[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Behandeln
von Fäden umfassend mindestens eine Düse und mindestens einen Fluidoszillator.
[0002] Düsen zum Texturieren oder zum Verwirbeln von Fäden werden vorwiegend in der Textilproduktion
bei der Herstellung von verschiedenen Garnarten verwendet. Beispielsweise werden Luftverwirbelungsdüsen
bei der Produktion von Knotengarn verwendet. Beim Texturieren wird einem glatten Garnfaden
eine Kräuselstruktur verliehen. Dies erhöht das Volumen und die Feuchtigkeitsaufnahme,
verbessert den Feuchtigkeitstransport und erhöht den Tragekomfort. Beim Verwirbeln
werden die einzelnen Filamente eines Multifilamentgarns miteinander mechanisch verbunden.
Dies erhöht die Kompaktheit des Garns und ermöglicht eine erhöhte Verarbeitungsgeschwindigkeit.
Für beide Prozesse wird das Garn mit einem Fluidstrom, bevorzugt mit einem Luftstrom
bearbeitet. Solche Düsen sind z.B. aus
WO 2010/086258 bekannt.
[0003] Solche Fluidströme können oszillierend auf das Garn einwirken. Die Oszillation des
Fluidstroms kann wie in der
EP 2 655 710 B1 mechanisch gesteuert sein. Durch drehen eines Rotors werden Düsenbohrungen und Kammeröffnung
an unterschiedlichen Punkten übereinander gelegt, sodass ein Druckluftimpuls auf den
Faden wirken kann. Diese Konstruktion ist aufgrund ihrer mechanischen Konstruktion
verschleissanfälliger und benötigt somit entsprechende Wartungszeit und Wartungsaufwand.
[0004] Aus der
DE 28 23 335 ist beispielsweise eine Vorrichtung bekannt, welche aus einem Fluidoszillator, einem
Verstärker und drei Verwirbelungsdüsen besteht. In dieser Vorrichtung wird ein Nebenfluidstrom
durch den Fluidoszillator oszilliert, durch den Verstärker beschleunigt und abwechselnd
in Hilfsdüsen eingebracht, während der Hauptfluidstrom konstant in die Hauptdüse fliesst.
Entsprechend verbraucht diese Konstruktion viel Energie, da drei Fluidströme auf den
Faden einwirken.
[0005] DE 28 13 368 beschreibt ein Verfahren zur Verflechtung eines Mehrfadengarns, in dem ein konstanter
Hauptfluidstrom und zwei oszillierende Nebenfluidströme das Garn im Garnkanal verwirbeln.
Gleich wie bei
DE 28 23 335 ist hier der Energieverbrauch hoch.
[0006] US 3 636 601 zeigt eine Düse, welche einen Hauptfluidstrom mit Hilfe einer Oszillatorschlaufe
oszilliert und auf dem Coanda Effekt basiert. Ein ähnliches Prinzip mit nur einer
Oszillierschlaufe wird in
US 3 016 066 beschrieben. In
US 3 638 291 wird der Fluidstrom durch die geometrische Form des Garnkanals oszilliert und der
Faden verwirbelt.
[0007] Alle diese bekannten Lösungen haben einen hohen Luftverbrauch und/oder eine aufwendige
Konstruktion, welche einen entsprechenden Wartungsaufwand benötigt. Es ist daher Aufgabe
der Erfindung, Nachteil des Stands der Technik zu beheben. Insbesondere soll eine
Vorrichtung zum Verwirbeln von Fäden bereitgestellt werden, welche eine geringe Wartung
erfordert und bei geringerem Energieverbrauch eine hohe Regelmässigkeit der Knoten
im Garn garantiert, auch bei niedrigen Drücken.
[0008] Erfindungsgemäss werden diese und andere Aufgaben mit den Merkmalen gemäss dem kennzeichnenden
Teil der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
[0009] Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Behandeln von Fäden, insbesondere zum Verwirbeln
von Fäden, umfasst mindestens eine Düse mit einem Garnkanal und einem Wirkbereich
im Garnkanal sowie mindestens einen Fluidoszillator zum Erzeugen eines oszillierenden
Fluidstroms. Ein Fluidoszillator ist definitionsgemäss ein Oszillator, der einen Fluidstrom,
meistens einen Luftstrom, oszilliert. Die Oszillation des Fluidstroms kann unter anderem
durch die geometrische Form des Oszillators, über zeitliche gesteuerte Elemente oder
mechanische Bauteile gesteuert werden. Es sind aber auch andere Steuerelemente oder
Kombinationen davon möglich. Die Oszillation des Fluidstroms kann mittels Rückkopplung
oder über zeitlich extern angesteuerte Bauteile erfolgen. Im Fall der externen angesteuerten
Variante fehlen die Oszillierschlaufen. Im Fall der Oszillation mittels Rückkopplung
wird mit Hilfe der Oszillierschlaufen der Fluidstrom oszilliert.
