EP2895647B1

EP2895647B1 - Spinnstelle einer vorspinnmaschine

Info

Publication number: EP2895647B1
Application number: EP13803202.4A
Authority: EP
Inventors: Peter Blankenhorn
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2021-07-14
Anticipated expiration: 2033-09-10
Also published as: CN104619898A; WO2014041412A3; CN104619898B; US9677197B2; DE102012108613A1; EP2895647A2; US20150240394A1; WO2014041412A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spinnstelle einer Vorspinnmaschine zur Herstellung eines Vorgarns aus einem Faserverband, wobei die Spinnstelle eine Wirbelkammer mit einer Einlauföffnung für den Faserverband und ein sich zumindest teilweise in die Wirbelkammer erstreckendes Garnbildungselement aufweist, wobei die Spinnstelle in die Wirbelkammer gerichtete Spinndüsen aufweist, die im Bereich einer die Wirbelkammer umgebenden Wandung in die Wirbelkammer münden und über die Luft in einer vorgegebenen Drehrichtung in die Wirbelkammer einbringbar ist, um dem in einer Transportrichtung zugeführten Faserverband im Bereich einer Einlassmündung des Garnbildungselements eine Drehung in der genannten Drehrichtung zu erteilen, und wobei das Garnbildungselement einen an die Einlassmündung angrenzenden Abzugskanal aufweist, über den das Garn aus der Wirbelkammer abziehbar ist.
Vorgarn wird aus meist mit Hilfe von Strecken vorbehandelten (z. B. dublierten) Faserbändern hergestellt und dient als Vorlage für den anschliessenden Spinnprozess, bei dem die einzelnen Fasern des Vorgarns, beispielsweise mit Hilfe einer Ringspinnmaschine, zu einem Fasergarn versponnen werden. Um dem Vorgarn die für die Weiterverarbeitung nötige Festigkeit zu verleihen, hat es sich bewährt, den vorgelegten Faserverband während der Herstellung des Vorgarns mit Hilfe eines Streckwerks, das meist Teil der Vorspinnmaschine ist, zu verstrecken und anschliessend mit einer Schutzdrehung zu versehen. Die genannte Festigkeit ist wichtig, um ein Reissen des Vorgarns beim Aufwickeln auf eine Spule bzw. während der Zufuhr zur nachgeschalteten Spinnmaschine zu verhindern. Die erteilte Schutzdrehung muss hierbei einerseits so stark sein, dass ein Zusammenhalt der einzelnen Fasern während der einzelnen Auf- bzw. Abspulvorgänge sowie entsprechender Transportvorgänge zwischen den jeweiligen Maschinentypen gewährleistet ist. Andererseits muss auch trotz der Schutzdrehung sichergestellt werden, dass das Vorgarn in einer Spinnmaschine weiterverarbeitet werden kann - das Vorgarn muss also weiterhin verzugsfähig sein.
Um ein entsprechendes Vorgarn herzustellen, kommen vorrangig sogenannte Flyer zum Einsatz, deren Liefergeschwindigkeit jedoch aufgrund auftretender Fliehkräfte beschränkt ist. Es gab daher bereits vielfältige Vorschläge, den Flyer zu umgehen oder durch einen alternativen Maschinentypus zu ersetzen (siehe beispielsweise EP 0 375 242 A2 , DE 32 37 989 C2 ).
Unter anderem wurde in diesem Zusammenhang auch bereits vorgeschlagen, Vorgarn mit Hilfe von Luftspinnmaschinen herzustellen, bei dem die Schutzdrehung mit Hilfe von Luftströmungen erzeugt wird. Das Grundprinzip besteht dabei darin, einen Faserverband durch eine Wirbelkammer zu führen, in der ein Luftwirbel erzeugt wird. Dieser bewirkt schliesslich, dass ein Teil der äusseren Fasern als sogenannte Umwindefasern um den zentral verlaufenden Faserstrang geschlungen wird, der wiederum aus im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Kernfasern besteht. Eine entsprechende Luftspinnmaschine ist in der WO 2005/026421 A1 beschrieben.
WO 2013/003962 , ein Dokument nach Artikel 54(3) EPÜ, betrifft eine Vorspinnmaschine zur Herstellung eines Vorgarns aus einem Faserverband, wobei die Vorspinnmaschine zumindest eine Spinnstelle umfasst, die eine Wirbelkammer mit einer Einlauföffnung für den Faserverband und ein sich zumindest teilweise in die Wirbelkammer erstreckendes Vorgarnbildungselement in Form einer eine Einlassmündung aufweisenden Spindel aufweist, wobei der Wirbelkammer Spinndüsen zugeordnet sind, über die Luft in die Wirbelkammer leitbar ist, um dem Faserverband nach einem Anspinnvorgang im Bereich der Einlassmündung eine Schutzdrehung zu erteilen, und wobei die Spindel einen Abzugskanal aufweist, über den das mit der Schutzdrehung versehene Vorgarn aus der Wirbelkammer abziehbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass der Wirbelkammer zusätzlich Anspinndüsen zugeordnet sind, wobei die Anspinndüsen jeweils eine Strömungsrichtung aufweisen, welche in Richtung der Einlassmündung der Spindel ausgerichtet ist.
