DE3804684C2 - - Google Patents
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- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lockerung und zum Ausfasern
des Endes eines Textilgarnes, bei welchem dieses freie
Ende des Garnes in einen Luftstrom gebracht und in dessen
stromaufwärts gelegenem Teil gehalten wird.
Vorrichtungen zum knotenfreien Verbinden zweier Fäden sog. Spleißer
verdrängen zunehmend die klassischen
Knotvorrichtungen in allen textilen Anwendungsbereichen.
Die erste Bedingung, die erfüllt sein muß, um eine
Verbindung in einem Garn zu erhalten, die fest und gleichzeitig
nicht sichtbar ist, besteht darin, die Enden des zu verbindenden
Garnes richtig zu lockern und aufzudrehen, das heißt auszufasern.
Da das Garn aus einer gewissen Verdrehung der Fasern
entsteht, ist es theoretisch ausreichend, das Garn aufzudrehen,
während es festgehalten wird um die Fasern zu entfernen, die
sich von dem Abschnitt, in welchem das Garn gehalten wird, lösen.
Obgleich dieses Verfahren ganz brauchbar für Garne ist,
die durch Spinnen auf einer Ringspinnmaschine erhalten werden,
wobei dann die Fasern parallel zueinander verdreht sind, ist es
nicht mehr einsetzbar bei einem durch das Offen-End-Spinnverfahren
erzeugten Garn.
Dieses Verfahren ist weiterhin auch nicht
einsetzbar für Zwirne. Ferner ist zu berücksichtigen, daß
Garne mit einem Rechtsdrall oder einem Linksdrall erhalten werden
können. Es ist demgemäß schwierig, gewisse Garnarten auszufasern.
Es ist ein Verfahren bekannt (US-PS 44 06 115), bei welchem zum
Lockern und Ausfasern von Zwirnen auf das in einem kontinuierlichen
Luftstrom befindlichen Garn geschlagen wird, um die
zwischen den Fasern des Garnes vorhandenen Reibungskräfte zu
verringern und den Faserverband zu lockern, wobei gleichzeitig
eine axiale Spannung oder Zugkraft angelegt wird, um die Fasern
nach dem Lockern durch die Wirkung der Schläge zu trennen.
Hierbei können die Schläge durch eine elektrisch erregte Lamelle
oder durch ein langgestrecktes biegsames Blatt hervorgerufen
werden, welches durch den Luftstrom in Schwingung versetzt
wird. Nachteilig ist es bei diesem Verfahren, daß die dem
Garn erteilten Effekte nur unzureichend steuerbar sind, so daß
ein effektives Ausfasern nicht gewährleistet werden kann.
Es ist auch ein Verfahren der einleitend genannten Art bekannt
(DE-OS 34 17 367), bei welchem mit einer turbulenten Luftströmung
gearbeitet wird, mittels welcher eine Schleuder-, Schlag-
und Schwingwirkung auf das Garn ausgeübt wird, unter welcher
das Garn gegen eine Prallplatte schlägt, wodurch eine Verringerung
der zwischen den Fasern vorhandenen Reibungskräfte erhalten
wird. Wenn hierbei ein Garn mit zwei entgegengesetzten Drehungen
behandelt wird, wird zunächst die zweite Drehung zurückgedreht,
indem das Garn einer Wirbelströmung ausgesetzt wird, die
in einer Richtung kreist, die zur Drehrichtung der zweiten Drehung
entgegengesetzt ist. Danach wird das Garn mittels turbulenter
Luftströmung der genannten Schleuder-, Schlag- und
Schwingwirkung ausgesetzt. Auch bei diesem bekannten Verfahren
können die dem Garn erteilten Effekte nur unzureichend gesteuert
werden, so daß wiederum eine wirksame Ausfaserung nicht gewährleistet
werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten
Art derart auszuführen, daß ein besonders wirksames
Ausfasern erhalten wird.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß das
Ende des Garn mit einer Frequenz von mehreren hundert Hertz
durch einen modulierten Luftstrom gezielt abwechselnd Zusammendreh-
und Aufdrehvorgängen und synchron zu diesen gleichzeitig
Zug- und Entlastungsimpulsen ausgesetzt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das
Garn abhängig von seiner Art den abwechselnden Zusammendreh-
und Aufdrehvorgängen über einen Zeitraum zwischen 0,10 und 0,30
Sekunden unterworfen.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens, umfassend einen an seinen beiden Enden offenen
Gang, in welchem ein langgestrecktes biegsames Blatt angeordnet
ist, welches durch einen Luftstrom in Schwingung versetzt wird.