[0010] Der Fluidoszillator besitzt mindestens zwei Oszillierschlaufen und zwei Ausgänge,
falls der Oszillator über die Rückkopplung gesteuert wird. Der Fluidoszillator kann
auch mittels externer Anregung den Fluidstrom oszillieren. Unter einer externen Anregung
wird hierbei verstanden, dass zwischen dem Eingang und den Ausgängen die Geometrie
des Weges für das Fluid nicht verändert wird und insbesondere keine Ventilteile vorhanden
sind. Vielmehr führt die Anregung zu einem Wechsel des Fluidstroms zwischen den Ausgängen,
in einem hinsichtlich Form und Struktur nicht veränderten Kanals. An den Anregungsstellen
kann es zu temporären Kanalveränderungen kommen, wobei aber während dem Fluidfluss
die Kanalgeometrie unverändert bleibt.
[0011] Beide Ausgänge sind mit einer oder mehreren Fluidzufuhröffnungen der Düse verbunden,
welche in den Wirkbereich des Garnkanals münden. Der Fluidoszillator erzeugt einen
oszillierenden Fluidstrom, welcher zwischen den Ausgängen oszilliert. Im idealen Fall
oszilliert der Fluidstrom komplett zwischen den Ausgängen. Mit komplett ist hierbei
gemeint, dass am Minimum und Maximum der Amplitude der gesamte Fluidstrom durch einen
der beiden Ausgänge in die Düse strömt. Der Fluidstrom wird über eine Fluidzufuhröffnung
der Düse eingeleitet. Die Fluidzufuhröffnung mündet in bekannter Art und Weise in
einen Wirkbereich eines Garnkanals der Düse und wirkt dort als Hauptfluidstrom.
Ein Hauptfluidstrom ist ein Fluidstrom, welcher mehr als 50% und optimal mehr als
70% zur Gesamtfluidmenge beiträgt, welche auf den Faden einwirkt.
[0012] Durch Zufuhr des Hauptfluidstroms wird ein durch den Garnkanal geführter Faden in
bekannter Weise behandelt. Die Oszillation des Hauptluftstroms ermöglicht z.B. eine
gleichbleibende Knotenregelmässigkeit, da eine konstante Frequenz vom Fluidoszillator
vorgegeben wird. Da der Fluidoszillator keinen Fluidverlust und keine manuelle Steuerung
hat und sich der Fluidstrom auf zwei Garnkanäle aufteilt weist er einen tieferen spezifischen
Energieverbrauch als vergleichbare Konstruktionen im Stand der Technik auf. Das Fehlen
von beweglichen Teilen oder Steuerelementen senkt zudem den Wartungsaufwand und den
Verschleiss von Teilen und Elementen.
[0013] Der erfindungsgemässe Fluidoszillator ist bevorzugt derart ausgebildet, dass die
Oszillation zwischen den Ausgängen Impulsgesteuert ist. Dies bedeutet, dass die Rückkopplung
und Umschaltung zwischen den beiden Ausgängen durch die Übertragung eines Druckimpulses
mit Schallgeschwindigkeit über die Oszillierschlaufe erfolgt. Alternativ könnte der
Fluidoszillator auch Volumen-gesteuert sein. Dabei sammelt sich in der Oszillierschlaufe
das rückgekoppelte Volumen des Fluidstroms, bis es genug gross ist, um den Fluidstrom
umzulenken.
[0014] Die Vorrichtung weist bevorzugt einen Fluidoszillator mit einem Separator auf, zur
Teilung eines zugeführten Fluidstroms in zwei Hauptleitungen.
[0015] Dieser Separator weist eine Stirnfläche auf, welche bevorzugt konkav geformt ist
und in Richtung einer Fluidzufuhr zeigt. Die konkave Form des Separators ermöglicht
ein schnelles und zuverlässiges Umschalten der Ströme von einer Hauptleitung zur anderen
Hauptleitung.
[0016] Bevorzugt zweigt jede Oszillierschlaufe zwischen dem Separator und dem Ausgang an
einer Abzweigung seitlich aus der Hauptleitung ab und mündet in einen bezogen auf
die Abzweigung stromaufwärts angebrachten Eintrittsraum.
