EP0046278A1 - Einrichtung zum Herstellen von Fixpunkt-Multifilamentgarnen - Google Patents

Einrichtung zum Herstellen von Fixpunkt-Multifilamentgarnen Download PDF

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EP0046278A1
EP0046278A1 EP81106320A EP81106320A EP0046278A1 EP 0046278 A1 EP0046278 A1 EP 0046278A1 EP 81106320 A EP81106320 A EP 81106320A EP 81106320 A EP81106320 A EP 81106320A EP 0046278 A1 EP0046278 A1 EP 0046278A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
channel
laval nozzle
nozzle
section
laval
Prior art date
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Granted
Application number
EP81106320A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0046278B1 (de
Inventor
Gerhard Prof. Dr.-Ing. Egbers
Helmut Dr.-Ing. Weinsdörfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Rieter AG
Original Assignee
Maschinenfabrik Rieter AG
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Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Rieter AG filed Critical Maschinenfabrik Rieter AG
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Application granted granted Critical
Publication of EP0046278B1 publication Critical patent/EP0046278B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
    • D02J1/08—Interlacing constituent filaments without breakage thereof, e.g. by use of turbulent air streams

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1 and a method for operating this device.
  • Fixed-point multifilament yarns are yarns that consist of a plurality of endless filaments, which filaments are located at more or less irregular intervals at so-called fixed points (British: interlaces, entangelements; in the German language often also referred to as "knots", although it does are not knots) are confused with each other.
  • These confusion-forming confusions are created in such a way that the filaments pass through a channel which prevents them from excessive lateral deflection and in which channel they are acted upon by at least one gas jet in such a way that the filaments are swirled with one another and thereby result in the fixed points in the yarn, the filaments running essentially parallel to one another between these fixed points.
  • the fixed points serve to give the filaments of the multifilament yarn sufficient cohesion (thread closure) for further processing.
  • Filament is understood to mean a filament spun from a nozzle hole (also called fibril (in Switzerland), capillary, filaments or continuous fiber).
  • This cohesion of the filaments of the multifilament yarn may be necessary for various reasons, for example in order to prevent the filaments from spreading too far apart due to electrostatic charges or to prevent the yarn from splitting and damaging the yarn during weaving or for other reasons associated with further processing, in particular to make certain further processing possible at all.
  • the material of the filaments can be conventional materials that are common in textile multifilament yarns (chemical continuous yarns). It is about. to materials such as those used to manufacture the "continuous chemical fibers”.
  • filaments In line with Anglo-American usage, chemical filament fibers are now mostly referred to as filaments.
  • the filaments can therefore in particular consist of uncrimped or, if appropriate, also textured (crimped) synthetic high polymers (for example polyester, polyamide, polyacrylic, etc.) or of regenerated fiber materials (for example viscose, copper or acetate synthetic silk) or the like. Other fiber materials are also possible.
  • the fixed point density is lower in the known devices at medium to high filament feed speeds, the higher the feed speed of the filaments.
  • several blowing nozzles per channel were previously provided, but this made it possible to increase the fixed point density only insignificantly, despite the greatly increased compressed air consumption.
  • blowing nozzle is a Laval nozzle, the jet direction of which is directed obliquely or perpendicular to the longitudinal direction of the channel.
  • this device can achieve considerably higher fixed point densities than the known devices of this type at high filament feed speeds.
  • the one flowing out of the Laval nozzle can preferably be used Gas jet have supersonic speed.
  • particularly high fixed point densities can be achieved at high feed speeds of the filaments, so that it is possible to work with higher feed speeds of the filaments than before.
  • the gas jet blown out by the Laval nozzle can still achieve relatively high fixed point densities even in the subsonic speed range, so that in many cases it is even sufficient to operate the Laval nozzle in the subsonic speed range.
  • the compressed gas can preferably be air, but other gases can also be used, preferably water vapor or possibly a gas that physically and / or chemically influences the multifilament yarn. If necessary, an inert gas, for example nitrogen, can also be used.
  • the device according to the invention makes it possible to use higher filament feed speeds than previously possible, it can also be used in processes in which the known devices could not be used successfully because of high filament feed speeds, e.g. in so-called "rapid spinning", in which so-called POY yarns are produced. With this rapid spinning, the filaments are immediately pre-oriented immediately after melt spinning, so that the later drawing can be correspondingly low.
  • the fixed points produced by the device according to the invention in the multifilament yarn have very good cohesion, so that the fixed point multifilament yarn can be subjected to heavy loads during further processing.
  • Another important advantage of the device according to the invention is that the filaments can still be relatively taut when passing through the intermingling unit, even at high feed speeds. This further extends the possible uses of the device according to the invention.
  • the gas jet generated by the Laval nozzle on the wall surface of the channel to which it is directed is split into two main swirling currents or vortex currents rotating in opposite directions. This is easily achieved by designing the Laval nozzle so that the diameter of the gas jet generated by it at the point of entry into the channel is significantly smaller than the diameter of the channel, so that the gas jet first flows between the filaments and then at the is split into two oppositely rotating main swirl currents by the wall surface of the channel acted upon by it.
  • Devices according to the invention can be integrated in machines and systems which serve for the production and / or processing of multifilament yarns or can also be provided on a machine which only serves to produce fixed-point multifilament yarns and which can preferably have a large number of such devices.
  • the individual multifilament bundle can preferably be untwisted, i.e. its filaments do not yet have any mutual cohesion caused by twisting.
  • a multifilament bundle entering the intermingling unit has such a small twist that it does not prevent the formation of the fixed points with a sufficiently high fixed point density.
  • Such twisted or untwisted multifilament bundles are also known as multifilament yarns.
  • the cross section of the channel of the swirling unit can preferably be approximately constant over its length. However, in some cases it is also expedient to change the cross section of the channel along its length, preferably to widen it continuously or stepwise in the running direction of the filaments. Narrowing (chicaning) of the canal and / or local widening can also result in minor advantages in some cases.
  • the channel can preferably have a straight curvature or, in special cases, also a weak curvature.
  • the ratio of the diameter of the narrowest cross section of the Laval nozzle to that diameter of the channel of the swirling unit, which is measured perpendicular to the longitudinal center axis of the Laval nozzle is 1: 5 to 2: 3.
  • the peripheral wall of the channel can preferably be closed except for the inflow openings for the gas jet or jets.
  • the circumference of the duct is provided with small air passage openings in order to influence the flow conditions in the duct.
  • the filaments into the channel can be provided with a side slit which can be blocked for operation and which can be opened and closed for example by means of a rotatable sleeve.
  • the Laval nozzle can be of any suitable configuration.
  • its nozzle section which widens in cross section and in which supersonic speed can arise, can be approximately frustoconical.
  • the opening angle of this frusto-conical nozzle section which continuously widens in cross section, can expediently be 1 to 10 °, preferably 3 to 7 °. It comes other designs of the expanding nozzle section of the Laval nozzle may also be considered.
  • the compressed gas flowing through it must first be accelerated to the speed of sound by reducing the cross-section before it receives supersonic speed.
  • the Laval nozzle can preferably be arranged such that its outlet mouth forms the inlet opening in the peripheral wall of the channel for the gas jet flowing out of it.
  • the Laval nozzle is arranged in such a way that it blows the gas jet freely into the channel through a hole in its peripheral wall.
  • the inflow opening for the gas jet present in the peripheral wall of the channel can preferably extend over 0.2 to 0.5 times the circumference of this channel.
  • the cross section of the gas jet flowing through this inflow opening is expediently smaller than the cross section of this inflow opening.
  • the inner peripheral surface of the channel of the swirling unit can preferably be non-circular, cylindrical form, since circular cross-section turned out to be less good, although circular cross-sections can still produce useful results in some cases. Designs of the inner circumferential surface of the channel have proven to be particularly favorable, which can lead to the above-mentioned splitting of the gas jet into two main swirl currents rotating in opposite directions to one another.
  • the circumferential half of the channel opposite the Laval nozzle has an approximately rectangular cross section or that this circumferential half has a central, convex bulge towards which the longitudinal center axis of the Laval nozzle is directed.
  • the circumferential half of the channel which has the inflow opening for the gas flow can preferably have an approximately semicircular or rectangular cross section.
  • the rapid spinning system 10 has a melt spinning nozzle 11, a single filament 12 being spun from each nozzle hole of this spinning nozzle 11. Pass through these filaments 12 summarizing a multifilament bundle 13 which has no rotation, a preparation device 18 'in which a preparation (spin finish) is applied to it, for example a preparation which counteracts the electrostatic charge and / or improves its lubricity, etc.
  • This multifilament bundle 13 runs at a high feed rate to a swirling unit 14 and through its straight channel 15.