Da sich die Herstellung eines Vorgarns jedoch grundlegend von der Herstellung eines herkömmlichen Garns unterscheidet (schliesslich unterscheiden sich Garn und Vorgarn signifikant hinsichtlich Festigkeit und Verzugsfähigkeit), ist es nicht möglich, bekannte Luftspinnmaschinen, wie sie beispielsweise in der EP 2 369 042 A2 , EP 1 291 457 A2 oder JP 2003 193337 A beschrieben sind, zur Herstellung eines Vorgarns einzusetzen. Vielmehr ist es nötig, die Abmessungen und/oder Geometrie der Spinnstelle einer Vorspinnmaschine unabhängig vom bisher bekannten Stand der Technik zu wählen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Spinnstelle für eine der Herstellung von Vorgarn dienende Luftspinnmaschine vorzuschlagen, mit der ein qualitativ besonders hochwertiges Vorgarn hergestellt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Spinnstelle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäss zeichnet sich die Spinnstelle dadurch aus, dass die Wandung der Wirbelkammer im Anschluss an die Einlauföffnung derselben einen sich in der genannten Transportrichtung erweiternden Übergangsabschnitt aufweist, dessen Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfs entspricht. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass die Spinndüsen im Bereich des Übergangsabschnitts in die Wirbelkammer münden und jeweils eine Strömungsrichtung aufweisen, die in Richtung der die Wirbelkammer umgebenden Wandung ausgerichtet ist. Dies stellt sicher, dass mit Hilfe der Spinndüsen eine Luftströmung erzeugt werden kann, die sich grösstenteils in den Spalt erstreckt, der zwischen dem Garnbildungselement und der genannten Wandung vorhanden ist und somit von aussen auf die das Garnbildungselement umgebenden Fasern bzw. Faserenden des Faserverbands trifft und dabei die gewünschte Schutzdrehung erzeugt.
Mit anderen Worten sieht die Erfindung den Eintritt der Spinndüsen nicht im Bereich eines zylinderförmigen Abschnitts oder einer stufenförmigen Ringkante vor. Vielmehr ist im Anschluss an die Einlauföffnung ein konusförmiger Bereich vorgesehen, der, ausgehend von der Einlauföffnung, eine Querschnittserweiterung der Wirbelkammer bewirkt und als Luftaustrittsbereich der Spinndüsen dient. Dass sich der Übergangsabschnitt an die Einlauföffnung anschliesst, ist selbstverständlich nicht dahingehend auszulegen, dass ein unmittelbarer Übergang zwischen Einlauföffnung und dem erfindungsgemässen Übergangsabschnitt bestehen muss (auch wenn eine derartige Gestaltung durchaus vorteilhaft erscheint). Vielmehr ist es selbstverständlich ebenso möglich, dass sich zwischen der Einlauföffnung und dem Übergangsabschnitt ein zusätzlicher Zwischenabschnitt befindet.
Die Spinndüsen sollten unabhängig davon derart in die Wirbelkammer münden, dass deren Austrittsöffnung nach allen Seiten in den Übergangsabschnitt übergehen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Spinndüsen auch bei einem ungewollten, herstellungsbedingten seitlichen Versatz noch immer vollständig im Bereich des Übergangsabschnitts in die Wirbelkammer münden.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung ist es äussert vorteilhaft, wenn der Übergangsabschnitt in Transportrichtung des Faserverbands in einen zylindrischen Abschnitt übergeht. Der Übergang kann hierbei fliessend oder aber auch stufenförmig, d. h. unmittelbar erfolgen. Der zylindrische Abschnitt sollte zudem in Transportrichtung des Faserverbands eine Länge aufweisen, deren Betrag grösser ist als der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts in diesem Bereich, um eine besonders homogene Luftströmung zu gewährleisten. Schliesslich können sich an den zylindrischen Abschnitt (in Transportrichtung gesehen) ein oder mehrere weitere Abschnitte anschliessen, deren Form von der Form eines Zylinders abweicht. Denkbar ist beispielsweise ein Abschnitt, dessen Form - vergleichbar zur Form des erfindungsgemässen Übergangsabschnitts - der Mantelfläche eines Kegelstumpfs entspricht.
Besondere Vorteile bringt es mit sich, wenn die Längsachse einer jeden Spinndüse in einem parallel zur jeweiligen Längsachse und parallel zur Längsachse des Abzugskanals verlaufenden Schnitt mit der Längsachse des Abzugskanals einen Winkel α einschliesst, dessen Betrag einen Wert zwischen 75° und 40° aufweist. Die von den Spinndüsen erzeugte Luftströmung erhält bei Einhaltung dieses Bereichs eine Ausrichtung, die eine besonders homogene Schutzdrallerteilung ermöglicht. Ein ausserordentlich hochwertiges Vorgarn lässt sich erzeugen, wenn der genannte Wert zwischen 70° und 50° liegt, wobei sich ein Wert von 60° als besonders günstig erwiesen hat.