[0017] Die Oszillatorschlaufe zweigt in einem Winkel seitlich aus der Hauptleitung ab. Dieser
Winkel, definiert als Winkel zwischen dem in Flussrichtung unteren Teil der Hauptleitung
und der Oszillierschlaufe, ist bevorzugt stumpf und beeinflusst die Stabilität der
Oszillation und somit die Regelmässigkeit der Knoten im Garn.
[0018] Um eine präzise Aufteilung des Fluidstroms zwischen der Oszillierschlaufe und der
Hauptleitung zu definieren, weist die Hauptleitung bevorzugt unmittelbar nach der
Abzweigung eine Kante auf.
[0019] Die Oszillierschlaufe mündet bevorzugt in Flussrichtung vor dem Separator, insbesondere
rechtwinklig, in den Eintrittsraum.
[0020] Die Oszillierschlaufen besitzen bevorzugt im Vergleich zu den Hauptleitungen eine
geringere Querschnittsfläche. Bevorzugt beträgt die Querschnittsfläche der Oszillierschlaufe
im Vergleich mit der Querschnittsfläche der Hauptleitung 50 - 75% und besonders bevorzugt
60 - 66%. Die Oszillierschlaufen besitzen dabei eine bevorzugte Querschnittsfläche
von 2 - 100 mm
2 und besonders bevorzugt eine Querschnittsfläche von 5 - 50 mm
2.
[0021] Die Oszillierschlaufen sind bevorzugt in der Länge verstellbar. Dies könnte über
teleskopisch verlängerbare Elemente in der Oszillierschlaufe erfolgen. Es ist ebenfalls
möglich, dass Oszillierschlaufen von einer bestimmten Länge ausgetauscht werden können
und durch solche einer anderen Länge ersetzt werden. Eine mögliche Variante hierfür
wäre die Montage von Schläuchen. Diese Schläuche könnten über eine lösbare Verbindung
an Kupplungselementen montiert werden, welche sich an den Abzweigungen der Hauptleitung
und den Einmündungen in den Eintrittsraum befinden. Ein Vorteil dieser verstellbaren
Oszillierschlaufenlänge ist, dass damit die Oszillierfrequenz eines Impuls-gesteuerten
Fluidoszillators beeinflusst werden kann.
[0022] Die Oszillation wird an einem Schnittpunkt des Eintrittsraums und der Oszillierschlaufen
wie vorstehend ausgeführt bevorzugt pneumatisch (Impuls- oder Volumen-gesteuert) erzeugt.
Alternativ kann die Oszillation auch extern elektrisch, mechanisch oder pneumatisch
ausgelöst werden. Jede weitere Variante, eine Kombination aus den beschriebenen oder
dass weitere vorgeschaltete Fluidoszillatoren, anstelle der Oszillatorschlaufen die
Oszillation auslösen, ist ebenfalls denkbar. Ausserdem ist denkbar, dass weitere Fluidoszillatoren
mit jeder der Oszillierschlaufen gekoppelt sind, um die Oszillation auszulösen. Es
ist ebenfalls möglich, die Düse zusätzlich mit konstanten oder oszillierenden Nebenfluidströmen
zu beaufschlagen. Als Nebenfluidströme werden Fluidströme definiert, welche weniger
als 50% und optimal weniger als 30% zur Gesamtfluidmenge beitragen, welche auf den
Faden einwirkt.
[0023] Dabei ermöglicht eine erfindungsgemässe Ausführung des Fluidoszillators typischerweise
eine Oszillation des Fluidstroms in einem Frequenzbereich von 50 - 5000 Hz.
[0024] Die Vorrichtung weist bevorzugt zwischen der Abzweigung der Oszillierschlaufe und
dem Wirkbereich der Düse eine Querschnittsverengung auf. Diese Querschnittsverengung
unterstützt die Rückkopplung über die Oszillierschlaufe. Die Querschnittsverengung
befindet sich bevorzugt am Ausgang des Fluidoszillators.
[0025] Der Ausgang des Fluidoszillators ist über eine Verbindungsleitung mit der Fluidzufuhröffnung
der Düse verbunden. Die Verbindungsleitung ist bevorzugt so ausgebildet, dass ein
symmetrisches Strömungsprofil des Flusses entsteht. Ein asymmetrisches Profil würde
zu unregelmässigen und instabilen Knoten im Garn führen und somit zu einem qualitativ
schlechteren Garn.