  • the multifilament bundle 13 is subjected to an air flow which preferably has supersonic speed, as a result of which the filaments 12 are intermingled to form fixed points 16 (FIG. 7A, FIG. 7C) which occur at more or less irregular, short intervals.
  • the fixed-point multifilament yarn 13 ′ produced in this way then runs through a thread guide 18 to a package winding device 17, where it is wound up to a package 19.
  • Fig. 7 A shows an electrostatically charged fixed point filament yarn 13 ', which after a by means of a swirling unit 14 according to the Fig. 2-4 produced original fixed point multifilament yarn was drawn.
  • the filaments 12 forming it are spread in the intermediate areas 19 'between adjacent fixed points 16, so that one can clearly see that the filaments 12 are not connected to one another in these intermediate areas 19'.
  • the filaments at the fixed points 16 are connected to one another and
  • FIG. 7C shows an example of such a fixed point 16 drawn according to a microscope image.
  • the filaments 12 obviously do not form loops (loops) at this fixed point 16, nor any protruding loops, but cross only with a snake-shaped laying - within the fixed point 16.
  • the filaments 12 lie approximately in each intermediate region 19 'between two adjacent fixed points in the case of a non-twisted fixed-point multifilament yarn 13', if this is not electrostatically charged parallel to each other.
  • the thickness of the fixed point multifilament yarn 13 ' hardly differs in this intermediate region 19' from the thickness of the fixed points 16, so that the fixed points 16 are often barely recognizable or can only be seen when viewed under a microscope.
  • the channel 15 of the swirling aggregate 14 according to FIGS. 1-4, which forms a compact cuboid body, is cylindrical with that Fig. 4 clearly visible non-circular cross-section.
  • a Laval nozzle 20 opens into this channel 15 approximately at the level of its longitudinal center.
  • the unit 14 consists of two screwed together. bound, rigid, one-piece parts, namely the main part 21 containing the Laval nozzle 20 and the cover 22.
  • the Laval nozzle 20 is connected via a compressed air line 23 containing a pressure reducing valve 25.
  • the feed pressure of the Laval nozzle 20 can be adjusted differently by means of the pressure reducing valve 25.
  • the two essentially cuboid parts 21, 22 of the swirling unit 14 can be made of rigid metal and lie tightly against one another on a flat butt joint 26 under pressure.
  • a circumferential half of the straight channel 15 is embedded as a straight channel 29, 29 'of constant cross section.
  • the trough 29 of the main part 21 has a semicircular cross section in this exemplary embodiment and the trough of the cover 22 has an approximately M-shaped cross section.
  • the channel 15 formed by these two channels 29, 29 ' has a longitudinal central plane of symmetry 30, into which its longitudinal central axis falls and which passes through the convex projection 28 of the circumferentially M-shaped circumferential half 29' of the channel 15 projecting into the channel 15 and is also a longitudinal center plane of symmetry of the Laval nozzle 20.
  • the inlet section 31 is not drawn to scale in FIG. 4.
  • the largest diameter d 3 of the inlet section 31 was 8.4 mm.
  • the nozzle section 32 does not protrude beyond the circumferential wall of the channel 15 and its outlet opening extends approximately 0.35 times the circumference of the channel 15.
  • a supersonic flow in the form of a sharply focused beam 38 the diameter of which can be operated is significantly smaller than the diameter of the outlet mouth of the continuously widening nozzle section 32.
  • the cross section of the channel 15 is drawn to scale in FIG. 4 according to a swirling unit 14 examined in the experiment. Its through knife in the plane of the butt joint 26 was 3 mm.
  • the opening angle c 1 of the widening nozzle section 32 of the Laval nozzle 20 was approximately 6 ° in this device investigated in the experiment according to FIGS. 2-4.
  • the length L of the widening nozzle section 32 was approximately 9 mm.
  • the diameter of the circular inlet opening of the nozzle section 32 was approximately 1.6 mm.
  • the length of the channel 15 was 35 mm in a first test model and 25 mm in a second test model with the Laval nozzle 20 unchanged.
  • a compressor with a pressure of 10 bar was used as the compressed air source 24.
  • this pressure was reduced to about 2 to 2.5 bar by means of the pressure reducing valve 25, ie that this was the feed pressure of the Laval nozzle 20.
  • the supersonic air flow caused by this caused the multifilament bundle to break. 13 and yarns 13 '.
  • the pressure of the compressed air flowing into the Laval nozzle 20 was therefore reduced by means of the reducing valve 25 and at a pressure of 1.1 bar the air jet from the Laval nozzle flowed out at subsonic speed and the multifilament bundle 13 and yarn 13 'became no longer damaged by this air flow, but good fixed point multifilament yarns 13 'with relatively high fixed point densities were created.
  • the multifilament yarn stood in channel 15 under a thread tension of 8 cN. At a feed speed of the yarn 13 'of 1000 m / min there was an average fixed point density reached by 51 / meter.
  • a feed speed of the yarn 13 'of 1000 m / min there was an average fixed point density reached by 51 / meter.
  • a feed pressure of 1.5 bar only fixed point densities of 20 / meter
  • a feed pressure of 3 bar Fixed point densities of 41 / meter can be achieved, and this despite the higher feed pressure and the resulting higher compressed air consumption and further increases in the feed pressure did not result in a significant increase in the fixed point density.
  • a cover 22 which contains no channel at all, so that when it is attached to the main part 21 of the unit according to FIGS Floor.
  • the covers 22 according to FIGS. 5 B, 5 C and 5 F have channels 29 'of rectangular cross-section of different depths, so that the cross-section of each channel produced with such a cover 22 and the main part 21 according to FIGS. 2-4 is composed of two cross-section halves together, one of which is semicircular and the other rectangular.
  • the "M" -shaped cross-sectional profile is angular.
  • the multifilament yarn can cause considerable wear on the circumferential wall of the channel 15, in particular on the wall region opposite the Laval nozzle 20.
  • a bottom plate 34 made of wear-resistant hard material, hard metal or oxide ceramic is used in the cover 22 according to FIG. 5 F in the groove 29 '. It is also possible to produce the cover 22 as a whole from wear-resistant hard material, hard metal or oxide ceramic.
  • the main part 21 of the swirling unit 14 can also consist at least partially of such highly wear-resistant materials.
  • the channel 29 forming the circumferential half of the channel 15 has the head containing the Laval nozzle 20 part 21 rectangular cross section. It is also possible to combine this main part 21 of FIG. 6 with other lids, for example with the lids 22 according to FIGS. 2 and 5 A-5 F.
  • the laval nozzle 20 according to FIGS. 2-4 can also be replaced by a laval nozzle of other suitable designs, preferably by a laval nozzle, the starting portion of which leads to the widening nozzle portion 32 and becomes gradually degressive in the downstream direction tapered to the nozzle section 32, as is customary in the known Laval nozzles.
  • the sharply bundled supersonic air jet 38 flowing out of the Laval nozzle 20 can split into two oppositely rotating, roughly equal swirl main flows on the circumferential wall half of the channel 15 opposite the Laval nozzle 20.
  • the longitudinal central axis of the Laval nozzle 20 is approximately perpendicular to the section cut by it ten, straight longitudinal center axis of the channel 15 and the longitudinal center plane of symmetry of the Laval nozzle 20 is also a longitudinal center plane of symmetry of the channel 15.
  • the longitudinal center axis of the Laval nozzle 20 is approximately perpendicular to the section cut by it ten, straight longitudinal center axis of the channel 15 and the longitudinal center plane of symmetry of the Laval nozzle 20 is also a longitudinal center plane of symmetry of the channel 15.
  • the longitudinal center symmetry plane 30 of the Laval nozzle 20 is directed approximately perpendicular to the longitudinal center axis of the channel 15, so that the angle a shown in FIG. 2 is approximately 90 °.
  • this angle ⁇ can preferably be 60-90 °.
  • the angle a can be provided at an obtuse angle in special cases, preferably when several Laval nozzles open into the channel, with this angle ⁇ being greater than 90 ° in one of these Laval nozzles and in the other nozzle or nozzles this angle a can be provided approximately 90 ° or less than 90 °.
  • the channel 15 It is also expedient to give the channel 15 a relatively small diameter, preferably a few millimeters.
  • This channel 15 prevents the filaments from excessive side evasive. and also serves to direct the gas flow. wherein it can preferably be designed such that it splits it into two main swirling currents rotating in opposite directions at the injection site. Depending on the blow-in conditions and the like, each of these two main swirl flows can then flow from the point of origin to the same or unequal proportions in both axial directions of the channel or, if appropriate, only in one axial direction.
  • the cut-out Laval nozzle 20 is incorporated into the cuboid-shaped main body 40 of a swirling unit, which is shown only partially and broken and partially cut away Channel 15 opens into this channel 15 through which the multifilament bundle with swirling passes to the multifilament yarn.
