DE3210666A1 - Fluidstrahlorgan, insbesondere fluidduese, zur herstellung texturierter bzw. strukturierter faeden - Google Patents
Fluidstrahlorgan, insbesondere fluidduese, zur herstellung texturierter bzw. strukturierter faedenInfo
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Description
V-:: . . 3210366
Die Erfindung betrifft eine Fluiddüse zur Herstellung texturierter
Fäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gesponnene Filamentfäden sind üblicherweise glatt bzw. gleichförmig
und vermitteln kein übermäßig gutes Griffgefühl. Da gesponnene Nylonfilamente
einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und sehr glatt sind, können sie beispielsweise auch nicht ohne abschließenden Behandlungsprozeß
praktisch angewendet werden, es sei denn, sie sind für eine spezielle Verwendung vorgesehen.
Es wurden demgemäß schon verschiedene Verfahren vorgeschlagen, mittels denen Filamentfäden mit permanenten Schlaufen, Schleifen,
Schlingen usw. versehen wurden, um ihnen Flexibilität oder Bauschigkeit· zu verleihen, Eigenschaften also, die gesponnenen Filamentfäden nicht
von vornherein eigen sind.
So ist diesbezüglich beispielsweise ein Verfahren bekannt, mittels dem
die Filamentfäden mit unregelmäßigen Schlingen oder Schlaufen bzw. Schleifen versehen werden, indem der Turbulenzeffekt eines Luftdüsenstrahles
verwendet wird, um die Filamentfäden bauschig zu machen.
Im einzelnen wird hierbei ein Filamentbündel einem turbulenten Strom
eines Luftdüsenstrahles ausgesetzt, um die Monofilamente voneinander zu trennen und sie heftig in einer Wirbelzone zu bewegen, worauf dann
die Filamente derart aus der Wirbelzone herausbewegt werden, daß auf sie keinerlei Spannung, Zug oder dgl. ausgeübt wird; im Augenblick
der Herausnahme der Filamente aus der Wirbelzone werden diesen Filamenten, da sie gelockert bzw. entspannt werden, in unregelmäßiger
Weise Schlaufen, Schleifen, Schlingen usw. erteilt, wodurch ein texturiertes bzw. strukturiertes Bauschgarn erzeugt wird.
Bei diesem bekannten Verfahren, bei dem ein Luftdüsenstrahl zur Anwendung
gelangt, muß eine große Luftmenge verwendet werden, weshalb dieses Verfahren auch in wirtschaftlicher Hinsicht gravierende
Nachteile aufweist, und zwar insbesondere dann, wenn Fäden mit einer kleinen Denierzahl hergestellt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine Vorrichtung
zur Herstellung texturierten Fäden eine zur Erzeugung eines Luftdüsenstrahles
für die Herstellung texturierter Fäden geeignete Fluiddüse zu schaffen, bei der ein Fluidleckverlust an der Fadeneinführseite der
Düse verhindert ist und die somit außerordentlich wirtschaftlich arbeitet, so daß sie demgemäß auch mit besonderem Vorteil bei der Herstellung
von Fäden mit kleiner Denierzahl zur Anwendung gelangen kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüche angegeben.
Bei der erfindungsgemäß ausgestalteten, zur Herstellung texturierter
Fäden vorgesehenen Fluiddüse wird ein der Düse zugeführtes Filament bündel der Wirkung eines komprimierten Fluids unterworfen, wobei
ein Düsenkörper, der eine Fadendurchlaßbohrung sowie eine Wirbelzone
aufweist, abgedichtet mit einer in den Düsenkörper eingeführten Nadel verbunden ist, die ihrerseits ebenfalls eine Fadendurchlaßbohrung
aufweist und an ihrem Außenumfang mit wenigstens einem Dichtungsring zum Eingriff mit dem Innenumfang des Nadelkörpers versehen ist.
