen Verunreinigungen wird dadurch erzielt,
daß dem Teil des Stroms, der zusammen mit den Verunreinigungen in den Abf allraum
abfließenden Luft ungefähr in derselben Richtung ein zusätzlicher Druckluftstrom
im wesentlichen in Gleichrichtung zugeführt wird, der den Verunreinigungen eine
zusätzliche kinetische Energie zu deren Bewegung zum Abfallraum erteilt, beziehungsweise
dadurch, daß im Abf allraum den Verunreinigungen eine zusätzliche kinetische Energie
zu deren Abfuhr außerhalb der Spinneinheit erteilt wird.
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Das Prinzip einer Einrichtung zum Durchführen des erfindungso gemäßen
Verfahrens beruht darin, das in der Wand eines Abführkanals, die - im Sinne der
Kämmwalzendrehung;l - an den Anfangsteil des Abscheidespaltes ansohließt, eine Mündung
des Druckluftstroms vorgesehen ist, die gegen eine scharfe Abscheidekante am Ende
des Abscheidespaltes gerichtet ist.
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Bei einer einfachen Aunftilirungsform kommuniziert die Mündung durch
ein im Gehäuse der Auflösevorrichtung gelagertes und mit einem Spalt versehenes
Rohr mit einer Druckluftquelle.
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Die guten Möglichkeiten der Schaffung optimaler Reinigungsbedingungen
sind dadurch gegeben, daß die Lage des Rohres verstellbar ist, und ferner dadurch,
daß die in das Rohr eingeblasene Druckluft regelbar ist.
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Ein weiteres Erfindungsmerknal besteht darin, daß in einer an die
Abscheidekante anschließenden Wand des Abführkanals ein Auslaß für die Druckluft
angeordnet ist, der mit einer Tangente zur Wand im Bereich des Auslasses einen Winkel
von 50 bis 450 schließt, bzw. dass in einem Abfallraum eine Mitnehmerdüse angeordnet
ist, die mit der Druckluftquelle kommuniziert und in einen Ableitkanal gerichtet
ist, wobei in diesem Fall die Mitnehmerdüse die Form eines am Ende abgeschlossenen
Zylinders mit schräg zum Ableitkanal gerichteten Kanälchen aufweist, oder daß diese
Mitnehmerdüse einen sich in der Richtung zum Ableitkanal hin verjüngenden Stutzen
aufweist, in dessen Achse ein sich entsprechend verjüngender Kern angeordnet ist.
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Einige Ausfffhrungsbeispiele der Erfindung Bind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beaohrieben.
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Es zeigt: Fig, 1 bis 4 Detailansichten der Kammwalze und des Abscheidespaltes5
die den Abflug von' Verunreinigungen durch diesen veranschaulicht;
Fig.
5 eine teilweise Sahnittansicht einer Auflösevorrichtung; Fig. 6, 7 und 8 verschiedene
Ausführungsformen der Mitnehmerdüse.
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In einem Gehäuse 1 der Auflssevorrichtung (Fig. 5> ist in einem
Hohlraum 11 eine angetriebene Kämmwalze 2 mit Nadelbezug 21 drehbar gelagert, Der
Kämmwalze 2 ist eine ebenso angetriebene Zuführwalze 3 zugeordnet, die zum Zuführen
des Faserbandes 4 von Stapelfasern 41 dient. Im oberen Teil des Gehäuses 1 geht
der Hohlraum 11 in einen Faserzuführkanal 12 über, der gegen eine Rutschwand 51
eines Spinnrotors 5 gerichtet ist. Bei der beschriebenen Ausführung kommuniziert
der Faserzuführkanal 12 mittels eines Kanals 13 mit der äußeren Atmosphäre, Zwischen
einer Zone 0, der sogenannten Faserbandksmmzone und einer Faserabnahmezone D, in
der die Einzelfasern 41 vom Bezug 21 abgestreift werden, ist im Gehäuse 1 in einer
Wand 110 des Hohlraumes 11 ein Abscheidespalt 6 angeordnet, an den ein Abführkanal
60 anschließt, der in einen Abfallraum 61 von spiralförmigem Profil übergeht. Mit
eeinem unteren Teil kommuniziert der Abfallraum 61 mit einen Ableitkanal 610e
In
einer Wand 601 des Abführkanals 60, der - im Sinne der Drehrichtung der Kämmwalze
2 - an den Anfangsteil 62 des Abscheidespaltes 6 anschliegt, ist eine Mündung einer
Druckluftstromleitung vorgesehen, beispielsweise in der Form eines Rohrs 7, das
in einer entsprechenden Bohrung des Gehäuses 1 gelagert und mit einem Spalt 71,
bzw. mit einer Reihe von Löchern versehen ist. Das Rohr 7 steht mit einer nicht
dargestellten Druckluftquelle in Verbindung, und seine Lage ist vorzugsweise so
einstelllbar bzw regelbar, daß eine Luftblende E gegen eine scharfe Abscheidekante
63 am Ende des Abscheidespaltes 6 gerichtet werden kanme Gleichfalls kann vorzugsweise
der Druck der durch den Spalt 71 strömenden Luft geregelt werden.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn in einer Wand 602 des Abführkanals
60, die an die Abscheidekante 63 anschließt, ein Auslaß 8 für die Druckluft vorgesehen
ist, der mit einer Tangente F zur Wand 602 im Bereich des Auslasses 8 einen Winkel
von 50 bis 450 schließt.
