Vorrichtung zur Herstellung eines gesponnenen Garnes

Abstract

 Zur Herstellung eines gesponnenen Garnes (4) aus einem losen Faserverband (2) mittels Wirbelströmung wird eine Vorrichtung verwendet, in der zwischen einem Faserzuführungskanal (1) und einen Garnabzugkanal (5) eine Wirbelkammer (3) vorgesehen ist. In die Wirbelkammer (3) wird mit tangential ausgerichteten Düsen (6) ein Fluid eingeblasen, das durch einen Ablasskanal (7) weggeführt wird. Diese Vorrichtung weist eine die Wirbelkammer stromabwärts begrenzende Wand auf, die beispielsweise durch eine Wandplatte (20) gebildet ist. Diese trennt die Wirbelkammer (3) vom Ablasskanal (7), weist aber für eine vollständige Wegführung des Fluids eine Mehrzahl von Öffnungen (21) in den Ablasskanal auf. Durch die funktionelle Trennung von Wirbelkammer (3) und Ablasskanal (7), durch die sich die Vorrichtung vom Stande der Technik unterscheidet, wird der Faserabgang reduziert.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs. Die Vorrichtung dient zur Herstellung eines gesponnenen Garnes aus einem der Vorrichtung zugeführten, losen Faserverband, wobei der Faserverband durch eine Wirbelkammer gezogen wird, in der die Fasern einer Wirbelströmung eines Fluids ausgesetzt und dadurch zu einem Garn gesponnen werden.

[0002] Spinnvorrichtungen der oben genannten Art sind beispielsweise bekannt aus den Publikationen US-5528895 oder US-5647197 (beide Murata). Diese Vorrichtungen weisen einen Faserzuführungskanal und einen Garnabzugkanal auf, wobei der Ausgangsbereich des Faserzuführungskanals im wesentlichen gegen den Eingangsbereich des Garnabzugkanals gerichtet ist und die Ausgangsöffnung des Faserzuführungskanals mit einem Abstand zur Eingangsöffnung des Garnabzugkanals angeordnet ist. Im Bereiche dieses Abstandes wird die Wirbelströmung erzeugt. Im Bereiche der Ausgangsöffnung des Faserzuführungskanals ist ferner ein Drallstoppmittel (z.B. exzentrische Kante, über die die Fasern gezogen werden, oder im wesentlichen konzentrischer Pin, um den die Fasern geführt werden) vorgesehen.

[0003] Der Eingangsbereich des Garnabzugkanals hat üblicherweise die Form einer schlanken Spindel, um die herum ein Ablasskanal mit einem im wesentlichen ringförmigen Querschnitt verläuft. Der Ablasskanal führt aus dem als Wirbelkammer ausgerüsteten Hohlraum zwischen Faserzuführungskanal und Garnabzugkanal und verläuft im wesentlichen parallel zum Garnabzugkanal Die Wirbelkammer hat dabei einen im wesentlichen gleichen Durchmesser wie der Eingangsbereich des Ablasskanals und ist mit tangential in die Kammer gerichteten Düsen zum Einblasen eines Fluids (z.B. Luft) ausgerüstet. Das in die Wirbelkammer eingeblasene Fluid wird durch den Ablasskanal abgesaugt, wobei sich die in der Wirbelkammer erzeugte Wirbelströmung um den Garnabzugkanal (Spindel) herum in den Ablasskanal hinein fortsetzt. Die Wirbelkammer und ein Eingangsbereich des Ablasskanals stellen also im wesentlichen eine funktionelle Einheit dar, die der Drehungserteilung dient. Auch der Garnabzugkanal, der gegebenenfalls rotierend angeordnet ist, kann zur Drehungserteilung beitragen, wobei dann mit verschiedenen Mitteln dafür gesorgt wird, dass die Fasern gegen die Aussenseite des Garnabzugkanals gepresst und dadurch besser mitgenommen werden.

[0004] Die Querschnitte von Faserzuführungskanal, Garnabzugkanal und Ablasskanal sind verglichen mit der mittleren Länge der zu verarbeitenden Fasern klein. Die Länge des Faserzuführungskanals ist derart ausgelegt, dass mindestens ein Teil der Fasern, deren vorlaufendes Ende bereits im Bereiche des Garnabzugkanals angelangt ist, im Eingangsbereich des Faserzuführungskanals noch gehalten wird (z.B. zwischen Lieferwalzen eines dem Faserzuführungskanal vorgeschalteten Streckwerkes).

