KR100296216B1 - 기체역학적인원리에의한다중필라멘트원사의가공방법,원사가공노즐,노즐헤드및이것의이용 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멀티 필라멘트(multi filament)원사(原絲)를 관통하는 원사채널의 가공사노즐을 사용하여 항공역학적인 원리에 의하여 가공하는 방법에 관한 것으로서 채널의 한 쪽 단부에서는 원사가 공급되고 다른 한 쪽에서는 가공사(加工絲)가 배출되도록 되어 있다. 이 때 중간부에서 압축공기가 공급원으로부터 4바(bar)이상으로 가공사채널에 공급되고 확대된 가속채널에서 공기분사는 초음속으로 가속된다.

Description

기체 역학적인 원리에 의한 다중 필라멘트 원사의 가공 방법, 원사 가공 노즐, 노즐 헤드 및 이것의 이용

공기 분사 가공 기술에 있어서는 2가지 형태의 원사 가공 노즐이 성공적임이 입증되어 왔다. 이것은 상기 원사 덕트로의 압축 공기 공급원 형태에 따라 구분할 수 있다. 이것의 제 1 형태는 방사(放射) 원리에 의한 공기 분사식 가공 노즐이다. 이 경우에 있어서 압축 공기는 예를 들어, EP-PS NO. 88 254에 따른 실시예와 같이, 1개 또는 그 이상의 현저하게 방사형으로 배열되는 공기 덕트에 의하여 공급된다. 방사 원리에 의해 작동하는 원사 가공 노즐은 100%미만의 다소 낮은 과송출을 요하는 원사의 경우에 주로 사용된다. 특별한 경우에는, 소위 효과 원사(effect yarns)로, 200%에 달하는 과송출이 간단하게 가능해 질 수 있다. 제 2 형제는 축원리에 따른 것이다. 이 경우에 있어서 압축 공기는 축 방향으로 향하는 덕트를 거쳐서 원사 덕트의 확장된 챔버(chamber)로 이송된다. 이러한 해결 방안은 EP-PS NO. 441 925에서 공지된다. 축 원리에 의해 작동하는 원사 가공 노즐은 주로 300%에 달하는 높은 과송출은 물론, 종종 500%에 달하는 경우에도 성공적으로 사용된다. 상기 2개의 실제적인 해결 방안은 특히, 노즐 출구 영역의 노즐 구멍의 형상에 의해서도 분류된다. EP-PS NO. 441 925에 따른 해결 방안은 출구 단부 앞에서 라발노즐(Laval Nozzle)에 상응하는 노즐 구멍을 갖는다. 이 라발 노즐은 최대 8°내지 100 정도의 매우 작은 개방각에 의해 특징 지워진다. 개방각이 소위 이상적인 라발각과 동일하거나 또는 이상적인 라발각모다 작을 경우에 공기압이 상기 라발 노즐의 가장 좁은 지점에서 어떤 임계 압력비 이상이 된다는 전제하에 상기 노즐 구멍에서의 공기 속도는 원활하게 음속 한계를 넘어 증가될 수 있다.

라발은 공기압이 감소되는 경우에 이상적인 노즐 내에서도 속도 증가 한계 영역이 노즐 내로 이동한다는 것을 인지하였다. 공지된 압력 파동을 갖는 충격파(衝擊波)가 형성될 수 있다. 유체 역학에서의 가장 특수한 분야에서는 상기 압력 파동이 회피된다. 기체에 의한 초음속 유동이 필요할 뿐만 아니라 동시적으로 원사가 노즐 중앙을 통과하여 안내되어 상기 충격파에 의하여 가공되므로 원사 가공 공정은 더욱 복잡하다. 모든 유동 손실을 보상하기 위하여 4바(bar)이상, 일반적으로는 6바 이상의 공기압이 공기 분사 원사 가공동안 사용된다. 공기의 이론적인 최대 속도(200 온도, 무한이 지속되는 전압력 및 10° 미만의 이상적인 라발 각도에서)는 약 770m/sec이다. 실제적으로 12바에서 최대 가능한 공기 속도는 500 내지 550m/sec 사이이고, 이것은 마하2 이하이다. 이것에 관해서는 1981년 5월호 “화학섬유/섬유공업”과학 연구지에서 참증된다. 가장 광범위하게 채택되는 전문적인 견해에 따르면, 상기와 같은 원사 가공은 초음속 현상인 압력 파동의 효과에 기인한 다. 이상적인 라발각을 갖는 원사 가공 노즐로 가공된 가공사는 현재 품질 표준으로 적용될 수 있다. 다른 노즐의 형상도 소정의 품질을 기초로 하여 시도될 수 있다. EP-PS No. 88 254에 있어서, 출원인은 트럼펫형의 노즐 입구 소위, 헤마제트 (Hemajet) 노즐을 갖는 대안적인 노즐 형상을 개발하였다. 상기 트렁펫형은 얼핏 보기에는 라발 법칙외의 것으로 보인다. 제2차 연구 보고서(국제 섬유-공보 실 제조 3/83)에 의하면, 트럼펫형에 의해서도 초음속이 발생되며, 최대 공기 속도는 약 400m/sec 범위에서 측정된 바 있다. 실제 원사 가공 결과에 있어서, 특수한 적용 영역에서는 트럼펫형 이 보다 유리한 것으로 나타났다. 상기 헤마제트-노즐은 볼록하게 구부러진 출구 구멍을 기초로 하는데, 이것는 단순한 반경으로 기술될 수 있다. 가장 좁은 지점과 직접적으로 연결되는 확장부를 조사해 보면, 이것이 초기에 짧은 거리에 있어서 이상적인 라발 개방각 범위에 있음을 알 수 있다. 이것이 양노즐 형태가 종종 유사한 원사 가공 결과를 나타내는 중요한 이유이다. 양 노즐 형태는 다양한 적용에 있어서 표준 노즐로서 유용함이 입증되었다.

방사 원리에 따른 원사 가공 노즐은 특히, 과송출의 경우에 있어서 축 원리 에 의한 원사 가긍 노즐을 능가한다 할지라도, 알려진 상기 문헌은 방사 원리에 따른 가공사 장력이 과송출이 증가할 경우에 현저히 감소함을 보여준다. 원사 가공 노즐 바로 뒤의 가공사의 장력이 원사 가공에 대한 품질 특성이 된다는 사실은 경험으로부터 공지된다. 품질의 양호한 대비(높은/낮은 값)는 생산 속도에 있어서 최소 50m/min, 바람직하게는 100m/min에서의 차이로 대비될 경우에 단순화된다. 품질이라 함은 가능한 모든 가공사 품질 표준을 포함한다. 가공된 제품에서 있어서 품질 표준으로서 직접적으로 측정할 수는 없으나 경험상으로 고려되어야 하는 생산조건도 포함된다. 예를 들어, 유입되는 원사의 강약의 진동은 특정값 이상을 허용할 수 없는 하나의 표준 또는 값이다. 본 발명에 따른 직접적인 도량형적』비교를 위하여 가공후의 가공사의 인장 강도(oN 또는 평균 oN) 및 순간적인 인장 강도의 퍼센트 편차(시그마 %)가 선택되는 것이 바람직하다. 이 2개의 값은 별도로 또는 결합값(AT값)로 파악될 수 있다. 또한, 이것은 스위스의 레테크 아게 사와의 협력하에 출원자에 의해 발명된 ATQ 측정 및 평가 원리에서 참증된다. 400m/min 이하의 원사 속도는 오늘날 결코 어려운 것이 아니다. 개별적인 실시예에 있어서 400 내지 600m/min의 원사 속도에서도 품질면에서 양호한 원사 가공이 실행된다. 이에 반하여 원사 이송 속도를 600m/min 이상으로 더욱 증가시키면 조악한 품질이 되어 버린다. 이것은, 예를 들어 가공사의 경우 설명할 수 없는 이유로 가공사가 개별적으로 휘감겨 현저하게 품질이 저하되는 것으로 나타난다. 원사 가공에 있어서 최고 품질이 요구될 경우 특히, 조밀한 실의 경우에 있어서, 공지된 원사 가공 노즐은 400m/min 이하의 생산 속도만 적용할 수 있다. 생산 속도라 함은 원사 가공 노즐로부터 실이 배출되는 속도를 말한다 따라서, 예를 들어 과도한 진동으로 인하여, 원사 가공이 와해되는 절대 가공 속도는 가공동안 생산 속도 및 품질 한계에 관하여 공지된다.

