DE3145326C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Trans­ port eines Schußfadens mittels eines Stroms eines Druck­ gases gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei den bisher bekannten und bei modernen pneumatischen Webmaschinen angewandten Verfahren dieser Art werden üb­ licherweise Injektoren verwendet, bei denen der auch als "Mischrohr" bezeichnete dritte Kanal einen konstanten Querschnitt aufweist.

Zur Erzielung eines möglichst geringen Luftverbrauchs wird der Durchmesser des Mischrohrs gewöhnlich so klein wie möglich gehalten. Ein kleiner Mischrohrdurchmesser weist noch den zusätzlichen Vorteil auf, daß die tatsäch­ liche Bewegungsbahn des Fadens von ihrem Sollwert relativ wenig abweicht, so daß der Faden bei seinem Eintritt in das Webfach innerhalb eines ziemlich eng begrenzten Ge­ bietes des Webfachquerschnitts zu liegen kommt.

Durch die Erfindung sollen die bekannten Verfahren dahin­ gehend verbessert werden, daß bei einem gegebenen Druck und einem gegebenen Luftverbrauch die vom strömenden Gas auf den zu transportierenden Faden in der Transportrich­ tung ausgeübte Kraft vergrößert und damit der Wirkungs­ grad verbessert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß man den Transportkanal so ausbildet, daß das Verhältnis zwischen dessen Querschnittsfläche und der Massendurch­ strömmenge in Strömungsrichtung über die Länge des Trans­ portkanals so zunimmt, daß die entstehenden Reibungsver­ luste durch die größere Querschnittsfläche zumindest an­ nähernd ausgeglichen werden.

Dabei kann unterschieden werden zwischen:

• a) Der Verwendung eines Injektors, bei welchem der ge­ meinsame Gasstrom die Schallgeschwindigkeit nicht überschreitet, und
• b) der Verwendung eines Injektors, bei welchem in Ab­ hängigkeit vom angelegten Druck der gemeinsame Gas­ strom die Schallgeschwindigkeit überschreitet.

Im ersten Fall und im zweiten, wenn der angelegte Druck für das Erreichen von Überschallgeschwindigkeit zu nied­ rig ist, tritt unter dem Einfluß der Reibung des strömen­ den Gases an der Mischrohrwand in der Transportrichtung ein Druckabfall auf, was gleichzeitig eine Dichtevermin­ derung bewirkt.

Dadurch, daß bei einer stationären Strömung durch jeden Querschnitt die gleiche Massenmenge strömt, ist die Ge­ schwindigkeit im zylindrischen Mischrohr der Dichte umge­ kehrt proportional und somit am Austrittende des Misch­ rohrs am größten.

Bei einer Erhöhung des Speisedruckes wird die Geschwin­ digkeit anfänglich zunehmen, bis bei einem bestimmten Wert dieses Druckes am Ende des Mischrohrs die Schallge­ schwindigkeit erreicht ist. Bei einer noch weiteren Stei­ gerung des Speisedruckes kann diese Geschwindigkeit nicht mehr zunehmen, und es wird nur noch eine Steigerung der Dichte auftreten.

Somit erfolgt der größte Beitrag an die auf den Faden ausgeübte Kraft am Austrittsende des Mischrohres. Da die­ se Kraft der Länge proportional ist, über welche Faden und Gas in gegenseitiger Berührung sind, würde es auf der Hand liegen, die genannte Kraft durch eine Verlängerung des Mischrohrs zu vergrößern. Dies führt aber nur zu ei­ ner Kraftvergrößerung in dem Mischrohrbereich, wo die Ge­ schwindigkeit am niedrigsten ist. Außerdem würde dabei bei gleichem Druckgefälle weniger Gas durch das Mischrohr strömen können, und die Dichte über der ganzen Länge wäre niedriger als bei einem kürzeren Mischrohr, und es käme zu einem niedrigeren Kraftbeitrag pro Längeneinheit.