[0005] Fasern, die einer Vorrichtung, wie sie oben kurz beschrieben ist, zugeführt werden, werden einerseits im Faserverband gehalten und von der Ausgangsöffnung des Faserzuführungskanals im wesentlichen ohne Drehungserteilung in den Garnabzugkanal geführt. Andererseits sind die Fasern aber im Bereich zwischen Faserzuführungskanal und Garnabzugkanal der zentrifugalen Wirkung der Wirbelströmung ausgesetzt, durch die sie von der Eingangsöffnung des Garnabzugkanals radial weggetrieben werden. Die mit dem beschriebenen Verfahren hergestellten Garne zeigen denn auch einen Kern von im wesentlichen in Garnlängsrichtung verlaufenden Fasern oder Faserbereichen ohne wesentliche Drehung und einen äusseren Bereich, in dem die Fasern oder Faserbereiche um den Kern herum gedreht sind.

[0006] Dieser Garnaufbau kommt nach einer modellhaften Erklärung dadurch zustande, dass vorlaufende Enden von Fasern, insbesondere von Fasern, deren nachlaufende Bereiche noch stromaufwärts vom Faserzuführungskanal gehalten werden, im wesentlichen direkt in den Garnabzugkanal gelangen, dass aber nachlaufende Faserbereiche, insbesondere, wenn sie im Eingangsbereich des Faserzuführungskanals nicht mehr gehalten werden, durch die Wirbelwirkung aus dem Faserverband gezogen und dann um das entstehende Garn gedreht werden. Es kann auch vorkommen, dass vorlaufende Enden von Fasern durch die Wirbelwirkung aus dem Faserverband abgespreizt werden, während das nachlaufende Ende im zentralen Bereich des Faserverbandes verbleibt, was zu den in entsprechenden Garnen beobachteten Schlaufen führt.

[0007] Jedenfalls sind Fasern zu einem gleichen Zeitpunkt sowohl im entstehenden Garn eingebunden, wodurch sie in den Garnabzugkanal gezogen werden, als auch der Wirbelströmung ausgesetzt, die sie zentrifugal, also von der Eingangsöffnung des Garnabzugkanals weg beschleunigt und in den Ablasskanal zieht. Die durch die Wirbelströmung aus dem Faserverband gezogenen Faserbereiche bilden einen in die Eingangsöffnung des Garnabzugkanals mündenden Faserwirbel, dessen längere Anteile sich spiralartig aussen um den spindelförmigen Eingangsbereich des Garnabzugkanals winden und in dieser Spirale entgegen der Kraft der Strömung im Ablasskanal gegen die Eingangsöffnung des Garnabzugkanals gezogen werden. Fasern, von denen weder das vorlaufendes noch das nachlaufendes Ende in das entstehende Garn eingezogen wird, werden mit einer Wahrscheinlichkeit, die mit kleinerer Faserlänge grösser wird, durch den Ablasskanal weggeführt und stellen dadurch unerwünschten Faserabgang dar.

[0008] Das beschriebene, bekannte Spinnverfahren zeichnet sich dadurch aus, dass es sehr hohe Spinngeschwindigkeiten erlaubt (bis zehn Mal höhere Spinngeschwindigkeiten als für Ringspinnverfahren). Andererseits erweist es sich als schwierig, mit dem Verfahren einen hohen Faserabgang zu vermeiden und einen für eine hohe Garnqualität genügend hohen Faseranteil im gedrehten Aussenbereich des Garnes zu erhalten.

[0009] Es ist nun die Aufgabe der Erfindung, vorrichtungsmässige Änderungen vorzuschlagen mit denen das oben beschriebene Spinnverfahren verbessert werden kann. Die Erfindung stellt sich also die Aufgabe, eine Vorrichtung zum Spinnen mittels Wirbelströmung zu schaffen, mit welcher Vorrichtung es möglich werden soll, den Faserabgang gegenüber dem Stande der Technik zu reduzieren, wobei die Garnqualität mindestens gleich hoch sein soll.

[0010] Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung, wie sie in den Patentansprüchen definiert ist.