[0026] Die Hauptleitung und/oder die Oszillierschlaufe des Fluidoszillators weisen bevorzugt
ein rechteckiges Querschnittsprofil auf. Es wäre aber auch möglich, dass die Hauptleitung
und/oder die Oszillierschlaufe des Fluidoszillators ein rundes, ovales oder mehreckiges
Profil aufweisen. Ein rechteckiges Profil ist einfacher herstellbar.
[0027] Der Fluidoszillator ist bevorzugt aus einem metallischen oder kunststoff-basierten
Material gefertigt. Die Düse ist bevorzugt aus einem keramischen Material gefertigt.
Der Garnkanal der Düse besitzt typischerweise eine Garnkanalquerschnittsfläche von
0.5-75.0 mm
2, bevorzugt eine Garnkanalquerschnittsfläche von 1.0-50.0 mm
2 und besonders bevorzugt eine Garnkanalquerschnittsfläche von 2.0-40.0 mm
2. Die Verbindungsleitung ist bevorzugt aus einem Metall oder Kunsstoff gefertigt und/oder
besitzt bevorzugt eine Querschnittsfläche von 0.5-30.0 mm
2, bevorzugt eine Querschnittsfläche von 0.9-25.0 mm
2 und besonders bevorzugt eine Querschnittsfläche von 1.0-20.0 mm
2.
[0028] Die Vorrichtung kann verschiedene Arten und Anordnungen von Düsen enthalten. Eine
erste erfindungsgemässe Ausführungsform weist zwei Düsen mit je einer Fluidzufuhröffnung
und einem Wirkbereich auf, welche jeweils von einer Verbindungsleitung des Fluidoszillators
gespiesen werden.
[0029] Bei einer zweiten Ausführungsform weist die Düse zwei Fluidzufuhröffnungen auf, welche
über Verbindungsleitungen mit den Ausgängen des Fluidoszillators verbunden sind. Die
Fluidzufuhröffnungen führen dabei in Längsrichtung versetzt in den Wirkbereich des
Garnkanals der Düse.
[0030] Bei einer dritten Ausführungsform ist eine Fluidzufuhröffnung über zwei unter verschiedenen
Winkeln in die Öffnung mündenden Verbindungsleitungen mit den Ausgängen des Fluidoszillators
verbunden.
[0031] Bei einer vierten Ausführungsform werden Fluidzufuhröffnungen von beiden Seiten der
Garnkanalachse in den Wirkbereich vom Fluidoszillator gespiesen.
[0032] Eine fünfte Ausführungsform der Vorrichtung umfasst zwei Düsen und zwei Fluidoszillatoren.
Dabei ist jeweils je ein Ausgang jedes Fluidoszillators über eine Verbindungsleitung
mit je einer Fluidzufuhröffnung der Düsen verbunden. Zusätzlich sind die beiden Fluidoszillatoren
über eine Synchronisationsleitung miteinander schwingungsmässig gekoppelt, um eine
Synchronisation der Oszillation zu garantieren.
[0033] Für alle diese Ausführungsformen gelten die schon erwähnten Energieeinsparungen,
da kein Fluidverlust stattfindet.
[0034] Der Eintrittsraum ist bevorzugt so ausbildet, dass der durch eine Fluidzufuhrleitung
zugeführte Fluidstrom auf Schallgeschwindigkeit und darüber beschleunigt wird, beim
Eintritt in den Fluidoszillator.
[0035] Der erste Fluidoszillator kann mit einem zweiten Fluidoszillator verbunden werden.
In dieser Ausführungsform besitzt der erste Fluidoszillator keine Oszillierschlaufen
und der zweite Fluidoszillator besitzt zwei Ausgänge welche mit dem Eintrittsraum
des ersten Fluidoszillators verbunden sind.
[0036] In einer weiteren Ausführungsform besitzt der Fluidoszillator keine Oszillierschlaufen.
Stattdessen wird die Oszillation des Hauptfluidstroms mittels externer Anregung, insbesondere
mit pneumatischen, elektrischen, mechanischen oder anderen Anregungen gesteuert.
[0037] Beim erfindungsgemässen Verfahren zum Behandeln von Fäden, insbesondere zum Verwirbeln
von Fäden wird ein Fadens durch mindestens einen Wirkbereich eines Garnkanals mindestens
einer Düse durchgeführt. Dabei wird ein oszillierender Fluidstrom von einem Fluidoszillator
mit zwei Oszillierschlaufen erzeugt und über Verbindungsleitungen zu Fluidzufuhröffnungen
der Düse gebracht. An der Fluidzufuhröffnung wir der Fluidstrom als Hauptfluidstrom
in den Wirkbereich der Düse eingeleitet. Im typischen Betrieb wird so beim Erzeugen
von Knotengarn eine Knotenzahl von 15-40/m bei einer Garngeschwindigkeit von 5 km/min
erreicht.