Die gestellte Aufgabe wird für einen Fadentransport mit einem subsonischen Gasstrom erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß ein Injektor verwendet wird, dessen dritter Ka­ nal so ausgebildet ist, daß das Verhältnis des Kanalquer­ schnitts zur Massendurchströmmenge in Strömungsrichtung des Gasstroms in einem solchen Maß zunimmt, daß in jedem Punkt der Strömungsbahn durch den dritten Kanal der durch Reibung verursachte Dichteverlust zumindest annähernd durch den größeren Querschnitt aufgehoben wird.

Durch die erfindungsgemäße Lösung bleibt die Geschwindig­ keit des Gasstroms über die ganze Länge des den dritten Kanal bildenden Mischrohrs konstant, so daß es möglich ist, über die ganze Länge des Mischrohrs die maximale Ge­ schwindigkeit, also Schallgeschwindigkeit, zu erreichen. Die vom gemeinsamen Gasstrom auf den Faden ausgeübte Kraft nimmt entsprechend zu, da diese Kraft dem Quadrat der als Folge der erfindungsgemäßen Lösung gesteigerten Geschwindigkeit proportional ist, während die Dichte nur linear kleiner geworden ist.

Es wird hierzu bemerkt, daß die Anwendung des Erfindungs­ gedankens zu Mischrohrausführungen führt, bei welchen die Querschnittszunahme pro Längeneinheit ziemlich gering ist. In Graden der Konizität ausgedrückt, wird die Größe der "konischen Erweiterung" eines erfindungsgemäß ausge­ bildeten Mischrohres in Abhängigkeit von seiner Länge und vom angelegten Speisedruck zwischen Bruchteilen eines Grads und maximal der Größenordnung eines einzigen Grads liegen. Im zweiten Fall werden bei genügend hohem Speise­ druck im primären Gasstrom supersonische Geschwindigkei­ ten erreicht. Der verwendete Injektor weist in diesem Fall in Strömungsrichtung vor der genannten "Kehle", das ist die Stelle des Zusammentreffens des ersten und des zweiten Kanals, eine Verengung auf, auf welche eine ge­ wisse Querschnittszunahme folgt. Ein solcher Injektor ist zum Beispiel aus der NL-PS 1 44 672 bekannt. Auch bei die­ sem bekannten Injektor wird jedoch ein zylindrisches Mischrohr verwendet.

Die am Ort der "Kehle" auftretende Geschwindigkeit soll dabei genügend stark supersonisch sein, damit erreicht wird, daß die Geschwindigkeit nach der Mischung mit dem vom Faden mitgesaugten sekundären Luftstrom noch immer supersonisch ist. Da die Geschwindigkeit als Folge der Reibung an der zylindrischen Mischrohrwand jedoch rasch abnimmt, kann bei diesem bekannten Injektor die superso­ nische Strömung nur über eine sehr beschränkte Mischrohr­ länge aufrechterhalten werden und schlägt anschließend plötzlich in eine subsonische Strömung um. Falls die Anfangsgeschwindigkeit nach der "Kehle" beispielsweise das 1,5fache der Schallgeschwindigkeit beträgt, dann be­ trägt die Länge bis zum Umschlagen maximal 10- bis 15mal, bei zweifacher Schallgeschwindigkeit 20- bis 30mal den Mischrohrdurchmesser. Die Realisierung noch höherer Ge­ schwindigkeiten ist nicht realistisch, da der dazu benö­ tigte Speisedruck sehr rasch die heute üblichen Werte von 7 bis 8 bar überschreiten würde.

Die gestellte Aufgabe wird für einen Fadentransport mit einem supersonischen Gasstrom erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß ein Injektor verwendet wird, dessen dritter Ka­ nal so ausgebildet ist, daß eine als Folge der Reibung verursachte Geschwindigkeitsabnahme zumindest annähernd von einem allmählich größer werdenden Querschnitt des dritten Kanals aufgehoben wird.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann im Injektor eine supersonische Geschwindigkeit (bis ungefähr doppelte Schallgeschwindigkeit) realisiert werden, welche im Ge­ gensatz zur bekannten Ausführung, über eine viel größere Länge, und zwar insbesondere über die ganze Länge des dritten Kanals aufrechterhalten wird. In dieser Weise wird die auf den zu transportierenden Faden ausgeübte Kraft, welche dem Quadrat der Geschwindigkeit des Trans­ portgasstroms proportional ist, beträchtlich vergrößert.