본 발명은 연속적인 원사 덕트(duct)를 갖는 원사 가공 노즐로 원사를 기체 역학적인 원리에 의해 가공하는 방법에 관한 것으로, 일단부에서는 원사가 공급되고, 타단부에서는 가공사(加工絲)로서 배출되는데, 압축 공기는 중앙부 내에서 4바(bar)이상의 압력 공급원으로부터 상기 원사 덕트로 공급되며, 공기 분사는 확장된 가속 덕트에서 초음속으로 가속된다. 또한, 본 발명은 압축 공기 공급원을 갖는 연속적인 원사 덕트를 포함하고, 이것의 일측면에서는 원사가 공급되고, 다른 일측면에서는 원사 가공이 수행될 수 있는 원사 가공 노즐, 노즐 헤드 및 이것의 이용에 관한 것이다.

제1도는 선행 기술의 노즐 출구의 도면.

제2도는 본 발명에 따른 가속 덕트의 한 실시예의 도면.

제3도는 제2도에 의한 본 발명에 따른 노즐 코어의 도면.

제4도의 품질 측정에 사용하는 조립형 노즐 코어를 갖는 원사 가공 노즐 또는 노즐 헤드의 도면.

제4(a)도는 짧은 측정 기간 동안의 AT값의 변화 도면.

제5도는 EP-PS No 88 254에 따른 선행 기술의 노즐 코어의 도면.

제6도는 본 발명에 따른 동일한 외곽 조립 치수를 갖는 노즐 코어의 도면.

제7도는 본 발명에 따른 가속 덕트의 몇몇 유리한 형상의 도면.

제8도는 본 발명에 따른 원사 가공 노즐 또는 노즐 헤드의 부분 단면도.

제8(a)도는 원사 가공 노즐의 출구부에서의 도 8의 부분 확대도.

제9도는가공사 장력에 있어서 본 발명에 따른 가공사 및 선행 기술에 따른 가공사의 비교도.

제10도는 선행 기술과 본 발명에 따른 다양한 노즐의 비교에 있어서 품질 측정치 표;

제11도은 선행 기술에 의한 가공사의 비교 시험도(우측).

제11(a)도는 본 발명에 따른 가공사의 도면(좌측).

제12도는 선행 기술 및 본 발명에 있어서 비교 측정을 위한 배치도.

제13도, 제13(a)도 및 제14도는 선행 기술(제13도, 제13(a)도) 및 새 발명(제14도)의 대비에 따른 개별적인 힘-신장률 도면이다.

본 발명의 실시예는 소정의 속도에서 가공의 질을 증가시키거나 또는 생산 속도를 예를 들어, 400 내지 900m/min의 범위내 및 그 이상으로 증가시키는 것을 목적으로 하고, 고도의 생산 속도에서도 낮은 생산 속도 또는 원사 속도에서와 마찬가지로 균일하게 양호한 또는 적어도 거의 균일하게 양호한 품질을 달성하는 것을 목적으로 한다. 또 하나의 부분적인 목적은 품질 및/또는 성능에 있어서 당해 장치를 최소 비용으로 교체 가능하게 하는 데에도 있다.

한 국면에서, 본 발명에 따른 방법은 가공사 속도 대 가공사 장력의 비의 최적화를 위하여 가속 덕트 내에서의 공기 분사가 마하 2 또는 마하 2 이상으로 가속됨에 의하여 특히 가능한 한 일정한 가공사 장력으로서 가공사 장력이 증가되는 것을 특징으로 한다.

또 다른 국면에서, 본 발명은 출구측 가속 덕트 및 원사 덕트로의 압축 공기 공급원(P)을 갖는 연속적인 원사 덕트를 가지고, 이것의 일측면에서는 원사가 공급 되고, 다른 일측면에서 가공사가 배출되는 원사 가공 노즐에 관한 것으로서, 가속 덕트의 가속부는 가속 덕트의 시 작부에서 직경(d)보다 1.5배 더 큰 길이(l2) 및 이상적인 라발각보다 더 큰 전체 개방각(α₂)를 갖는 것을 특징으로 한다.

품질의 제 1 열쇠는 가공 노즐 뒤의 가공사 장력에 있다는 것은 공지되었다. 가공사 장력이 성공적으로 증가되는 경우에만 품질이 향상될 수 있다. 그러나, 실제적인 획기적 진전은 공기 분사의 유동이 마하 2영역을 초과하여 증가된 경우에야 최초로 가능하게 되었다. 전체 업계의의 명백한 편견과는 대조적으로, 이것은 본 발명에 따른 가속 덕트의 설계에 의하여 구조적으로 달성될 수 있었다. 품질이 향상될 뿐만 아니라, 본 발명에 있어서 생산 속도의 증가에 의하여 매우 미미한 정도의 영향을 받는다는 것이 연이은 수많은 연구에 의하여 입증되었다. 본 발명자는 상기 목적이 원사 가공 공정을 강화시킴에 의해서만 해결 가능하다는 것을 인식하였다. 그러나, 상기 목적은 마하수가 결정적인 영향 요소라는 발견에 의하여 최초로 달성되었다. 당업자는 이전에 지나칠 정도로 유속에만 고정되어 왔다. 그러나, 속도는 섬유 업계의 통상적인 실시예에서 상술한 범위를 초과하여 증가될 수 없다. (마하 2이하). 선행 기술에서는 라발 노즐의 법칙에 의하거나 또는 순수하게 경험적으로 양호한 것으로 결정된 노즐 형상에 의해 행해졌다. 마하 2이상으로 약간만 증가하여도 현저한 결과가 나타났다. 상기 원사 가공 공정의 강화에 대한 최선의 설명은 속도차가 충격파 바로 전후에서 증가되고, 이것이 필라멘트상에서 공기에 의한 상응 작용력에 직접적으로 영향을 준다는 데에 있다. 상기 충격파 영역에서 증가되는 힘은 가공사 장력을 증가시킨다. 충격파에서의 작용은 마하수를 증가시킴으로써 직접적으로 증대된다. 따라서, 본 발명에 있어서 가공사 장력은 상당히 증가될 수 있고, 품질도 지금까지 불가능한 정도로 보장될 수 있게 되었다. 본 발명에 따라서 이하 법칙이 알려지게 되었다: 즉, 보다 높은 마하수 : 보다 강한 파동 = 더 강화된 원사 가공이 그것이다.