Auch ist es äussert vorteilhaft, wenn die Mantellinie des Übergangsabschnitts mit der Längsachse des Abzugskanals einen Winkel β einschliesst, dessen Betrag einen Wert zwischen 80° und 15° aufweist. Die Mantellinie ist hierbei als Linie definiert, die auf der Oberfläche des Übergangsabschnitts und in einer gemeinsamen Ebene mit der Längsachse des Abzugskanals liegt. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der genannte Winkel einen Wert zwischen 50° und 20° einnimmt, da in diesem Fall eine Luftströmung erzeugt wird (die unter anderem von der Form und Ausrichtung der den Übergangsabschnitt bildenden Innenfläche der Wirbelkammer abhängt), mit deren Hilfe dem Faserverband eine besonders einheitliche Schutzdrehung erteilt werden kann. Bevorzugt wird nach bisherigem Kenntnisstand ein Winkel von 30°. Ferner hat es sich als äusserst vorteilhaft erwiesen, wenn die Summe der Beträge der genannten Winkel (a und β) einen Wert zwischen 75° und 105°, vorzugsweise einen Wert von 90°, ergibt.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Spinndüsen in einem senkrecht zur Längsachse des Abzugskanals verlaufenden Schnitt jeweils zwischen der Längsachse des Abzugskanals und einer Tangente der Wandung der Wirbelkammer verlaufen. Mit anderen Worten ist es also von Vorteil, wenn die Spinndüsen nicht direkt tangential in die Wirbelkammer münden, wie dies bei bekannten Spinnstellen üblich ist, die der Herstellung eines fertigen Garns dienen. Vielmehr sollten die Spinndüsen in dem genannten Schnitt in den Spalt gerichtet sein, der zwischen der Wandung der Wirbelkammer und der äusseren Oberfläche des Garnbildungselements gebildet wird. Die Spinndüsen gehen in diesem Fall nicht fliessend in die genannte Wandung über. Vielmehr erfolgt der Übergang zwischen den Innenwandungen der Spinndüsen und der Innenwandung des Übergangsabschnitts in Form einer gewissen Abkantung.
Vorteilhaft ist es, wenn die Längsachsen der Spinndüsen in einem senkrecht zur Längsachse des Abzugskanals verlaufenden Schnitt jeweils parallel zu einer Tangente der Wandung der Wirbelkammer verlaufen. Insbesondere kann es von Vorteil sein, wenn die Längsachsen der Spinndüsen in einem senkrecht zum Abzugskanal verlaufenden Schnitt jeweils auf einer Linie liegen, die näher am Abzugskanal verlaufen als die Längsachsen von Spinndüsen, die direkt tangential in die Wirbelkammer münden.
Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn der Übergangsabschnitt auf seiner der Einlauföffnung zugewandten Seite einen Durchmesser aufweist, dessen Betrag einen Wert zwischen 14 mm und 8 mm aufweist. Ein Durchmesser in diesem Bereich stellt sicher, dass der Übergangsabschnitt bei der oben beschriebenen Ausrichtung der Mantellinie die gewünschte Durchmessererweiterung in Transportrichtung des Faserverbands erfahren kann und hierbei einen Durchmesser annimmt, der in der gewünschten Krümmung der Wandung der Wirbelkammer resultiert. Bevorzugt wird insbesondere ein Durchmesser, dessen Betrag einen Wert zwischen 12 mm und 9 mm aufweist, wobei sich ein Wert von 10 mm besonders bewährt hat.
Vorteilhaft ist es, wenn der Übergangsabschnitt auf seiner der Einlauföffnung abgewandten Seite einen Durchmesser aufweist, dessen Betrag einen Wert zwischen 16 mm und 10 mm aufweist. Insbesondere, wenn der Übergangsabschnitt unmittelbar in einen nachfolgenden zylindrischen Abschnitt übergeht, wird durch den genannten Durchmesser auch der Durchmesser des Grossteils der Wirbelkammer (bzw. deren Abschnitt im Bereich der Einlassmündung des Garnbildungselements) bestimmt. Somit hat die Wahl des Durchmessers einen direkten Einfluss auf die "Krümmung" der Wirbelluft und damit der Stärke, mit der von der Wirbelluft erfasste Faserenden umgebogen werden (siehe hierzu auch die nachfolgenden Ausführungen zum Aussendurchmesser des Garnbildungselements). Im Ergebnis haben sich Werte bewährt, die zwischen 14 mm und 11 mm liegen, wobei ein Wert von 12,5 mm als besonders geeignet gilt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Garnbildungselement im Bereich des zylindrischen Abschnitts der Wirbelkammer eine zylindrische Aussenkontur besitzt. Weist gleichzeitig auch die Wandung der Wirbelkammer in dem Bereich der zylindrischen Aussenkontur des Garnbildungselements einen zylindrischen Verlauf auf (d. h. die Wandung und die Aussenkontur des Garnbildungselements verlaufen über einen gewissen Bereich konzentrisch), so entsteht ein Ringspalt mit gleichbleibendem Strömungsquerschnitt. Innerhalb des Ringspalts ist schliesslich eine Wirbelluftströmung erzeugbar, mit deren Hilfe sich die gewünschte Schutzdrehung besonders zuverlässig und gleichmässig erzeugen lässt.