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Ebenfalls ist es zweckmäßig, im Abfallraum 61 eine Mitnehmerdüse 9
anzuordnen, die auch mit der Druckluftquelle kommuniziert und in den Ableitkanal
610 gerichtet ist.
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Gemäß der in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführting weist die
Mitnehmerdüse die Form eines am Ende abgeschlossenen Zylinders 91 mit Kanälchen
910 auf, die schräg zum Ableitkanal 610 orientiert sind. Dabei ist es jedoch vorteilhaft,
wenn die Kanälchen 910 - in Axialrichtung des Zylinders 91 gesehen - einen-solchen
tangentialen Verlauf zum Hohlraum 911 des Zylinders 91 haben, um nicht gegenüber
dem Abführkanal 60 su münden, wie es aus Fig. 7 ersichtlich ist.
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Gemä einer anderen Ausführungsform (Fig, 8) weist die Mitnehmerdüse
9 eine sich in der Richtung zum Ableitkanal 610 hin verjüngenden Stutzen 92. auf,
in dem ein sich entsprechend verjüngender Kern 920 angeordnet ist. Die Druckluft
wird in die Mitnehmerdüse 9 durch eine Rohrleitung 93 eingeführt.
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Der Abflug von Verunreinigungen, insbesondere von harten Beimengungen,
bei denen das Verhältnis zwischen Oberfläche und Gewicht kleiner ist als bei den
Fasern, vom Bezug 21 der Kämmwalze 2, kann auf zweierlei Art erläutert werden.
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Ein Massenelement M (Fig, 1 und 2) bewegt sich gemeinsam mit dem Bezug
21 der Käniniwalze 2-mit einer Umfangsge schwindigkeit derselben nach der Gleichung
vt = 2 . r . n (1) 60
Eine Zentrifugalkraft 9 wirkt auf das Massenelement
M nur in dem Fall, da dieses mit dem Bezug 21 mitgenommen wird. Es sei vorausgesetzt,
daß das Intervall der Einwirkung der Zentrifugalkraft 0 auf das Massenelement M
auf die Zeit t beschränkt ist, während welcher das Massenelement M am Abscheidespalt
6 in der Wand 110 des Hohlraumes 11 des Gehäuses 1 vorbeigeht.
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Das Massenelement M verläßt den~Bezug 21 mit einer Geschwindigkeit
v, die der Vektorsumme der Umfangsgeschwindigkeit vt und der Radialgeschwindigkeit
vr, die durch die Zentrifugalkraft 0 unter einem Winkel K in Bezug auf die Richtung
der Umfangsgeschwindigkeit hervorgerufen wird, entspricht, Die Radialgeschwindigkeit
vr beruht auf der Gleichheit des Impulses und der BewegungsgröBe: O , t = m . vr
Für den Winkel K gilt:
Die zur Berechnung der Wirkung der Zentrifugalkraft vorausgesetzte Zeit t ist durch
die maximale Zeit begrenzt, während der das Massenelement M am Abscheidespalt 6
in der Wand 110 vorbeigeht, d. h. durch den Bahnalischnitt am Umfang der Kämmwalze
2,' der der Entfernung zwischen dem Anfangsteil und der Abscheidekante 62 resp.