Eine solche Vorrichtung ist aus der bereits oben erläuterten
US-PS 44 06 115 bekannt.
Gemäß der Erfindung ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet,
daß der Gang zur Bildung einer Längsöffnung seitlich
offen und an einem der beiden Enden des Ganges eine Lufteinspritzdüse
angeordnet ist, daß das langgestreckte biegsame
Blatt mit seinem einen Ende an einer Wand des Ganges befestigt
ist und sich die Befestigung bezüglich des von der Lufteinspritzdüse
austretenden Luftstromes im stromaufwärts gelegenen
Teil des Ganges befindet, so daß sich das Blatt in den stromabwärts
gelegenen Abschnitt des Ganges hineinerstreckt, daß das
Blatt einen spitzen Winkel mit einer Ebene bildet, die durch
die Längsachse des Ganges und den Mittelpunkt der Längsöffnung
verläuft, daß sich diese Ebene und das Blatt schneiden und die
Schnittlinie eine Querlinie bildet, deren Länge der Breite des
Blattes entspricht, daß der Gang auf seiner der Längsöffnung
gegenüberliegenden Seite einen Boden aufweist, und daß zwischen
dem Boden und der benachbarten Längskante des Blattes ein Spalt
vorgesehen ist.
Weitere Merkmale einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in
Unteransprüchen angegeben.
Die Zeichnungen zeigen auf sehr schematische Weise
ein Ausführungsbeispiel einer Ausführungsform einer Vorrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; es zeigt
Fig. 1 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht der
Vorrichtung;
Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung längs der Linie II-II
der Fig. 1, und
Fig. 3 bis 7 Ansichten verschiedener Phasen des Verfahrens
in bezug auf den
Luftstrom vom stromabwärts liegenden
Ende der Vorrichtung aus gesehen.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung weist einen
Gang (1) mit rechteckigen Querschnitt und zwei offenen
Enden (2, 3) auf, wobei sich eine seitlich verlaufende
Längsöffnung (4) des Ganges über seine volle Länge erstreckt
und einer Seite des rechteckigen Querschnittes des
Ganges (1) entspricht. Beide Wände (5, 6), die die
Seitenflächen dieses Ganges bilden, enthalten jeweils einen
Schlitz (7, 8), die einander zugewandt sind und die das
zu lockernde Garn positionieren. Eine der Wände (5, 6)
ist mit einer Ausnehmung (9) versehen, die zwei rechtwinklig
zueinander verlaufende Seiten hat, und von denen eine bei
diesem Ausführungsbeispiel in einem Winkel von 20° zur Wand
des Ganges (1) angeordnet ist. Diese Ausnehmung (9) ermöglicht
die Anordnung eines biegsamen Blattes (10), das sich quer
zum Gang (1) erstreckt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist
der zur Herstellung des Blattes verwendete Werkstoff eine
Neoprenfolie mit einer Shorehärte von 70, die eine gute
Verschleißfestigkeit aufweist.
Der Gang (1) ist in seinem Boden (B), der der Längsöffnung gegenüberliegt, mit
einer Erweiterung (11) versehen, die sich über den größten Teil der Ganglänge
erstreckt und deren vorderes Ende näherungsweise der Stelle gegenüberliegt
an welcher das biegsame Blatt (10) aus der Wand (6) hervorragt,
in der es befestigt ist. Die Erweiterung (11) hat bei diesem
Ausführungsbeispiel eine Tiefe von etwa 2 mm und die
Entfernung zwischen dem Boden (B) und der benachbarten, parallelen
Kante des Blattes (10) beträgt 3 mm.