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn das Garnbildungselement zumindest in dem Bereich, in dem es eine zylindrische Aussenkontur aufweist, einen Aussendurchmesser aufweist, dessen Betrag zwischen 5 mm und 14 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 11,5 mm, liegt. So hat sich gezeigt, dass insbesondere im Bereich der Einlassmündung des Garnbildungselements und des sich daran anschliessenden Bereichs mit zylindrischer Aussenkontur ein Teil der Fasern, die nicht vollständig geschützt im Inneren des Faserverbands liegen, von der Luftströmung erfasst werden. Diese werden teilweise aus dem Faserverband herausgezogen und schliesslich um die jeweiligen innenliegenden "Kernfasern" geschlungen, so dass im Ergebnis die gewünschte Schutzdrehung entsteht. Wie stark die Fasern hierbei umgebogen werden, hängt insbesondere vom Aussendurchmesser des Garnbildungselements im Bereich des genannten zylindrischen Abschnitts ab, der sich vorzugsweise bis in den Bereich der die Einlassmündung aufweisenden Stirnseite des Garnbildungselements erstreckt. So bewirkt ein kleinerer Aussendurchmesser ein stärkeres Umbiegen, während ein grösserer Aussendurchmesser nur ein verhältnismässig geringes Umbiegen der Faserenden zur Folge hat. Wird der Aussendurchmesser des Garnbildungselements wie oben angegeben gewählt, so weist das Garnbildungselement im Bereich seines zylindrischen Abschnitts eine äussere Mantelfläche auf, die eine optimale Winkelgeschwindigkeit der durch die in die Wirbelkammer einströmende Luft erzeugten Luftwirbel ermöglicht. Ein kleinerer Durchmesser würde schliesslich zu einer erhöhten Winkelgeschwindigkeit führen, während ein oberhalb von 14 mm liegender Aussendurchmesser in einer zu geringen Umbiegung der Fasern und damit in einer nur mangelhaften Schutzdrehung resultieren würde.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einlassmündung für das aus der Wirbelkammer abzuziehende Vorgarn einen Durchmesser aufweist, dessen Betrag zwischen 4 mm und 12 mm, vorzugsweise zwischen 6 mm und 8 mm, liegt. Bei Einhaltung der genannten Durchmessergrenzen entsteht eine besonders vorteilhafte Luftströmung im Bereich der Einlassmündung des Garnbildungselements, die bewirkt, dass lediglich ein Teil der äusseren Faserenden erfasst und mit der gewünschten Festigkeit um den eigentlichen Faserkern geschlungen werden. Liegt der Durchmesser hingegen unterhalb von 4 mm, so gelangt man allmählich in den Bereich, der vom herkömmlichen Luftspinnen bekannt ist und der in einem relativ festen Garn resultiert, das als Vorgarn nur bedingt geeignet ist. Wählt man hingegen einen Durchmesser von über 12 mm, so muss der Luftdruck der über die Luftdüsen zugeführten Luft signifikant erhöht werden, um die nötige Wirbelströmung innerhalb der Wirbelkammer sicherzustellen, da ein Teil der einströmenden Luft die Wirbelkammer über die Einlassmündung des Garnbildungselements verlässt, ohne zur Wirbelbildung beizutragen. Somit ist es zwar prinzipiell auch möglich, ein Vorgarn mit einem Garnbildungselement herzustellen, dessen Einlassmündung einen Durchmesser ausserhalb des erfindungsgemässen Bereichs aufweist. Erst durch die signifikante Abweichung des Durchmessers von den vom herkömmlichen Luftspinnen bekannten Werten, die zwischen 0,5 und maximal 2,0 mm liegen, lässt sich jedoch ein besonders vorteilhaftes Vorgarn herstellen, dass sich dadurch auszeichnet, dass ein Teil der Fasern als Umwindefasern um die mittig angeordneten Kernfasern geschlungen werden (und das Vorgarn damit mit einer Schutzdrehung versehen), wobei der Anteil und die Festigkeit der Umwindefasern nur so hoch ist, dass im Verlauf des anschliessenden Spinnprozesses auch weiterhin der gewünschte Verzug des Vorgarns möglich ist.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1: eine schematische Ansicht einer Vorspinnmaschine,
Figur 2: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Spinnstelle, geschnitten entlang der Schnittfläche B-B' in Figur 3,
Figur 3: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer Spinnstelle, geschnitten entlang der Schnittfläche A-A' in Figur 2,
Figur 4: eine schematische Schnittdarstellung des Ausschnitts F in Figur 2, geschnitten entlang der Schnittfläche C-C' in Figur 3,
Figur 5: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer erfindungsgemässen Spinnstelle, geschnitten entlang der Schnittfläche H-H' in Figur 8,
Figur 6: einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung einer erfindungsgemässen Spinnstelle entsprechend der Linie K in Figur 5, geschnitten entlang der Schnittfläche H-H' in Figur 8,
Figur 7: eine schematische Schnittdarstellung des Ausschnitts K in Figur 5, geschnitten entlang der Schnittfläche G-G' in Figur 8,
Figur 8: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts einer erfindungsgemässen Spinnstelle, geschnitten entlang der Schnittfläche J-J' in Figur 5,
Figur 9: eine Ansicht entsprechend Figur 6, ergänzt durch eine Winkelbemassung,
Figur 10: eine Ansicht entsprechend Figur 7, ergänzt durch eine Winkelbemassung, und
Figuren 11 bis 13: Ansichten entsprechend Figur 6, ergänzt durch diverse Bemassungen.

Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die dargestellten Ausschnitte diverser Spinnstellen 1 sowie die in Figur 1 vor- und nachgeordneten Elemente nicht massstabsgetreu gezeichnet sind. Vielmehr zeigen die einzelnen Figuren lediglich schematische Darstellungen, die den prinzipiellen Aufbau der jeweiligen Baugruppen verdeutlichen sollen. Insbesondere weisen die jeweils in den Figuren teilweise kenntlich gemachten Abstände, Winkel und Durchmesser in den Zeichnungen Werte auf, die nicht zwingend die vorteilhaftesten Bereiche wiedergeben.
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausschnitts einer Vorspinnmaschine. Die Vorspinnmaschine kann bei Bedarf ein Streckwerk 22 umfassen, welches mit einem Faserverband 3, beispielsweise in Form eines doublierten Streckenbands beliefert wird. Ferner umfasst die gezeigte Vorspinnmaschine prinzipiell eine von dem Streckwerk 22 beabstandete Spinnstelle 1 mit einer innenliegenden Wirbelkammer 4, in welcher der Faserverband 3 bzw. mindestens ein Teil der Fasern des Faserverbands 3 mit einer Schutzdrehung versehen wird (die genaue Wirkungsweise der Spinnstelle 1 wird im Folgenden noch näher beschrieben).
Ebenso kann die Vorspinnmaschine ein Abzugswalzenpaar 21 sowie eine dem Abzugswalzenpaar 21 nachgeschaltete Aufwindevorrichtung 20 (ebenfalls schematisch dargestellt) für das Vorgarn 2 umfassen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung muss nicht zwangsweise ein Streckwerk 22 aufweisen, wie dies in Figur 1 dargestellt ist. Auch ist das Abzugswalzenpaar 21 nicht unbedingt notwendig.
Die Vorspinnmaschine arbeitet nun nach einem speziellen Luftspinnverfahren. Zur Bildung des Vorgarns 2 wird der Faserverband 3 in einer Transportrichtung T über eine Einlauföffnung 5 eines (vorzugsweise als separates Bauteil ausgebildetes) Faserführungselements 19 in die Wirbelkammer 4 der Spinnstelle 1 geführt. Dort erhält es eine Schutzdrehung, d. h. mindestens ein Teil der Fasern des Faserverbands 3 wird von einer Luftströmung, die durch entsprechend platzierte Spinndüsen 7 erzeugt wird, erfasst. Ein Teil der Fasern wird hierbei aus dem Faserverband 3 zumindest ein Stück weit herausgezogen und um die Spitze eines in die Wirbelkammer 4 ragenden Garnbildungselements 6 gewunden.
Im Hinblick auf die Spinndüsen 7 sei an dieser Stelle rein vorsorglich erwähnt, dass diese in der Regel so ausgerichtet sein sollten, dass eine gleichgerichtete Luftströmung mit einem einheitlichen Drehsinn erzeugt wird. Vorzugsweise sind die einzelnen Spinndüsen 7 hierbei rotationssymmetrisch zueinander angeordnet (siehe Figur 3, die eine Schnittdarstellung entlang der Schnittfläche A-A' in Figur 2 zeigt, wobei die grösstenteils oberhalb der Schnittfläche verlaufenden und somit eigentlich nicht zu sehenden Spinndüsen 7 durch gestrichelte Linien dargestellt sind). Ferner sei im Hinblick auf alle gezeigten Ausführungsbeispiele festgehalten, dass die Spinndüsen 7 jeweils eine Strömungsrichtung aufweisen, die in Richtung einer die Wirbelkammer 4 umgebenden Wandung 8 ausgerichtet ist, so dass sich die erzeugte Luftströmung zumindest grösstenteils spiralförmig zwischen der äusseren Oberfläche 12 des Garnbildungselements 6 und der Wandung 8 der Wirbelkammer 4 erstreckt.
Letztendlich werden die Fasern des Faserverbands 3 über eine Einlassmündung 9 des Garnbildungselements 6 und einen innerhalb des Garnbildungselements 6 angeordneten und sich an die Einlassmündung 9 anschliessenden Abzugskanal 10 aus der Wirbelkammer 4 abgezogen. Hierbei werden schliesslich auch die freien Faserenden auf einer Spiralbahn in Richtung der Einlassmündung 9 gezogen und schlingen sich dabei als Umwindefasern um die zentral verlaufenden Kernfasern - resultierend in einem die gewünschte Schutzdrehung aufweisenden Vorgarn 2.