  • This main body 40 is penetrated by a circular cylindrical through bore 42 running perpendicular to the image plane and in it a cylindrical rotating body 43 in the form of a straight pin is rotatably supported with very little plain bearing play.
  • a continuous longitudinal groove 44 is incorporated, in which a hard metal rod 45 with a rectangular cross section is inserted to form the flat longitudinal rear wall 46 of the channel 15, so that the peripheral section of the channel 15 located in this rotating body 43 consists of its flat rear wall 46 and the two flat, mutually parallel, perpendicular to the rear wall 46 side walls 47 and the remaining circumference of the channel is formed by the relevant peripheral portion of the through hole 42, in which the outlet mouth 41 of the Laval nozzle is located.
  • the rigid main body 40 is offset by 90 ° with respect to the longitudinal axis of the Laval nozzle a continuous side slot 49 is arranged, which serves to thread the multifilament bundle from the outside into the channel 15, for which purpose the rotating body 43 can be pivoted clockwise by about 90 ° from the fully extended position, in which angular position of the rotating body 43 then that in the rotating body 43 located channel area is open to the side slot 49, so that the multifilament bundle can be threaded laterally into the channel 15. By pivoting the rotating body 43 through 90 °, the operating position of the channel 15 then occurs.
  • This return of the rotating body 43 into its operating position can be brought about in this preferred exemplary embodiment by means of a cylinder 52 having a piston 50 with a piston rod 51, the piston rod 51 being attached to a lever 53 fixedly arranged on one end side of the rotating body 43 by means of a into an elongated hole 54 of the Lever 53 engaging driver 55 is articulated.
  • the working space 56 of the cylinder 52 which in this embodiment is single-acting, is connected via a compressed air branch line 23 'to the compressed air supply line 23 to the Laval nozzle 20 downstream of a shut-off valve, not shown.
  • the rotating body 43 In order to thread a multifilament bundle into the channel 15, the rotating body 43 is rotated manually by means of the lever 53 into the angle serving to thread the multifilament bundle position. If the compressed air supply to the Laval nozzle 20 is then opened in time after threading, then compressed air is hereby also introduced into the working space 56 of the cylinder 52, which moves the piston 50 into the position shown, so that the rotary body 43 thereby opens the compressed air supply to the Laval nozzle 20 is automatically rotated from the threading position into its operating position. In operation, as already described, the air jet flowing out of the Laval nozzle in channel 15 splits into two mutually rotating swirl flows.
  • the longitudinal rear wall 46 'of the channel 15 is not flat, but rather slightly concave.
  • the radius of curvature of the cross-sectional contour of this rear wall 46 'of the channel 15 is greater than 3 mm, preferably considerably greater than 3 mm.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

Einrichtung um Herstellen von Fixpunkt-Multifilamentgarnen, mit einem Verwirbelungsaggregat, das einen Kanal (15) aufweist, den die miteinander zu verwirbelnden Filamente durchlaufen und dabei miteinander verwirbelt werden, indem mindestens eine Blasdüse in diesen Kanal Gas einbläst. Um bei gewünschten Fixpunkten höhere Filamentvorschubgeschwindigkeiten zu ermöglichen, ist die Blasdüse eine Laval-Düse (20), deren Strahlrichtung schräg oder senkrecht zur Längsrichtung des Kanals (15) gerichtet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zum Betrieb dieser Einrichtung.
  • Unter Fixpunkt-Multifilamentgarnen sind Garne verstanden, die aus einer Mehrzahl von endlosen Filamenten bestehen, welche Filamente in mehr oder weniger unregelmässigen Abständen an sogenannten Fixpunkten (britisch: interlaces, entangelements; in der deutschen Sprache oft auch als "Knoten" bezeichnet, obwohl es an sich keine Knoten sind) miteinander verwirrt sind. Diese Fixpunkte bildenden Verwirrungen werden auf die Weise erzeugt, indem die Filamente einen Kanal durchlaufen, der sie an zu starkem seitlichen Ausweichen hindert und in welchem Kanal sie durch mindestens einen Gasstrahl so beaufschlagt werden, daß die Filamente miteinander verwirbelt werden und sich hierdurch im Garn die Fixpunkte ergeben, wobei die Filamente zwischen diesen Fixpunkten im wesentlichen zueinander parallel verlaufen.
  • Die Fixpunkte dienen dazu, den Filamenten des Multifilamentgarnes einen für die Weiterverarbeitung ausreichenden Zusammenhalt (Fadenschluß) zu geben. Unter Filament ist ein aus einem Düsenloch gesponnenes Filament (auch Fibrille (in der Schweiz), Kapillare, Elementarfäden oder Endlosfaser genannt) verstanden. Dieser Zusammenhalt der Filamente des Multifilamentgarnes kann aus unterschiedlichen Gründen notwendig sein, beispielsweise um zu starkes Auseinanderspreizen der Filamente durch elektrostatische Aufladungen zu vermeiden oder um beim Weben das Aufspalten und Beschädigen des Garnes durch die Führungszähne zu vermeiden oder aus sonstigen mit der Weiterverarbeitung zusammenhängenden Gründen, insbesondere um bestimmte Weiterverarbeitungen überhaupt zu ermöglichen.
  • Bei dem Material der Filamente kann es sich um übliehe Materialien handeln, die bei textilen Multifilamentgarnen (Chemie-Endlosgarnen) üblich sind. Es handelt sich. um Materialien, wie sie zur Herstellung der "Chemie-Endlosfasern" dienen.
  • In Anlehnung an den anglo-amerikanischen Sprachgebrauch bezeichnet man Chemie-Endlosfasern heute meist als Filamente. Die Filamente können also insbesondere aus ungekräuselten oder gegebenenfalls auch texturierten (gekräuselten) synthetischen Hochpolymeren (beispielsweise Polyester, Polyamid, Polyacryl usw.) oder aus Regeneratfaserstoffen (z.B. Viskose-, Kupfer- oder Acetat-Kunstseide) oder dergl. bestehen. Auch andere Faserstoffe kommen infrage.
  • Bei bekannten Einrichtungen dieser Art (US-PS 2,985,995; US-PS 4,069,565) werden die Filamente durch einen im Querschnitt kreisrunden, geraden Kanal konstanten Querschnittes des Verwirbelungsaggregates hindurchgeleitet und in diesen Kanal münden eine oder mehrere Blasdüsen, deren lichten Querschnitte über ihre axiale Länge konstant sind und deren Blasrichtungen senkrecht zur Längsmittelachse des Kanales gerichtet sind. Der aus einer solchen Blasdüse ausströmende Luftstrahl kann also höchstens Schallgeschwindigkeit erreichen und dies auch nur mit großem, die Herstellung der Fixpunkt-Multifilamentgarne erheblich verteuernden Luftverbrauch..
  • Es ist erwünscht, daß dem Multifilamentgarn eine relativ hohe Fixpunktdichte (Fixpunktdichte = Anzahl der Fixpunkte/Meter Garnlänge) von mindestens 20 Fixpunkten/Meter erteilt wird. Die Fixpunktdichte wird bei den bekannten Einrichtungen bei mittleren bis hohen Filamentvorschubgeschwindigkeiten umso geringer, je höher die Vorschubgeschwindigkeit der Filamente ist. Um die Fixpunktdichte zu erhöhen, sah man bisher mehrere Blasdüsen pro Kanal vor, wodurch jedoch die Fixpunktdichte trotz des stark gestiegenen Druckluftverbrauches sich nur unwesentlich erhöhen ließ.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei gewünschter Fixpunktdichte die Anwendung höherer Filamentvorschubgeschwindigkeiten ermöglicht und/oder bei gegebenen Filamentvorschubgeschwindigkeiten den Verbrauch an Druckgas reduzieren läßt.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Blasdüse eine Laval-Düse ist, deren Strahlrichtung schräg oder senkrecht zur Längsrichtung des Kanales gerichtet ist.
