EP1217111A2

EP1217111A2 - Pneumatische Spinnvorrichtung

Info

Publication number: EP1217111A2
Application number: EP01130243A
Authority: EP
Inventors: Peter Anderegg
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2002-06-26
Also published as: US6679044B2; CN1360099A; JP2002235249A; CN1308513C; US20030110755A1; EP1217111A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Spinnvorrichtung (1) zur Herstellung eines gesponnenen Fadens aus Fasern. In einem Düsenblock (2) ist eine Hohlraum (3), mit einer Spindel (5) angeordnet. Mindestens eine Strahldüse (4) dient zur Erzeugung eines rotierenden Luftstroms in der Hohlraum (3). Gegenüber der Spindel (5) ist ein Faserführungsmittel (6) angeordnet, das bei der Herstellung des Fadens als falscher Kern dient. Ein Faserführungskanal (11) mündet am Fuss des Faserführungsmittels (6) von Aussen in die Hohlraum (3). Der Faserführungskanal (11) weist entlang seiner Länge einen veränderlichen Querschnitt auf. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Vorrichtung zur Herstellung eines gesponnenen Fadens aus einem Faserverbund mittels einer Wirbelströmung.

Aus DE 41 05 108 (fortan DE'108) ist eine pneumatische Spinnvorrichtung bekannt die zur Herstellung eines Fadens aus einem kurzfaserigen Faserband dient. Die Fasern werden in einem Düsenblock, der im Innern eine Hohlraum mit einem kegelförmigen Tragkörper aufweist, mit einem rotierenden Luftstrom beaufschlagt und so zur Drehung veranlasst, dass sie einen Faden bilden. Der Faden wird durch einen Spindelkanal einer im Wesentlichen gegenüber dem kegelförmigen Tragkörper angeordneten Spindel abgezogen. Am Fuss des kegelförmigen Tragkörpers mündet von aussen ein Faserführungskanal in den Düsenraum ein. Dieser Faserführungskanal dient der Zuführung der Fasern, resp. des Faserbands, von aussen in die Hohlraum. Über das freie Ende des kegelförmigen Tragkörpers ragt ein nadelförmiges Führungsbauteil, dessen Spitze auf das Zentrum des Spindelkanals der rotierend oder stillstehend angeordneten Spindel gerichtet ist. Diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass auf die Qualität des erzeugten Garns schlecht Einfluss genommen werden kann. Infolge der Ausgestaltung, insbesondere des Faserführungskanals und des kegelförmigen Führungsbauteils, neigt die durch den rotierenden Luftstrahl eingeleitete Drehung der Fasern dazu, sich bis in den Faserführungskanal fortzusetzen. Durch abrupte Übergänge insb. zwischen Faserführungskanal und Düsenraum, resp. Tragkörper entstehen Wirbel und Turbulenzen die sich negativ auswirken. Dies stellt einen erheblichen Nachteil dar. Die Garnqualität bleibt dadurch nicht konstant, sondern fluktuiert.

Aus DE 40 36 119 (fortan DE'119) ist eine weitere pneumatische Spinnvorrichtung bekannt die zur Herstellung eines Fadens aus kurzen Fasern dient. Diese Vorrichtung weist ebenfalls einen Düsenblock auf. In dessen Innern ist jedoch, im Unterschied zu DE'108, kein konischer Tragkörper vorhanden. Anstelle des Tragkörpers weist diese Vorrichtung ein Führungsbauteil auf, das im Wesentlichen aus einem Draht besteht der und auf eine Öffnung einer rotierenden oder feststehenden Spindel zeigt. Die Funktionsweise dieser Anordnung ist ansonsten weitgehend analog zu der in DE'108 gezeigten und wird daher hier nicht weiter erläutert. Insbesondere diese Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass die Garnqualität praktisch nicht kontrolliert werden kann. Aufgrund der unkontrollierten Luftströmung, insb. in der Hohlraum und dem Bereich in dem das Faserband zugeführt wird, ist die Faserqualität nur schwer beherrschbar. Die aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen weisen im Bereich, in dem das Faserband in den Düsenblock eingeführt wird, und im Bereich in dem die Fasern dem rotierenden Luftstrom ausgesetzt werden, eine Ausgestaltung auf, die u.a. unkontrollierte Luftströmungen begünstigt. Turbulenzen und fluktuierende Luftströmungen wirken sich negativ auf die Garnqualität aus und begrenzen die Verarbeitungsgeschwindigkeit. Die durch den Luftstrom auf die Fasern ausgeübte Drehbewegung ist zudem nur schwer beherrschbar und wirkt sich bis auf den Faserführungskanal aus.

Es ist Aufgabe der hier offenbarten Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen derart weiterzubilden, dass eine verbesserte, konstante Garnqualität erreicht wird. Insbesondere soll die Garnqualität gezielt einstell- und kontrollierbar sein.

Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen definierte Erfindung gelöst.
Die hier offenbarte Erfindung zeigt eine pneumatische Spinnvorrichtung die zur Herstellung eines gesponnen Fadens aus Stapelfasern dient. Ein Düsenblock beinhaltet im Innern einen Hohlraum mit Strahldüsen. In diesem Hohlraum ist gegenüber einer im Wesentlichen zylindrischen Spindel koaxial ein Faserführungsmittel angeordnet, das in einen Faserführungskanal übergeht oder aus diesem entspringt. Der Faserführungskanal mündet von aussen in den Hohlraum ein und dient der Zuführung von Fasern, resp. eines Faserbands, z.B. aus einem Lieferwerk. Die Ausgestaltung und die Anordnung des Faserführungskanals und des Faserführungsmittels ist für die resultierende Qualität und die Eigenschaften des Garns von erheblicher Bedeutung. Der Faserzuführkanal wird mit Vorteil unter Berücksichtigung aerodynamischer Gesichtspunkte ausgelegt. Die gegenüber dem Faserführungsmittel angeordnete Spindel ist fest oder rotierend angeordnet und weist einen im wesentlichen zentrisch verlaufenden Spindelkanal auf, der zum Wegführen des gesponnenen Fadens dient. Der Faserführungskanal ist gegenüber der Spindel mit Vorteil seitlich versetzt angeordnet. Während der Verarbeitung wird das aus einem Lieferwerk auslaufende Faserband durch den Faserführungskanal in den Hohlraum eingebracht. Nahe beim Eingang des Spindelkanals werden die Fasern des Faserbands einem rotierenden, spiralförmigen Luftstrom ausgesetzt, der durch die im Wesentlichen tangential zur Spindel und dem Faserführungsmittel angeordneten Strahldüsen erzeugt wird. Die Fasern werden dabei um das Faserführungsmittel herum direkt dem rotierenden Luftstrom ausgesetzt, der eine vom Faserband trennende Kraft auf nicht im Spindelkanal geführte Faserenden ausübt. Die Anordnung der Spindel, des Faserführungsmittels und dem Faserführungskanal sind so gewählt, dass der vorlaufende Faserendteil (Faserendteil der zuerst in die Öffnung des Spindelkanals eintritt) der Fasern schon einen Teil des Garns bilden, während dem das nachlaufende Ende (Faserendteil der nicht zuerst in die Öffnung des Spindelkanals eintritt) der Fasern durch die nach aussen wirkende Kraft abgehoben wird. Dieses nachlaufende freie Ende der Fasern, wird durch die Luftströmung im Wesentlichen spiralstrahlenförmig rotierend um die Spindel angeordnet. Beim Weiterverlauf des Verarbeitungsprozesses des Faserbands werden die Fasern nach und nach in den Spindelkanal eingezogen, wobei sie sich spiralförmig um das Faserführungsmittel schlingen, so dass ein gesponnener Faden mit echter Drehung entsteht.

Durch das Faserführungsmittel und den erfindungsgemäss ausgestalteten und angeordneten Faserführungskanal können sich die Fasern des durch den Faserführungskanal zugeführten Faserbands nur schwer unkontrolliert umeinander schlingen. Das Faserführungsmittel wirkt zudem als sogenannter falscher Kern, der, gemeinsam mit dem erfindungsgemäss ausgestalteten und angeordneten Faserführungskanal, das Fortpflanzen der Drehung bei der Fadenbildung kontrolliert. Dadurch wird vermieden, dass Fasern falsch gedreht werden, resp. ein Falschdrall vom Faserführungsmittel rückwärts gegen den Faserführungskanal Richtung Lieferwerk entsteht, was ein echtes Drehen der Fasern zumindest teilweise verhindern und die Garnqualität beeinflussen würde.

Der Faserführungskanal und das Faserführungsmittel weisen bevorzugt einen kontinuierlichen, aerodynamischen Verlauf auf und sind, abhängig vom zu erzielenden Effekt, symmetrisch oder asymmetrisch, verjüngend oder bauchig ausgebildet. Andere Formen und Anordnungen des Faserführungsmittels sind möglich.