강화된 초음속 유동은 더 넘은 전면에 걸쳐서 보다 강렬하게 산개된 원사를 포착한다. 이로 인하여 어떠한 필라멘트 루프(loop)도 충격파 작용 영역을 넘어 측면으로 벗어날 수 없다. 가속 덕트내의 초음속 유동의 생성은 팽창에 기초하므로, 유효 출구 단면의 증가 또는 거의 배가는 예를 들어, 마하 1.5 대신에 마하 2.5와 같은 보다 큰 마하 영역의 결과로서 달성된다. 이미 1차 일련의 실험에 의하여 다양하고도 놀라운 관찰을 할 수 있었다.

- 보다 높은 마하 범위를 위하여 설계된 초음속 덕트를 사용하는 경우에는 선행 기술에 비해 동일한 생산 속도에서 각각의 경우에서 발생하는 원사 가공의 질적 향상이 가능했다.

- 선행 기술의 원사 가공 노즐에 있어서 생산 속도를 높일 경우에 현저한 점차적인 품질 손실이 확인될 수 있었다. 본 발명에 따른 원사 가공 노즐에서도 품질손실이 발생하는데, 이것은 모든 실험에 있어서 적은 정도로 발생하고, 예를 들어 800m/분 이상의 매우 높은 생산 속도에서만 가공사의 섬도에 따라 문제가 된다.

- 개별적인 원사의 섬도에 있어서 실험은 1000 내지 1500m/min의 생산 속도에 이르기까지 원사 가공의 와해없이 수행되었다.

- 가공사의 인장 강도가 평균 약 50% 정도 증가될 수 있다는 것이 측정에서 즉시 인지되었다. 또한, 증가된 값도 예를 들어, 400 내지 700m/min의 엄청난 속도 범위에 걸쳐 거의 일정하게 유지되었다.

- 압축 공기의 공급 압력의 선택이 중요한 영향 요소라는 것도 확실히 인지 되었다. 많은 경우에 있어서 보다 높은 마하수를 유지하기 위하여 보다 높은 공급 압력이 요구된다. 이것은 대략 6 내지 14바(bar)사이이나, 20바(bar)및 그 이상의 압력으로 증가될 수 있다.

선행 기술과 본 발명에서의 가공사의 광범위한 영역에서의 비교 실험 결과에 의해 이하 법칙(定律)이 밝혀졌다: 원사 가공의 품질은 낮은 마하 영역을 위해 설계된 초음속 덕트에서는 보다 높은 생산 속도에 있어서의 품질이 보다 낮은 생산 속도의 경우에 있어서의 품질과 비교하여 볼 때 최소한 동일하거나 또는 보다 양호하다. 원사 가공 공정은 충격파에서의 공기 속도가 마하 2이상 예를 들어, 마하 2.5 내지 마하 5의 경우에 너무 강렬해서 원사의 최대 통과 속도에서도 거의 예외 없이 모든 루프(고리)가 충분히 포착되며, 원사 내에서 결합된다. 높은 마한 영역의 공기 속도의 발생은 가속 덕트 내에서 2가지 효과를 갖는다 첫째로, 개별적인 필라멘트가 보다 현저하게 산개되고, 더 큰 힘에 의해 노즐안으로 당겨진다. 원사 가공은 최대 속도에 이르기까지 더 이상 와해되지 않는다. 둘째로, 전체 필라멘트 결합체는 뚜렷한 외부 덕트 한계내에서 안에서 직접적으로 균일하게 상기 충격파 영역으로 유도된다.

또한, 본 발명의 실시예는 방법 및 장치에 있어서 다수의 특히 유리한 형태를 허용한다. 이것에 대해서는 청구항 2 내지 청구항 10 및 청구항 12 내지 청구항 17에 기술한다. 원사는 가속 덕트 내에서 가속된 공기 분사에 의하여 이에 상응하는 경로을 거쳐서 당겨지고 산개하며, 차후의 원사 가공 영역으로 전달된다. 원사 가공 기술의 요점은 일단 최종 가공자가 한번 우수하다고 판정한 품질을 또'다른 생산시에도 변함없이 유지할 수 있다는 데 있다. 동일한 품질의 유지는 항상 최상의 계명이다. 이것은 원사 가공에 있어서 결정적인 요소가 선행 기술에 비하여 보다 우수하게 제어될 수 있으므로, 본 발명에 있어서 특히 용이하게 달성된다. 이것에 있어서의 요지는 특히 가공사의 일정한 장력 및 원사 가공의 일정한 품질에 관하여 가공사 장력을 제어하는 것이다. 특히 압축 공기는 가속 덕트 내에서 최소 직경의 최소한 1.5배, 바람직하게는 2배의 길이에 걸쳐 가속되고, 이 가속 덕트의 입구 대출구 단면비는 2이상인 것이 바람직하다. 공기 분사의 전체 개방각은 10° 이상 즉, 이상적인 라 발각보다 커야 한다. 최상의 결과는 분사 공기의 가속이 일정하게 행해졌던 과거에 획득되었다. 그러나, 또한 다른 가속을 갖는 다양한 방안이 연구되었다. 그 결과는 연속적인 원추형 가속 덕트에 있어서 일정한 가속과 마찬가지로 거의 양호했다. 이 경우에 공기 분사는 불규칙적으로 현저히 확장되는 부분을 통과하여 변형없이 가속 덕트로 유입된다. 1개 또는 수개의 원사 필라멘트는 동일하거나 또는 상이한 과송출로 유입될 수 있고, 400 내지 약 1200m/min의 생산 속도로 가공될 수 있다. 상기 초음속 덕트 내의 압축 공기 분사는 마하 2.0 내지 마하 6, 바람직하게는 마하 2.5 내지 마하 4로 가속된다. 최상의 결과는 원사 덕트의 출구측 단부가 충격 부재에 의해 가공사가 상기 원사 덕트 축에 대하여 대략 직각으로 틈새를 통하여 배출되도록 제한받는 경우이다.

