EP4043625A1 - Garnbildungselement - Google Patents

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EP4043625A1
EP4043625A1 EP21156375.4A EP21156375A EP4043625A1 EP 4043625 A1 EP4043625 A1 EP 4043625A1 EP 21156375 A EP21156375 A EP 21156375A EP 4043625 A1 EP4043625 A1 EP 4043625A1
Authority
EP
European Patent Office
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yarn
segment
forming element
sub
cone
Prior art date
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Application number
EP21156375.4A
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English (en)
French (fr)
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EP4043625B1 (de
Inventor
Jochen Dressen
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Saurer Intelligent Technology AG
Original Assignee
Saurer Intelligent Technology AG
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Publication date
Application filed by Saurer Intelligent Technology AG filed Critical Saurer Intelligent Technology AG
Priority to EP21156375.4A priority Critical patent/EP4043625B1/de
Priority to CN202210117711.1A priority patent/CN114908441B/zh
Priority to JP2022018835A priority patent/JP7851738B2/ja
Publication of EP4043625A1 publication Critical patent/EP4043625A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4043625B1 publication Critical patent/EP4043625B1/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H1/00—Spinning or twisting machines in which the product is wound-up continuously
    • D01H1/11—Spinning by false-twisting
    • D01H1/115—Spinning by false-twisting using pneumatic means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H4/00—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques
    • D01H4/02—Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques imparting twist by a fluid, e.g. air vortex

Definitions

  • the invention relates to a yarn-forming element, an air spinning nozzle comprising such a yarn-forming element and a method for producing such a yarn-forming element.
  • Yarn-forming elements for spinning devices are known in a variety of configurations from the prior art.
  • Yarn-forming elements are used to produce an air-spun yarn from a fiber sliver coming from a drafting system, which is fed in a controlled manner into a spinneret that includes the yarn-forming element, by means of spinning compressed air fed into the spinneret to generate a turbulent air flow.
  • the air-spun thread is discharged from the spinneret via the yarn-forming element.
  • a yarn formation element is, for example, from the references EP 3 293 294 A1 , WO 2010/034416 A1 and EP 2 573 218 A2 known, in which the Garn Strukturselement is formed of several composite components. Due to the fluid flows used for spinning, on the one hand to spin the sliver into a thread using spinning compressed air and on the other hand to discharge the air-spun thread, a particularly precise and tight connection between the individual components must be produced, which means that a particularly complex and cost-intensive production with very little tolerances is necessary.
  • the yarn-forming elements of the prior art also have the disadvantage that fibers definitely get caught at the separation points or seams of the individual components and are thereby detached from the thread, which impairs the strength of the thread and on the other hand leads to an accumulation of detached fibers at the separation points, which can also impair the spinning result.
  • the invention is therefore based on the object of providing a yarn-forming element which can be produced at least in a cost-effective manner and, in particular, is also of simple construction. Furthermore, preferably, the yarn-forming element proposed with the invention should enable a spinning process with improved accuracy and efficiency, in particular the Contamination by detached fibers can be reduced during spinning and the piecing process.
  • the yarn-forming element for an air spinning nozzle comprises a spinning cone with a cone tip forming a first end face with an inlet opening for receiving a yarn. Furthermore, a channel body is provided which has a second end face with an outlet opening for discharging a thread from the yarn-forming element, the channel body and the spinning cone being connected to one another.
  • a passage passes through the channel body and the spinning cone to connect the inlet opening with the outlet opening for passage of the thread. The thread taken up by the inlet opening can consequently be guided via the passage to the outlet opening and be discharged out of the yarn-forming element through the outlet opening.
  • the yarn-forming element is characterized in that the spinning cone has a truncated cone-like partial segment which extends in the direction of the second end face with an increasing distance between its inner surface side and an outer surface side of the channel body radially delimiting the passage, forming an intermediate space.
  • the yarn-forming element can at least be designed to save material and consequently be more cost-effective.