[0011] Die Erfindung basiert auf der Idee, die Wirbelkammer und den Ablasskanal funktionell zu trennen, derart, dass der Faserwirbel sich nicht nach Belieben stromabwärts in den Ablasskanal fortsetzen kann, sondern auf die Wirbelkammer, das heisst auf einen vom Ablasskanal funktionell abgetrennten Raum beschränkt bleibt. Diese Idee wird realisiert, dadurch, dass die Wirbelkammer stromabwärts durch eine Wand begrenzt wird und dass das Fluid vollständig durch diese Wand hindurch in den Ablasskanal abgeführt wird. Im Zentrum dieser die Wirbelkammer stromabwärts begrenzenden Wand ist die Eingangsöffnung des Garnabzugkanals angeordnet. Die die Wirbelkammer stromabwärts begrenzende Wand hat keine drehungserteilende Funktion, das heisst sie rotiert nicht. Für die Wegführung des Fluids sind in dieser Wand um die Eingangsöffnung des Garnabzugkanals verteilte, in den Ablasskanal oder in Ablasskanäle mündende Öffnungen vorgesehen, die auch zu einer ringförmigen Öffnung zusammengefasst sein können.

[0012] Durch die oben kurz beschriebene, funktionelle Trennung von Wirbelkammer und Ablasskanal wird die Wahrscheinlichkeit eines Faserabganges durch den Ablasskanal reduziert. Fasern im Faserwirbel, von denen kein Ende in das entstehende Garn eingebunden ist, verbleiben dadurch länger in der Wirbelkammer und die Wahrscheinlichkeit, dass sie von den wirbelnden Endbereichen von eingebundenen Fasern mitgenommen und in das entstehende Garn zurückgeführt werden, steigt. Dieser Effekt reduziert den gemäss dem Stand der Technik unerwünscht hohen Faserabgang.

[0013] Beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Herstellung eines gesponnenen Garnes aus einem losen Faserverband mit Hilfe einer Wirbelströmung werden anhand der folgenden Figuren im Detail beschrieben. Dabei zeigen:

Figur 1

den Ausgangsbereich des Faserzuführungskanals und den Eingangsbereich des Garnabzugkanals (Wirbelkammerbereich) einer bekannten Vorrichtung zur Herstellung eines gesponnenen Garnes aus einem losen Faserverband mittels Wirbelströmung (Schnitt);

Figur 2

den ebenfalls geschnitten dargestellten Wirbelkammerbereich einer beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung;

Figur 3

die die Wirbelkammer gemäss Figur 2 stromabwärts begrenzende Wandplatte als Draufsicht (A-A in Figur 2);

Figur 4

eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung (Darstellungsweise wie Figur 2);

Figur 5

die die Wirbelkammer gemäss Figur 4 stromabwärts begrenzende Wandplatte als Draufsicht (B-B in Figur 4);

Figuren 6 und 7

den geschnittenen Wirbelkammerbereich von zwei weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung.

[0014] Figur 1 zeigt den Wirbelkammerbereich einer Vorrichtung gemäss dem Stande der Technik, mit der einem durch einen Faserzuführungskanal 1 zugeführten, losen Faserverband 2 in einer Wirbelkammer 3 eine Drehung erteilt wird, so dass daraus ein gesponnenes Garn 4 entsteht, das durch einen Garnabzugkanal 5 abgezogen wird. Die Wirbelströmung wird in der Wirbelkammer 3 durch Einblasen eines Fluids, beispielsweise Luft, durch tangential in die Kammer mündende Düsen 6 erzeugt. Das Fluid wird durch einen Ablasskanal 7 abgeführt, wobei der Ablasskanal 7 einen um den Garnabzugkanal 5 angeordneten, ringförmigen Querschnitt aufweist und sein Eingangsbereich im wesentlichen denselben Durchmesser hat wie die Wirbelkammer 3, so dass die in der Wirbelkammer erzeugte Wirbelströmung sich in den Ablasskanal fortsetzt und aus dem Faserverband durch die zentrifugale Wirkung der Wirbelströmung herausgelöste Faserbereiche 8 sich im Ablasskanal sprialförmig aussen um den spindelförmigen Eingangsbereich des Garnabzugkanals 5 legen.
Wirbelkammer 3 und Eingangsbereich des Ablasskanals 7 stellen eine funktionsmässige Einheit dar, so dass Fasern, die nicht in das entstehende Garn eingebunden werden, mit hoher Wahrscheinlichkeit durch das Fluid in den Ablasskanal gespült werden und dadurch für das entstehende Garn verloren gehen.

[0015] An der Ausgangsöffnung 9 des Faserzuführungskanals 1 ist in der dargestellten Ausführungsform als Drallstoppmittel eine Kante 10 angeordnet, die exzentrisch zum Garnabzugkanal 5 angeordnet ist. Es ist auch bekannt, als Drallstoppmittel einen konzentrisch zum Garnabzugkanal angeordnete Nadel (Pin) einzusetzen, welche Nadel einen temporären Garnkern darstellt.