또한, 공기 분사는 이송 지점으로부터 상기 원사 덕트의 원통부로 질접적으로 축방향을 따라서 거의 일정 속도로 가속 덕트로 유입되는 것이 바람직하고, 이때 압축 공기는 이것이 가속 덕트 방향을 따라서 이송 부재와 일정각(β)으로 분사되도록, 1개 또는 수개, 바람직하게는 3개 또는 복수개의 오리피스 또는 덕트를 거쳐서 상기 원사 덕트로 유입되는 것이 바람직하다. 방사 원리에 의해 작동하는 공기 분사 원사 가공 노즐 즉, 본 출원의 구성 요소로서 본 명세서에 기재된 EP-PS 88 254에 따른 원사 가공 노즐은 매우 우수한 결과를 갖는 새로운 발명으로 현저히 개량될 수 있다. 상기 압축 공기는 초음속 덕트 방향으로 이송 부재와 상응하는 각도로 분사될 수 있도록 특히 3개의 오리피스를 통하여 상기 원사 덕트로 유입되는 것이 바람직하다. 선행 기술에서와 마찬가지로, 1개 또는 수개의 원사 필라멘트는 본 발명에 있어서 가지가지의 과송출로 가공될 수 있다. 최소 직경으로부터 최대 직경으로의 초음속 덕트의 이론적으로 유효한 전체 확장각은 10° 이상이나 40° 미만, 바람직하게는 12° 내지 30°, 더욱 바람직하게는 12° 내지 25°이어야 한다. 현재 일반적으로 사용 가능한 조도(roughness value)는 상한각(전체각)이 35°내지 36°일 경우에 형성되는데, 이 각을 초과할 경우 초음속 유동의 파괴가 발생한다. 상기 압축 공기는 대체로 원추형 가속 덕트내에서 일정하게 가속된다. 초음속 덕트 바로 앞의 노즐 덕트 부분은 대체로 원통형으로 설계되는 것이 바람직하고, 공기는 이송 부재와 더불어 상기 가속 덕트 방향으로 상기 원통부로 분사되는 것이 바람직 하다. 원사에서의 흡입력은 가속 덕트의 길이에 따라 증가된다. 노즐의 확장 또는 마하수의 증가는 원사 가공의 강화를 가져온다. 상기 초음속 덕트는 최소 1 : 2.0, 바람직하게 1 : 2.5 또는 그 이상의 단면 확장 범위를 가져야 한다. 추가적으로 상기 가속 덕트의 길이를 상기 가속 덕트의 시 작부에서의 상기 원사 덕트의 직경보다 3 배 내지 15배, 바람직하게는 4배 내지 15배로 크게 하는 것이 제안된다. 상기 가속 덕트는 전체적으로 또는 부분적으로 일정하게 확대될 수 있으며, 원추 부분 및/또는 약간의 구형을 가질 수 있다. 그러나, 상기 가속 덕트는 또한 단계적으로 설계될 수도 있고, 최소 1개 영역은 보다 큰 압축 공기 분사 가속도를 갖고, 최소 1개 영역은 보다 작은 압축 공기 분사 가속도를 갖는 상이한 가속 영역을 가질 수가 있 다. 상기 가속 덕트의 출구 영역은 더욱이 원통형 또는 거의 원통형일 수 있고, 입구 영역은 현저히 확장 가능하나 36° 미만으로 확장된다 상기 가속 채널의 한계 조건이 본 발명에 있어서 유지되는 경우, 상기 가속 덕트의 실시예는 거의 대등하거나 또는 적어도 대등한 것으로 입증되었다. 상기 초음속 덕트에 인접하는 상기 원사 채널은 현저히 볼록한 원사 덕트 입구를 갖는데, 이것은 특히 트럼펫형으로 40° 이상으로 확장되는 것이 바람직하고, 상기 초음속 덕트로부터 상기 원사 덕트 출구로의 전환부는 가변적인 것이 바람직하다. 결정적인 요인은 특히 충격 부재에 의하여 원사 가공 쳄버(chamber)내의 압축비가 유리하게 영향을 받으면서 출정하게 유지될 수 있다는 데 있다. 본 발명에 따른 원사 가공 노즐의 유리한 실시예는 이것이 그 안으로 공기가 유입되는 중앙 원통부를 갖는 연속적인 원사 덕트를 포함하고, 원사 이송 방향으로 원통 부분에 인접하는 원추형 가속 덕트는 바람직하게는 10° 이상의 개방각(α₂)을 가지며, 인접하는 확장부는 400 이상의 개방각(α₂)을 가지고, 이 확장부는 원추형이나 또는 트럼펫형으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 원사 이송 방향으로 유입부 및 압축 공기 공급원와 확장된 공기 가속부를 갖는 중앙 원통부, 출구측에서 조절가능한 충격 부재를 갖는 원사 덕트를 포함하는 원사 가공 노즐을 갖는 노즐 헤드에 관한 것으로, 상기 공기 가속부는 가속부의 시작부에서의 직경(d)보다 더 큰 길이(12) 및 100 보다 더 큰 전체 개방각(α₂)을 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 원사 덕트는 조립 및 제거 가능한 노즐 코아내에서 상기 중앙 원통부 및 상기 공기 가속부로 설계되는 것이 바람직하다. 시 작부에서의 직경(d)의 1.5배 이상의 길이(l₂) 및 10° 이상 40° 미만의 전체 개방 각을 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 가공사 채널은 특히 1개의 일체형 및 분해형 노즐 코어의 중앙 원통부및 공기 가속부로 구성된다.

본 발명에 있어서 또 하나의 과제는 기존 장치에 있어서 품질 및/또는 생산 속도를 개선하는 것이다. 본 발명에 따른 해결 방안은 생산 속도의 제고 및/또는 가공사 품질 향상을 기하기 위하여 기존의 노즐 코어(또는 노즐 코어를 포함하는 전체 노즐 헤드)의 대체로서 노즐 코어가 사용되는 특징을 갖는다. 이 노즐 코어 또는 전체 노즐 헤드는 선행 기술의 노즐 코어나 노즐 헤드와 동일한 끼워맞춤 공차를 가지고 있다. 이 새로운 대체 노즐 코어는 가속 덕트(11)의 시작부에서의 직경(d)의 1.5배 이상으로 긴 길이(l₂)와 10° 이상의 전체 개방각(α₂)을 갖는 공기 가속부를 갖추고 있다.

현재까지 수행된 시험 연구 결과에 의하면, 또한 가공 전의 원사외 습윤(moistening) 또한 본 발명과 더불어 보다 양호한 결과를 가져왔다. 그러나 당업자 들에 공지된 응축 파동에 대한 영향은 최종적으로 해결할 수 없었다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 EP-PS No.88 254에 상응하는 공지된 원사 가공 노즐의 출구 영역만을 도시한다. 상기 상응하는 원사 가공 노즐(1)은 제 1 원통부(2)를 포함하고, 이 제 1 원통부(2)는 동시에 직경(d)을 갖는 최소 단면(3)에 상응한다. 원사 덕트(4)는 최소 단면(3)으로부터 트럼펫형으로 확장되기 시작하고, 이 형상은 반경(R)로 정의 할 수 있다. 상응하는 충격파의 직경(DA_S)은 조절되는 초음속 유동에 기초하여 측정 될 수 있다. 상기 노즐의 내경보다 훨씬 적은 분리 또는 파괴 지점(A₁)은 상기 충격파의 직경(DA_S)에 의하여 비교적 정확하게 측정될 수 있다. 상기 분리 위치(A₁)의 영역 양측에 접선을 적용하면, 약 22°의 개방각(α₁)을 갖는 포락선 원추가 획득된다. 이것은 상응하는 표면 구성을 갖는 상기 노즐 형상에 있어서, 상기 충격파는 220의 개방각으로 분리됨을 의미한다. 상기 충격파의 특징에 관해서는 서푸에 언급한 과학적인 연구에서 참고된다. 공기의 가속 영역은 상기 칙소 단면(3)으로부터 상기 파괴 지점(A₁)까지의 거리(l₁)에 의해 한정될 수 있다. 이것은 순수한 초음속 유동이므로 공기 속도는 이것으로부터 대략적으로 산출될 수 있다. M_DA는 최대 공기 속도이다. Md는 최소 단면(3)에서의 음속이다. 본 실시 피에서는 다음의 값을 산출되었다;

DA_S/d ≒ 1.225, F_A/F₃≒ 1.5; l₁/d ＜ 1.0 ;

상기 최소 단면(3)에서의 음속(Md)이 330m/sec(마하 1)이면, 초음속 영역의 출구에서의 속도는 마하수로 1.8(M_DA)이 된다. 이 값들은 섬유 공보에 의한 측정값의 경우와 거의 근사하다. 상기 초음속 덕트내의 실제적인 가속 거리는 신규한 발명에 의하여 알려진 바와 같이 매우 짧다.