Auch für diesen zweiten Fall gilt, daß die Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen zu einem Mischrohr führt, dessen Konizität die Größenordnung von einem Grad nicht übersteigt.

Die Erfindung betrifft außerdem einen beim erfindungsge­ mäßen Verfahren verwendeten Injektor gemäß Anspruch 4.

Wie bereits bemerkt wurde, handelt es sich im vorliegen­ den Fall insbesondere um Injektoren mit einem Mischrohr, dessen (mittlerer) Querschnitt so klein wie möglich ist. Der Luftverbrauch ist dann nämlich so klein wie möglich, und ein mittels eines Injektors mit einem solchen engen Mischrohr eingetragener Schußfaden weist eine große Rich­ tungsstabilität auf und wird bei seinem Eintritt in das Webfach innerhalb eines relativ eng begrenzten Gebiets des Webfachquerschnitts liegen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen und der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsge­ mäßen Injektor für einen subsonischen Trans­ portgasstrom,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen erfindungsge­ mäßen Injektor für einen supersonischen Transportgasstrom,

Fig. 3 eine Perspektivansicht eines Teils eines ei­ nen Transportkanal für die Schußfäden auf­ weisenden Riets und des Endes des Mischrohrs des Injektors von Fig. 1 oder 2; und

Fig. 4a, 4b je eine Variante der Form des Austrittsendes des Mischrohrs von Fig. 3.

Im in Fig. 1 dargestellten Injektor ist mit 1 ein Ein­ trittsstück bezeichnet, welches mit einem zentralen Kanal 2 zur Führung des zu transportierenden Fadens vorgesehen ist. Das Eintrittsstück 1 ragt mit seinem, in Transport­ richtung gesehen, hinteren Ende 1 a in das eine Ende eines mit 3 bezeichneten Mischrohrs. Das Eintrittsstück 1 und das Mischrohr 3 werden von einem diese beiden Teile umge­ benden Gehäuse 4 zusammengehalten und gegenseitig zen­ triert. Das Gehäuse 4 begrenzt eine ringförmige Kammer 5 um das Eintrittsstück 1 herum, in welche bei 6 ein Druckgas, beispielsweise Druckluft, zugeführt werden.

Das eigentliche Mischrohr wird von jenem Teil des Rohrs 3 gebildet, welcher sich in Transportrichtung nach der sogenannten "Kehle" befindet, das ist in der Figur rechts von dem Punkt, an dem das Ende 1 a des Eintrittsstücks 1 endet, wo also der durch den zentralen Kanal 2 mit dem zu fördernden Faden mitgeführte sekundäre Luftstrom mit dem primären Luftstrom aus der Kammer 5 zusammentrifft. Der links von dieser "Kehle" liegende Teil des Rohrs 3 bildet ein Absatzstück 3′, welches zusammen mit dem Ende 1 a des Eintrittsstücks 1 einen ringförmigen Kanal 7 mit einem in Transportrichtung abnehmenden Querschnitt be­ grenzt. Dieser Kanal 7 steht über Öffnungen 8 in einem Kragen 9 des Eintrittsstücks 1 mit der Kammer 5 in Ver­ bindung. Das eigentliche Mischrohr weist einen in der Verlängerung des zentralen Kanals 2 liegenden Misch- und Transportkanal 10 auf, dessen Querschnitt in der Trans­ portrichtung stetig zunimmt. Bei einem Kanal 10 mit kreisförmigem Querschnitt kann beispielsweise der Durch­ messer allmählich von einem Wert von 3 mm bis zu einem Wert von 3,5 bis 4 mm zunehmen, wobei die Mischrohrlänge zwischen dem Zehn- bis Hundertfachen des Mischrohrdurch­ messers liegt. Dies bedeutet eine Konizität zwischen un­ gefähr 0,05 und ungefähr 1 Grad.