63 entspricht, Unter der Voraussetzung, daß dieser Bahnabschnitt (62 bis 63) kürzer
ist als ein Zwanzigstel des Umfangs der Kämmwalze 2, und ferner daß die Drehzahl
der Kammwalze 2 n = 5000 bis 10000 U/min. beträgt, wird die Zeit t nach der nach
folgenden Gleichung ermittelt: Kante 300 bis Kante 303 = v 1 ~ 20 2 .J r 2 . . r
. n ñ 60 5000 bis 10000 = 0,06 bis 0,03 msec.
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Nach der Einsetzung in die Gleichung (3) erhält man:
Es ist offensichtlich, daß die Größe des winkels K weder vom Durchmesser der Kämmwalze
2, noch von deren Drehzahl, sondern nur von der Größe des Abscheidspaltes 6 abhängig
ist.
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Die zweite Erläuterung ist die folgende: Infolge der Zentrifugalkraft
0 kommt das Massenelement M bereits in der Faserbandkämmzone zur Wand in einen Spalt
zwischen den Spitzen des Bezugs 21 und der erwähnten stand 110 und seine Geschwindigkeit
gleicht der Geschwindigkeit der Luft in diesem Spalt (siehe Fig. 3). Die Geschwindigkeit
vt des Massenelementes M ist daher in diesem Bereich immer kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit
des Bezugs 21 der Kämmwalze 2.
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Infolge des unaufhörigen Zusammenprallens mit den Spitzen des Bezugs
21 kommt es zu häufigen Zusammenstößen und dem Massenelement M wird immer erneut
weitere kinetische Energie erteilt. Wenn sich das Massenelement M in dem durch die
Wand 110 von außen abgeschlossenen Raum lJeCindet, muß es sich immer zurück zum
Bezug abstoßen, was sich immer-zu wiederholt. Indem jedoch das Massenelement
M
in den Bereich des Abscheidespaltes 6 der stand 110 kommt, fliegt es beim ersten
zufälligen Zusammenstoß mit den sich schneller bewegenden Spitzen des Bezugs 21
heraus, Die Richtung und die Geschwindigkeit des Flugs sind in beträchtlichem Maß
zufällig und hängen gewissermaßen nur von der Geometrie des Bezugs 21 und von der
Geometrie der allgemeinen Konstruktion der Einrichtung zum Beseitigen von Verunreinigungen
ab, Der Abflug von Fasern 41, bei denen das Verhältnis der Oberfläche zum Gewicht
wesentlich größer ist als bei harten Verunreinigungen, kann folgendermaßen erklärt
werden (siehe Fig. 4): Auf eine im Bezug 21 haftenbleibende Faser 41 - Lage I -wirkt
eine aerodynamische Kraft Paer' eine Zentrifugalkraft 0 und eine Reibkraft Pt. Die
Resultierende Pl ist gegen den Bezug 21 gerichtet und hält die Faser 41 darin.
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Auf die aus dem Bezug 21 freigegebene Faser 41 (Lage II) wirkt eine
Trägheitskraft P5 und eine aerodynamische Kraft Paer, die beiläufig gleich sind.
Die Resultierende P gibt die Komponente Prad' unter deren Wirkung sich die Faser
in etwa Radialrichtung von der Achse der Kämmwalze 2 fortbewegt.
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In der nächsten Phase kommt die freigegebene Faser in den vfirkungsbereich
der Luftblende (Lage III), die durch das Rohr 7 strömende Druckluft gebildet ist.
Inzwischen nimmt die Trägheitskraft auf einen vernachlässigbaren Wert ab und die
aerodynamische Kraft fängt an, die Faser 41 zu beschleunigen, anstatt sie zu bremsen.
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Der Angriffspunkt dieser Kräfte ist anschaulicrlnkeit shalber in den
Schwerpunkt der Faser 41 gelegt worden. Absolute Größen der ainzeln einwirkenden
Kräfte könnten kaum mit einer entsprechenden Genauigkeit ermittelt oder experimentell
festgestellt werden, falls das Gewicht einer Fasereinheit in der Länge von 40 mm
als ca. 0,1 mg in Betracht gezogen wird und die tatsächliche Form der Faser 41 mit
einem Zylinder mit dem Durchmesser ca. 15 pin ersetzt wird, so ergibt sich die gegenseitige
Größe der in Erwägung gezogenen'Kräfte ungefähr in dem Verhältnis, wie es durch
die Vektoren der entsprechenden Kräfte in Fig. 4 dargestellt ist.