Aufgrund dieser konstruktiven Merkmale ist ein Leckverlust des Fluids an der Fadeneinlaßseite der Düse wirksam verhindert, und es wird
sämtliches der Düse zugeleitetes Fluid zur Wirbelzone weitergeleitet. Demgemäß ist auch der Ausnutzungsgrad des komprimierten Fluids
bedeutend gesteigert, was nicht zuletzt zur Folge hat, daß einebe-
trächtli ehe Menge an elektrischer Energie eingespart wird. Wenn die
für die jeweiligen Spulen vorgesehenen Fluidzufuhrrohre an ein Fluidhauptrohr
angeschlossen sind, das sich bei bzw. unter den jeweiligen Spulen erstreckt, wird auch dieselbe Menge des auf den Faden einwirkenden
Fluids der Düse jeder Spule zugeführt, so daß sich bei den einzelnen Spulen keinerlei Abweichung in der Fluidmenge ergibt. Es weisen
daher/in den jeweiligen Spulen gebildeten texturierten Fäden eine gleichförmige Qualität auf, ohne daß eine feststellbare Abweichung in der
Garnqualität unter den einzelnen Fadenspulen auftritt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch in Seitenansicht die Vorrichtung zur Herstellung
texturierter Fäden;
Fig. 2 im Längsschnitt die Fluiddüse und
Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform hiervon.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird beider dargestellten Vorrichtung zur
Herstellung texturierter Fäden ein Filamentbündel Yl, das von einer auf
einem Aufsteckrahmen 1 gelagerten Fadenzufuhrquelle 2 (Aufsteckspule) abgezogen wird, nach oben bewegt, durch Zufuhrwalzen bzw. -rollen
3, 4 vorwärts transportiert, sodann nach unten bewegt und schließlich in eine Fluiddüse 7 (Fluidstrahlorgan) eingeleitet, die in einem Düsengehäuse
5 angeordnet ist. Falls erwünscht, kann das Filamentbündel Yl auch durch eine Wasserzufuhrvorrichtung 6 hindurchgeleitet werden,
um auf dasFilamentbündel Yl Wasser aufzubringen, bevor es in die Düse 7 eingeleitet wird.
Der dann aus der Düse 7 austretende Faden wird spannungslos durch eine Transportwalzeneinrichtung 10 abgezogen, zu einer Festigerheizung Ϊ1
transportiert, dann in thermisch gefestigtem Zustand einer Wickeleinrichtung 12 zugeführt und schließlich auf eine Auflaufspule 13 aufgewickelt.
Die Anzahl der in die Fluiddüse 7 eingeleiteten Filamentbündel Yl ist
ohne besondere Bedeutung, d.h. es könnender Fluiddüse 7 ein, zwei
oder mehr Filamentbündel Yl zugeleitet werden.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist die dargesellte Fluiddüse 7 einen
Düsenkörper 14 sowie eine Nadel 15 auf, die in den Düsenkörper 14 eingesetzt und dort befestigt ist. Der Düsenkörper 14 ist versehen mit
einer zylindrischen Bohrung 16 zur Aufnahme der Nadel .15, einer konischen Bohrung 17 , die am vorderen Ende der zylindrischen Bohrung
vorgesehen ist und einen sich in Fadentransport richtung allmählich verringernden
Querschnitt aufweist, und mit einer Fadendurchlaßbohrung 18, die mit der konischen Bohrung 17 in Verbindung steht und nach außen
mündet. Diese Fadendurchlaßbohrung 18 weist einen achsparallel angeordneten zylindrischen Bohrungsabschnitt 19 sowie einen sich erweiternden
Bohrungsabschnitt 20 auf, dessen Querschnittsfläche sich in Fadentransportrichtung
vergrößert.
An einem Teil der Innenumfangsfläche des Düsenkörpers 14 sind eine
Druckluftzufuhrbohrung 21 sowie eine (konkave) Hingnut 22 ausgebildet,
die derart angeordnet ist, daß die Mündungsöffnung der Druckluftzufuhrbohrung 21 außerhalb der Umfangsfläche der Nadel 15 liegt, wie deutlich
aus Fig. 2 ersichtlich.
Die Nadel 15 weist einen zylindrischen Abschnitt auf, und es ist in der
Längsmittelachse der Nadel 15 eine Fadendurchlaßbohrung 23 vorgesehen, welche die gesamte Nadel 15 durchsetzt.