  • the truncated cone-shaped sub-segment can be arranged in a preferred manner directly or via at least one further sub-segment lying in between adjoining a sub-segment forming the cone tip. This allows the cone-shaped area of the spinning cone to be designed as required in a direction pointing from the inlet opening to the outlet opening, for example taking into account a fiber length to be spun, whether short, medium or long staple fibers.
  • the spinning cone has a cylindrical sub-segment into which the truncated cone-like sub-segment merges on its side facing away from the cone tip, with an inner surface side of the cylindrical Sub-segment is spaced to the outer surface side of the channel body while continuing the gap formed.
  • the yarn-forming element can thus also be provided with a horizontal, outer stop surface to save material, via which the yarn-forming element can be positioned appropriately and very precisely within the spinneret to a sliver feed of the spinneret, via which the sliver is fed to the yarn-forming element.
  • the intermediate space is preferably accessible or open from a direction running from the outlet opening to the inlet opening.
  • the end of the spinning cone facing the second end face is spaced apart from the outer surface side of the channel body in such a way that the external space bordered by the spinning cone can communicate with an area surrounding the spinning cone.
  • a stabilization element suitable for stabilizing the position of the yarn-forming element can engage in the intermediate space.
  • the channel body protrudes beyond the spinning cone in the direction of the second end face.
  • the channel body consequently has such a length along the passage that the second end face or the outlet opening projects towards the end of the spinning cone facing this second end face or the outlet opening, forming a distance.
  • the length of the channel body can be aligned with an outer surface side of the cover element or spaced therefrom as required.
  • the cylindrical sub-segment preferably has a first sub-segment and a second sub-segment, with an outside diameter of the first sub-segment being different from an outside diameter of the second sub-segment.
  • the first sub-segment and the second sub-segment are connected to one another via a step-like increase in their outer diameter.
  • the outer surface sides of the first and second partial segments merge into one another in a stepped manner.
  • a stop acting along the passage can be provided for a fastening element engaging on the outside of the yarn-forming element, in order to be able to reliably position the yarn-forming element within the spinneret in the direction of passage.
  • the first sub-segment is particularly preferably arranged along the channel body closer to the tip of the cone than the second sub-segment, with the outer diameter of the second sub-segment being larger than the outer diameter of the first sub-segment.
  • the section of the second sub-segment that protrudes radially beyond the first sub-segment provides a stop, as described above, on a side of the second sub-segment that faces the inlet opening, and a further stop on a side of the second sub-segment that faces the outlet opening, over which the second sub-segment and thus the Garn Strukturselement can be clamped or locked in position via clamping or fastening means of the spinneret. This allows easy and safe assembly of the yarn-forming element within the spinneret.
  • the cylindrical sub-segment has a first sub-segment and a second sub-segment, with an inside diameter of the first sub-segment being equal to an inside diameter of the second sub-segment.
  • the cylindrical sub-segment is formed with its inner surface side equidistant to the outer surface side of the channel body over its extension length running along the channel body.
  • the yarn-forming element has a three-segmented passage.
  • the passage preferably comprises at least three segments, each with different internal diameters, with two consecutive segments merging seamlessly into one another with the interposition of a transition area.
  • the transition area consequently connects a segment of the passage with a diameter that is different from a diameter of the following segment along the passage.
  • Such transition areas favor fluid flows within the passageway.
  • a first passage segment, which adjoins the inlet opening has the smallest inner diameter
  • a third passage segment, which adjoins the outlet opening has the largest inner diameter.
  • An intermediate second passage segment includes an inner diameter that is greater than the inner diameter of the first passage segment but less than the inner diameter of the third inner diameter.
  • the passage consequently widens from the inlet opening to the outlet opening.
  • the yarn-forming element can consist of any material
  • the yarn-forming element is formed in one piece from one piece, whereby particularly good guidance of the fibers or the thread and a particularly seamless surface that is free of severing and connection points can be designed in a simple manner can.
  • the yarn-forming element can be formed using an additive manufacturing process, which can be used to reliably avoid separation and connection points.