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Das Maßgebende bei dieser Erwägung besteht darin, daß in der Lage
II die radiale Komponente Prad der resultierenden Kraft P sehr klein oder gleich
Null ist, und daß in der Lage III die Wirkung der aerodynamischen Kraft Paer entscheidend
ist.
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Es ist also klar, daß die Zahl der Fasern 41, die im Bereich des Abscheidespaltes
6 in der Wand. 110 aus dem Bezug 21 befreit werden, im Vergleich mit der Anzahl
der herausfliegenden harten Verunreinigungen wesentlich kleiner wird. So werden
eher kürzere -Fasern, di.e eine geringere Tendenz zum Haftenbleiben im Bezug 21
aufweisen und bei denen auch die Reibkraft kleiner ist als bei langen Fasern, herausfliegen.
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Im Bereich des Abscheidespaltes 6 in der Wand 110 fliegt also eine
gewisse Menge harter Verunreinigungen samt Fasern aus dem Bereich der Kämmwalze
2 heraus. Es handelt sich darum, die harten Verunreinigungen vom Faserflug abzuscheiden,
die Rückkehr dieser harten Verunreinigungen in den Spinnvorgang zu vermeiden und
umgekehrt die durchden Abscheidespalt 6 abgeflogenen Fasern in den Spinnvorgang
zurückzubringen sowie diese Operationen wirksam zu steuern.
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Die oben angeführten Funktionen werden durch die Luftblende E erfüllt,
die ungefähr parallel mit einer Tangente G zum Bezug 21 der Kämmwalze 2 im Abscheidespalt
6 vorgesehen ist und die Gleichrichtung mit dem Drehsinn der Kämmwalze 2 strömt.
Die Luftblende E ist gegen die Abscheidekante 63 so gerichtet, daß ein Teil, z.B.
zirka die Hälfte des Luftstroms, durch diese Abscheidekante 63 abgetrennt wird und
an der Wand 602 rutsoht, und die
zweite Hälfte, die einen Teil
der Verunreinigungen in den Abf allraum 61 abführt, zurück in den Bereich zwischen
dem Bezug 21 und der Wand 110 gelenkt wird.
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Die harten Verunreinigungen, die in den vlirkungsbereich der Luftblende
E geraten, besitzen genügende kinetische Energie, und da sie auch ein großes Gewicht
bezüglich ihrer Oberfläche haben, fliegen sie durch diese Blende und werden mit
der Geschwindigkeit v gegen die Wand 602 geworfen, über die sie entweder rutschen
oder gegen die gegenüberliegende Wand 601, und dann wieder gegen die Wand 602, usw.
prallen. Die gegenseitige Form der Wände 602, 601 ist, wie aus den Abbildungen ersichtlich,
so gelöst, daß jede harte Verunreinigung in der Richtung zum Abfallraum 61 gerichtet
ist.
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Die Fasern 41, die in den Wirkungsbereich der Luftblende E geraten,
werden demgegenüber infolge ihrer kleinen Trägheitsenergie, und ferner infolge ihres
kleinen Gewichtes hinsichtlich ihrer Oberfläche von der erwähnten Luftblende E mitgerissen
und durch den Luftstrom unter die Abscheidekante 63 in den Wirkungsbereich des Bezuges
21 zurückgebracht.
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Die Luftblende E schließt mit der bereits beschriebenen Tangente G
vorzugsweise einen Winkel A von Oo bis 300 ein.
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Einem Teil des ruckluftstroms, der zusammen mit den Verunreinigungen
in den Abfallraum 61 abfließt, wird vorzugsweise in einer ungefähr gleichen Richtung
durch den Auslaß 8 eine zusätzliche Druckluft zugeführt, die den Verunreinigungen
weitere kinetische Energie erteilt, um sie zuverlässig zum Abfallraum 61 zu bewegen,
Ferner kann den Verunreinigungen eine zusätzliche kinetische Energie zu deren Abfuhr
außerhalb der Spinneinheit auch unmittelbar in Abf allraum 61 durch die Wirkung
der bereits beschriebenen Mitnehmerdüse 9 erteilt werden0 Die Einzelfasern 41 werden
auf eine bekannte Art und Weise in der Faserabnahmezone D vom Bezug 21 abgestreift
und dann durch den Faserzuführkanal 12 an' die Rutschwand 51 des sich schnell drehenden
Spinnrotors 5 geführt, wo sie, ebenfalls auf bekannte Art, zu Garn verarbeitet und
außerhalb der Spinneinheit auf eine entsprechende Spule aufgewickelt werden.