제2도는 본 발명에 따른 가속 덕트(11)의 형태의 한 실시예를 도시하면, 이것은 길이(12)에 상응한다. 본 발명에 따른 원사 가공 노즐(10)은 도시된 실시예에서 상기 최소 단면(3)에 이르기까지는 제1도에 따른 노즐 코어와 동일하나, 그 다음은 다르다. 개방각(α₂)은 20°로 주어져 있다. 상기 분리 지점(A₂)는 상기 초음속 덕트의 단부에 도시되는데, 여기서 원사 덕트는 개방각(a ＞40°)를 갖는 가변적이면서 현저한 원추형 또는 트럼펫형의 확장부(12)로 변한다. 이 형상은 제1도에서 보다 대체로 큰 충격파의 직경(D_AB)을 발생시킨다. 제2도의 경우에 있어서는 대략 이하의 방정식이 성립한다:

l₂/d : 4.2; Md : 330 m/sec(마하 1) ; D_AB/d ∼ 2.5 - M_DE:마하 3.2

본 발명에 따르면, 상응하는 개방각을 갖는 상기 가속 덕트(11)의 열장은 상기 충격파의 직경(DAE)의 증가를 가져온다. 여러 연구 조사는 예를 들어, 섬유 업계에 있어서 원사 가공은 원사의 충격파의 다중 관통의 결과로서 일어난다는 -종래 가정이 적어도 부분적으로 잘목되었음을 보여준다. 최대 압축 충격파(13)는 차후에 일어나는 급격한 압력 증가 영역(14)을 갖는 충격파 형성 영역에서 직접적으로 발생한다. 실제적인 원사 가공은 상기 압축 충격파 영역(13)에서 발생한다. 공기는 원사보다 대략 50배 정도 빠르게 유동한다. 분리 위치(A₃및 A₄)는 공급 압력이 감소되는 경우, 상기 가속 덕트(11)내로 이동할 수 있다는 것이 많은 연구에 의해 파악될 수 있었다. 실제에 있어서, 최적의 공급 압력이 각각의 원사에 대하여 결정되어야 하고, 최악의 경우를 위하여 상기 가속 덕트의 길이(12)는 다소 조금 길게 설계된다. 반면에, 상기 분리 위치는 압력에 의하여 거의 영향을 받지 않으흐로, 선행 기술의 해결 방안에서 공급 압력의 증가는 별 효과가 없었다.

제3도는 바람직한 전체 노즐 코어(5)의 실시예를 단면으로 도시한다. 외부 끼워맞춤 형상은 선행 기술의 노즐 코어에 정확하게 들어맞는 실시예가 바람직하다. 이것은 특히 기준 조립 치수, 오리피스의 직경(BD), 전체 길이(L), 노즐 헤드 높이(KH) 및 압축 공기 연결부(P)까지의 거리(LA)에 대한 것이다. 연구 결과에 의하면 이전의 최적 분사각(β) 및 이에 상응하는 압축 공기 오리피스(15)의 위치가 그대로 유지될 수 있다. 상기 원사 덕트(4)는 원사의 유입 영역(화살표;16)내에 원사유입 원추(6)를 갖는다. 가공사 이송 방향(화살표;16)에 따라 경사진 압축 공기 오리피스(15)를 거친 압축 공기에 의하여 뒤로 향한 배출 공기 유동은 감소된다. 치수 “X”(제6도)는 상기 공기 오리피스는 특히 최소 단면(3)의 직경 크기만큼 최소한 대략적으로 뒤로 편위되어 있음을 제시한다. 이송 방향(화살표;16)으로 볼 때, 원사 가공 노즐(10) 또는 노즐 코어(5)는 원사 유입 원추(6), 원통형 중앙부(7), 동시에 가속 덕트에 상응하는 원추(8) 및 확장된 원사 가공 쳄버(9)를 갖고 있다 상기 원사 가공 쳄버는 상기 트럼펫형(12)에 의하여 유동 방향에 대하여 횡방향으로 한정되며 개방 원추형 깔때기로도 구성될 수 있다.

제4도의 내장된 노즐 코어(5)를 갖는 원사 가공 헤드 또는 노즐 헤드(20)를 도시한다. 원사(21)는 공급 장치(22)에 의하여 원사 가공 노즐에 공급되고, 가공사(21')로서 계속 이송된다. 가공사 노즐의 출구 영역(13)에는 충격 부재(23)가 위치 한다. 압축 공기 연결부(24)는 상기 노즐 헤드(20)의 측면에 설치된다. 가공사(21')는 제 2의 공급 장치(25)에 의하여 이송 속도(VT)로 이동한다. 가공사(21')는 가공사 장력 센서(26), 예컨대 ATQ라고 하는 HemaQuality 상표의 센서를 거쳐서 안내되며, 여기서 가공사(21')의 장력(단위 cN) 및 순간 장력의 편차(시그마 %)가 측정된다. 측정 신호는 컴퓨터(27)에 전달된다. 이에 상응하는 품질 측정은 생산의 최적 관리를 전제로 한다. 그러나, 이 값은 무엇보다도 가공사 품질에 대끈 단위이다. 공기 분사 원사 가공 공정에서 품질 결정은 한정된 일정한 루프(loop) 크기가 없으므로 특히 어렵다. 보다 바람직한 것은 고객에 의하여 양호하다고 평가받는 품질에 대한 편차를 결정하는 것이다. ATQ 시스템으로 가능한 이유는 가공사의 조직 및 이것의 편차가 상기 가공사 장력 센서(26)에 의하여 평가될 수 있고, 단일 특성치 즉, AT값에 의하여 제시 가능하기 때문이다. 상기 가공사 장력 센서(26)는 아날로그 전기 신호로서 특히 원사 가공 노즐 뒤의 가공사의 장력을 감지한다. 상기 AT값은 가공사 인장 강도-측정치의 평균값 및 편차로부터 연속적으로 측정된다. 상기 AT값의 크기는 가공사의 조직에 좌우되며, 사용자의 품질 요구에 따라 그 사용자에 의해 좌우된다. 생산중에 가공사 장력 또는 필라멘트 장력의 편차가 변화하면 상기 AT값도 변화한다. 상하 한계값의 위치는 가공사 레벨 및 편물이나 또는 직물 시편에 의해 결정될 수 있다. 이것은 품질 요구에 따라 상이하다. ATQ측정의 유러한 장점을 들자면, 가공에 있어서 다양한 고장이 공정 중에 동시에 감지된다는 점이다. 예를 들면, 원사 가공의 균일, 원사의 급습(moistening), 원사의 파괴, 노즐 오염, 충격 부재 간격, 핫핀(hot pin) 온도, 공기 압력차, POY 삽입 영역, 가공사 모델 등이다. 제4(a)도는 짧은 측정 기간에 걸친 AT값의 변화표이다.