[0038] Zum Betrieb der Vorrichtung und zum Erzeugen einer stabilen Oszillation wird ein
konstanter Fluidstrom benötigt. Dieser konstante Fluidstrom wird von der Fluidzufuhr
erzeugt und im Fluidoszillator oszilliert, bevor er zur Düse geleitet wird.
Der konstante Fluidstrom ermöglicht eine hohe Stabilität der Oszillation im Fluidoszillator.
[0039] Ein Fluidstrom von 1 - 100 Nm
3/h (Normkubikmeter pro Stunde) wird von der Fluidzufuhr in den Fluidoszillator gebracht
und wird dort in einem Frequenzbereich von 5 - 5000 Hz oszilliert.
[0040] Der oszillierende Fluidstrom wird bevorzugt durch eine Querschnittsverengung auf
Überschallgeschwindigkeit beschleunigt bevor er in den Wirkbereich eintritt.
[0041] Eine weitere erfindungsgemässe Vorrichtung zum Behandeln von Fäden, insbesondere
zum Verwirbeln von Fäden, umfasst zwei Düsen und einen Fluidoszillator mit einer Oszillierschlaufe
und zwei Ausgängen, zwischen welchen der Hauptfluidstrom oszilliert. Die Ausgänge
sind dabei mit je einer Fluidzufuhröffnung einer Düse verbunden, sodass der Hauptfluidstrom
zwischen den beiden Düsen oszilliert.
[0042] Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen zum
besseren Verständnis erläutert.
[0043] Es zeigen:
- Fig. 1:
- Schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung.
- Fig. 2:
- Schnitt durch eine Düse mit einer Fluidzufuhröffnung
- Fig. 3:
- Schnitt durch eine erste Ebene entlang einer Längsachse eines erfindungsgemässen Fluidoszillators
- Fig. 4:
- Vergrösserte Ansicht eines Separators
- Fig. 5:
- Vergrösserte Ansicht einer Kante an der Abzweigung einer Oszillierschlaufe.
- Fig. 6:
- Querschnitt senkrecht zur Flussrichtung durch die Hauptleitung und Oszillierschlaufe
des Fluidoszillators.
- Fig. 7a:
- Alternative Ausführungsform der Düse mit zwei Fluidzufuhröffnungen welche versetzt
in den Garnkanal münden.
- Fig. 7b:
- Alternative Ausführungsform der Düse mit zwei Fluidzufuhröffnungen welche am selben
Punkt aus unterschiedlichen Richtungen in den Wirkbereich münden.
- Fig. 7c:
- Alternative Ausführungsform der Düse mit zwei Fluidzufuhröffnungen welche in der Garnkanalachse
einander gegenüberliegend in den Wirkbereich münden
- Fig. 7d:
- Alternative Ausführungsform der Vorrichtung mit zwei Düsen und zwei Fluidoszillatoren.
- Fig. 8a:
- Alternative Ausführungsform des Fluidoszillators mit Kopplung zu einem weiteren Fluidoszillator.
- Fig. 8b:
- Alternative Ausführungsform des Fluidoszillators mit externer Anregung durch ein Piezoelement.
- Fig. 8c:
- Alternative Ausführungsform des Fluidoszillators mit einer Oszillierschlaufe.
[0044] Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 umfassend eine Fluidzufuhr 10 welche einen Fluidstrom
Fs erzeugt. Der Fluidstrom Fs wird von einem Fluidoszillator 2 zu einem oszillierenden
Hauptfluidstrom HFs oszilliert. Der Hauptfluidstrom HFs wird in eine Düse 40 und 40'
eingeleitet.
[0045] Figur 2 zeigt eine Ausführungsform der Düse 40. Der Fluidstrom Fs wird über eine
Querschnittsverengung 44 durch eine Fluidzufuhröffnung 41 in einen Wirkbereich 42
eines Garnkanals 43 geleitet, um den Faden F zu behandeln.
[0046] Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch den Fluidoszillator 2. Das Fluid wird von
der Fluidzufuhr 10 über die Fluidzufuhrleitung 11 zu einem Eintrittsraum 20 des Fluidoszillators
2 gebracht. Das Fluid formt einen Fluidstrom Fs, welcher an einem Separator 21 abwechselnd
nach links oder rechts abgelenkt wird. Im Ausführungsbeispiel wird der Fluidstrom
Fs am Separator 21 nach links abgelenkt und tritt in eine Hauptleitung 26 ein. Auf
Höhe einer Abzweigung 22 wird der Fluidstrom Fs durch eine Kante 25 erneut geteilt.