  • Possible additive manufacturing processes can be, for example, 3D printing, Selective Laser Melting (SLM), Electron Beam Melting (EBM), Binder Jetting (BJ) and/or Fused Deposition Modeling (FDM).
  • the workpiece can also be sintered, in particular if the yarn-forming element is to be formed completely from a ceramic material.
  • the stereolithography process SLA can also be used to form the yarn-forming element from the ceramic material.
  • the yarn-forming element can preferably have a ceramic coating on at least all fiber-guiding surface sections in order to provide a particularly smooth, stable and also resistant surface.
  • at least the outer surface side of the spinning cone and/or the inner surface sides of the passage has a ceramic coating.
  • the yarn-forming element is formed rotationally symmetrically and/or mirror-symmetrically to a central longitudinal axis of the passage.
  • the latter configuration is preferred in particular when the channel body is not to be shaped in a rotationally symmetrical manner.
  • the symmetrical design of the yarn-forming element favors the production of the same.
  • an air spinning nozzle which has a yarn-forming element as described above.
  • Figures 1 and 2 12 show, in a schematic side and sectional view, a yarn-forming element 1 molded in one piece from a ceramic material according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the yarn-forming element 1 comprises a spinning cone 2 with a cone tip 3, which forms a first end face 4 with an inlet opening 5 for the yarn-forming element 1.
  • the yarn-forming element 1 also includes a channel body 6 which forms a second end face 7 with an outlet opening 8 for the yarn-forming element 1 .
  • the channel body 6 is seamless due to the formation of the Garn Strukturselements 1 in one piece spinning cone 2 over.
  • the channel body 6 and the spinning cone 2 are passed by a passage 9, via which the inlet opening 5 and the outlet opening 8 are communicatively connected to one another for the passage of a thread.
  • the passage 9 is divided into three segments 18, 19, 20, each with a different inner diameter, with two consecutive segments 18, 19, 20 merging into one another seamlessly or without any separation or connection points with the interposition of a transition region 21, 22.
  • a first passage segment 18, which adjoins the inlet opening 5, has the smallest inner diameter
  • a third passage segment 20, which adjoins the outlet opening 8 has the largest inner diameter.
  • An intermediate second passage segment 19, bordered by a first 21 and second transition region 22, via which the first 18 and second passage segment 20 connect, has an inner diameter that is larger than the inner diameter of the first passage segment 18, but smaller than the inner diameter of the third Inner diameter is 20.
  • the passage 9 consequently widens from the inlet opening 5 to the outlet opening 8 .
  • the spinning cone 2 has a truncated cone-shaped partial segment 10 which extends in the direction of the second end face 7 with an increasing distance from its inner surface side 11 to an outer surface side 12 of the channel body 6 radially delimiting the passage 9 , forming an intermediate space 13 .
  • the truncated cone-shaped sub-segment 10 is adjoined by a cylindrical sub-segment 14 assigned to the spinning cone 2, into which the truncated cone-shaped sub-segment 10 merges seamlessly on its side facing away from the cone tip 3 due to the formation of the yarn-forming element 1 from one piece, i.e. without any separation or connection points.
  • the cylindrical sub-segment 14 comprises a first sub-segment 16 and a second sub-segment 17 , an inside diameter of the first sub-segment 16 being equal to an inside diameter of the second sub-segment 17 .
  • the outside diameter of the first sub-segment 16 is smaller than the outside diameter of the second sub-segment 17 .
  • the second sub-segment 17 is consequently formed with a greater material thickness than the first sub-segment 16 .
  • the first 16 and second sub-segment 17 merge into one another in a step-like manner on the outside, creating a stop both in the direction of the inlet opening 5 and a stop in the direction of the outlet opening 8 is trained pointing.
  • the intermediate space 13 delimited on the outside by the truncated cone-shaped sub-segment 10 and the cylindrical sub-segment 14 is accessible from a direction running from the outlet opening 8 to the inlet opening 5, with the channel body 6 protruding beyond the spinning cone 2 in the direction of the second end face 7 or the outlet opening 8.
  • the yarn-forming element 1 is formed rotationally symmetrically with respect to a central longitudinal axis M of the passage 9 .