제5도 및 제6도는 실제 크기를 수배 확대한 상기 노즐 코어의 확대도이다. 제5도는 선행 기술의 노즐 코어이며, 제6도는 본 발명에 따른 노즐 코어이다. 본 발명에 의해 말하자면, 노즐 코어내에서 상기 과제가 해결됨에 따라 새로운 노즐 코어가 종전 것의 대체용으로 고안될 수 있었다. 따라서, 특히 치수 BD, EL, 조립길이로서 LA + K_H및 K_H는 동일할 뿐만 아니라 동일한 공차로도 제작되는 것이 바람직하다. 또한, 외부 출구 영역에서 트럼펫형 이 상응하는 반경(R)으로 선행 기술과 동일하게 제작되는 것이 바람직하다. 상기 충격 부재는 임의의 형상 즉 구형, 프랫볼(ftatball)형, 평탄형 이나 심지어는 반구형 모자형(제8(a)도)으로도 할 수 있다. 출구 영역에서의 충격 부재의 정확한 위치는 동일한 배출 간격(Sp₁)에 상응하는 외부 치수의 유지에 의해 유지된다. 제5도에서 도면 부호 17로 표시되는 원사 가공 챔버는 외부로 불변인 상태로 되어 있으나, 본 발명에 따른 가속 덕트(11)에 의하여 뒤로 향해 정해져 있다. 상기 원사 가공 챔버는 선정된 공기 압력에 따라서 제6도에서 2개의 화살표(18)에 의해 지시되는 바와 같이 가속 덕트내로 확대될 수 있다. 상기 노즐 코어는 선행 기술과 마찬가지로 세라믹, 초경합금 또는 특수강과 같은 고가의 소재로 제작되며, 실제적으로 가공 노즐의 비싼 부분이다. 새로운 노즐에서 중요한 것으로는 벽면(22) 뿐만 아니라 원통형의 벽면(21)도 가속 덕트의 영역에서 최적의 품질을 갖는다는 점이다. 트럼펫형 확장부의 구성은 가공사의 마찰을 감안하여 정해진다.

제7도는 다양한 형태의 초음속 덕트를 도시한다. 몇몇 경우에 초음속 덕트 부분에 대한 개방각만 지시된다. 모든 예상과는 달리 연구 결과는 실시예 사이에 별로 차이가 없다는 것이다. 개방각 범위 15° 와 25° 사이에서 12° 이상의 개방각을 갖는 순수한 원추형 가속 덕트가 최선의 형태임이 입증되었다(도면의 가장 좌측). 수직열 a는 순수한 원추형이고, 그 다음 열 b 및 열 c는 원추형 및 짧은 원통부의 조합이며, 이에 대하여 열 d는 포물형의 가속 덕트를 갖는다. 열 c는 원추형와 트럼펫형의 조합을 도시하고 있다. 열 f 및 열 g 의 경우에는 가속 덕트의 제 1 부분이 현저히 확장되어 원통부로 변화한다. 모든 형태로 시험한 결과는 매우 양호한 결과를 가져왔으며, 현재까지 가장 양호한 결과는 열 a 와 열 d로 얻을 수 있었다. 이해를 위하여 중앙 원통부가 밀리히터 범위, 심지어 1mm 미만의 직경을 갖는 것은 대수롭지 않은 것이 아니다. 가속부의 길이는 1cm 또는 그 미만의 범위에 있다.

제8도는 전체 노즐 헤드(20)를 도시하고 있는데, 이것은 노즐 코어(5) 및 공지된 하우징(24) 내에서 1개의 암(arm)에 의하여 조정이 가능하도록 고정된 배플헤드(14)를 갖는다. 삽입하기 위하여 충격 부재 또는 배플 헤드(14)는 암(23)에 의하여 화살표(25)방향에 따라 공지된 방법으로 원사 가공 노즐의 가공 영역으로부터 당겨지거나 선회되거나 한다. 압축 공기는 하우징 쳄버(27)로부터 압축 공기 오리피스(15)를 통하여 유입된다. 노즐 코어(5)는 클램핑 부재(28)에 의하여 상기 하우징에 부착된다. 상기 충격 부재는 구형(30) 대신에 반구형 모자형(31)으로도 할 수 있다.

제8(a)도는 상기 배플 헤드(14)에 대한 일련의 실시예를 갖는 본 발명에 따른 원사 가공 노즐의 조합체를 도시한다. 배플 헤드(14)는 노즐내의 트럼펫형구멍에 용이하게 밀려 들어갈 수 있다. 제6도에서 쇄선으로 정상 가공 위치를 도시하였으며, 배플 볼은 트럼펫형(12)과 접한다. 쇄선으로 도시된 위치는 가공 상태에서 정확한 위치에 대한 초기 위치로 활용될 수 있다. 한편으로는 트럼펫 형상 밑 다른 한편으로는 배플 헤드(14)의 형상에 의하여 내부의 원사 가공 챔버(18)가 형성되며, 배출 간격(Sp₁)은 원사 가공 공기 및 가공사의 배출을 위한 것이다. 배출 간격 (SP₁)은 각각의 경우에 가공사 품질에 기초하여 생산을 위하여 실험적으로 결정되고, 최적화되며 확정된다. 따라서, 원사 가공 챔버(18)의 형상과 크기는 볼 직경 및 배플 헤드의 형상에 따라서 영향을 미칠 수 있다. 본 발명자는 배출 간격의 크기로써 최초 가속 덕트에 대한 압력 상태를 조정할 수 있다는 것을 알아냈다. 배출 간격(Sp₁)을 감소시키면 관류 저항 및 원사 가공 챔버내의 정압이 변한다. 압력 조정을 위해서는 간격의 변경을 십분의 수밀리미터 크기로 조정한다. 이전의 시험 연구에서는 각각의 경우에 있어서 원형 단면 및 종방향 단면이 대칭적으로 구성되는 초음속 덕트가 사용되었다.

그러나, 새로운 해결 방안은 비대칭형이면서도 원형과는 다른 단면, 예를 들어 직사각형 단면 또는 유사 직사각형 단면이나 유사 타원형 단면을 갖는 초음속 덕트로 설계할 수 있다 또한, 노즐은 실을 째기 위하여 개방될 수 있도록 분할형으로도 할 수 있다. 이에 관해서는 국제 출원 PCT/CH96/00311에서 참증이 되었으며, 기술적 내용에 대하여 본 출원에 병합된 구성 부분으로 명시된다.

제9도는 하단 좌측에 개략적으로 선행 기술의 원사 가공을 도시한다. 여기서는 2개의 주 매개 변수가 강조된다. 개구 영역(Oe-Z₁) 및 직경(d)에서 출발한 충격파 직경(DAs)은 제1도에 도시된 형태의 노즐에 상응하는 것이다. 반면에, 본 발명에 따른 원사 가공 방법은 상단 오른편에 도시된다. 자명한 바로는 값(Oe- Z₂및 D_AE)이 상당히 크다는 것이다. 또 하나의 관심사가 인지되었다. 원사 구멍은 압축 공기 공급원(P) 영역에서 가속 덕트 앞에서 시작하고, 원통형 단면에서 개시된다는 것으로서 미리 개방된다는 의미에서 V0로 표시하였다. 특히, 치수(V0)는 직경(d)보다 크게 택해진다.