  • Diese Einrichtung läßt überraschenderweise bei hohen Filamentvorschubgeschwindigkeiten erheblich höhere Fixpunktdichten als die bekannten Einrichtungen dieser Art erreichen. Bevorzugt kann zu diesem Zweck der aus der Laval-Düse ausströmende Gasstrahl Überschallgeschwindigkeit haben. Es lassen sich hierdurch besonders hohe Fixpunktdichten bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten der Filamente erreichen, so daß mit höheren Vorschubgeschwindigkeiten der Filamente als bisher gearbeitet werden kann. Auch läßt der durch die Laval-Düse ausgeblasene Gasstrahl sogar im Unterschall-Geschwindigkeitsbereich noch relativ hohe Fixpunktdichten erreichen, so daß es in vielen Fällen sogar ausreichend ist, die Laval-Düse im Unterschall-Geschwindigkeitsbereich zu betreiben. Selbst bei Betrieb der Laval-Düse im überschallbereich kommt man mit relativ niedrigen Speisedrücken der Laval-Düse aus, so daß sich der Druckgasverbrauch der erfindungsgemäßen Einrichtung gegenüber den bekannten Einrichtungen selbst beim Betrieb mit überschall-Geschwindigkeiten verringern läßt. Im Unterschall-Geschwindigkeitsbereich der Laval-Düse sinkt deren Druckgasverbrauch noch weiter. Die Herstellungskosten des Fixpunkt-Multifilament-Garnes lassen sich also sowohl bei Überschall-Geschwindigkeiten als auch bei Unterschallgeschwindigkeiten des Gasstrahles der Laval-Düse senken. Obwohl es normalerweise voll ausreichend ist, dem Kanal eine einzige Laval-Düse zuzuordnen, ist es jedoch selbstverständlich auch möglich, ihm mehrere Laval-Düsen zuzuordnen, falls dies zur Erzielung noch etwas höherer Fixpunktdichten bzw. Filament- vorschubgeschwindi.gkeiten oder aus sonstigen Gründen erwünscht sein sollte und der erhöhte Druckgasverbrauch tragbar ist. Im allgemeinen ist es jedoch nicht erforderlich, dem Kanal mehrere Laval-Düsen zuzuordnen. Vielmehr ist es normalerweise voll ausreichend und besonders vorteilhaft, dem Kanal des Verwirbelungsaggregates nur eine einzige Laval-Düse zuzuordnen. Hierdurch wird auch der Druckgasverbrauch minimal. Bei dem Druckgas kann es sich vorzugsweise um Luft handeln, doch kommen auch andere Gase infrage, vorzugsweise Wasserdampf oder gegebenenfalls ein das Multifilamentgarn physikalisch und/oder chemisch beeinflussendes Gas. Gegebenenfalls kann auch ein Inertgas, z.B. Stickstoff, verwendet werden.
  • Da die erfindungsgemäße Einrichtung bei infragekommenden Fixpunktdichten die Anwendung höherer Filamentvorschubgeschwindigkeiten als bisher ermöglicht, kann sie auch bei Prozessen eingesetzt werden, bei denen die bekannten Einrichtungen wegen hoher Filamentvorschubgeschwindigkeiten nicht mit Erfolg angewendet werden konnten, z.B. beim sogenanntem "-Schnellspinnen", bei welchem sogenannte POY-Garne hergestellt werden. Bei diesem Schnellspinnen werden die Filamente unmittelbar nach dem Schmelzspinnen sofort vororientiert, so daß die spätere Verstreckung entsprechend gering sein kann.
  • Die durch die erfindungsgemäße Einrichtung im Multifilamentgarn erzeugten Fixpunkte haben sehr guten Zusammenhalt, so daß das Fixpunkt-Multifilamentgarn bei der weiteren Verarbeitung starken Beanspruchungen ausgesetzt werden kann.
  • Es ist möglich, die Filamente eines einzigen, in das Verwirbelungsaggregat einlaufenden Multifilamentbündels miteinander zu verwirbeln, doch ist es auch möglich, gleichzeitig mehrere, von getrennten Lieferstellen kommende Filamente oder Multifilamentbündel in den Kanal einlaufen zu lassen, die dann durch die Fixpunkte zu einem einzigen Fixpunkt-Multifilamentgarn miteinander verbunden werden. Dem hierbei erhaltenen Fixpunkt-Multifilamentgarn ist unter Umständen nicht anzusehen, daß es aus getrennt zulaufenden Filamenten oder aus mehreren oder aus einem einzigen Multifilamentbündel gebildet wurde. Wenn in das Verwirbelungsaggregat ein einziges Multifilamentbündel . einläuft, bezeichnet man dies in Anlehnung an den brit. Fachausdruck auch in Deutschland als "Intermingling". Wenn durch die Fixpunkte mehrere Multifilamentbündel zu einem einzigen Fixpunkt-Multifilamentgarn miteinander verbunden werden, bezeichnet man dies als "Comingling".
  • Ein weiterer wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung ist auch, daß die Filamente beim Durchlaufen des Verwirbelungsaggregates auch bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten noch relativ stark gespannt sein können. Dies erweitert die Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Einrichtung zusätzlich.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn vorgesehen ist, daß sich der von der Laval-Düse erzeugte Gasstrahl an der Wandfläche des Kanales, auf die er gerichtet ist, in zwei gegensinnig rotierenden Hauptdrallströmungen oder Wirbelströmungen aufspaltet. Dies gelingt ohne weiteres, indem man die Laval-Düse so ausbildet, daß der Durchmesser des von ihr erzeugten Gasstrahles an der Eintrittsstelle in den Kanal deutlich kleiner als der Durchmesser des Kanales ist, so daß der Gasstrahl zunächst zwischen den Filamenten hindurchströmt und dann an der durch ihn beaufschlagten Wandfläche des Kanales in zwei gegensinnig rotierende Drallhauptströmungen aufgespalten wird.
  • Erfindungsgemäße Einrichtungen können in Maschinen und Anlagen, die der Herstellung und/oder Verarbeitung von Multifilamentgarnen dienen, integriert oder auch an einer Maschine vorgesehen sein, die nur dem Herstellenvon Fixpunkt-Multifilamentgarnen dient und die vorzugsweise eine Vielzahl solcher Einrichtungen haben kann.
  • Wenn dem Verwirbelungsaggregat nicht getrennt zulaufende Filamente vorgelegt werden, sondern ein oder mehrere Multifilamentbündel, so kann das einzelne Multifilamentbündel vorzugsweise ungedreht sein, d.h., daß seine Filamente noch keinen durch Drehen bewirkten gegenseitigen Zusammenhalt haben. Es ist jedoch auch möglich, daß ein in das Verwirbelungsaggregat einlaufendes Multifilamentbündel eine so geringe Drehung (Drall) hat, daß sie die Entstehung der Fixpunkte mit ausreichend hoher Fixpunktdichte nicht verhindert. Solche gedrehten oder ungedrehten Multifilamentbündel bezeichnet man auch als Multifilamentgarne.
  • Der Querschnitt des Kanales des Verwirbelungsaggregates kann bevorzugt über dessen Länge ungefähr konstant sein. Doch ist es in manchen Fällen auch zweckmäßig, den Querschnitt des Kanales über dessen Länge zu verändern, vorzugsweise ihn in Laufrichtung der Filamente stetig oder stufenweise zu erweitern. Auch Verengungen (Schikanen) des Kanales und/oder örtliche Erweiterungen können in manchen Fällen geringe Vorteile ergeben. Der Kanal kann vorzugsweise gerade oder in Sonderfällen auch schwache Krümmung aufweisen.
  • Zur Erzielung hoher Fixpunktdichten des Fixpunkt-MUltifilamentgarnes hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn das Verhältnis des Durchmessers des engsten Querschnittes der Laval-Düse zu demjenigen Durchmesser des Kanales des Verwirbelungsaggregates, welcher senkrecht zur Längsmittelachse der Laval-Düse gemessen wird, 1:5 bis 2:3 beträgt.
  • Bevorzugt kann die Umfangswandung des Kanales bis auf den oder die Einströmöffnungen für den oder die Gasstrahlen geschlossen sein. Es ist jedoch auch denkbar, daß man in manchen Fällen den Kanal umfangsseitig mit kleinen Luftdurchlaßöffnungen versieht, um die Strömungsverhältnisse im Kanal zu beeinflussen.
  • Zum seitlichen Einfädeln der Filamente in den Kanal kann man ihn mit einem für den Betrieb absperrbaren Seitenschlitz versehen, der beispielsweise mittels einer drehbaren Hülse geöffnet und abgesperrt werden kann.
  • Die Laval-Düse kann irgendeine geeignete Ausbildung aufweisen. Vorzugsweise kann ihr sich im Querschnitt erweiternder Düsenabschnitt, in welchem überschallgeschwindigkeit entstehen kann, ungefähr kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Der öffnungswinkel dieses kegelstumpfförmigen, sich im Querschnitt stetig erweiternden Düsenabschnittes kann zweckmäßig 1 bis 10°, vorzugsweise 3 bis 7° betragen. Es kommen gegebenenfalls auch andere Gestaltungen des sich erweiternden Düsenabschnittes der Laval-Düse infrage. Damit überschallgeschwindigkeit in der Laval-Düse entsteht, muß das sie durchströmende Druckgas zunächst durch Querschnittsverringerung auf Schallgeschwindigkeit beschleunigt werden, bevor es Überschallgeschwindigkeit erhält.