Gemäß Fig. 2 ist eine Platte (12) an der Wand (5) des Ganges
(1) anliegend befestigt und erstreckt sich vom freien
Ende des Blattes (10) gegen das stromabwärts gelegene Ende
(3) des Ganges (1). Diese Platte (12) dient dazu, den Querschnitt
des Ganges zu verkleinern, um den Abfall der Luftgeschwindigkeit
zu kompensieren und soweit wie möglich die auf das Garn
ausgeübte Kraft zu vergrößern. Eine Lufteinstrahldüse (13)
ragt geringfügig in das stromaufwärts liegende Ende des
Ganges (1) hinein. Sie ist mit einer (nicht dargestellten)
Druckluftquelle verbunden.
Unter Berücksichtigung der großen Anzahl zu lockernder
Textilfasern und der verschiedenen vorausgehend erörterten
Merkmale derselben, sowie der Schwierigkeiten bezüglich
der Verfahrensanalyse im Hinblick auf die in Frage kommenden
hohen Frequenzen (1000 Hz für die Schwingung des biegsamen
Blattes (10)), ist die Abstimmung des Verfahrens und
der Vorrichtung zu ihrem Gebrauch auf
systematischen Versuchen begründet.
Sobald annehmbare Ergebnisse erhalten wurden, erfolgte eine
gleichzeitige Betrachtung mit einer Hochgeschwindigkeitskamera
und einer stroboskopischen Beleuchtung um die
Gründe besser zu verstehen, die eine Lockerung und ein
Ausfasern von unterschiedlichen Garnen mit konstanten
Ergebnissen ermöglichen. Diese Vorgehensweise ermöglicht es, das
luftdynamische Verhalten des Garnes und des Blattes (10) im
Gang (1) zu beschreiben. Dies ist in den Fig. 3 bis 7
dargestellt.
Soll ein Garn gelockert und ausgefasert werden, so wird
es in die Schlitze (7, 8) eingelegt und die Lufteinstrahldüse
(13) in das stromaufwärts gelegene Ende (2) des Ganges
(1) eingeführt. Das Garn wird auf einer Seite des Ganges
mit einem (nicht dargestellten) Messer auf die gewünschte
Länge abgeschnitten, während es auf der anderen Seite des
Ganges (1) gehalten wird. Anschließend wird Druckluft der
Lufteinstrahldüse (13) zugeführt und die erste Wirkung der
ausströmenden Luft besteht darin, das Garn in den Gang (1)
einzuführen. Infolge der Schlitze (7, 8) legt sich das
Garn selbsttätig zwischen den Boden (B) des Ganges (1) und der diesem benach
bart liegenden Längskante des biegsamen Blattes (10) ein.
Gleichzeitig beginnt das Blatt (10) sehr schnell mit einer
Frequenz von etwa 1000 Hz zu schwingen. Diese Schwingungen
des Blattes zwischen den einander gegenüberliegenden Wänden
(5, 6) des Ganges (1) führen zu einer Bewegung des Garnes
mit einer der Blattbewegung entgegengesetzten Phase. Aufgrund
des Vorliegens der Seitenöffnung (4) des Ganges (1) kann
ein Teil der Luft seitlich aus dem Gang entweichen.
Infolgedessen kann das Garn zurückkehren, nachdem es sich
jeweils um das biegsame Blatt (10) (Fig. 4 und 6) sowie
unter dem Blatt (Fig. 5) und über demselben (Fig. 7) bewegt
hat. In diesen Figuren zeigen die Pfeile (F1, F2) jeweils
Bewegungen des Blattes (10) und des Garnes. Wie angegeben,
wird das Garn während eines vollständigen Zyklus (Fig. 3
bis 7) zwei hinsichtlich einer Längsachse entgegengesetzt
gerichteten Drehungen unterworfen. Diese Drehungen entsprechen
dem Drehen und Aufdrehen der Fasern, womit erklärt ist,
warum das Verfahren für alle Arten von Garnen brauchbar
ist.
Zusätzlich zur Bewegung des Garnes wirkt die Bewegung des
Blattes (10) auf die Luftströmung ein. Wie ersichtlich,
öffnet das Blatt (10), wenn es von einer Wand (5) zur
anderen Wand (6) des Ganges (1) schlägt, und umgekehrt,
periodisch die Bahn für die aus der Lufteinstrahldüse (Fig. 3)
austretende Luft und schließt periodisch den Gang (1)
ab und lenkt die Luft seitlich ab (Fig. 5). Da in der in
Fig. 5 dargestellten Lage das freie Ende des Garnes unter
dem Blatt (10) liegt, verringert sich der auf das Garn
ausgeübte Zug zunächst und steigt dann an (Fig. 7 und 3).