Das Vorgarn 2 besitzt durch die nur teilweise Verdrehung der Fasern eine (Rest-)Verzugsfähigkeit, die für die Weiterverarbeitung des Vorgarns 2 in einer nachfolgenden Spinnmaschine, beispielsweise einer Ringspinnmaschine, unerlässlich ist. Konventionelle Luftspinnvorrichtungen erteilen dem Faserverband 3 hingegen eine derart starke Drehung, dass der notwendige Verzug im Anschluss an die Garnherstellung nicht mehr möglich ist. Dies ist in diesem Fall auch erwünscht, da herkömmliche Luftspinnmaschinen ausgelegt sind, ein fertiges Garn herzustellen, das sich in der Regel durch eine hohe Festigkeit auszeichnen soll.
Bevorzugt weist die erfindungsgemässe Spinnstelle 1 darüber hinaus ein beispielsweise in das Faserführungselement 19 eingesetztes Drallstauelement auf. Dieses kann als Faserabgabekante, als Pin oder in einer anderen aus dem Stand der Technik bekannten Ausführung ausgebildet sein und verhindert, dass sich eine Drehung im Faserverband 3 entgegen der Lieferrichtung des Faserverbands 3 und damit in Richtung der Eingangsöffnung 5 des Faserführungselements 19 fortpflanzt.
Wie nun den Figuren 2 bis 4 zu entnehmen ist (Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung des Bereichs F in Figur 2 entlang der Schnittfläche C-C' in Figur 3), münden die Spinndüsen 7 im Bereich einer Ringkante 23 in die Wirbelkammer 4. Eine derartige Geometrie ist jedoch für die mit Hilfe der Spinndüsen 7 erzeugte Luftströmung nicht optimal. So gehen die jeweiligen Austrittsöffnungen der einzelnen Spinndüsen 7 nach beiden Seiten in die Ringkante 23 über, so dass hier ein gewisser stufenförmiger Übergang entsteht. Zudem resultiert ein während der Herstellung der Spinndüsen 7 auftretender Versatz des eingesetzten Bohrers (bezogen auf Figur 2) nach oben oder unten eine Veränderung des Strömungsbilds der Luftströmung.
Um diesen Nachteilen zu begegnen, wird nun erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass die Wandung 8 der Wirbelkammer 4 im Anschluss an die Einlauföffnung 5 einen Übergangsabschnitt 11 aufweist, dessen Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfs entspricht. Eine derartige Gestaltung lässt sich den Ausführungsbeispielen gemäss den Figuren 5 bis 13 entnehmen.
Wie beispielsweise den Figuren 6 (entspricht einer Schnittdarstellung entlang der Schnittfläche H-H' in Figur 8) und 7 (entspricht einer Schnittdarstellung entlang der Schnittfläche G-G' in Figur 8) zu entnehmen ist, ist es vorteilhaft, wenn der Übergangsabschnitt 11 als konusförmiger Ringabschnitt ausgebildet ist. Die Abmessungen des Übergangsabschnitts 11 sollten dabei so bemessen sein, dass die der Wirbelkammer 4 benachbarten Luftaustrittsöffnungen der Spinndüsen 7 nach allen Seiten in den Übergangsabschnitt 11 übergehen. Ein Versatz des Bohrers, mit dem die Spinndüsen 7 in der Regel hergestellt werden, wirkt sich in diesem Fall nicht signifikant auf das Strömungsbild der erzeugten Luftströmung aus.
Darüber hinaus kann es generell von Vorteil sein, wenn der Übergangsabschnitt 11 in Transportrichtung T in einen zylindrischen Abschnitt 13 der Wandung 8 der Wirbelkammer 4 übergeht. Weist zudem auch die äussere Oberfläche 12 des Garnbildungselements 6 zumindest teilweise eine zylindrische Aussenkontur 18 auf (siehe beispielsweise Figur 6), so weist die Wirbelkammer 4 im Anschluss an den Übergangsabschnitt 11 einen Bereich mit gleichbleibendem Strömungsquerschnitt auf, der sich ebenfalls günstig auf die erzeugte Wirbelluftströmung auswirkt.
Unabhängig davon zeigt Figur 8, dass die Spinndüsen 7 nicht zwangsläufig tangential in die Wirbelkammer 4 münden müssen (wie dies in Figur 3 gezeigt ist). Vielmehr kann es von Vorteil sein, wenn sich die Spinndüsen 7 beabstandet von einer entsprechenden Tangente 17 erstrecken, wobei jeweils eine Spinndüse 7 und eine Tangente 17 in der in Figur 8 gezeigten Draufsicht parallel zueinander verlaufen können (im Übrigen sind die Spinndüsen 7 in Figur 8 zu Erläuterungszwecken strichpunktartig angedeutet, obwohl sie in dem entsprechenden Schnitt eigentlich nicht zu sehen wären; vergleiche hierzu die Ausführungen zu den Figuren 2 und 3).
Entsprechend ausgerichtete Spinndüsen 7 erzeugen schliesslich einen Luftstrom, der nicht unmittelbar nach seinem Austritt aus der jeweiligen Spinndüse 7 tangential an der Wandung 8 der Wirbelkammer 4 entlang streicht. Vielmehr ist es von Vorteil, wenn die Spinndüsen 7 und mit ihnen die erzeugte Luftströmung in Richtung der Wandung 8 der Wirbelkammer 4 und damit auch in Richtung des Spalts gerichtet sind, der zwischen der äusseren Oberfläche 12 des Garnbildungselements 6 und der Wandung 8 der Wirbelkammer 4 vorhanden ist.