  • the yarn-forming element 1 is suitable for an air spinning nozzle, by means of which an air-spun thread can be produced.
  • the air spinning nozzle has appropriate fastening means for receiving the yarn-forming element 1 in order to be able to position the yarn-forming element 1 opposite a sliver feed with the cone tip 3 exactly and as required.
  • the air spinneret can comprise engagement elements which come into contact with the radial outer surface side of the first partial segment 16 and with the stop and with the surface side of the second partial segment 17 pointing towards the outlet opening 8 .
  • the yarn-forming element 1 can be positioned reliably and stably within the air spinning nozzle, which also allows the yarn-forming element 1 to be exchanged without difficulty.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Garnbildungselement für eine Luftspinndüse umfassend einen Spinnkonus mit einer Konusspitze ausbildend eine erste Stirnseite mit einer Einlassöffnung, einen Kanalkörper ausbildend eine zweite Stirnseite mit einer Auslassöffnung, wobei der Kanalkörper und der Spinnkonus miteinander verbunden sind, und einen Durchgang, welcher den Kanalkörper und den Spinnkonus zum Verbinden der Einlassöffnung mit der Auslassöffnung passiert. Um ein Garnbildungselement bereitzustellen, dass insbesondere kostengünstig und einfach herstellbar ist, ist vorgesehen, dass der Spinnkonus ein kegelstumpfartiges Teilsegment aufweist, welches sich in Richtung der zweiten Stirnseite mit zunehmenden Abstand seiner inneren Oberflächenseite zu einer äußeren Oberflächenseite des den Durchgang radial begrenzenden Kanalkörpers unter Ausbildung eines Zwischenraumes erstreckt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Garnbildungselement, eine Luftspinndüse umfassend ein solches Garnbildungselement und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Garnbildungselementes.
  • Garnbildungselemente für Spinnvorrichtungen, insbesondere für Luftspinnvorrichtungen, sind in vielfältiger Ausgestaltung aus dem Stand der Technik bekannt. Garnbildungselemente werden dazu verwendet, aus einem von einem Streckwerk kommenden Faserband, das kontrolliert in eine das Garnbildungselement umfassende Spinndüse zugeführt wird, mittels in die Spinndüse zugeführter Spinndruckluft zur Erzeugung einer Wirbelluftströmung einen luftgesponnenen Faden zu erzeugen. Über das Garnbildungselement wird der luftgesponnene Faden aus der Spinndüse ausgeleitet.
  • Ein Garnbildungselement ist beispielsweise aus den Druckschriften EP 3 293 294 A1 , WO 2010/034416 A1 und EP 2 573 218 A2 bekannt, bei der das Garnbildungselement aus mehreren, zusammengesetzten Komponenten gebildet ist. Dabei muss aufgrund der zum Spinnen verwendeten Fluidströme, einerseits zum Spinnen des Faserbandes zu einem Faden mittels Spinndruckluft und andererseits zum Ausleiten des luftgesponnenen Fadens, eine besonders genaue und dichte Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten hergestellt werden, wodurch eine besonders aufwändige und kostenintensive Herstellung mit sehr geringen Toleranzen notwendig ist.
  • Neben dem Problem, dass die Komponenten besonders dicht verbunden werden müssen, haben die Garnbildungselemente des Standes der Technik auch den Nachteil, dass sich durchaus Fasern an Trennstellen bzw. Nähten der einzelnen Komponenten verfangen und dabei vom Faden abgelöst werden, wodurch die Festigkeit des Fadens beeinträchtigt werden kann und zum anderen auch zu einem Ansammeln von abgelösten Fasern an den Trennstellen führt, welches ebenfalls das Spinnergebnis beeinträchtigen kann.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Garnbildungselement bereitzustellen, welches zumindest kostengünstig herstellbar und insbesondere weiterhin einfach aufgebaut ist. Weiterhin bevorzugt soll das mit der Erfindung vorgeschlagene Garnbildungselement einen Spinnvorgang mit verbesserter Genauigkeit und Effizienz ermöglichen, wobei insbesondere die Verschmutzung durch abgelöste Fasern während des Spinnbetriebs sowie beim Anspinnprozess verringert werden kann.