Die Nadel 15 weist weiterhin ein Teil 24 kleinen Durchmessers, ein
Teil 25 großen Durchmessers und einen Flansch 26 auf, wobei die Teile 24, 25, 26 fest. bzw. einstückig miteinander verbunden sind; am
vorderen Umfangsende der Nadel 15 ist weiterhin eine abgeschrägte Fläche 27 (Anfasung) vorgesehen. Der Neigungswinkel der Anfasung 27
entspricht demjenigen einer im Düsenkörper 14 vorgesehenen entsprechendausgebildeten
geneigten Fläche 28, wobei zwischen diesen beiden Flächen 27, 28 ein Zwischenraum S mit demgemäß parallel zueinander
verlaufenden Begrenzungswänden gebildet ist. Dieser Zwischenraum S
steht mit einer Ringkammer (29) in Verbindung, die zwischen dem Düsenteil 24 kleinen Durchmessers und der Innenumfangsfläche des Düsenkörpers
14 gebildet ist.
Etwa auf mittlerer Höhe des Düsenteils 25 großen Durchmessers ist in
diesem eine (konkave) Ringnut 30 gebildet, wobei durch diese Ringnut und die Ringnut 22 des Düsenkörpers 14 eine Fluidkammer 31 begrenzt
wird. In diese Fluidkammer 31 wird durch die Fluidzufuhrbohrung 21 hindurch ein komprimiertes Fluid, insbesondere Druckluft, eingeleitet.
Die Fluidkammer 31 steht über eine Verbindungsbohrung 32 mit der Ringkammer 29 in Verbindung. Hierbei kann die Verbindungsbohrung 32
an einer einzigen Stelle oder auch an zwei oder mehr Stellen des Nadelumfangs
vorgesehen sein. Wenn die Verbindungsbohrung 32 an einer einzigen
Stelle vorgesehen ist, bildet das in die Ringkammer 29 eingeleitete komprimierte Fluid eine spiralenförmige bzw. schraubenförmige Strömung,
die sich vorwärtsbewegt und gleichzeitig um das Nadelteil 24 kleinen Durchmessers herumwirbelt, so daß dadurch auf den Faden
ein Verdreheffekt ausgeübt wird.
Die Nadel 15 ist entlang der Innenumfangsfläche 14a des Düsenkörpers
verschiebbar, so daß dadurch die axiale Länge einer zwischen dem vor-
deren Ende der Nadel 15 und dem Düsenkörper 14 gebildeten Wirbelzone
Z einstellbar ist. An einer Stelle des Nadelteils 25 großen Durchmessers ist eine Ringnut 33 gebildet, in die ein aus elastischem Material,
beispielsweise Nitrilgummi, bestehender Dichtungsring 34 eingepaßt ist, so daß das Fluid daran gehindert ist, durch einen (nicht bestehenden)
kleinen Zwischenraum zwischen der Außenumfangsfläche der Nadel 15 und der Innenumfangsfläche 14a des Düsenkörpers 14 nach außen
zu lecken.
Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind an zwei Umfangsstellen der in den Körper 38 der Fluiddüse 37 eingesetzten
Nadel 39 Ringnuten 42, 43 mit hierin eingepaßten Dichtungsringen 40, vorgesehen, so daß die Nadel 39 mittels der Dichtungsringe 40, 41 abgedichtet
dem Innenumfang des Düsenkörpers 38 anliegt.
Die Ausbildung und Eigenschaften der unter Verwendung der beschriebenen
Düsen 7, 37 hergestellten Fäden hängen von der Qualität, Menge und Geschwindigkeit des Fluids, d.h. also jeweils düsentypischen Eigenschaften,
sowie von der Fadengeschwindigkeit und der Art der Fasern des zu behandelnden Fadens ab. Um eine optimale Bauschigkeit zu erhalten,
ist es erforderlich, auch die jeweiligen Größenabmessungen der betreffenden Einzelteile der Düse bzw. Vorrichtung zu berücksichtigen.
Im einzelnen bedeutet dies, daß die Größe des Einlasses 35 der Düse sowie des Düsenauslasses 20 in bestimmter Beziehung zu der Art und
Feinheit des zu behandelnden Fadens stehen. So sollte der Düseneinlaß eine Größe aufweisen, die ausreichend groß ist, um den Faden mit minimalem
Reibungswiderstand hindurchzulassen, wobei es von Vorteil ist, lediglich am Einlaßteil ein aus einem harten Material, beispielsweise
einem keramischem Material, bestehende Führung anzuordnen.
Um ein Rückströmen des Fluids von der Wirbelzone Z zu verhindern, 10 326
ist das vordere Endteil 36 der Fadendurchlaßbohrung 23 der Nadel 15 ■
bzw. 39 derart ausgestaltet, daß es einen größeren Durchmesser als die übrige Fadendurchlaßbohrung 23 aufweist.