Infolgedessen wird das Garn synchron mit den aufeinanderfolgenden
Dreh- und Aufdrehvorgängen Zugimpulsen unterworfen, die
sich mit einer Freigabe abwechseln. Die Impulsnatur der
Dreh- und Aufdrehbewegung und die Zugimpulse erklären
zweifellos, warum das vorausgehend beschriebene Verfahren
wirksam ist. Wie ersichtlich, gestattet es das Vorliegen
der Längsöffnung (4), die sich seitlich des Garnes
erstreckt, dem Garn, sich gleichzeitig nicht nur von einer Seite des
Ganges zur anderen des Ganges zu bewegen, sondern auch, daß
die Zugwirkung auf das Garn moduliert wird und die Luft
gemäß Fig. 5 seitlich nach außen durch die Längsöffnung
(4) des Ganges (1) abgelenkt wird.
Es ist zweckmäßig, einige wenige Daten bezüglich einiger
kritischer Abmessungen der Vorrichtung anzugeben, die
eine korrekte Durchführung des Verfahrens ermöglichen.
Der Gang (1) sollte nicht zu kurz sein, da sonst die Fasern,
die sich über sein stromabwärts gelegenes Ende hinauserstrecken,
sich verschlingen können und kleine Knoten bilden und damit
die Fasern daran hindern, sich in gewünschter Weise tau
artig zu öffnen. Versuche haben ergeben, daß die Länge dieses
Ganges zwischen etwa 30 und 35 mm liegen sollte. Die
Länge des biegsamen Blattes (10) beträgt etwa ein Drittel
der Ganglänge. Ein wichtiges Merkmal ist der Abstand zwischen
der dem Boden (B) benachbarten Längskante des biegsamen
Blattes (10) und dem Boden (B) des Ganges (1) selbst. Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt dieser Abstand
(a) 3 mm, während der Abstand vom nicht-erweiterten Boden bis
zur benachbarten Längskante des biegsamen Blattes (10) ((b) in Fig. 3)
0,5 bis 1 mm beträgt. Die Breite des Blattes (10) beträgt dabei 5 mm. Die
Lufteinstrahldüse hat einen Innendurchmesser von 2 mm. Vorzugsweise ist die
Lufteinstrahldüse, wie dargestellt, geringfügig verformt,
um eine längliche Öffnung von einer Breite von 1 mm zu
bilden. Diese Variante hat dann ausgezeichnete Ergebnisse geliefert,
wenn die längere Achse der oval gestalteten Öffnung in der
gleichen Richtung wie die Höhe des rechteckförmigen
Querschnittes des Ganges (1) verläuft. Es hat den Anschein,
daß dabei der Laminarströmungsparameter der aus der
Lufteinstrahldüse austretenden Luftströmung verbessert
wird.
Die Zeitspanne der Lufteinstrahlung zur Lockerung und zum
Ausfasern ändert sich bei verschiedenen Faserarten. Für
kurzfaseriges Baumwollgarn ist diese Zeitspanne etwa 0,15
Sekunden, gegebenenfalls 0,10 Sekunden. Für wollartige Garne
mit langen Fasern scheint die Einstrahlzeit in direkter
Beziehung zur Art des Garnes (klassisches "Offen-End")
und des Garntiters zu stehen und schwankt zwischen 0,15 und
0,30 Sekunden.
Baumwolldoppelgarn lockert sich verhältnismäßig schnell
bei einer Einstrahlzeit von 0,15 Sekunden. Eine gewisse
Gefahr besteht dadurch, daß sich kleine Knoten am Ende
bilden, falls die Zeitspanne nicht richtig ist. Woll-Doppelgarne
sind schwieriger zu lockern und auszufasern. Ist die
Lufteinspritzdauer richtig eingestellt, so ist die Gefahr
einer Knotenbildung sehr gering. Diese Dauer variiert von
0,15 bis 0,30 Sekunden.