  • Die Aufgabe wird durch ein Garnbildungselement gemäß Anspruch 1, eine Luftspinndüse gemäß Anspruch 12 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das Garnbildungselement für eine Luftspinndüse nach der vorliegenden Erfindung umfasst einen Spinnkonus mit einer Konusspitze ausbildend eine erste Stirnseite mit einer Einlassöffnung zur Aufnahme eines Fadens. Ferner ist ein Kanalkörper vorgesehen, welcher eine zweite Stirnseite mit einer Auslassöffnung zum Ausleiten eines Fadens aus dem Garnbildungselement aufweist, wobei der Kanalkörper und der Spinnkonus miteinander verbunden sind. Der Kanalkörper und der Spinnkonus werden von einem Durchgang passiert, um die Einlassöffnung mit der Auslassöffnung zum Durchleiten des Fadens zu verbinden. Der von der Einlassöffnung aufgenommene Faden kann folglich über den Durchgang bis zur Auslassöffnung geleitet und aus der Auslassöffnung aus dem Garnbildungselement ausgeleitet werden.
  • Das Garnbildungselement zeichnet sich dadurch aus, dass der Spinnkonus ein kegelstumpfartiges Teilsegment aufweist, welches sich in Richtung der zweiten Stirnseite mit zunehmenden Abstand seiner inneren Oberflächenseite zu einer äußeren Oberflächenseite des den Durchgang radial begrenzenden Kanalkörpers unter Ausbildung eines Zwischenraumes erstreckt. Dadurch kann das Garnbildungselement wenigstens materialeinsparender und folglich kostengünstiger ausgestaltet werden. Das kegelstumpfartige Teilsegment kann dabei in bevorzugter Weise unmittelbar oder über wenigstens ein zwischenliegendes weiteres Teilsegment an ein die Konusspitze ausbildendes Teilsegment angrenzend angeordnet sein. Dies erlaubt eine bedarfsgerechte Ausgestaltung des konusförmigen Bereichs des Spinnkonuses in einer von der Einlassöffnung zu der Auslassöffnung weisenden Richtung bspw. unter Berücksichtigung einer zu verspinnenden Faserlänge, ob Kurz-, Mittel- oder Langstapelfasern.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Spinnkonus ein zylindrisches Teilsegment auf, in welches das kegelstumpfartige Teilsegment auf seiner der Konusspitze abgewandten Seite übergeht, wobei eine innere Oberflächenseite des zylindrischen Teilsegments zu der äußeren Oberflächenseite des Kanalköpers unter Fortführung des ausgebildeten Zwischenraumes beabstandet ist. Das Garnbildungselement kann damit ebenfalls materialeinsparend mit einer horizontalen, äußeren Anschlagfläche versehen werden, über welche das Garnbildungselement innerhalb der Spinndüse zu einer Faserbandzuführung der Spinndüse, über welche das Faserband dem Garnbildungselement zugeführt wird, geeignet und sehr genau positioniert werden kann.