Vorteilhafte Abmessungen bzw. Winkel erfindungsgemässer Spinnstellen 1 sind schliesslich den Ausschnitten zu entnehmen, die in den Figuren 9 bis 13 gezeigt sind (wobei ausdrücklich darauf hingewiesen sei, dass die teilweise übereinstimmenden Darstellungen nicht bedeuten, dass alle im Folgenden genannten Werte gleichzeitig verwirklicht werden müssen).
Eine für die Verzugsfähigkeit des Vorgarns 2 vorteilhafte Luftströmung ergibt sich, wenn der Winkel β (siehe Figur 9) zwischen der Mantellinie 16 des Übergangsabschnitts 11 und der Längsachse 15 des Abzugskanals 10 einen Wert aufweist, dessen Betrag einen Wert zwischen 80° und 15° aufweist, wobei der Wert vorteilhafterweise zwischen 40° und 20° liegen sollte. Insbesondere hat sich gezeigt, dass ein Winkel β von 30° eine Luftströmung ermöglicht, mit der ein Vorgarn 2 erzeugt werden kann, das trotz der gewünschten Verzugsfähigkeit eine Festigkeit aufweist, die den Weitertransport des Vorgarns 2 zu einer nachfolgenden Spinnereimaschine ermöglicht.
Ebenso ist es von Vorteil, wenn die Längsachse 14 einer jeden Spinndüse 7 in einem parallel zur jeweiligen Längsachse 14 und parallel zur Längsachse 15 des Abzugskanals 10 verlaufenden Schnitt mit der Längsachse 15 des Abzugskanals 10 einen Winkel α (siehe Figur 10) einschliesst, dessen Betrag einen Wert zwischen 75° und 40° aufweist. Besonders bewährt hat sich ein Wert zwischen 70° und 50°, wobei insbesondere ein Wert von 60° ein hervorragendes Ergebnis hinsichtlich Festigkeit und Verzugsfähigkeit des Vorgarns 2 verspricht.
In diesem Zusammenhang sei schliesslich hervorgehoben, dass es von Vorteil ist, wenn die Summe der beiden Winkel α und β einen Wert ergeben, der von 90° möglichst wenig abweicht (ein Wert von 90° wird bevorzugt).
Darüber hinaus wurde erkannt, dass auch die Wahl der in den Figuren 11 bis 13 gekennzeichneten Abstände einen Einfluss auf die Qualität des mit Hilfe der jeweiligen Spinnstelle 1 hergestellten Vorgarns 2 hat. Als vorteilhaft haben sich in diesem Zusammenhang die folgenden Werte erwiesen:

Durchmesser des Übergangsabschnitts 11 auf seiner der Einlauföffnung 5 der Wirbelkammer 4 zugewandten Seite (= D1): zwischen 8 mm und 14 mm, vorzugsweise zwischen 9 mm und 12 mm, besonders bevorzugt 10 mm
Durchmesser des Übergangsabschnitts 11 auf seiner der Einlauföffnung 5 der Wirbelkammer 4 abgewandten Seite (= D2): zwischen 10 mm und 16 mm, vorzugsweise zwischen 11 mm und 14 mm, besonders bevorzugt 12,5 mm
Aussendurchmesser des Garnbildungselements 6 im Bereich, in dem es eine zylindrische Aussenkontur 18 aufweist (= D3): zwischen 5 mm und 14 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 11,5 mm
Durchmesser der Einlassmündung 9 des Abzugskanals 10 im Bereich der Wirbelkammer 4 (= D4): zwischen 4 mm und 12 mm, vorzugsweise zwischen 6 mm und 8 mm.

Abschliessend sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn sie in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen oder der allgemeinen Vorteilsbeschreibung dargestellt und beschrieben sind.