Der Injektor von Fig. 2 entspricht zum Großteil demjeni­ gen von Fig. 1. Entsprechende Teile sind deshalb in Fig. 2 mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet.

In Abweichung von der Ausführung nach Fig. 1 weist der ringförmige Kanal 7 des Injektors von Fig. 2 eine Ver­ engung 7 a in einem Abstand vor der "Kehle" auf. Dies be­ deutet, daß bei Anwendung eines Speisedrucks des primären Luftstroms, welcher am Ort der Verengung 7 a einen Luft­ strom von Schallgeschwindigkeit bewirkt, als Folge des in Transportrichtung nach der Verengung 7 a divergierenden Teils des Kanals 7 eine Erhöhung dieser Geschwindigkeit stattfinden kann. Selbstverständlich wird diese Erhöhung nur dann auftreten, wenn die Menge des sekundären Luft­ stroms, welcher zusammen mit dem Faden vom Kanal 2 ange­ saugt wird, gegenüber der Menge des primären Luftstroms nicht zu groß ist. Ausgehend von einer bestimmten Menge des primären Luftstroms ist also der Querschnitt des Ka­ nals 2 an ein Maximum gebunden. Der sich im ersten Teil des eigentlichen Mischrohrs 3 mit dem vom Kanal 2 zuge­ führten sekundären Luftstrom mischende primäre Luftstrom führt dann zu einem Transportluftstrom mit Überschallge­ schwindigkeit.

Diese Überschallgeschwindigkeit wird über den restlichen Teil des Mischrohrs 3 aufrechterhalten, da der in der Verlängerung des Kanals 2 liegenden Misch- und Transport­ kanal 10 einen, in Strömungsrichtung gesehen, teilweise zunehmenden Querschnitt aufweist. die Reibungsverluste, welche bei einem zylindrischen Verlauf des Mischrohrs zu einer schnellen Abnahme der Geschwindigkeit des Trans­ portluftstroms führen würden, werden von diesem zunehmen­ den Querschnitt kompensiert, und der vorteilhafte Effekt der Überschallgeschwindigkeit des Transportluftstroms wird über die ganze Länge des Mischrohrs 3 ausgenützt.

Das in Fig. 3 dargestellte Riet 11 besteht in bekannter Weise aus profilierten Blattzähnen 11 a, welche gesamthaft einen an einer Längsseite offenen Transportkanal 12 für die ins Webfach der nicht näher dargestellten Webmaschine einzutragenden Schußfäden begrenzen. Während des Betriebs wird das Riet 11 in Richtung des Pfeiles I hin und her bewegt. Mit 13 ist das die Austrittsöffnung tragende Ende des Mischrohrs des Injektors bezeichnet. Im Bereich des Mischrohrendes 13 geht, in der Transportrichtung II des Fadens betrachtet, der Querschnitt des Mischrohres von einem Kreis in eine mehr abgeflachte Form an dem vor dem Eintrittsende des Tunnels 12 liegenden Austrittsende des Mischrohrs über. Die Längsachse des abgeflachten Aus­ trittsquerschnitts liegt dabei ungefähr in der Bewegungs­ richtung des Riets, welche ihrerseits ungefähr parallel zur Ebene der nicht näher dargestellten Kettfäden liegt. Der Übergang vom kreisförmigen auf den abgeflachten Quer­ schnitt ist dabei derart, daß die Querschnittsfläche zum Austrittsende hin hauptsächlich gleich bleibt. Gegenüber einer Ausführung mit einem kreisförmigen Austrittsende hat das Mischrohr gemäß Fig. 3 am Austrittsende eine ge­ ringere Höhe h′. Es leuchtet ein, daß damit die Sicher­ heit, daß ein das Mischrohr verlassender Faden innerhalb der Höhe H des Fördertunnels 12 liegt, wesentlich ver­ größert ist.