제9도의 주요 내용은 Mach ＜2인 선행 기술(곡선 T311)과 발명에 따른 Mach＞2인 원사 가공 노즐(곡선 5315)의 가공사 장력의 대비표이다. 도표의 수직측은 가공사 장력(cN)을 표시한다. 수평축에서는 생산 속도가 단위(m/min)로 표시된다. 곡선 T311은 생산 속도가 500m/min을 상회하면, 가공사 장력이 현저하게 감소함을 볼 수 있다. 대략 650m/min을 상회하면 원사 가공이 와해되었다. 이에 반하여 본 발명에 따른 노즐에 의한 가공사 장력은 상당히 커졌을 뿐 아니라 400 내지 700m/min 범위 내에서 거의 일정하였으며, 또한 보다 큰 생산 범위 내에서는 다만 서서히 감소하였다. 마하수(Mach Number)의 증가는 새로운 발명과 더불어 진일보의 가장 중요한 “비법”중의 하나이다.

제10도는 ATQ품질 시험 결과를 도시한다. 최상단의 표는 평균 인장 강도(cN)이고, 중간의 표는 순간 장력의 %편차(시그마 %)이며, 최하단의 표는 이에 재한 AT 값을 제공한다. 각각의 표의 제 1 수평선 상에는 각각의 표준 노즐의 값 즉, 선행 기술의 원사 가공 노즐에 대한 값이 제시된다. 위에서 아래로는 연속적으로 상이한 개방각 19°내지 30,6° 를 갖는 발명에 따른 5노즐의 값이 제시된다. 본 발면에 따른 모든 노즐은 동일한 길이의 초음속 덕트를 갖는다. 값 0.00은 가공이 불가하거나 또는 시험이 행하여지지 않았음을 의미한다.

제11도 및 제11(a)도는 가공사를 시각적으로 대비한다. 제11도(우측 도해)은 생산 속도가 각각 400, 600 및 800m/min인 선행 기술의 노즐에 의한 각각의 가공사를 도시한다. 800m/min에서 압력을 12바(bar)로 증가시켰다. 이 결과는 400m/min까지 양호하며, 600m/min에 있어서는 제한된 범위 내에서 양호한 것으로 나타난다. 좌측도해(제11(a)도)에는 본 발명에 따른 노즐을 5회 시험한 결과가 제시된다. 이것은 생산 속도가 800m/min인 경우에도 양호한 결과가 관찰됨을 도시한다 이에 반하여 선행 기술에 의한 비교예(이것의 우측)는 비록 12바의 공급 압력을 사용한다』하더라도 고객이 허용하지 않을 것이다. 제11도 및 제11(a)도에서는 동일한 가공사 품질과 동일한 조건들이 시험되었다. 코어:PAdtex 78f66×1;효과 PAdte×78f66×1;OF 12/30%. 제12도는 제11도에 의한 비교 시험에 대한 시험표를 제시한다. 여기에서 다음일 측정치(설정치와 측정치)를 구하였다:(표 선행기술/새발명을 참조).

제11도 및 제12도에 대한 분석 결과는 제13도, 제13도3 및 제14도에서도 취할 수 있다. 그림의 좌측에는 다수의 필라멘트의 각 %의 신장률(E:수평)에 대한 각각의 개별 하중(F cN/dtex;수직)을 각 도표로 도시한다.

제13도는 표 12에, 제13(a)도는 표 12b에, 그리고 제14도는 표 12c에 속한다. 도표에는 개별 하중/신장 곡선이 포함된다.

특히, 본 발명은 본 발명에 따른 가속 덕트 영역의 형상으로 비교적 소규모의 작업으로도 기대말의 다수 효과를 얻었다. 이것는 다음의 예로 들 수 있다:

- 일반적인 공정 매개 변수에 대해 어떠한 변경을 가하지 않고도 선행 기술의 노즐 코어 대신에 본 발명에 따른 노즐 코어를 제작한 결과가 품질이 보다 안정되고 향상되었다.

- 또는 고객이 생산 속도를 약간 증가시키려고 할 경우, 본 발명에 따른 노즐 코어의 제작으로 품질의 손실이 없이도 생산 속도의 증가를 허용한다.

- 또는 고객이 생산 속도를 현저하게 증가시키려고 할 경우, 공기의 공급 압력을 증가시킴으로써 품질이 보장될 수 있다.

- 각각의 경우에 있어서 노즐 코어만의 교체 또는 전체 노즐 헤드의 교체도 가능하다.

현재까지 최상의 원사 가공 노즐은 출구측 가속 덕트 및 원사 덕트의 압축 공기 공급원(P)을 갖는 일반적인 원사 덕트로, 이것의 일단부에서 원사가 유입되고, 타단부에서 가공사 채널내로 압축 공기 공급(P)이 되는 것으로서, 이것은 공기 공급이 되는 중앙 원통부를 가진 일반 원사 덕트와 필라멘트 이송 방향에서 개방각(α₂)이 10° 이상인 원통형 단면에 바람직하게 연이은 원추형 가속 채널 및 개방각이 40° 이상인 연속적인 확장부을 가지며, 이 때 확장부는 원추형 또는 트럼펫형으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

원사 가공 노즐은 노즐 코어로서 노즐 헤드내에서 조립 분해가 가능하고, 조립 상태에서는 노즐 헤드를 형성하거나 또는 조립된 노즐 코어와 더불어 노즐 헤드로서 구성이 가능하며, 노즐 코어에서 출구측으로 막을 수 있도록 배치된 밴플 헤드를 갖고, 이것에 의하여 원사 가공을 제어한다.

선행 기술에 비하여 공기 분사에 의한 섬유사의 가공 요소의 핵심인 초음속 노즐의 설계를 최적화함으로써, 가공사의 물리적인 품질 향상과 생산성의 극대화에 기여하는 효과가 있다.

Claims (21)