  • Die Laval-Düse kann vorzugsweise so angeordnet sein, daß ihre Austrittsmündung die Eintrittsöffnung in der Umfangswandung des Kanales für den aus ihr ausströmenden Gasstrahl bildet. Es ist jedoch auch denkbar, daß man die Laval-Düse in manchen Fällen so anordnet, daß sie in den Kanal durch ein Loch in dessen Umfangswand den Gasstrahl frei ausblasend einbläst. Oder es ist in manchen Fällen denkbar, die Laval-Düse über ein Verbindungsrohrstück an den Kanal anzuschließen.
  • Bevorzugt kann die in der Umfangswandung des. Kanales vorhandene Einströmöffnung für den Gasstrahl sich über das 0,2 bis 0,5-fache des Umfanges dieses Kanales erstrecken. Der Querschnitt des diese Einströmöffnung durchströmenden Gasstrahles ist dabei zweckmäßig kleiner als der Querschnitt dieser Einströmöffnung.
  • Die Innenumfangsfläche des Kanales des Verwirbelungsaggregates kann vorzugsweise unrunde, zylindrische Gestalt haben, da sich kreisrunder Querschnitt als weniger gut erwies, obwohl auch kreisrunde Querschnitte in manchen Fällen noch brauchbare Resultate erbringen können. Als besonders günstig haben sich Gestaltungen der Innenumfangsfläche des Kanales erwiesen, die zu der erwähnten Aufspaltung des Gasstrahles in zwei gegensinnig zueinander rotierende Drallhauptströmungen führen können. Hierzu kann vorzugsweise vorgesehen sein, daß die der Laval-Düse gegenüberliegende Umfangshälfte des Kanales ungefähr rechteckförmigen Querschnitt aufweist oder daß diese Umfangshälfte eine mittige, konvexe Auswölbung aufweist, auf die die Längsmittelachse der Laval-Düse zu gerichtet ist. Die die Einströmöffnung für die Gasströmung aufweisende Umfangshälfte des Kanales kann vorzugsweise ungefähr halbkreisförmig oder rechteckförmigen Querschnitt haben.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Schnellspinnanlage in schematischer Darstellung mit einem Verwirbelungsaggregat zum Erzeugen der Fixpunkte in einem Multifilamentgarn,
    • Fig. 2 einen Schnitt durch das Verwirbelungsaggregat der Anlage nach Fig. 1,
    • Fig. 3 einen Schnitt durch das Verwirbelungsaggregat nach Fig. 2, gesehen entlang der Schnittlinie 3-3,
    • Fig. 4 einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 3,
    • Fig. 5 A Varianten des Deckels des Aggregates nach - F den Fig. 1-4 und 6, bei denen die von der Laval-Düse abgewendete Umfangshälfte des Kanales unterschiedliche Profile hat,
    • Fig. 6 eine Untenansicht eines Verwirbelungsaggregates, welches ähnlich dem nach den Fig. 1-4 ist, wobei jedoch sein Kanal rechteckförmigen Querschnitt aufweist,
    • Fig. 7 A einen Ausschnitt aus einem Fixpunkt-Multifilamentgarn, das stark elektrostatisch aufgeladen dargestellt ist, damit die Filamente in den Bereichen zwischen.benachbarten Fixpunkten ge- spreizt sind, um die Fixpunkte deutlicher erkennen zu können,
    • Fig. 7 B einen Ausschnitt aus einem Fixpunkt-Multifilamentgarn zwischen zwei benachbarten, nicht zu sehenden Fixpunkten, wobei dieses Garn nicht elektrostatisch aufgeladen ist,
    • Fig. 7 C einen Fixpunkt eines Fixpunkt-Multifilamentgarnes, welcher nach einem Mikroskopbild eines tatsächlichen Fixpunktes gezeichnet wurde.
    • Fig. 8 eine ausschnittsweise, teilweise längsgeschnittene und gebrochene Darstellung einesVerwirbelungsaggregates gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ,
    • Fig, 9 eine ausschnittsweise, geschnittene Darstellung eines Verwirbelungsaggregates gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • Die Schnellspinnanlage 10 nach Fig. 1 weist eine Schmelz-Spinndüse 11 auf, wobei aus jedem Düsenloch dieser Spinndüse 11 ein einzelnes Filament 12 gesponnen wird. Diese Filamente 12 durchlaufen unter Zusammenfassung zu einem Multifilamentbündel 13, das keine Drehung hat, eine Präparationsvorrichtung 18', in der auf sie eine Präparation (spin finish) aufgebracht wird, beispielsweise eine Präparation, die der elektrostatischen Aufladung entgegenwirkt und/oder ihre Gleitfähigkeit verbessert usw. Dieses Multifilamentbündel 13 läuft mit hoher Vorschubgeschwindigkeit zu einem Verwirbelungsaggregat 14 und durch dessen geraden Kanal 15 hindurch.
  • In diesem Verwirbelungsaggregat 14 wird das Multifilamentbündel 13 mit vorzugsweise überschallgeschwindigkeit aufweisender Luftströmung beaufschlagt, wodurch die Filamente 12 unter Bildung von in mehr oder weniger unregelmäßigen, kurzen Abständen entstehenden Fixpunkten 16 (Fig. 7 A, Fig. 7 C) miteinander verwirbelt werden. Das hierdurch erzeugte Fixpunkt-Multifilamentgarn 13' läuft dann durch einen Fadenführer 18 geführt zu einer Kreuzspul-Aufwindevorrichtung 17, wo es zu einer Kreuzspule 19 aufgewunden wird. Es ist jedoch auch möglich., dieses Fixpunkt-Multifilamentgarn 13' vor seinem Aufwinden zur weiteren Behandlung noch mindestens eine Behandlungsstation durchlaufen zu lassen, bei.spielsweise es zu strecken und erst dann aufzuwinden.
  • Fig. 7 A zeigt ein elektrostatisch stark aufgeladenes Fixpunkt-Filamentgarn 13', das nach einem mittels eines Verwirbelungsaggregates 14 nach den Fig. 2 - 4 hergestellten Original-Fixpunkt-Multifilamentgarn gezeichnet wurde. Infolge der. starken elektrostatischen Aufladung sind die es bildenden Filamente 12 in den Zwischenbereichen 19' zwischen benachbarten Fixpunkten 16 gespreizt, so daß man deutlich sieht, daß in diesen Zwischenbereichen 19' die Filamente12 nicht miteinander verbunden sind. Dagegen sind die Filamente an den Fixpunkten 16 miteinander verbunden und Fig. 7 C zeigt ein nach einem Mikroskopbild gezeichnetes Beispiel eines solchen Fixpunktes 16. Die Filamente 12 bilden ersichtlich an einem solchen Fixpunkt 16 keine Schlingen (Schlaufen), auch keine abstehenden Schlingen, sondern kreuzen sich lediglich unter schlangenförmiger Verlegung- innerhalb des Fixpunktes 16. Wie Fig. 7 B zeigt, liegen die Filamente 12 dagegen in jedem Zwischenbereich 19' zwischen zwei benachbarten Fixpunkten bei einem nicht gedrehten Fixpunkt-Multifilamentgarn 13', wenn dies nicht elektrostatisch aufgeladen ist, ungefähr parallel aneinander an. Die Dicke des Fixpunkt-Multifilamentgarnes 13' unterscheidet sich in diesem Zwischenbereich 19'kaum von der Dicke der Fixpunkte 16, so daß die Fixpunkte 16 häufig kaum zu erkennen sind oder sogar nur bei mikroskopischer Betrachtung zu erkennen sind.
  • Der Kanal 15 des äußerlich einen kompakten quaderförmigen Körper bildenden Verwirbelungsaggregates 14 nach den Fig. l - 4 ist zylindrisch mit dem aus Fig. 4 deutlich zu ersehenden unrunden Querschnitt. In diesen Kanal 15 mündet ungefähr in Höhe seiner Längsmitte eine Laval-Düse 20 ein. Das Aggregat 14 besteht aus zwei miteinander durch Schrauben ver-. bundenen, starren, einstückigen Teilen, nämlich dem die Laval-Düse 20 enthaltenden Hauptteil 21 und dem Deckel 22.
  • Die Laval-Düse 20 ist über eine ein Druckreduzierventil 25 enthaltende Druckluftleitung 23 an. eine. Druckluftquelle 24 angeschlossen. Mittels des Druckreduzierventiles 25 kann der Speisedruck der Laval-Düse 20 unterschiedlich eingestellt werden.