Bezugszeichenliste

1: Spinnstelle
2: Vorgarn
3: Faserverband
4: Wirbelkammer
5: Einlauföffnung
6: Garnbildungselement
7: Spinndüse
8: Wandung der Wirbelkammer
9: Einlassmündung
10: Abzugskanal
11: Übergangsabschnitt
12: äussere Oberfläche des Garnbildungselements
13: zylindrischer Abschnitt der Wirbelkammerwandung
14: Längsachse der Spinndüse
15: Längsachse des Abzugskanals
16: Mantellinie
17: Tangente der Wandung der Wirbelkammer
18: zylindrische Aussenkontur
19: Faserführungselement
20: Aufwindevorrichtung
21: Abzugswalzenpaar
22: Streckwerk
23: Ringkante

T: Transportrichtung
α: Winkel zwischen der Längsachse einer Spinndüse und der Längsachse des Abzugskanals in einem parallel zu beiden Längsachsen verlaufenden Schnitt
β: Winkel zwischen der Mantellinie des Übergangsabschnitts und der Längsachse des Abzugskanals
D1: Durchmesser des Übergangsabschnitts auf seiner der Einlauföffnung zugewandten Seite
D2: Durchmesser des Übergangsabschnitts auf seiner der Einlauföffnung abgewandten Seite
D3: Aussendurchmesser das Garnbildungselement im Bereich mit zylindrischer Aussenkontur
D4: Durchmesser der Einlassmündung des Abzugskanals

Claims

Spinnstelle einer Vorspinnmaschine zur Herstellung eines Vorgarns (2) aus einem Faserverband (3),
- wobei die Spinnstelle (1) eine Wirbelkammer (4) mit einer Einlauföffnung (5) für den Faserverband (3) und ein sich zumindest teilweise in die Wirbelkammer (4) erstreckendes Garnbildungselement (6) aufweist,

- wobei die Spinnstelle (1) in die Wirbelkammer (4) gerichtete Spinndüsen (7) aufweist, die im Bereich einer die Wirbelkammer (4) umgebenden Wandung (8) in die Wirbelkammer (4) münden und über die Luft in einer vorgegebenen Drehrichtung in die Wirbelkammer (4) einbringbar ist, um dem in einer Transportrichtung (T) zugeführten Faserverband (3) im Bereich einer Einlassmündung (9) des Garnbildungselements (6) eine Drehung in der genannten Drehrichtung zu erteilen,

- und wobei das Garnbildungselement (6) einen an die Einlassmündung (9) angrenzenden Abzugskanal (10) aufweist, über den das Garn aus der Wirbelkammer (4) abziehbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (8) der Wirbelkammer (4) im Anschluss an die Einlauföffnung (5) einen Übergangsabschnitt (11) aufweist, dessen Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfs entspricht und dessen Durchmesser in der genannten Transportrichtung (T) zunimmt,
wobei die Spinndüsen (7) im Bereich des Übergangsabschnitts (11) in die Wirbelkammer (4) münden und jeweils eine Strömungsrichtung aufweisen, die in Richtung der die Wirbelkammer (4) umgebenden Wandung (8) ausgerichtet ist.
Spinnstelle gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsabschnitt (11) in Transportrichtung (T) des Faserverbands (3) in einen zylindrischen Abschnitt (13) übergeht.
Spinnstelle gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Garnbildungselement (6) im Bereich des zylindrischen Abschnitts (13) der Wandung (8) der Wirbelkammer (4) eine zylindrische Aussenkontur (18) besitzt.
Spinnstelle gemäss einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinndüsen (7) in Richtung eines Spalts gerichtet sind, der zwischen einer äusseren Oberfläche (12) des Garnbildungselements (6) und der Wandung (8) der Wirbelkammer (4) vorhanden ist.
Spinnstelle gemäss einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (14) einer jeden Spinndüse (7) in einem parallel zur jeweiligen Längsachse (14) und parallel zur Längsachse (15) des Abzugskanals (10) verlaufenden Schnitt mit der Längsachse (15) des Abzugskanals (10) einen Winkel α einschliesst, dessen Betrag einen Wert zwischen 75° und 40°, bevorzugt einen Wert zwischen 70° und 50°, besonders bevorzugt einen Wert von 60°, aufweist.
Spinnstelle gemäss einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantellinie (16) des Übergangsabschnitts (11) mit der Längsachse (15) des Abzugskanals (10) einen Winkel β einschliesst, dessen Betrag einen Wert zwischen 80° und 15°, bevorzugt einen Wert zwischen 50° und 20°, besonders bevorzugt einen Wert von 30°, aufweist.
Spinnstelle gemäss einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinndüsen (7) in einem senkrecht zur Längsachse (15) des Abzugskanals (10) verlaufenden Schnitt jeweils zwischen der Längsachse (15) des Abzugskanals (10) und einer Tangente (17) der Wandung (8) der Wirbelkammer (4) verlaufen.
Spinnstelle gemäss einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinndüsen (7) in einem senkrecht zur Längsachse (15) des Abzugskanals (10) verlaufenden Schnitt jeweils parallel zu einer Tangente (17) der Wandung (8) der Wirbelkammer (4) verlaufen.
Spinnstelle gemäss einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsabschnitt (11) auf seiner der Einlauföffnung (5) zugewandten Seite einen Durchmesser (D1) aufweist, dessen Betrag einen Wert zwischen 14 mm und 8 mm, bevorzugt einen Wert zwischen 12 mm und 9 mm, besonders bevorzugt einen Wert von 10 mm, aufweist.
Spinnstelle gemäss einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsabschnitt (11) auf seiner der Einlauföffnung (5) abgewandten Seite einen Durchmesser (D2) aufweist, dessen Betrag einen Wert zwischen 16 mm und 10 mm, bevorzugt einen Wert zwischen 14 mm und 11 mm, besonders bevorzugt einen Wert von 12,5 mm, aufweist.
Spinnstelle gemäss vorangegangenem Anspruch und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Garnbildungselement (6) zumindest in dem Bereich, in dem es eine zylindrische Aussenkontur (18) aufweist, einen Aussendurchmesser (D3) aufweist, dessen Betrag zwischen 5 mm und 14 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 11,5 mm, liegt.
Spinnstelle gemäss einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassmündung (9) einen Durchmesser (D4) aufweist, dessen Betrag zwischen 4 mm und 12 mm, vorzugsweise zwischen 6 mm und 8 mm, liegt.