1. 일단부에서 원사(21)가 공급되고, 타단부에서는 가공된 가공사(21')가 배출되며, 중앙부(7)에서 4바 이상의 공급 압력(P)을 갖는 압축 공기가 가속 덕트(11)에서 분사되어 초음속으로 가속되는 관통 원사 채널(4)로 된 원사 가공 노즐(10)에 의한 원사의 기체 역학적인 원리에 의한 가공 방법에 있어서, 생산 속도가 400m/min 이상에서 가공사 장력은 증가되고, 가공사 속도 대 가공사 장력비는 가속 덕트(11)내의 공기 분사가 마하 2이상의 속도로 가속되어, 주어진 가공사 품질의 가공사 장력이 광범위한 생산 속도에 걸쳐서 거의 일정하도록 최적화되어 있는 것을 특징으로 하는 기체 역학적인 원리에 의한 원사의 가공 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 압축 공기의 공급 압력(P)은 6 내지 14바 또는 그 이상의 범위내 있으며, 상기 생산 속도가 400 내지 700m/min인 경우 주어진 가공사 품질의 가공사 장력은 대략 일정한 것을 특징으로 하는 기체 역학적dls 원리에 의한 원사의 가공 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 가속 덕트(11)내의 압축 공기는 가장 좁은 직경(d)의 최소 1.5배, 바람직하게는 2배 이상의 길이에 걸쳐서 가속되며, 상응하는 덕트 단면의 입구 단면 대출구 단면비는 2이상인 것을 특징으로 하는 기체 역학적인 원리에 의한 원사의 가공 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 공기 분사의 전체 개방각(α₂)은 10° 이상 또는 이상적인 라발각보다 크며, 특히 12° 내지 30°, 바람직하게는 15° 내지 25°인 것을 특징으로 하는 기체 역학적인 원리에 의한 원사의 가공 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 가속 덕트(11)내에서 분사 공기의 가속은 초음속 영역에서 일정하거나 또는 증가하거나 또는 가변적이거나 또는 상이한 가속도 및/또는 가속도가 영(0) 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 기체 역학적인 원리에 의한 원사의 가공 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 분사 공기는 공급원으로부터 원사 덕트(4)로 직접 축 방향을 따라서 대략 일정한 속도로 가속 덕트(11)에 이르기까지 유도되고, 상기 압축 공기(8)는 1개 또는 수개, 바람직하게는 3개의 오리피스(15)에 의하여 원사 덕트(4)로 유입되며, 이 때 압축 공기는 가속 덕트(11)방향으로 이송 부재와 일정한 각(β)으로 분사되도록 되는 것을 특징으로 하는 기체 역학적인 원리에 의한 원사의 가공 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 공기 분사는 연이어 있는 크게 확장된 부분(가공사 쳄버 9)에 의하여 방향 전환없이 가속 덕트(11)에 유입되는 것을 특징으로 하는 기체 역학적인 원리에 의한 원사의 가공 방법.
8. 제1항에 있어서, 1개 또는 수개의 가공사 필라멘트(코어/효과)가 동일하거나 상이한 과송출로 유입되고, 생산 속도가 400 내지 1500m/min 또는 그 이상, 바람직하게는 5,00 내지 1200m/min으로 가공되는 것을 특징으로 하는 기체 역학적인 원리에 의한 원사의 가공 방법.
9. 제1항에 있어서, 초음속 덕트내의 상기 압축 공기 분사 속도는 마하 2.0 내지 6, 바람직하게는 2.5 내지 4로 가속되는 것을 특징으로 하는 기체 역학적인 원리에 의한 원사의 가공 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 원사 덕트(4)의 출구측 단부는 가공사(21')가 가공사 채널 축'에 대략 직각이 되도록 간격(SP₁)을 통하여 배출되도록 반구형체(23)가 경계를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 기체 역학적인 원리에 의한 원사의 가공 방법.
11. 출구측의 가속 덕트(11) 및 가공사 채널(4)로 통하는 압축 공기 오리피스(15)를 갖는 일반적인 원사 덕트(4)를 갖는 원사 가공 노즐(10) 또는 노즐 코어(5)에 있어서, 이것의 일단부에서 원사(21)가 공급 가능하고, 이것의 타단부에서 가공된 가공사(21')가 배출될 수 있으며, 가속 작용 부분은 접속된 가속 덕트(11)의 압축 공기 오리피스(15)를 관통하여 초음속 덕트로 구성되며, 상기 가속 덕트(11)의 시작부에서의 직경(d)의 1.5배 이상의 길이(12) 및 10° 이상 40° 미만의 총 개방각(α₂)을 갖는 것을 특징으로 하는 원사 가공 노즐.
12. 제11항에 있어서, 상기 가속 덕트(11)의 총 개방각(α₂)은 10° 내지 40°, 바람직하게는 12°내지 30°, 더욱 바람직하게는 15° 내지 25° 인 것을 특징으로 하는 원사 가공 노즐.
13. 제11항에 있어서, 상기 가속 덕트(11)는 최소 1:2.0의 단면 확장 범위 및 10° 이상의 총 개방각(α₂)을 갖는 것을 특징으로 하는 원사 가공 노즐.
14. 제11항에 있어서, 상기 가속 덕트(11)는 원추형으로 구성되고, 특히 보다 현저히 확장전 트럼 펫 구멍(12)으로 변화하는 것을 특징으로 하는 원사 가공 노즐.
15. 제11항에 있어서, 상기 가속 덕트(11)의 길이(l₂)는 가속 덕트 시작부에서의 원사 덕트 직경(d)보다 최소 2배, 바람직하게는 3 내지 12배 큰 것을 특징으로 하는 원사 가공 노즐.
16. 제11항에 있어서, 상기 가속 덕트(11)의 입구부는 원통형 또는 유사 원통형(V0)이고, 출구부는 40°이상으로 현저히 확장되는 것을 특징으로 하는 원사 가공 노즐.
17. 제11항에 있어서, 상기 공기 분사 노즐(10)은 방사 원리에 의한 압축 공기 공급원(P)꼴 갖는 것을 특징으로 하는 원사 가공 노즐.
18. 관통 원사 덕트(4)을 포함하고, 원사 이송 장치내에 유입부, 압축 공기 공급 원을 포함하는 중앙부 및 확장 공기 가속부와 출구측에서 특히 막을 수 있는 배플 헤드(23)를 가지며, 원사는 유입 부에서 공급 가능하고 배플 헤드측에서 배출이 가능한, 원사 가공 노즐(10)을 갖는 노즐 헤드(20)에 있어서, 가속 작용부(11)는 연이어서 가속 덕트(11)의 압축 공기 구멍과 접속 초음속 덕트로서 관통되도록 구성되고, 가속 덕트(11)의 시 작부에서의 직경의 1.5배 이상이 되는 길이(12) 및 100 이상 40° 미만의 총 개방각(o s)을 갖는 것을 특징으로 하는, 원사 가공 노즐(10)을 갖는 노즐 헤드(20).
19. 원사 덕트(4)를 포함하는 원사 가공 노즐(10)을 갖고, 원사 이송 장치내에 유입부, 압축 공기 공급원(P)을 갖는 중앙 원통부 및 확장 공기 가속부와 출구측을 특히 가로 막을 수 있는 배플 헤드를 갖는 제 18 항에 따른 노즐헤드(20)에 있어서, 상기 원사 덕트(4)는 중앙부와 일체형 및 해체형의 노즐 코어(5)내의 공기 가속부로 구성되는 것을 특징으로 하는 노즐 헤드.
20. 제18항에 있어서, 상기 노즐 코어(5)는 공기가 압축 공기 오리피스(15)를 거쳐서 유입되는 중앙 원통부(7)를 갖는 일반적인 원사 덕트(4) 및 필라멘트 이동 방향으로 원통부(7)에 100 이상의 개방각을 가지고 직접 연이어 있는 원추형 확장부와 40° 이상의 개방각(a)을 가지고 접속되는 원추형 또는 트럼펫형의 확장부를 갖는 것을 특징으로 하는 노즐 헤드.
21. 한 쪽에는 원사(21)가 공급되고, 다른 한 쪽에서는 가공사(21')가 배출되어 기체 역학적인 원리에 의해 가공되는 가공사가 제작되며, 가속 덕트(11)의 가속 작용부는 일반적으로 초음속 덕트로 구성되고, 가속 덕트(11)의 시작부에서의 직경(d)의 1.5배 이상인 길이(l2) 및 10° 이상 40° 미만의 총 개방각(α₂)을 가지고 있어 가속 덕트(11)에서 마하수가 2 이상인 초음속 유동을 얻을 수 있는 출구측 가속 덕트(11)의 일반적인 원사 덕트(4) 및 원사 덕트(4)로 통하는 압축 공기 오리피스(15)로 된 노즐 헤드(20) 또는 노즐 코어(5)로서의 상기 원사 가공 노즐(17)의 이용.