Anstelle einer Änderung der Zeitdauer der Lufteinstrahlung
ist es ferner möglich, die Geschwindigkeit der durch die
Düse während der gleichen Zeitspanne eingestrahlten Luft
zu verändern. Diese Geschwindigkeitsveränderung der
Luftströmung gestattet es ferner, das Verfahren an
verschiedene Garnarten anzupassen. Beispielsweise können
bei Baumwolle und Doppelgarnen mit einer runden Düsenöffnung
von 1,5 mm die Geschwindigkeiten jeweils 75 l/Min. und
140 l/Min. betragen.
Was die Größe der Platte (12) betrifft, die stromabwärts
des biegsamen Blattes (10) an einer Wand des Ganges
anliegt, so soll ihre Dicke derart sein, daß bei einer
ovalen Düse (13) das Verhältnis zwischen der Breite des
Querschnittes der Düse und der Dicke näherungsweise 1 : 2
ist.
Es wurden Versuche mit biegsamen Blättern (10) durchgeführt.
Diese zeigten, daß ein Blatt aus Neopren mit einer
Shorehärte von 70 mehr als 400 000 Betriebsvorgänge aushält, wenn
eine Düse mit 1,5 mm Durchmesser und eine
Luftströmungsgeschwindigkeit von 105 l/Min. verwendet wird
und jeder Betriebsvorgang 0,18 Sekunden dauert.
Claims (8)
1. Verfahren zur Lockerung und zum Ausfasern des Endes
eines Textilgarns, bei welchem dieses freie Ende des
Garnes in einen Luftstrom gebracht und in dessen
stromaufwärts gelegenem Teil gehalten wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ende des Garnes mit einer
Frequenz von mehreren Hundert Hertz durch einen
modulierten Luftstrom gezielt abwechselnd
Zusammendreh- und Aufdrehvorgängen und synchron zu
diesen gleichzeitig Zug- und Entlastungsimpulsen
ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Garn abhängig von seiner Art den
abwechselnden Zusammendreh- und Aufdrehvorgängen über
einen Zeitraum zwischen 0,10 und 0,30 Sekunden
unterworfen wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 und/oder 2, umfassend einen an seinen
beiden Enden (2, 3) offenen Gang (1), in welchem ein
langgestrecktes biegsames Blatt (10) angeordnet ist,
welches durch einen Luftstrom in Schwingung versetzt
wird, dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Gang (1) zur Bildung einer Längsöffnung (4) seitlich offen und an einem der beiden Enden des Ganges (1) eine Lufteinspritzdüse (13) angeordnet ist,
- - daß das langgestreckte biegsame Blatt (19) mit seinem einen Ende an einer Wand (6) des Ganges befestigt ist und sich die Befestigung bezüglich des von der Lufteinspritzdüse (13) austretenden Luftstromes im stromaufwärts gelegenen Teil des Ganges befindet, so daß sich das Blatt (10) in den stromabwärts gelegenen Abschnitt des Ganges (1) hineinerstreckt,
- - daß das Blatt einen spitzen Winkel mit einer Ebene bildet, die durch die Längsachse des Ganges und den Mittelpunkt der Längsöffnung (4) verläuft,
- - daß sich diese Ebene und das Blatt schneiden und die Schnittlinie eine Querlinie bildet, deren Länge der Breite des Blattes entspricht,
- - daß der Gang (1) auf seiner der Längsöffnung (4) gegenüberliegenden Seite einen Boden (B) aufweist, und daß zwischen dem Boden (B) und der benachbarten Längskante des Blattes (10) ein Spalt (a) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gang (1) einen rechteckigen Querschnitt
aufweist und die Längsöffnung (4) an einer der
Schmalseiten dieses rechteckigen Querschnittes liegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Boden (B) des Ganges (1) zwischen dem
vorderen Ende des freien Abschnittes des biegsamen
Blattes (10) und dem stromabwärts gelegenen Ende des
Ganges eine Erweiterung (11) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Breite des rechteckigen Querschnittes
des Ganges (1) im stromabwärts gelegenen Teil
verringert.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lufteinspritzdüse (13) einen langgestreckten
Querschnitt aufweist und daß die größere Achse dieses
langgestreckten Querschnittes parallel zur größeren
Achse des rechteckigen Querschnittes des Ganges (1)
liegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wand des stromaufwärts gelegenen Endes des
Ganges (1) mit Schlitzen (7, 8) versehen ist, um das
Garn in einer Richtung quer zur Längsachse dieses
Ganges zu führen.
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