Die Gestaltung und Anordnung des Faserführungskanals, in dem das Faserband oder die Fasern aus dem Lieferwerk in den Hohlraum im Düsenkopf eingeführt wird, übt wesentlichen Einfluss auf den Verarbeitungsprozess und das resultierende Garn aus. Im Faserführungskanal werden die Fasern des Faserbands durch Ausrichten und Anordnen für den Spinnprozess vorbereitet, bevor sie in den Hohlraum eintreten und dem rotierenden Luftstrom ausgesetzt werden. Die Ausgestaltung und der Querschnittsverlauf des Faserzuführkanals bestimmt, wie das Faserband und die Fasern umgeformt und vorbereitet werden. Der Kanal ist so ausgestaltet, dass in seinem Innern im Betrieb eine kontrollierte Luftströmung herrscht, die von aussen in den Düsenkopft hinein gerichtet ist und auf die Ausrichtung und Anordnung der Fasern gezielt Einfluss nimmt. Je nach Querschnittsverlauf kann z.B. erreicht werden, dass die Fasern eher gekringelt oder eher gestreckt dem Prozess zugeführt werden, wodurch Garne mit unterschiedlichen Eigenschaften erzeugt werden. Durch die Ausgestaltung und Anordnung des Kanals wird zudem auf die Drehung der Fasern im Spinnprozess und auf die Faserführung Einfluss genommen. Durch ein bewusstes Design des Faserführungskanals und der darin herrschenden Strömungsverhältnisse wird die Konstanz der Garnqualität optimiert.
Durch das Design des Kanalquerschnitts wird auf die Luftströmung, den Druckverlauf im Kanal und die Faserverteilung Einfluss genommen. Durch eine gezielte Führung der Strömung, und falls erforderlich kontrollierte Wirbelbildung, wird ein ungewolltes Verdrehen der Fasern insb. im Faserführungskanal vermieden. Mit Vorteil weist der Faserführungskanal einen fliessenden Verlauf ohne abrupte Querschnittsänderungen auf. Ecken und Kanten, die negative Strömungen, insb. Strömungsabrisse und Turbulenzen erzeugen, werden vermieden. Der Faserführungskanal geht mit Vorteil ohne abrupte Übergänge und fliessend in das Faserführungsmittel über.

Der Faserführungskanal kann bei Bedarf zumindest Bereichsweise einen mehrteiligen Querschnitt aufweisen und mit zusätzlichen Faserleitmitteln, wie z.B. Rippen Lamellen oder Vertiefungen ausgestattet sein, die ein Verdrehen der Fasern unterstützend verhindern. Die Luftströmung im Faserführungskanal wird falls erforderlich durch spezifische Leitmittel, z.B. in der Form von Lamellen oder profilierten, die Strömung durch Druckunterschiede beeinflussende Elemente gesteuert und gelenkt.

Der Faserführungskanal weist längs einen veränderlichen Kanalquerschnitt auf. Dieser ist so ausgebildet, dass die zu verarbeitenden Fasern gezielt umgebildet und für den Spinnprozess vorbereitet werden. Der Faserführungskanal weist bevorzugt zumindest bereichsweise einen Querschnitt auf der oval, kreis-, halbkreis-, kreissegment-, nieren-, herz-, sichel- oder halmondförmig ausgebildet ist, oder entlang seiner Länge oder in einem Querschnitt eine Kombination dieser oder anderer Formen aufweist. Längs verlaufende, in den Querschnitt integrierte Graben oder Vorsprünge sind ebenfalls geeignet. Besonders relevant ist der Verlauf der Fläche des Kanalquerschnitts. Durch sie kann, u.a. der Druckverlauf und der Verlauf der Strömungsgeschwindigkeit lokal bestimmt werden. Durch zusätzliche Fluidquellen oder Fluidsenken, z.B. in der Form von Düsen, die in den Faserführungskanal einmünden (angeordnet sind), wird die Strömung bei Bedarf gezielt beeinflusst und auf die Faserumbildung Einfluss genommen. Entlang seiner Länge weist der Faserführungskanal je nach Anforderungen zumindest bereichsweise einen kontinuierlichen (stetigen) Verlauf auf, derart, dass keine negativen Turbulenzen und Strömungsabrisse entstehen. Die Wandung des Faserführungskanals geht bevorzugt fliessend und ohne abrupte Richtungsänderungen in das Faserführungsmittel über. Das Faserführungsmittel erstreckt sich mit Vorteil bis in den Faserführungskanal hinein oder schliesst an diesen an.

Die Garnbildung geschieht nach Beginn eines Anspinnvorgangs irgend welcher Art, beispielsweise indem ein Garnende eines bereits bestehenden Garnes zurück durch den Spindelkanal der Spindel in den Bereich der Spindeleinlassöffnung so weit geführt wird, dass Fasern dieses Garnendes vom sich bereits drehenden Luftstrom so weit geöffnet werden, dass neu durch den Faserführungskanal zugeführte vordere Enden von Fasern von diesem sich drehenden Faserverband erfasst werden können und durch erneutes Abziehen des eingeführten Garnendes darin gehalten werden können, so dass die nachfolgenden hinteren Teile der neu zugelieferten Fasern sich um die sich bereits im Mündungsteil des Spindelkanals befindlichen vorderen Enden herumwinden können, so dass in der Folge das vorerwähnte Garn mit einem im wesentlichen vorgegebenen Ansetzer erneut gesponnen werden kann.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: schematisch eine Spinnvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 2: einen Längsschnitt durch die Spinnvorrichtung gemäss Figur 1 in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 3: einen Längsschnitt durch die Spinnvorrichtung gemäss den Figuren 1 und 2 und den beispielhaften Verlauf von Parametern;
Fig. 4: eine Seitenansicht der Spinnvorrichtung gemäss den Figuren 1 bis 3;
Fig. 5.1 bis 5.5: Schnitte durch die Spinnvorrichtung gemäss Fig. 4.
Fig. 6: schematisch eine weitere Spinnvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 7: einen Längsschnitt durch die Spinnvorrichtung gemäss Figur 6 in einer perspektivischen Darstellung;
Fig. 8: einen Längsschnitt durch die Spinnvorrichtung gemäss den Figuren 6 und 7 und den beispielhaften Verlauf von Parametern;
Fig. 9: eine Seitenansicht der Spinnvorrichtung gemäss den Figuren 6 bis 8;
Fig. 10: ein Diagramm das den Verlauf einer Querschnittsfläche zeigt;
Fig. 11.1 bis 11.5: Schnitte durch die Spinnvorrichtung gemäss Fig. 9.