[0016] Figur 2 zeigt eine erste, beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung. Wie in der Figur 1 ist der Wirbelkammerbereich im Schnitt dargestellt, also der Ausgangsbereich des Faserzuführungskanals 1 mit Ausgangsöffnung 9 und Drallstoppmittel 10 und der Eingangsbereich des Garnabzugkanals 5 mit Eingangsöffnung 11, sowie Wirbelkammer 3 und Ablasskanal 7, der wie in der Figur 1 beispielsweise einen im wesentlichen ringförmigen Querschnitt aufweist.

[0017] Zwischen Wirbelkammer 3 und Ablasskanal 7 ist eine kreisscheibenförmige Wandplatte 20 angeordnet, die die Eingangsöffnung 11 des Garnabzugkanals 5 trägt und rund um diese Eingangsöffnung 11 verteilt eine Mehrzahl von Öffnungen 21, durch die das Fluid aus der Wirbelkammer 3 in den Ablasskanal 7 gelangt. Offensichtlich kann der Ablasskanal 7 mit ringförmigem Querschnitt auch ersetzt werden durch eine Mehrzahl von auf die Öffnungen 21 ausgerichteten Ablasskanälen.

[0018] Die über der Wandplatte 20 wirbelnden Faserbereiche 8, die im entstehenden Garn eingebunden sind, können nicht durch die Öffnungen 21 hindurch treten und werden über diese Öffnungen hinweg bewegt. Der Faserwirbel beschränkt sich also auf die Wirbelkammer 3 und die eingebundenen Fasern vermögen nicht eingebundene Fasern besser im wirbelnden Faserverband zu halten.

[0019] Damit die Faserdichte in der Wirbelkammer 3 nicht zu gross wird und an den radialen Wandungen der Wirbelkammer 3 nicht allzu viel Faserreibung entsteht, ist es vorteilhaft, den Radius der Wirbelkammer 3 gegenüber dem Stande der Technik zu vergrössern auf mindestens einen Zehntel (vorteilhafterweise mehr als einen Sechstel) der effektiven Stapellänge der zu verarbeitenden Fasern (effektive Stapellänge berechnet nach der im japanischen Gebrauchsmuster 2.513.582 publizierten Formel).

[0020] Um Faserreibung an der Wandplatte 20 zu reduzieren ist es vorteilhaft, diese mit einer Reibungs-reduzierenden Oberflächenstruktur zu versehen (z.B. Orangenhaut).

[0021] Figur 3 zeigt als Draufsicht (Blickrichtung A in Figur 2) die Wandplatte 20, die die Wirbelkammer 3 der Figur 2 stromabwärts gegen den Ablasskanal 7 abschliesst. Die Wirbelrichtung ist mit den Pfeilen F angedeutet. Die Öffnungen 21 durchdringen die Wandplatte 20 derart schief, dass das wirbelnde Fluid ohne grosse Richtungsänderung und dadurch generierte Turbulenzen in den Ablasskanal abfliessen kann.

[0022] Die in den Figuren 2 und 3 planparallel dargestellt Wandplatte 20 kann auch die Form eines vorzugsweise stumpfen Kegels aufweisen, wobei die Eingangsöffnung 11 das Garnabzugkanals auf dem Scheites des Kegels angeordnet ist.

[0023] Figuren 4 und 5 zeigen in derselben Art wie Figuren 2 und 3 eine weitere, beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in den Figuren 2 und 3.

[0024] Die Ausführungsform der Figuren 4 und 5 unterscheidet sich durch die Ausgestaltung der Wandplatte 20, deren Öffnungen 21 am Umfang angeordnete Schlitze sind. Der Ablasskanal 7 ist wiederum mit ringförmigem Querschnitt dargestellt, könnte aber auch eine andere, an die schlitzförmigen Öffnungen geeignet anschliessende Form haben.

[0025] Figuren 6 und 7 zeigen, in derselben Darstellungsart wie Figuren 2 und 4 zwei weitere, beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung. In diesen Vorrichtungen wird ein zentraler Teil der die Wirbelkammer stromabwärts begrenzenden Wand durch die eingangsseitige Stirnfläche 30 des Garnabzugkanals 5 gebildet. An diesen zentralen Teil schliesst ein peripherer Teil an, wobei die Öffnungen im peripheren Teil angeordnet sind (Figur 6) oder zwischen zentralem und peripherem Teil (Figur 7).