Die Fig. 4a und 4b zeigen zwei Beispiele eines Austritts­ querschnitts für ein Mischrohr, welches aus einem Kern­ querschnitt 14 mit vier bzw. drei von diesem in radialer Richtung ausgehenden Ausstülpungen 14 a bzw. 14 b zusammen­ gesetzt ist. Der Umfang des unverformten Teils des Misch­ rohrs ist mit gestrichelten Linien dargestellt. Bei die­ sen Ausführungsbeispielen kommt es im Kernquerschnitt 14 gegenüber den Ausstülpungen 14 a, 14 b zu einer relativ ho­ hen Luftgeschwindigkeit, so daß der Kernquerschnitt ein Vorzugsgebiet für das Einnisten des Fadens darstellt. Da­ durch wird die Richtungsstabilität des Fadens nicht nur in der Richtung senkrecht zur Kettfadenebene (Höhe des Tunnels 12, Fig. 3), sondern auch in der Kettfadenebene (Tiefe des Tunnels 12) verbessert.

Claims (7)

1. Verfahren zum Transport eines Schußfadens mittels ei­ nes Stroms eines Druckgases, mit einem an das Druck­ gas angeschlossenen Injektors, welcher einen gemeinsa­ men Transportkanal für das Druckgas und den Faden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport­ kanal so ausgebildet ist, daß das Verhältnis zwischen dessen Querschnittsfläche und der Massendurchström­ menge in Strömungsrichtung über die Länge des Trans­ portkanals so zunimmt, daß die entstehenden Reibungs­ verluste durch die größere Querschnittsfläche zumin­ dest annähernd ausgeglichen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer die Schallgeschwindigkeit nicht über­ schreitenden Geschwindigkeit des Druckgases im Trans­ portkanal dieser so ausgebildet ist, daß das genannte Verhältnis so zunimmt, daß der durch Reibung verur­ sachte Dichtverlust zumindest annähernd aufgehoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer die Schallgeschwindigkeit überschrei­ tenden Geschwindigkeit des Druckgases im Transport­ kanal dieser so ausgebildet ist, daß das genannte Verhältnis so zunimmt, daß die durch Reibung verur­ sachte Geschwindigkeitsabnahme zumindest annähern aufgehoben wird.

4. Injektor zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, welcher eine an eine Quelle des Druckgases an­ schließbare Kammer, einen von dieser Kammer ausgehen­ den ersten Kanal für einen primären Gasstrom, einen mit diesem ersten Kanal zusammentreffenden zweiten Kanal für den zu transportierenden Faden und für ei­ nen sekundären Gasstrom und einen dritten Kanal auf­ weist, in welchem die beiden Gasströme zu einem ge­ meinsamen Gasstrom für den Transport des Fadens ver­ einigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Kanal (10) einen in Transportrichtung zunehmenden Querschnitt aufweist, und zwar mit einer Konizität, welche zwischen einem Bruchteil eines Grads und einem Grad liegt.

5. Injektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des ersten Kanals (7) in Strömungsrichtung vor dessen Zusammentreffen mit dem zweiten Kanal (2) eine Querschnittsverengung (7 a) vorgesehen ist, wel­ che von einer Querschnittserweiterung gefolgt ist.

6. Injektor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der dritte Kanal (10) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und im Bereich seines Austritts­ endes (13) derart verformt ist, daß die Austrittsöff­ nung in wenigstens einer Richtung eine Verengung auf­ weist, wobei die gesamte Querschnittsfläche an dieser Stelle nicht wesentlich verkleinert ist.

7. Injektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung des dritten Kanals (10) zu einem Querschnitt verformt ist, welcher von einem Kernquer­ schnitt (14) und einer Anzahl von diesem in radialer Richtung ausgehender Ausstülpungen (14 a, 14 b) gebil­ det ist.