Figur 1 zeigt schematisch und stark vereinfacht eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Spinnvorrichtung 1 in einer perspektivischen Darstellung. Ein Düsenblock 2 weist in seinem Innern einen im Wesentlichen rotationssymmetrischen Hohlraum 3 auf. In diesem Hohlraum 3 ist eine Spindel 5 angeordnet. Ein Lieferwerk 15 dient der Zuförderung von Fasermaterial in den Hohlraum 3 durch einen Faserführungskanal 11 (vgl. Figur 2). Drei Strahldüsen 4 dienen der Zuführung von Pressluft (oder einem anderen geeigneten Medium) so, dass im Innern des Hohlraums 3 ein im Wesentlichen tangential rotierender Luftstrahl erzeugt wird.

Figur 2 zeigt schematisch und stark vereinfacht einen Längsschnitt durch die Spinnvorrichtung 1 gemäss Figur 1. Im Düsenblock 2, der hier geschnitten dargestellt ist, ist der Hohlraum 3 zusehen. In diesem Hohlraum 3 sind die drei Strahldüsen 4 auf dem Umfang verteilt und im Wesentlichen tangential zu einer kreisrunden Spindel 5 und einem Faserführungsmittel 6 angeordnet. Die Strahldüsen 4 dienen zur Erzeugung einer tangential rotierenden, spiralförmigen Luftströmung im Bereich der Spitze der hier ebenfalls geschnitten dargestellten Spindel 5 und dem Faserführungsmittel 6. Die Spindel 5 und der Düsenblock 2 sind durch einen Entlüftungsspalt 12 getrennt. Der Entlüftungsspalt 12 ist hier konzentrisch zur Spindel 5 angeordnet und dient zur Entlüftung des Hohlraums 3, indem er die durch die Strahldüsen 4 in die Hohlraum 3 eingebrachte Luft entweichen lässt.

Das Faserführungsmittel 6 weist hier eine sich gegen die Spindel 5 verjüngende Ausgestaltung auf und erstreckt sich fliessend bis in einen Faserführungskanal 11. Der Faserführungskanal 11 dient der Zuförderung von Fasern, z.B. einem Faserband (nicht näher dargestellt), vom Lieferwerk 15 in den Hohlraum 3. Der Faserführungskanal 11 ist hier gegenüber der Spindel 5 seitlich versetzt angeordnet. Er weist im Bereich des Übergangs in den Hohlraum 3 einen im Wesentlichen nierenförmigen Querschnitt auf. Die aus dem Faserführungskanal 11 austretenden Fasern (nicht näher dargestellt) werden entlang des Faserführungsmittels 6 in Richtung der Eintrittsöffnung 7 eines Spindelkanals 8 der Spindel 5 geleitet. Die Fasern werden dabei um das Faserführungsmittel 6 herum direkt dem durch die Strahldüsen 4 erzeugten rotierenden Luftstrom ausgesetzt, der eine vom Faserband trennende Kraft auf diese ausübt. Der voranlaufende Faserendteil der Fasern bildet dabei schon ein Teil des Garns, wodurch die Fasern durch die nach aussen wirkende Kraft nicht ohne weiteres abgetrennt werden können. Das nachlaufende freie Ende der Fasern, das vom Faserführungsmittel abgehoben wird, wird durch den Luftstrom spiralstrahlenförmig rotierend um die Eintrittsöffnung 7 der Spindel 5 radial nach aussen verlaufend angeordnet. Beim Weiterverlauf des Verarbeitungsprozesses des Faserbands werden die Fasern nach und nach in den Spindelkanal 8 eingezogen, so dass ein gesponnener Faden mit echter Drehung entsteht. Für die Qualität und die Eigenschaften des entstehenden Garns ist die Ausgestaltung und der Verlauf des Faserführungskanals 11 von wesentlicher Bedeutung.