Ein Teil wird in eine Oszillierschlaufe 23 abgelenkt. Der andere Teil verbleibt in
der Hauptleitung 26 und strömt in Richtung eines Ausgangs 24. Durch das Einströmen
in die Oszillierschlaufe 23 entsteht ein Druckimpuls in der Oszillierschlaufe 23,
welcher zum Eintrittsraum 20 übertragen wird. Der Druckimpuls lenkt an einem Schnittpunkt
12 im Eintrittsraum 20 den Fluidstrom Fs in die andere Richtung. Der Fluidstrom Fs
trifft dann aus einem andern Winkel auf den Separator 21 und wird in eine rechte Hauptleitung
26' abgelenkt. Dort teilt er sich an einer Abzweigung 22' aufgrund einer Kante 25'
in zwei Teile. Der eine Teil tritt in eine Oszillierschlaufe 23' ein, während der
andere Teil in der Hauptleitung 26' verbleibt und in Richtung eines Ausgangs 24' fliesst.
Entlang der Oszillierschlaufe 23' wird ein Druckimpuls zum Eintrittsraum 20 übertragen,
um am Schnittpunkt 12 den Fluidstrom Fs erneut in die andere Richtung zu lenken und
somit eine neue Schwingung einzuleiten. Der Fluidstrom Fs, welcher in den Hauptleitungen
26 und 26' verbleibt, wird durch eine Querschnittsverengung 44 zwischen der Abzweigung
22 und dem Wirkbereich 42, vor dem Eintritt in den Wirkbereich, auf Überschall beschleunigt.
Der Fluidoszillator 2 weist bevorzugt zwei verlängerbare Elemente 29 und 29' an den
Oszillierschlaufen 23 und 23' auf.
[0047] Figur 4 zeigt eine vergrösserte Ansicht des Separators 21 des Fluidoszillators 2.
Der Separator 21 separiert die beiden Hauptleitungen 26 und 26' und weist eine Stirnfläche
28 auf, welche zum Eintrittsbereich 20 zeigt. Die Stirnfläche 28 ist bevorzugt konkav
geformt.
[0048] Figur 5 zeigt eine vergrösserte Ansicht der Kante 25 an der Abzweigung 22 der Oszillierschlaufe
23. Die Oszillierschlaufe zweigt in einem Winkel α aus der Hauptleitung ab. Der Fluidstrom
Fs kommt aus dem Eintrittsraum 20 durch die Hauptleitung 26 zur Abzweigung 22. Dort
führt die Kante 25 der Hauptleitung 26 dazu, dass der Fluidstrom Fs aufgeteilt wird
zwischen der Oszillierschlaufe 23 und der Hauptleitung 26. Von dort fliesst der Fluidstrom
Fs entweder über die Oszillierschlaufe 23 wieder zurück zum Eintrittsraum 20 oder
über die Hauptleitung 26 zum Ausgang 24.
[0049] Figur 6 zeigt ein Profil der Oszillierschlaufen 23 und 23' und der Hauptleitungen
26 und 26'. In dieser Ausführungsform sind die Querschnittsprofile der Leitungen rechteckig
ausgebildet.
[0050] Figur 7a zeigt eine alternative Ausführungsform der Düse 40 im Längsschnitt in der
Fadenachse F. Die Düse 40 besitzt zwei Fluidzufuhröffnungen 41 und 41', welche in
der Fadenachse F zu einander versetzt im Garnkanal 43 angebracht sind. Der Fluidstrom
Fs wird durch die Fluidzufuhröffnung 41 und 41' in die Wirkbereiche 42 und 42' eingeleitet.
In den Wirkbereichen 42 und 42' des Garnkanals 43 wird der Faden verwirbelt.
[0051] Figur 7b zeigt eine weitere Anordnung einer Düse 40 im Querschnitt. Der Fluidstrom
Fs wird von den Verbindungsleitungen 30 und 30' durch die Fluidzufuhröffnung 41 und
41' in den Wirkbereich 42 des Garnkanals 43 eingeleitet. Im Wirkbereich 42 wird der
Faden verwirbelt. Die Fluidzufuhröffnungen 41 und 41' befinden sich dabei auf der
gleichen Seite des Garnkanals 43 münden aber im selben Punkt in den Wirkbereich 42
aber aus unterschiedlichen Richtungen.