  • In bevorzugter Weise ist der Zwischenraum aus einer von der Auslassöffnung zu der Einlassöffnung verlaufenden Richtung zugänglich bzw. offen ausgebildet. Mit anderen Worten ist das der zweiten Stirnseite zugewandte Ende des Spinnkonuses zu der äußeren Oberflächenseite des Kanalkörpers derart beabstandet, dass der von dem Spinnkonus eingefasste außenseitige Zwischenraum mit einer Umgebung des Spinnkonuses kommunizieren kann. Dadurch kann in den Zwischenraum ein zur Stabilisierung der Position des Garnbildungselements geeignetes Stabilisierungselement eingreifen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung überragt der Kanalkörper den Spinnkonus in Richtung der zweiten Stirnseite. Der Kanalkörper weist folglich entlang des Durchganges eine solche Erstreckungslänge auf, dass die zweite Stirnseite bzw. die Auslassöffnung zu dem dieser zweiten Stirnseite bzw. der Auslassöffnung zugewandten Ende des Spinnkonuses unter Ausbildung eines Abstandes vorsteht. Das ermöglicht die Aufnahme des die Auslassöffnung aufweisenden Endsegments des Kanalkörpers von einer die Spinndüse endseitig begrenzenden und dichtend abschließenden Deckelelements zum sicheren Ausleiten des Fadens aus der Spinndüse. Der Kanalkörper kann dabei bezüglich seiner Erstreckungslänge mit einer äußeren Oberflächenseite des Deckelelementes fluchtend oder dazu bedarfsgerecht beabstandet ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise weist das zylindrische Teilsegment ein erstes Teilsegment und ein zweites Teilsegment auf, wobei ein Außendurchmesser des ersten Teilsegments unterschiedlich zu einem Außendurchmesser des zweiten Teilsegments ist. Weiter bevorzugt sind das erste Teilsegment und das zweite Teilsegment über einen stufenartigen Anstieg ihrer Außendurchmesser miteinander verbunden. Mit anderen Worten gehen die äußeren Oberflächenseiten des ersten und zweiten Teilsegments stufenartig ineinander über. Dadurch kann ein entlang des Durchganges wirkender Anschlag für ein das Garnbildungselement außenseitig angreifendes Befestigungselement bereitgestellt werden, um das Garnbildungselement innerhalb der Spinndüse zuverlässig in Durchgangsrichtung positionieren zu können.
  • Besonders bevorzugt ist das erste Teilsegment entlang des Kanalkörpers näher an der Konusspitze als das zweite Teilsegment angeordnet, wobei der Außendurchmesser des zweiten Teilsegments größer als der Außendurchmesser des ersten Teilsegments ist. Dadurch stellt der das erste Teilsegment radial überragende Abschnitt des zweiten Teilsegments einen wie vorbeschriebenen Anschlag auf einer zu der Einlassöffnung weisenden Seite des zweiten Teilsegments sowie einen weiteren Anschlag auf einer zu der Auslassöffnung weisenden Seite des zweiten Teilsegments bereit, über welche das zweite Teilsegment und somit das Garnbildungselement in seiner Position über Klemm- bzw. Befestigungsmittel der Spinndüse geklemmt bzw. arretiert werden kann. Dies erlaubt eine einfache und sichere Montage des Garnbildungselements innerhalb der Spinndüse.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das zylindrische Teilsegment ein erstes Teilsegment und ein zweites Teilsegment auf, wobei ein Innendurchmesser des ersten Teilsegments gleich einem Innendurchmesser des zweiten Teilsegments ist. Das zylindrische Teilsegment ist über seine entlang des Kanalkörpers verlaufende Erstreckungslänge mit seiner inneren Oberflächenseite gleichbeabstandet zu der äußeren Oberflächenseite des Kanalkörpers ausgebildet. Dadurch kann ein tieferer Eingriff für Eingriffselemente der Spinndüse bereitgestellt werden, um eine stabilere Positionierung des Garnbildungselements innerhalb der Spinndüse erreichen zu können.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Garnbildungselement einen dreisegmentierten Durchgang auf. Der Durchgang umfasst vorzugsweise wenigstens drei Segmente mit jeweils zueinander unterschiedlichen Innendurchmessern, wobei jeweils zwei aufeinanderfolgende Segmente unter Zwischenschaltung eines Übergangsbereichs ineinander nahtlos übergehen. Der Übergangsbereich verbindet folglich ein Segment des Durchgangs mit einem Durchmesser, der unterschiedlich zu einem Durchmesser des entlang des Durchgangs folgenden Segments ist. Solche Übergangsbereiche begünstigen die Fluidströmungen innerhalb des Durchgangs. In besonders bevorzugter Weise weist ein erstes Durchgangssegment, welches sich der Einlassöffnung anschließt, den kleinsten Innendurchmesser und ein drittes Durchgangssegment, welches sich der Auslassöffnung anschließt, den größten Innendurchmesser auf. Ein zwischenliegendes zweites Durchgangssegment umfasst dabei einen Innendurchmesser, der größer als der Innendurchmesser des ersten Durchgangssegments, aber kleiner als der Innendurchmesser des dritten Innendurchmessers ist. Der Durchgang weitet sich folglich von der Einlassöffnung zu der Auslassöffnung auf. Dadurch kann vor allem mit Blick auf einen Anspinnprozess, bei welchem der Faden zum Anspinnen in bevorzugter Weise über die Auslassöffnung in das Garnbildungselement einzuführen ist, zuverlässig eingeleitet und bis zur Einlassöffnung und über diese in die Wirbelkammer der Spinndüse ausgeleitet werden.