Figur 3 zeigt frontal einen Längsschnitt durch die Spinnvorrichtung 1 gemäss den Figuren 1 und 2. Im Faserführungskanal 11 herrscht aufgrund einer Injektorwirkung der im Hohlraum 3 angeordneten Strahldüsen 4 eine ins innere des Düsenblocks 2 gerichtete Luftströmung (Pfeil 16). Der Verlauf und die Ausgestaltung des Querschnitts des Faserführungskanals 11 bestimmen den Druck- und den Geschwindigkeitsverlauf massgeblich. Die Geschwindigkeits- und die Druckverteilung der Luftströmung entlang des Faserführungskanals 11 ist so bestimmt, dass Fasern 20 für die Verarbeitung im Hohlraum 3 optimal vorbereitet werden. Die Form des Querschnitts des Faserführungskanals 11 kann z.B. so ausgestaltet sein, dass die Fasern 20 in einem ersten Abschnitt gestreckt und ausgerichtet werden und in einem zweiten Abschnitt in eine bestimmte Lage relativ zum Kanalquerschnitt gebracht werden, derart, dass sie kontrolliert in den Hohlraum 3 eintreten. Der Verlauf des Querschnitts des Faserführungskanals 11 kann zudem z.B. so ausgestaltet sein, dass die Luftströmung beschleunigt, oder aber verlangsamt wird. Entsprechende Effekte, bezüglich der Lage der Fasern im Kanal sind möglich. Durch eine serielle Anordnung entsprechender Abschnitte, wird die Strömung, die Anordnung und Verteilung der Fasern gezielt beeinflusst.

Je nach Ausgestaltung des Faserführungskanals 11, wird durch eine Zunahme der Querschnittsfläche erreicht, dass die Fasern abgebremst (vgl. Figur 8.2) werden und sich dadurch eher kringeln. Bei entsprechend konstantem Verlauf der Querschnittsfläche, wenn z.B. nur die Form des Querschnitts ändert, werden die Fasern durch die Formänderung des Kanalquerschnitts, die u.a. auch auf das Strömungsverhalten Einfluss nimmt, umgeformt aber nicht signifikant beschleunigt oder abgebremst (vgl. Figur 8.3). Bei einem abnehmenden Verlauf der Querschnittsfläche werden die Fasern beschleunigt und dadurch gestreckt (vgl. Figur 8.1). Ein Graph 22 zeigt hier schematisch und stark vereinfacht einen beispielhafte Verlauf der Parameter im Faserführungskanal 11. Eine erste Kurve 21 verdeutlicht einen möglichen Druckverlauf im Kanal 11. Eine zweite Kurve 23 im Graph 22 zeigt schematisch einen möglichen Geschwindigkeitsverlauf im Kanal 11. Eine dritte Kurve 24 zeigt schematisch den Verlauf der Querschnittsfläche des Faserführungskanals 11 entlang seiner Länge.

Figur 4 zeigte die Spinnvorrichtung 1 gemäss den Figuren 1 bis 3 in einer Seitenansicht. Zu erkennen sind der Düsenblock 2 mit auf dem Umfang verteilten Stahldüsen 4 und das Lieferwerk 15. Die Lage von fünf Schnitten G-G bis K-K ist mit Linien und senkrecht darauf stehenden Pfeilen angedeutet. Die Pfeile zeigen die Blickrichtung an. Die Schnitte werden in den Figuren 5.1 bis 5.5 näher erläutert.

Die Figuren 5.1 bis 5.5 zeigen die Schnitte G-G bis K-K durch den Düsenblock 2 gemäss Figur 4. Die aus dem Lieferwerk 15 kommenden Fasern 20 durchlaufen auf ihrem Weg in den Hohlraum 3 (vgl. Figur 2) zuerst den im Schnitt G-G (Figur 5.1) gezeigten Querschnitt des Faserzuführkanals 11. Der in Schnitt G-G gezeigte Querschnitt des Faserzuführkanals 11 weist einen kreisbogenförmigen und einen geraden Wandbereich 30, 31 auf. Die Fasern 20 liegen in der hier gezeigten Darstellung am geraden Bereich 31 an.

In Figur 5.2 ist der Schnitt H-H durch den Düsenblock 2 dargestellt. Der Querschnitt des Faserzuführkanals 11 besteht hier aus dem kreisbogenförmigen Wandbereich 30 und zwei in den Querschnitt hineinragenden geraden Abschnitten 32, die über einen kreisbogenförmigen Abschnitt 33 ineinander übergehen. Die Fasern 20 liegen hier an den beiden geraden und dem diese verbindenden kreisbogenförmigen Abschnitten 32, 33 an. Im Innern des Querschnitts ist der Horizont des geraden Abschnitts 31 aus Schnitt G-G zu erkennen.

In Figur 5.3 ist der Schnitt I-I durch den Düsenblock 2 dargestellt. Der Faserzuführkanal 11 weist hier einen im wesentlichen ringförmigen Querschnitt auf. Die Aussenkontur des Querschnitts wird durch eine halbkreisförmige und halbovale Wandung 34 gebildet. Im Innern ist das Faserleitmittel 6 zusehen, das sich bis in den Faserzuführkanal 11 erstreckt. Es bildet die tropfenförmige innere Berandung 35 des Faserzuführkanals 11. Der Faserzuführkanal 11 ist so ausgebildet, dass die Fasern 20 in diesem Abschnitt im Wesentlichen entlang dem Faserleitmittel 6 angeordnet werden. Wie hier idealisiert dargestellt ist, bilden die Fasern 20 im Idealfall einen Faserschlauch. Im Innern des Querschnitts ist im Hintergrund der Horizont des geraden Abschnitts 31 aus Schnitt G-G zu erkennen.