[0052] Figur 7c zeigt eine Variante der Düse 40 im Querschnitt. Hier wird der Hauptfluidstrom
HFs über zwei Verbindungsleitungen 30 und 30' durch die einander gegenüberliegenden
Fluidzufuhröffnungen 41 und 41' in den Wirkbereich 42 eingebracht.
[0053] Figur 7d zeigt eine Variante der Vorrichtung 1 mit zwei Düsen 40 und 40' und zwei
Fluidoszillatoren 2 und 2'. Eine Fluidzufuhr 10 erzeugt einen Fluidstrom Fs welcher
in den Fluidoszillatoren 2 und 2' oszilliert wird. Von jedem Fluidoszillator 2 und
2' werden zwei Hauptfluidströme HFs erzeugt welche jeweils zu jeder der beiden Düsen
40 und 40' geführt werden. Die Fluidoszillatoren sind dabei durch eine Synchronisationsleitung
27 miteinander verbunden.
[0054] Figur 8a zeigt einen zweiten Fluidoszillator 3 der mit dem ersten Fluidoszillator
2 verbunden ist. Der zweite Fluidoszillator 3 besitzt Ausgänge 51,51' welche in den
Eintrittsraum 20 des ersten Fluidoszillators 2 münden. Die pneumatischen Impulse aus
den Ausgängen 51,51' lenken den Haupfluidstrom Fs im Eintrittsraum 20 um.
[0055] Figur 8b zeigt eine weitere Ausführungsform des Fluidoszillators 2. Dieser Fluidoszillator
2 besitzt keine Oszillierschlaufen, sodass die Oszillation durch externe Anregung
50 gesteuert wird. Diese externen Anregung 50 sind im konkreten Ausführungsbeispiel
ein Piezoelement 60.
[0056] Figur 8c zeigt eine weitere Ausführungsform des Fluidoszillators 2 welcher den Hauptfluidstrom
Fs zwischen zwei Düsen oszilliert. Dieser Fluidoszillator 2 besitzt eine Oszillierschlaufe
23. Die pneumatischen Impulse aus der Oszillierschlaufe 23 lenken den Hauptfluidstrom
Fs im Eintrittsraum 20 um. Der Hauptfluidstrom oszilliert somit zwischen den Ausgängen
51,51'. Der Fluidoszillator ist über jeden der Ausgänge 51,51' mit einer Fluidzufuhröffnung
41,41' einer Düse 40,40' verbunden, sodass der Hauptfluidstrom Fs zwischen den beiden
Düsen 40 und 40' oszilliert.
1. Vorrichtung (1) zum Behandeln von Fäden, insbesondere zum Verwirbeln von Fäden, umfassend
mindestens eine Düse (40, 40') mit einem Garnkanal (43) und einem Wirkbereich (42)
im Garnkanal und
mindestens einen Fluidoszillator (2, 2') zum Erzeugen eines oszillierenden Fluidstroms
(Fs), welcher als Hauptfluidstrom (HFs) in die Düse (40) eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass
der Fluidoszillator (2) mindestens zwei Oszillierschlaufen (23, 23') hat und/oder
eine externe Anregung (50),
sowie zwei Ausgänge (24, 24') aufweist, zwischen welchen ein Fluidstrom (Fs) oszilliert
und
dass jeder Ausgang (24) mit einer Fluidzufuhröffnung (41) einer Düse (40) verbunden
ist.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidoszillator (2) Impuls-basiert ist.
3. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Separator (21) aufweist, der den Fluidstrom (Fs) im Fluidoszillator
(2) in zwei Hauptleitungen (26) teilt.
4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator (21) eine, in Richtung einer Fluidzufuhr (10), zeigende Stirnfläche
(28) aufweist, insbesondere eine konkav geformte Stirnfläche (28).
5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Oszillierschlaufe (23, 23') zwischen dem Separator (21) und dem Ausgang (24)
seitlich aus den Hauptleitungen (26) an einer Abzweigung (22) abzweigt und vor dem
Separator (21) in einen Eintrittsraum (20) mündet.
6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillierschlaufen (23) in einem Winkel, definiert durch den in Flussrichtung
(F) unteren Teil der Hauptleitung (26) und die Oszillierschlaufe (23), aus der Hauptleitung
(26) abzweigt,
wobei der Winkel bevorzugt ein stumpfer Winkel ist.