  • Die beiden im wesentlichen quaderförmigen Teile 21, 22 des Verwirbelungsaggregates 14 können aus starrem Metall bestehen und liegen an einer ebenen Stoßfuge 26 unter Pressung dicht aneinander an. In jedem dieser Teile 21, 22 ist je eine Umfangshälfte des geraden Kanales 15 als gerade Rinne 29, 29' konstanten Querschnittes eingelassen. Die Rinne 29 des Hauptteiles 21 hat in diesem Ausführungsbeispiel halbkreisförmigen Querschnitt und die Rinne des Deckels 22 ungefähr M-förmigen Querschnitt. Der durch diese beiden Rinnen 29, 29' gebildete Kanal 15 hat eine Längsmittelsymmetrieebene 30, in die seine Längsmittelachse fällt und die durch den in den Kanal 15 hineinragenden konvexen Vorsprung 28 der im Querschnitt M-förmigen Umfangshälfte 29' des Kanales 15 mittig hindurchgeht und auch eine Längsmittelsymmetrieebene der Laval-Düse 20 ist.
  • Diese Laval-Düse 20 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen kegelstumpfförmigen (Öffnungswinkel c2=118°) Einlaufabschnitt 31 auf, an den die Druckluftleitung 23 (lichter Innendurchmesser d2 = 2,7 mm) eingangsseitig angeschlossen ist und an den ausgangsseitig ein sich in Strömungsrichtung der Druckluft schwach erweiternder, kegelstumpfförmiger, lichter Düsenabschnitt 32 anschließt, der bis zur Umfangswandung des Kanales 15 hier in diesen einmündend reicht. Der Einlaufabschnitt 31 ist in Fig. 4 nicht maßstäblich gezeichnet. Der Grösstdurchmesser d3 des Einlaufabschnittes 31 betrug 8,4 mm. Der Düsenabschnitt 32 steht nicht über die Umfangswandung des Kanales 15 vor und seine Austrittsmündung erstreckt sich ungefähr über das 0,35-fache des Umfanges des Kanales 15. In dem Abschnitt 32 kann im Betrieb eine Überschallströmung in Form eines scharf gebündelten Strahles 38, dessen Durchmesser deutlich kleiner als der Durchmesser der Austrittsmündung des sich stetig erweiternden Düsenabschnittes 32 ist, erzeugt werden.
  • Der Querschnitt des Kanales 15 ist in Fig. 4 gemäß einem im Versuch untersuchten Verwirbelungsaggregat 14 maßstäblich gezeichnet. Sein Durchmesser in der Ebene der Stoßfuge 26 betrug 3 mm. Der öffnungswinkel c1 des sich erweiternden Düsenabschnittes 32 der Laval-Düse 20 betrug bei dieser im Versuch untersuchten Einrichtung nach Fig. 2 - 4 ca. 6°. Bei diesen im Versuch untersuchten Verwirbelungsaggregaten betrug die Länge L des sich erweiternden Düsenabschnittes 32 ca 9 mm. Der Durchmesser der kreisrunden Eintrittsöffnung des Düsenabschnittes 32 betrug ca 1,6 mm. Die Länge des Kanales 15 betrug bei einem ersten Versuchsmodell 35 mm und bei einem zweiten Versuchsmodell 25 mm bei unveränderter Laval-Düse 20.
  • Bei Versuchen mit diesen beiden Verwirbelungsaggregaten wurden Fixpunkt-Multifilamentgarne hergestellt, die aus 5 bis 18 Filamenten bestanden, wobei. jedes dieser Filamente 3 bis 4,4 dtex hatte. Es versteht sich, daß in diesem Verwirbelungsaggregat 14 auch Multifilamentgarne mit anderen Anzahlen von Filamenten und anderen Titern verwirbelt werden können. Die für die genannten Versuche verwendeten Filamente waren ungekräuselt, doch zeigten weitere Versuche, daß auch gekräuselte Filamente mittels erfindungsgemäßer Verwirbelungsaggregate mit Fixpunkten versehen werden können. Wenn gekräuselte Filamente zu Fixpunkt-Multifilamentgarnen verarbeitet werden, kann es jedoch sein, daß der Kanal 15 und die Laval-Düse 20 in ihren Querschnitten etwas größer als für nicht gekräuselte Filamente vorgesehen werden müssen.
  • Nachfolgend werden einige Versuchsergebnisse mit den vorbeschriebenen beiden Verwirbelungsaggregaten nach den Fig. 2 - 4 beschrieben, wobei die zulaufenden Filamente ungekräuselt und nicht miteinander verdreht waren, also dem Verwirbelungsaggregat jeweils ungedrehte Filamentbündel zugeführt wurden, die durch das Verwirbelungsaggregat in Fixpunkt-Multifilamentgarne geändert wurden.
    • 1. Versuchsmodell' mit 35 mm langem Kanal 15.
  • Als Druckluftquelle 24 wurde ein Kompressor mit einem Druck von 10 bar verwendet. Zuerst wurde dieser Druck mittels des Druckreduzierventils 25 auf ca. 2 bis 2,5 bar reduziert, d.h. daß dies der Speisedruck der Laval-Düse 20 war. Die hierdurch erzeugte überschall-Luftströmung verursachte jedoch Bruch des Multifilamentbündels . 13 und -garnes 13'. Es wurde deshalb der Druck der in die Laval-Düse 20 einströmenden Druckluft mittels des Reduzierventiles 25 gesenkt und bei einem Druck von 1,1 bar strömte der Luftstrahl der Laval-Düse mit Unterschall-Geschwindigkeit aus und das Multifilamentbündel 13 und -garn 13' wurden durch diese Luftströmung nicht mehr geschädigt, sondern es entstanden gute Fixpunkt-Multifilamentgarne 13' mit relativ hohen Fixpunktdichten. Das Multifilamentgarn stand dabei im Kanal 15 unter einer Fadenzugkraft von 8 cN. Bei einer Vorschubgeschwindigkeit des Garnes 13' von 1000 m/min wurde eine mittlere Fixpunktdichte von 51/Meter erreicht. Bei Vergleichsversuchen mit einem vorbekannten, im Handel erhältlichen Verwirbelungsaggregat, welches keine Laval-Düse hatte, sondern eine kreisrunde Blasdüse konstanten Querschnittes über ihre Länge, konnten mit einem Speisedruck von 1,5 bar nur Fixpunktdichten von 20/Meter, bei Speisedruck von 3 bar nur Fixpunktdichten von 41/Meter erreicht werden, und dies trotz des höheren Speisedruckes und des hierdurch bedingten höheren Druckluftverbrauches und weitere Steigerungen des Speisedruckes erbrachten keine wesentliche Erhöhung der Fixpunktdichte mehr. Die untersuchten Multifilamentgarne hatten bei. diesen Versuchen jeweils einen Gesamttiter 22dtex und bestanden aus jeweils sieben Filamenten aus Polyamid 6.6.
    • 2. Versuchsmodell mit 25 mm langem Kanal 15 .
  • Obwohl sich dieses Versuchsmodell von dem vorangehend beschriebenen Versuchsmodell nur dadurch unterschied, daß die Länge des Kanales 15 auf 25 mm reduziert wurde, konnte nunmehr bei diesem Versuchsmodell die Laval-Düse 20 im überschall-Geschwindigkeitsbereich ohne Beschädigung der Multifi.lamentgarne betrieben werden, indem die Laval-Düse mit höheren Speisedrücken gespeist wurde. Untersucht wurden Speisedrücke von 1,5 bis 4,5 bar, bei denen überschall-Geschwindigkeiten auftraten. Bei Filamentvorschubgeschwindigkeiten von 1500 m/mi.n wurden die aus der am Ende der Beschreibung angefügten Tabelle ersichtlichen sehr guten Fixpunktdichten im Vergleich zu dem oben bereits erwähnten vorbekannten Verwirbelungsaggregat erreicht.
  • Die Fixpunktdichten wurden mittels eines von der Anmelderin entwickelten Gerätes gemessen, das in der öffentlichkeit als "Reutlinger Interlace Counter" bekannt ist.
  • Das Verwirbelungsaggregat nach den Fig. 2 - 4 wurde im Versuch mehrfach abgewandelt, indem der Deckel 22 gegen Deckel 22 anderer Profile ausgetauscht wurde, die in den Fig. 5A --5F-dargestellt sind.
  • In Fig. 5A ist ein Deckel 22 dargestellt, der überhaupt keine Rinne enthält, so daß er angesetzt an das eine im Querschnitt halbkreisförmige Rinne 29 aufweisende Hauptteil 21 des Aggregates nach Fig. 2 - 4 einen Kanal 15 ergibt, der einen halbkreisförmigen Querschnitt mit ebenem Boden aufweist.