In Figur 5.4 ist der Schnitt J-J durch den Düsenblock 2 dargestellt. Der Faserzuführkanal 11 weist hier ebenfalls einen im Wesentlichen ringförmigen Querschnitt auf. Die Aussenkontur des Querschnitts wird durch die kreisförmige Wandung 34 gebildet. Im Innern ist das Faserleitmittel 6 zusehen, das hier einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die schematisch und stark vereinfacht dargestellten Fasern 20 sind schlauchartig um das Faserleitmittel 6 angeordnet. Das vorlaufende Ende der Fasern 20 befindet sich schon im Spindelkanal 8 (vgl. Figur 5.5), währenddem die nachlaufenden Enden der Fasern 20 im Hohlraum 3 (vgl. Figur 3) spiralförmig angeordnet sich mit dem durch die Strahldüsen 4 (vgl. Figur 4) erzeugten, rotierenden Luftstrahl 26 bewegen (nicht näher dargestellt).

In Figur 5.5 ist der Schnitt K-K durch den Düsenblock 2 dargestellt. Im Zentrum ist das Faserleitmittel 6 zu erkennen, dessen Spitze bis in den Eingangsbereich des Spindelkanals 8 reichen. Die Spindel 5 ist hier im Hohlraum 3 koaxial gegenüber dem Faserleitmittel 6 angeordnet. Zwischen der Spindel 5, die hier ebenfalls im Querschnitt dargestellt ist, und dem Düsenblock 2 ist der Entlüftungsspalt 12 zu erkennen. Der Entlüftungsspalt 12 dient u.a. zur Abführung der durch die Strahldüsen 4 eingebrachten Luft. Im Innern des Spindelkanals 8 sind die zu einem Garn gesponnen Fasern 20 zu erkennen.

Die in den Figuren 5.1 bis 5.5 gezeigten Querschnitt des Faserzuführkanals 11 und des Faserleitmittels 6 weisen einen fliessenden Verlauf auf. Durch die Ausgestaltung und die Übergänge zwischen den einzelnen Bereiche wird auf die Strömungsverhältnisse im Innern des Düsenblocks 2 gezielt Einfluss genommen. Unkontrollierte Strömungsabrisse und Turbulenzen werden vermieden. Insbesondere der Übergang zwischen Faserzuführkanal 11 und Faserleitmittel 6 ist fliessend. Das Faserleitmittel 6 erstreckt sich bei der hier gezeigten Ausführungsform bis in den Faserzuführkanal 11.

Die Figuren 6 und 7 zeigen schematisch und stark vereinfacht eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Spinnvorrichtung 1 in einer perspektivischen Darstellung und in einer perspektivischen Schnittdarstellung. Der Aufbau dieser Spinnvorrichtung 1 entspricht im Wesentlichen der in den Figuren 1 bis 5.5 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied zu dieser sind jedoch der Hohlraum 3, sowie der Faserzuführkanal 11 anders ausgestaltet, was sich auf den Prozess auswirkt. Die Auswirkungen dieser Ausgestaltung des Hohlraums 3 und des Faserleitmittels 6 wird nachfolgend näher erläutert.

Der Düsenblock 2 weist in seinem Innern einen im Wesentlichen rotationssymmetrischen Hohlraum 3 auf, indem eine Spindel 5 angeordnet ist. Ein Lieferwerk 15 dient der Zuförderung von Fasermaterial in den Hohlraum 3 durch einen Faserführungskanal 11 (vgl. Figur 2). Strahldüsen 4 dienen der Zuführung von Pressluft (oder einem anderen geeigneten Medium) so, dass im Innern des Hohlraums 3 ein im Wesentlichen tangential rotierender Luftstrahl erzeugt wird. Die Spindel 5 und der Düsenblock 2 sind durch einen Entlüftungsspalt 12 getrennt. Der Entlüftungsspalt 12 ist auch hier konzentrisch zur Spindel 5 angeordnet und dient zur Entlüftung des Hohlraums 3, indem er die durch die Strahldüsen 4 in die Hohlraum 3 eingebrachte Luft entweichen lässt.

Das Faserführungsmittel 6 weist eine sich gegen die Spindel 5 verjüngende Ausgestaltung auf und erstreckt sich fliessend, in Faserrichtung gesehen rückwärts, bis in einen Faserführungskanal 11. Der Faserführungskanal 11 ist hier im Eingangsbereich gegenüber der Spindel 5 seitlich versetzt angeordnet. Er weist im Bereich des Übergangs in den Hohlraum 3 einen im Wesentlichen ovalen Querschnitt auf.

Figur 8.1 zeigt frontal einen Längsschnitt durch die Spinnvorrichtung 1 gemäss den Figuren 6 und 7. Im Faserführungskanal 11 herrscht eine ins innere des Düsenblocks 2 gerichtete Luftströmung (Pfeil 16). Der Verlauf und die Ausgestaltung des Faserführungskanals 11, des Faserführungsmittels 6, sowie des Hohlraums 3 bestimmen den Druck- und den Geschwindigkeitsverlauf massgeblich.