[0026] Figur 6 zeigt eine Ausführungsform, in der sich die Wirbelkammer 3 nicht im wesentlichen eben und senkrecht zur Achse des Garnabzugkanals 5 erstreckt, wie dies in den Figuren 2 und 4 gezeigt ist, sondern kegelförmig ist.

[0027] Der zentrale Teil der die Wirbelkammer 3 stromabwärts begrenzenden Wand bildet die eingansseitige Stirnfläche 30 des Garnabzugkanals 5. Einen an den zentralen Teil anschliessenden, peripheren Teil dieser Wand bildet ein perforierter Ring 31. Die Funktion des Ablasskanals 7 kann beispielsweise durch den die Vorrichtung umgebenden Luftraum übernommen werden.

[0028] Figur 7 zeigt eine Ausführungsform, in der die die Wirbelkammer 3 stromabwärts begrenzende Wand wiederum durch die eingangsseitige Stirnfläche 30 des Garnabzugkanals 5 und einen peripheren Ring gebildet wird. Die Öffnungen 21 zum Ablasskanal 7 bilden zusammen eine einzige, ringförmigen Öffnung, die zwischen zentralem und peripherem Wandteil angeordnet ist.

[0029] Damit die im Faserwirbel wirbelnden Faserbereiche 8 nicht oder so wenig wie möglich in den Ablasskanal 7, der hier wiederum einen ringförmigen Querschnitt aufweist, gelangen können, ist die ringförmige Öffnung so schmal wie möglich und so nahe wie möglich an der Eingangsöffnung 11 des Garnrabzugkanals 5 angeordnet.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung eines gesponnenen Garnes (4) aus einem losen Faserverband (2) mit Hilfe einer Wirbelströmung, die als einziges, drehungserteilendes Mittel wirkt, wobei die Vorrichtung einen Faserzuführungskanal (1) mit einer Ausgangsöffnung (9) und einen Garnabzugkanal (5) mit einer von der genannten Ausgangsöffnung (9) beabstandeten Eingangsöffnung (11) aufweist sowie ein Mittel zur Erzeugung einer Wirbelströmung in einer Wirbelkammer (3), die im wesentlichen zwischen der genannten Ausgangsöffnung (9) und der genannten Eingangsöffnung (11) angeordnet ist, welches Mittel Düsen (6) zum Einblasen eines Fluids in die Wirbelkammer (3) und zur Erzeugung der Wirbelströmung in der Wirbelkammer (3) und einen Ablasskanal (7) zur Wegführung des Fluids aus der Wirbelkammer (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine die Wirbelkammer (3) stromabwärts begrenzende Wand aufweist, die die Wirbelkammer (3) vom Ablasskanal (7) trennt, in deren Zentrum die genannte Eingangsöffnung (11) angeordnet ist und die zur vollständigen Wegführung des Fluids eine Mehrzahl von Öffnungen (21) in den Ablasskanal (7) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Wirbelkammer (3) stromabwärts begrenzende Wand senkrecht zur Achse des Garnabzugkanals ausgerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Wirbelkammer (3) stromabwärts begrenzende Wand die Form eines stumpfen Kegels hat, an dessen Spitze die genannte Eingangsöffnung (11) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die Wirbelkammer (3) stromabwärts begrenzende Wand eine reibungsreduzierende Oberflächenstruktur aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die die Wirbelkammer (3) stromabwärts begrenzende Wand durch eine Wandplatte (20) gebildet wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandplatte (20) zur Wegführung des Fluids eine Mehrzahl von Öffnungen (21) aufweist, die in Richtung der Wirbelströmung schief durch die Wandplatte (20) verlaufen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandplatte (20) zur Wegführung des Fluids an ihrem Umfang eine Mehrzahl von schlitzförmigen Öffnungen (21) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzförmigen Öffnungen (21) in Richtung der Wirbelströmung schief durch die Wandplatte (20) verlaufen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zentraler Teil der die Wirbelkammer (3) stromabwärts begrenzenden Wand durch eine eingangsseitige Stirnseite (30) des Garnabzugkanals (5) gebildet wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein peripherer Teil der die Wirbelkammer (3) stromabwärts begrenzenden Wand durch einen perforierten Ring (31) gebildet wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zentralen Teil der die Wirbelkammer (3) stromabwärts begrenzenden Wand und einem peripheren Teil dieser Wand eine ringförmige Öffnung in den Ablasskanal (7) vorgesehen ist.

Zeichnung