  • Die Deckel 22 nach den Fig. 5 B, 5 C und 5 F haben Rinnen 29' rechteckförmigen Querschnittes unterschiedlicher Tiefe, so daß sich der Querschnitt jedes mit einem solchen Deckel 22 und dem Hauptteil 21 nach Fig. 2 - 4 hergestellten Kanales aus zwei Querschnittshälften zusammensezt, von denen die eine halbkreisförmig und die andere rechteckförmig ist. Die Deckel 22 nach den Fig. 5 D und 5 E weisen Rinnen 29' auf, deren Böden je einen konvexen, scheitelförmigen Vorsprung aufweisen, wobei der Querschnitt der Rinne 29' nach Fig. 5 E ähnlich der nach Fig. 4 mit dem Unterschied ist, daß die Seitenwände der Rinne 29' zueinander parallele ebene Abschnitte aufweisen. Bei der Rinne 29' nach Fig. 5 D ist das "M"-förmige Querschnittsprofil eckig.
  • Das Multifilamentgarn kann unter Umständen erheblichen Verschleiß der Umfangswandung des Kanales 15 verursachen, insbesondere des der Laval-Düse 20 gegenüberliegenden Wandbereiches. Um den Verschleiß zu verringern, ist bei dem Deckel 22 nach Fig. 5 F in die Rinne 29' eine Bodenplatte 34 aus verschleißfestem Hartstoff, Hartmetall oder Oxyd-Keramik eingesetzt. Es ist auch möglich, den Deckel 22 im ganzen aus verschleißfestem Hartstoff, Hartmetall oder Oxyd-Keramik herzustellen. Auch das Hauptteil 21 des Verwirbelungsaggregates 14 kann mindestens teilweise aus solchen hochverschleißfesten Werkstoffen bestehen.
  • Bei dem Verwirbelungsaggregat 14 nach Fig. 6 hat die die eine Umfangshälfte des Kanales 15 bildende Rinne 29 des die Laval-Düse 20 enthaltenden Hauptteiles 21 rechteckförmigen Querschnitt. Es ist möglich, auch dieses Hauptteil 21 der Fig. 6 mit anderen Deckeln zu kombinieren, beispielsweise mit den Deckeln 22 nach den Fig. 2 und 5 A - 5 F.
  • Die Laval-Düse 20 nach den Fig. 2 - 4 kann auch durch eine Laval-Düse anderer geeigneter Gestaltungen ersetzt werden, vorzugsweise durch eine Laval-Düse, deren zu dem sich erweiternden Düsen- abschnitt 32 führender Anfangsabschnitt sich in stromabwärtiger Richtung stetig degressiv bis zum Düsenabschnitt 32 verjüngt, wie es bei den bekannten Laval-Düsen üblich ist.
  • Wie ferner in Fig. 4 durch Strömungspfeile dargestellt ist, kann sich der aus der Laval-Düse 20 ausströmende, scharf gebündelte Überschall-Luftstrahl 38 an der der Laval-Düse 20 gegenüberliegenden Umfangswandhälfte des Kanales 15 in zwei gegensinnig rotierende, ungefähr gleichstarke Drallhauptströmungen aufspalten.
  • In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. l - 4 und Fig. 6 ist die Längsmittelachse der Laval-Düse 20 ungefähr senkrecht zur von ihr geschnittenen, geraden Längsmittelachse des Kanales 15 gerichtet und die Längsmittelsymmetrieebene der Laval-Düse 20 ist auch eine Längsmittelsymmetrieebene des Kanales 15. Es ist jedoch auch denkbar, daß man diese beiden Längsmittelachsen seitlich zueinander etwas versetzen kann.
  • In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 - 4 und 6 ist die Längsmittelsymmetriebene 30 der Laval-Düse 20 ungefähr senkrecht zur Längsmittelachse des Kanales 15 gerichtet, so daß der in Fig. 2 eingezeichnete Winkel a ungefähr 90° beträgt. Es ist jedoch auch oft zweckmäßig und vorteilhaft, diesen Winkel a kleiner als 90° zu treffen. Vorzugsweise kann er 60 - 90° betragen. Es ist auch denkbar, daß man den Winkel a in Sonderfällen stumpfwinklig vorsehen kann, vorzugsweise dann, wenn in den Kanal mehrere Laval-Düsen münden, wobei bei einer dieser Laval-Düsen dieser Winkel a größer als 90° und bei der oder den anderen Düsen dieser Winkel a ungefähr 90° oder kleiner als 90° vorgesehen werden kann.
  • Auch ist es zweckmässig, dem Kanal 15 relativ geringe Durchmesser von vorzugsweise einigen Millimetern zu geben. Dieser Kanal 15 hindert die Filamente an zu starkem seitlichen Ausweicher. und dient auch dem Lenken der Gasströmung. wobei er bevorzugt so ausgebildet sein kann, daß er sie am Einblasort in zwei zueinander gegensinnig rotierende Drallhauptströmungen aufspaltet. Jede dieser beiden Drallhauptströmungen kann dann je nach Einblasbedingungen und dergleichen vom Entstehungsort zu gleichen oder ungleichen Anteilen in beiden axialen Richtungen des Kanales oder gegebenenfalls auch nur in einer axialen Riehtung abströmen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 ist in den nur teilweise und gebrochen dargestellten und teilweise geschnitten dargestellten quaderförmigen Hauptkörper 40 eines Verwirbelungsaggregates die ausschnittsweise dargestellte Laval-Düse 20 ähnlich wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 mit eingearbeitet, deren Austrittsmündung 41 ungefähr in der Längsmitte des Kanals 15 in diesen vom Multifilamentbündel unter Verwirbelung zum Multifilamentgarn durchlaufenen Kanal 15 mündet. Dieser Hauptkörper 40 ist von einer senkrecht zur Bildebene verlaufenden kreiszylindrischen Durchgangsbohrung 42 durchdrungen und in ihr ist ein zylindrischer Drehkörper 43 in Form eines geraden Stiftes drehbar mit sehr geringem Gleitlagerspiel drehbar gelagert. In diesen Drehkörper 43 ist eine durchgehende Längsnut 44 eingearbeitet, in welche formschlüssig ein im Querschnitt rechteckförmiger Hartmetällstab 45 zur Bildung der ebenen Längsrückwand 46 des Kanales 15 eingesetzt ist, so daß der in diesem Drehkörper 43 befindliche Umfangsabschnitt des Kanales 15 aus dessen ebener Rückwand 46 und den beiden ebenen, zueinander parallelen, zur Rückwand 46 senkrecht gerichteten Seitenwänden 47 besteht und der restliche Umfang des Kanales durch den betreffenden Umfangsabschnitt der Durchgangsbohrung 42 gebildet ist, in welchem sich auch die Austrittsmündung 41 der Laval-Düse befindet. Ferner ist in dem starren Hauptkörper 40 bezogen auf die Längsachse der Laval-Düse um 90° winkelversetzt ein durchgehender Seitenschlitz 49 angeordnet, der dem Einfädeln des Multifilamentbündels von außen in den Kanal 15 dient, zu welchem Zweck der Drehkörper 43 aus der voll ausgezogen dargestellten Stellung um ca 90° in Uhrzeigerrichtung varschwenkbar ist, in welcher Winkelstellung des Drehkörpers 43 dann der im Drehkörper 43 befindliche Kanalbereich dem Seitenschlitz 49 offen gegenübersteht, so daß das Multifilamentbündel seitlich in den Kanal 15 eingefädelt werden kann. Durch Zurückschwenken des Drehkörpers 43 um 90° tritt dann die Betriebsstellung des Kanales 15 ein. Diese Zurückstellung des Drehkörpers 43 in seine Betriebsstellung kann in diesen bevorzugten Ausführungsbeispiel mittels eines einen Kolben 50 mit Kolbenstange 51 aufweisenden Zylinders 52 herbeigeführt werden, wobei die Kolbenstange 51 an einem an einer Stimseite des Drehkörpers 43 fest angeordneten Hebel 53 mittels eines in ein Langloch 54 des Hebels 53 eingreifenden Mitnehmers 55 angelenkt ist. Der Arbeitsraum 56 des in diesem Ausführungsbeispiel einfach wirkenden Zylinders 52 ist über eine Druckluftzweigleitung 23' an die Druck-luftzuleitung 23 zur Laval-Düse 20 stromabwärts eines nicht dargestellten Absperrventiles angeschlossen.
  • Die Arbeitsweise ist wie folgt. Um ein Multifilamentbündel in den Kanal 15 einzufädeln, dreht man den Drehkörper 43 mittels des Hebels 53 von Hand in die dem Einfädeln des Multifilamentbündels dienende Winkelstellung. Wenn dann zeitlich nach dem Einfädeln die Druckluftzufuhr zur Laval-Düse 20 geöffnet wird, dann wird hierdurch auch in den Arbeitsraum 56 des Zylinders 52 Druckluft eingeleitet, die den Kolben 50 in die dargestellte Stellung bewegt, so daß hierdurch der Drehkörper 43 durch öffnen der Druckluftzufuhr zur Laval- Düse 20 aus der Einfädelstellung selbsttätig in seine Betriebsstellung gedreht wird. Im Betrieb spaltet sich wie schon beschrieben der aus der Laval-Düse ausströmende Luftstrahl im Kanal 15 in zwei gegenseitig rotierende Drallströmungen auf.