Die Geschwindigkeits- und die Druckverteilung der Luftströmung entlang des Faserführungskanals 11 ist so bestimmt, dass Fasern 20 für die Verarbeitung im Hohlraum 3 betreffend ihrer Lage optimal vorbereitet werden. Die Form und der Verlauf des Querschnitts des Faserführungskanals 11 ist so gewählt, dass die Fasern 20 kontrolliert von einer Geschwindigkeit v2 (vgl. Figur 10) am Eingang des Faserführungskanals auf eine Geschwindigkeit v1 beschleunigt werden. Dies bewirkt, dass die Fasern eher gestreckt werden. Diese Zusammenhänge werden in einem Graph 22 verdeutlicht. Der Verlauf der Querschnittsfläche 24, des Druckverlaufs 21, sowie der Geschwindigkeit 23 sind zu erkennen.

Die Figuren 8.2 und 8.3 zeigen zwei weitere mögliche Verläufe der Parameter im Faserzuführkanal 11, resp. im Hohlraum 3.

Bei der in Figur 8.2 gezeigten Anordnung nimmt die Geschwindigkeit stetig von v2 auf v1 ab, währenddem die Querschnittsfläche 24 und der Druckverlauf 21 stetig zunehmen.

Bei der in Figur 8.3 gezeigten Anordnung bleiben die Geschwindigkeit (v2 = v1), die Querschnittsfläche 24 und der Druckverlauf 21 konstant.

Figur 9 zeigte die Spinnvorrichtung 1 gemäss den Figuren 6 bis 8 in einer Seitenansicht. Die Lage von fünf Schnitten G-G bis K-K ist mit Linien und senkrecht darauf stehenden Pfeilen angedeutet. Die Pfeile zeigen die Blickrichtung an. Die Schnitte werden in den Figuren 10.1 bis 10.5 näher erläutert.

Figur 10 zeigt schematisch und stark vereinfacht den Verlauf der Geschwindigkeit als Funktion der Querschnittsfläche im Faserzuführkanal 11. FG bis FJ bezeichnen die Flächen der Querschnitte G-G bis J-J aus Figur 9.

Die Figuren 11.1 bis 11.5 zeigen die Schnitte G-G bis K-K durch den Düsenblock 2 gemäss Figur 9. Die aus dem Lieferwerk 15 kommenden Fasern 20 durchlaufen auf ihrem Weg in den Hohlraum 3 (vgl. Figur 7) zuerst den im Schnitt G-G (Figur 11.1) gezeigten Querschnitt des Faserzuführkanals 11. Der in Schnitt G-G gezeigte Querschnitt des Faserzuführkanals 11 weist einen im wesentlichen halbmondförmigen Querschnitt auf der durch einen kreisbogenförmigen und einen geraden Wandbereich 30, 31 berandet wird. Die Fasern 20 liegen in der hier gezeigten Darstellung am geraden Bereich 31 an.

In Figur 11.2 ist der Schnitt H-H durch den Düsenblock 2 aus Figur 9 dargestellt. Der Querschnitt des Faserzuführkanals 11 besteht hier aus dem kreisbogenförmigen Wandbereich 30 und zwei in den Querschnitt hineinragenden geraden Abschnitten 32, die über einen kreisbogenförmigen Abschnitt 33 ineinander übergehen. Der Querschnitt weist einen symmetrischen nierenförmigen Querschnitt auf. Asymmetrische Querschnittsformen sind sinnvoll, falls z.B. die Strömung spezifisch beeinflusst werden soll. Die Fasern 20 liegen hier an den beiden geraden und dem diese verbindenden kreisbogenförmigen Abschnitten 32, 33 an. Im Innern des Querschnitts ist der Horizont des geraden Abschnitts 31 aus Schnitt G-G zu erkennen.

In Figur 11.3 ist der Schnitt I-I durch den Düsenblock 2 aus Figur 9 dargestellt. Der Faserzuführkanal 11 weist hier eine tropfenförmige Aussenkontur 34 auf. Im Innern ist das Faserleitmittel 6 zusehen, das sich bis in den Faserzuführkanal 11 erstreckt. Es bildet die tropfenförmige innere Berandung 35 des Faserzuführkanals 11. Der Faserzuführkanal 11 ist so ausgebildet, dass die Fasern 20 in diesem Abschnitt im Wesentlichen entlang dem Faserleitmittel 6 angeordnet werden. Wie hier idealisiert dargestellt ist, bilden die Fasern 20 im Idealfall einen Faserschlauch. Im Innern des Querschnitts ist im Hintergrund der Horizont des geraden Abschnitts 31 aus Schnitt G-G zu erkennen.