7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptleitung (26) in Flussrichtung (F) oberhalb der Abzweigung (22) der Oszillierschlaufe
(23) eine Kante (25) aufweist.
8. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillierschlaufen (23) bevorzugt rechtwinklig in den Eintrittsraum (20) münden.
9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillierschlaufen (23) eine kleinere Querschnittsfläche als die Hauptleitungen
(26) aufweisen, bevorzugt 50 - 75% und besonders bevorzugt 60 - 66% der Querschnittsfläche
der Hauptleitungen.
10. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Oszillierschlaufen (23, 23') zwischen der Abzweigung aus den Hauptleitungen
(26, 26') und dem Eintritt in den Eintrittsraum (20) verstellbar ist.
11. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschalten des Fluidstroms Fs im Eintrittsraum (20) pneumatisch, mechanisch oder
elektrisch erzeugbar ist.
12. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidoszillator (2) derart ausgebildet ist, dass der Fluidstrom (Fs) zwischen
den Ausgängen (24) in einen Frequenzbereich von 50-5000 Hz oszilliert.
13. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Querschnittsverengung (44) zwischen der Abzweigung (22)
der Oszillierschlaufe (23) und dem Wirkbereich (42) aufweist.
14. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsleitung (30) den Ausgang (24) mit der Fluidzufuhröffnung (41) verbindet,
wobei die Verbindungsleitung (30) so ausgebildet ist, dass ein symmetrisches Strömungsprofil
entsteht.
15. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptleitung (26) und/oder die Oszillierschlaufe (23) des Fluidoszillator ein
rechtwinkliges Querschnittsprofil (A - A') aufweisen.
16. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 oder 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge (24, 24') des gleichen Fluidoszillators (2) mit den Fluidzufuhröffnungen
(41, 41') von zwei Düsen (40, 40') über die Verbindungsleitungen (30, 30') verbunden
sind.
17. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittsraum (20) des Fluidoszillators (2) so ausgestaltet ist, dass der Fluidstrom
(Fs) bei Eintritt in den Eintrittsraum (20) Schallgeschwindigkeit oder höher erreicht.
18. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidoszillator (3) mit Ausgängen (51,51') dem Fluidoszillator (2) vorgeschaltet
ist, sodass die Ausgänge (51,51') in den Eintrittsraum (20) münden, um den Fluidstrom
(Fs) umzulenken.
19. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillation des Fluidstroms (Fs) im Fluidoszillator (2) durch externe Anregung,
insbesondere durch elektrische, mechanische, pneumatische oder andere Anregung steuerbar
ist.
20. Verfahren zum Behandeln von Fäden, insbesondere zum Verwirbeln von Fäden, umfassend
die Schritte:
- Durchführen eines Fadens (F) durch mindestens einen Wirkbereich (42) eines Garnkanals
(43) mindestens einer Düse (40, 40')
- Beaufschlagen des Wirkbereiches (42) mit einem Hauptfluidstrom (HFs) durch wenigstens
eine in den Wirkbereich (42) mündende Fluidzufuhröffnung (41, 41')
wobei ein Fluidstrom (Fs) oszillierend in die Fluidzufuhröffnung (41) eingeleitet
wird und
wobei der oszillierende Fluidstrom (Fs) mittels einer Vorrichtung, insbesondere mit
einer Vorrichtung (1) gemäss einem der Ansprüche 1-23, erzeugt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Oszillation des Fluidstroms (Fs), der Fluidstrom abwechselnd durch zwei Oszillierschlaufen
(23, 23') geführt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidstrom (Fs) im Fluidoszillator (2) zwischen den Ausgängen (24, 24') mit einer
Frequenz von 5 - 5000 Hz oszilliert wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Querschnittsverengung (44) aufweist, welche den Fluidstrom
(Fs) auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt vor dem Eintritt in den Wirkbereich
(42).
24. Vorrichtung (1) zum Behandeln von Fäden, insbesondere zum Verwirbeln von Fäden, umfassend
zwei Düsen (40, 40') mit je einem Garnkanal (43) und einem Wirkbereich (42) im Garnkanal
und
einen Fluidoszillator (2) zum Erzeugen eines oszillierenden Fluidstroms (Fs), welcher
als Hauptfluidstrom (HFs) in die Düse (40) eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidoszillator (2) eine Oszillierschlaufe (23)
sowie zwei Ausgänge (24, 24') aufweist, zwischen welchen ein Fluidstrom (Fs) oszilliert
und
dass jeder Ausgang (24) mit einer Fluidzufuhröffnung (41) je einer Düse (40,40') verbunden
ist.