  • Das in Fig. 9 ausschnittsweise und geschnittene dargestellte Verwirbe lungsaggregat ist ähnlich dem in Fig. 8, wobei jedoch die Mittel zum Drehen des Drehkörpers 43 nicht dargestellt sind. Diese können gleich oder ähnlich wie bei der Einrichtung nach Fig. 8 sein. Im Unterschied zu der Einrichtung nach Fig. 8 ist die Längsrückwand 46' des Kanales 15 nicht eben, sondern schwach konkav gewölbt. Der Krümmungsradius der Querschnittskontur dieser Rückwand 46' des Kanales 15 ist grösser als 3 mm, vorzugsweise erheblich grösser als 3 mm.
  • Figure imgb0001

Claims (27)

1. Einrichtung zum Herstellen von Fixpunkt-Multifilamentgarnen, mit einem Verwirbelungsaggregat, das einen Kanal aufweist, den die miteinander zu verwirbelnden Filamente durchlaufen und dabei miteinander verwirbelt werden, zu welchem Zweck diesem Kanal mindestens eine Blasdüse zum Einblasen von Gas, vorzugsweise Luft, in ihn zugeordnet ist, die aus einer Druckgasquelle mit Druckgas speisbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasdüse eine Laval-Düse (20) ist, deren Strahlrichtung schräg oder senkrecht zur Längsrichtung des Kanales (15) gerichtet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laval-Düse (20) mit Überschallgeschwindigkeit erzeugenden Speisedrücken betrieben wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laval-Düse (20) mit Unterschallgeschwindigkeit des aus ihr ausströmen- . den Gasstrahles erzeugenden Speisedrücken be-trieben wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmittelachse der Laval-Düse (20) in einem Winkel von 60 - 90° zur Längsmittelachse des Kanales (15) in die sen Kanal gerichtet ist, wobei die bezogen aus den Kanal axiale Geschwindigkeitskomponente des aus ihr ausströmenden Gasstrahles in Laufrichtung der Filamente gerichtet ist.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Längsbereich des Kanales (15), in welchem das Verwirbeln der ihn durchlaufenden Filamente (12) stattfindet, mit Ausnahme der Eintrittsöff nung oder -öffnungen für den oder die aus der oder den Laval-Düsen in ihn eingeblasenen Gasstrahlen umfangsseitig geschlossen ist, vorzugsweise der Kanal (15) auf sei.ner ganzen Länge mit Ausnahme der oder den Eintrittsöffnungen für den oder die Gasstrahlen umfangsseitig geschlossen ist.
6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kanales (15) des Verwirbelungsaggregates (14) über seine Länge ungefähr konstant ist.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers des engsten Querschnittes der Laval-Düse (20) zu demjenigen Durchmesser des Kanales (15) des Verwirbelungsaggregates, welcher senkrecht zur Längsmittelachse der Laval-Düse gemessen wird, 1:5 bis 2:3 beträgt.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der sich im Querschnitt erweiternde, an die engste Querschnittsstelle der Laval-Düse (20) anschliessende Düsenabschnitt (32) der Laval Düse ungefähr kegelstumpfförmig ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel des sich kegelstumpfförmig erweiternden Düsenabschnittes (32) der Laval-Düse (20) ungefähr 1-100, vorzugsweise 3-70 beträgt.
10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der sich erweiternde Düsen-Abschnitt (32) der Laval-Düse (20) bis zur Umfangswandfläche des Kanales (15) des Verwirbelungsaggregates (14) reicht und sich vorzugsweise über das O, 2 bis 0,5-fache des Umfanges dieses Kanales (15) erstreckt.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5 oder 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kanal des Verwirbelungsaggregates auf mindestens einem Bereich seiner Länge stetig und/oder stufenförmig erweitert und/oder vrerengt.
12. Einrichtung nach. einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandfläche des Kanales (15), auf die der aus Laval-Düse ausströmende Gasstrahl nach Verlassen der Laval-Düse (20) zuerst aufprallt, eben ist.
13. Einrichtung nach. Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die der Laval-Düse (20) geganüberliegende Umfangshälfte des Kanales (15) ungefähr rechteckförmigen Querschnitt aufweist.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandfläche das Kanales (15), auf die der Gasstrahl nach Verlassen der Laval-Düse (20) aufprallt, eine mittige konvexe Auswölbung (28) aufweist, auf die die Längsmittelachse der Laval-Düse (20) zu gerichtet ist.
15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verwirbelungsaggregat (14) eine einzige Laval-Düse (20) aufweist.
16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Bereich der Umfangswandfläche des Kanales (.15), auf den der Überschall-Gasstrahl zu gerichtet ist, durch ein verschleißfestes Material aus Hartstoff, Hartmetall oder Oxydkeramik gebildet ist.
17. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem sich in stromabwärtiger Richtung stetig erweiternden Düsen-Abschnitt (32) der Laval-Düse (20) ein sich stetig verjüngernder, kegelstumpfförmiger Düsenabschnitt unmittelbar vorgeschaltet ist.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß der dem sich stetig erweiternden Düsen-Abschnitt (32) der Laval-Düse vorgeschaltete Düsen-Abschnitt ein strömungstechnisch gut verrunderter, in stromabwärtiger Richtung im Durchmesser stetig degressiv abnehmender Düsen-Abschnitt ist.
19. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (15) des Verwirbelungsaggregates (14) eine Längsmittelsymmetrieebene aufweist, in die auch die Längsmittelachse der Laval-Düse (20) fällt.
20. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (15) in einem kompakten, starren Körper des Verwirbelungsaggregates (14) angeordnet ist, in dan auch die Laval-Düse (20) integriert ist.
21. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrahl in einen mittleren Längsbereich des Kanales (15) eingeblasen wird.
22. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlrichtung der Laval-Düse ungefähr auf die Längsmittelachse des Kanales (15) zu gerichtet und der kleinste lichte Durchmesser der Laval-Düse so klein ist, daß der.aus der Laval-Düse (20) in den Kanal (15) einströmende Gasstrahl durch die Umfangswand des Kanales in zwei im Kanal zueinander gegensinnig rotierende Drallhauptströmungen aufgespalten wird.
23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, 13 oder 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandfläche (46') des Kanales (15), auf die der Gasstrahl nach Verlassen der Laval-Düse (20) aufprallt, im Querschnitt schwach konkav gewölbt ist, wobei der Krümmungsradius dieser konkaven Wölbung zumindest im näheren Bereich ihrer Quermitte grösser als 3 mm ist..
24. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal mit einem absperrbaren, dem Einfädeln des Multifilamentbündels dienenden Seitenschlitz versehen ist.
25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umfangsabschnitt des Kanales (15) in.einem Drehkörper (43) angeordnet ist, der drehbar in einer die Austrittsmündung der Laval-Düse (20) aufweisenden Durchgangsbohrung (42) eines Hauptkörpers (40) angeordnet ist, welche Durchgangsbohrung den restlichen Umfang des Kanales (15) bildet und daß der Hauptkörper (42) mit einem in diese Durchgangsbohrung führenden, dem Einfädeln des Multifilamentbündels dienenden Seitenschlitz (49) versehen ist, derart, daß der im Drehkörper befindliche Bereich des Kanales durch Drehen dieses Drehkörpers zum Einfädeln des Multifilamentbündels in Verbindung mit dem Seitenschlitz gebracht werden kann, wogegen in der Betriebsstellung des Kanales dieser Seitenschlitz durch den Drehkörper abgesperrt ist.
26. Einrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperren des Seitenschlitses (49) durch einen pneumatischen Stellmotor, vorzugsweise einen einen Kolben mit Kolbenstange aufweisenden Zylinder (52) bewirkbar ist, welcher Stellmotor an die Druckluftzufuhrleitung (23) der Laval-Düse (20) angeschlossen ist, derart, daß der Stellmotor bei öffnen der Druckluftzufuhr zur Laval-Düse gleichzeitig durch die Druckluft zum Absperren des Seitenschlitzes und so zum Herbeiführen der Betriebsbereitschaft des Kanales (15) betätigbar ist.
27. Verfahren zum Betreiben einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4 - 26, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Laval-Düse erzeugte Gasstrahl mit überschallgeschwindigkeit in den Kanal eingeleitet wird.
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