In Figur 11.4 ist der Schnitt J-J durch den Düsenblock 2 auf Figur 9 dargestellt. Der Faserzuführkanal 11 weist hier ebenfalls einen im Wesentlichen ringförmigen Querschnitt auf. Die Aussenkontur des Querschnitts wird durch die kreisförmige Wandung 34 gebildet. Im Innern ist das Faserleitmittel 6 zusehen, das hier einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die schematisch und stark vereinfacht dargestellten Fasern 20 sind schlauchartig um das Faserleitmittel 6 angeordnet. Das vorlaufende Ende der Fasern 20 befindet sich schon im Spindelkanal 8 (vgl. Figur 11.5), währenddem die nachlaufenden Enden der Fasern 20 im Hohlraum 3 (vgl. Figur 3) spiralförmig angeordnet sich mit dem durch die Strahldüsen 4 (vgl. Figur 4) erzeugten, rotierenden Luftstrahl 26 bewegen (nicht näher dargestellt).

In Figur 11.5 ist der Schnitt K-K durch den Düsenblock 2 dargestellt. Im Zentrum ist das Faserleitmittel 6 zu erkennen, dessen vorderes Ende bis in den Eingangsbereich des Spindelkanals 8 reicht. Die Spindel 5 ist hier im Hohlraum 3 gegenüber dem Faserleitmittel 6 angeordnet. Zwischen der Spindel 5, die hier ebenfalls im Querschnitt dargestellt ist, und dem Düsenblock 2 ist der Entlüftungsspalt 12 zu erkennen. Der Entlüftungsspalt 12 dient u.a. zur Abführung der durch die Strahldüsen 4 eingebrachten Luft. Im Innern des Spindelkanals 8 sind die zu einem Garn gesponnen Fasern 20 zu erkennen.

Die in den Figuren 11.1 bis 11.5 gezeigten Querschnitt des Faserzuführkanals 11 und des Faserleitmittels 6 weisen einen fliessenden Verlauf auf. Durch die Ausgestaltung und die Übergänge zwischen den einzelnen Bereiche wird auf die Strömungsverhältnisse im Innern des Düsenblocks 2 gezielt Einfluss genommen. Durch die aerodynamisch günstige Ausgestaltung insb. des Faserzuführkanals 11 sowie des Hohlraums 3 werden unkontrollierte Strömungsabrisse und Turbulenzen werden vermieden.

Claims

Pneumatische Spinnvorrichtung (1) zur Herstellung eines gesponnenen Fadens aus Fasern (20), beinhaltend einen Düsenblock (2) mit einem Hohlraum (3), eine Spindel (5), welche im Hohlraum (3) angeordnet ist, mindestens einer Strahldüse (4), die zur Erzeugung eines rotierenden Luftstroms im Hohlraum (3) dient, einem gegenüber der Spindel (5) angeordneten Faserführungsmittel (6), das bei der Herstellung des Fadens als falscher Kern dient, und einem Faserführungskanal (11), der von Aussen in die Hohlraum (3) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserführungskanal (11) entlang seiner Länge einen veränderlichen Querschnitt aufweist.
Spinnvorrichtung (1) gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserführungskanal (11) entlang seiner Länge einen stetigen Verlauf der Querschnittsfläche aufweist, derart, dass keine unkontrollierten Turbulenzen und Strömungsabrisse entstehen.
Spinnvorrichtung (1) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserzuführungskanal (11) entlang seiner Länge einen konstanten, einen zunehmenden oder einen abnehmenden Verlauf der Querschnittsfläche aufweist.
Spinnvorrichtung (1) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Faserführungsmittel (6) bis in den Faserführungskanal (11) erstreckt.
Spinnvorrichtung (1) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserführungskanal (11) entlang seiner Länge eine variable Querschnittsfläche (24) aufweist, derart, dass ein durchströmendes Fluid beschleunigt und/oder abgebremst wird.
Spinnvorrichtung (1) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern des Faserführungskanals (11) eine Fluidquelle und/oder eine Fluidsenke angeordnet ist.
Spinnvorrichtung (1) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berandung (30, 31, 32) des Faserführungskanals (11) bereichsweise gerade und/oder oval und/oder kreisförmig und/oder kreissegmentförmig und/oder nierenförmig und/oder herzförmig und/oder sichelförmig und/oder halmondförmig ist.
Pneumatische Spinnvorrichtung (1) zur Herstellung eines gesponnenen Fadens aus Fasern (20), beinhaltend einen Düsenblock (2) mit einer Hohlraum (3), eine Spindel (5), welche im Hohlraum (3) angeordnet ist, mindestens einer Strahldüse (4), die zur Erzeugung eines rotierenden Luftstroms im Hohlraum (3) dient, einem gegenüber der Spindel (5) angeordneten Faserführungsmittel (6), das bei der Herstellung des Fadens als falscher Kern dient, und einem Faserführungskanal (11), der von Aussen in den Hohlraum (3) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Faserführungsmittel (6) bis in den Faserführungskanal (11) erstreckt.
Spinnvorrichtung (1) gemäss Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserführungsmittel (6) eine symmetrische, verjüngende Ausgestaltung aufweist.
Spinnvorrichtung (1) gemäss einem der Patentansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserführungsmittel (6) koaxial gegenüber einer Spindel (5) angeordnet ist.