Um weiterhin beim Faden auf wirksame Weise einen abrupten, d.h. plötzlichen Geschwindigkeitsunterschied zu erzeugen, ist eine Ausbildung
erforderlich, die beim Fluid eine hohe Diffusorgeschwindigkeit bzw. Strömungsgeschwindigkeit erzeugt. Zu diesem Zweck kann vor dem Auslaß
20 der Düse 7 eine Prallplatte angeordnet sein, die der Strömung des ausgestrahlten Fluids entgegenwirkt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung der Düsen 7 bzw. 37deutlich wird, wird das Fluid, das über die Druckluftzufuhrbohrung 21 des Düsenkörpers
14 der Fluidkammer 31 zugeführt wird, über die Verbindungsbohrung 32 der Nadel 15 bzw. 39 in die Ringkammer 29 eingeleitet und
sodann in den zwischen der Nadel 15 bzw. 39 sowie dem Düsenkörper 14 bzw. 38 gebildeten Zwischenraum S eingestrahlt, wodurch auf das
Filamentbündel ein Zerwirbel-, Drall- und Trenneffekt ausgeübt wird. Das Filamentbündel wird sodann zusammen mit der Fluiddüsenströmung
durch den sich erweiternden Bohrungsabschnitt 20 (Düsenauslaß) hindurch ins Freie ausgetragen, wobei unter den Filamenten ein plötzlicher
Geschwindigkeitsunterschied erzeugt wird, was bei diesen Filamenten zur Bildung unregelmäßiger Schlaufen, Schleifen, Windungen, Schlingen
usw. führt, so daß sich hierdurch ein texturierter bzw. strukturierter Faden ergibt, der aus den bauschigen Filamenten zusammengesetzt ist.
Claims (5)
1. Fluiddüse zur Herstellung texturierter Fäden, gekennzeichnet
durch einen Düsenkörper (14, 38) mit einer Fadendurchiaisbohrung (18)
und einer Fluidzufuhrbohrung (21) und durch eine Nadel (15, 39), die in ihrer Längsmittelachse mit einer Fadendurchlaßbohrung (23) versehen
und derart verschiebbar in eine zylindrische Bohrung (16) des Düsenkörpers eingesetzt ist, daß zwischen der Innenumfangsflache (14a) des
Düsenkörpers (14) und der Außenumfangsfläehe der Nadel eine Garnzerwirbelzone
(Z) gebildet ist, wobei die Nadel unter Zwischenschaltung wenigstens eines auf den Nadelumfang aufgepaßten Dichtungsrings (34, 40,
41) abgedichtet in den Düsenkörper eingepaßt ist.
10 326 Z/Br.
2. Fluiddüse nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet,
daß auf den Umfang der Nadel (39) mehrere Dichtungsringe (40, 41) aufgepaßt sind.
3. Fluiddüse nach Anspruch 1 ader 2, dadurch gekennzeichnet,
daß am vorderen Ende der zylindrischen Bohrung (16) des Düsenkörpers (14) eine konische Bohrung (17) vorgesehen ist, die einen sich in
Fadentransportrichtung verringernden Querschnitt und zur Bildung der Garnzerwirbelzone (Z) mit den Fadendurchlaßbohrungen (18, 23) in
Strömungsverbindung steht, und daß der Wirbelzone (Z) komprimiertes
Fluid durch einen Ringraum (S) hindurch zuführbar ist, der durch die Innenfläche (28) der konischen Bohrung (16) und eine am vorderen Ende
des Nadelumfangs vorgesehene abgeschrägte Fläche (27) begrenzt ist.
4. Fluiddüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die abgeschrägte Fläche (27) der Nadel (15) denselben Neigungswinkel wie die geneigte innere Fläche (28) des Düsenkörpers (14) aufweist.
5. Fluiddüse nach einem der Ansprüche Ibis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß innerhalb des Düserkörpers (14) eine Fluidkammer (31) sowie eine Ringkamraer (29) gebildet sind, wobei die mit der Fluidzufuhrbohrung
(21) versehene Fluidkammer (31) durch eine Ringnut (22) des Düsenkörpers (14) und eine Ringnut (30) der Nadel (15) begrenzt
ist, während die Ringkammer (29) über wenigstens eine Verbindungsbohrung (32) mit der Fluidkammer (31) verbunden ist und in,den Ringraum
(S) mündet.
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