  • Obwohl das Garnbildungselement aus einem beliebigen Material bestehen kann, ist das Garnbildungselement nach einer bevorzugten Ausführungsform einteilig aus einem Stück ausgeformt, wodurch eine besonders gute Führung der Fasern bzw. des Fadens und eine besonders trenn- und verbindungsstellenfreie bzw. nahtlose Oberfläche in einfacher Weise gestaltet werden kann. Beispielsweise kann das Garnbildungselement mittels eines additiven Herstellungsverfahrens ausgeformt sein, worüber sich Trenn- und Anschlussstellen zuverlässig vermeiden lassen. Mögliche additive Herstellungsverfahren können dabei bspw. 3D-Druck, Selective Laser Melting (SLM), Electron Beam Melting (EBM), Binder Jetting (BJ)und/oder Fused Deposition Modeling (FDM) sein. Zusätzlich, nachfolgend oder alternativ kann auch ein Sintern des Werkstücks, insbesondere, wenn das Garnbildungselement vollständig aus einem keramischen Material ausgeformt werden soll, erfolgen. zur Ausbildung des Garnbildungselements aus dem keramischen Material kann alternativ oder zusätzlich auch das Stereolithographieverfahren (SLA) verwendet werden.
  • Weiterhin bevorzugt kann das Garnbildungselement wenigstens auf allen faserführenden Oberflächenabschnitten eine Keramikbeschichtung aufweisen, um eine besonders glatte, stabile und auch widerstandsfähige Oberfläche bereitzustellen. Insbesondere bevorzugt weist wenigstens die äußere Oberflächenseite des Spinnkonuses und/oder die inneren Oberflächenseiten des Durchganges eine Keramikbeschichtung auf.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Garnbildungselement rotationssymmetrisch und/oder spiegelsymmetrisch zu einer Mittellängsachse des Durchgangs ausgeformt. Die letztere Ausgestaltung ist insbesondere dann bevorzugt, wenn der Kanalkörper nicht rotationssymmetrisch auszuformen ist. Die symmetrische Ausgestaltung des Garnbildungselements begünstigt jedenfalls die Herstellung desselbigen.
  • Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Luftspinndüse vorgeschlagen, welche ein wie vorstehend beschriebenes Garnbildungselement aufweist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, anhand der Figuren und Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Patentansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht eines Garnbildungselements nach einem Ausführungsbeispiel, und
    Fig. 2
    eine schematische Schnittansicht des in Figur 1 gezeigten Garnbildungselements entlang der Schnittlinie A-A.
  • Figuren 1 und 2 zeigen in schematischer Seiten- und Schnittansicht ein aus einem keramischen Material aus einem Stück ausgeformtes Garnbildungselement 1 nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Das Garnbildungselement 1 umfasst einen Spinnkonus 2 mit einer Konusspitze 3, der eine erste Stirnseite 4 mit einer Einlassöffnung 5 für das Garnbildungselement 1 ausbildet. Das Garnbildungselement 1 umfasst des Weiteren einen Kanalkörper 6, welcher eine zweite Stirnseite 7 mit einer Auslassöffnung 8 für das Garnbildungselement 1 ausformt. Der Kanalkörper 6 geht aufgrund der Ausformung des Garnbildungselements 1 aus einem Stück nahtlos in den Spinnkonus 2 über.
  • Der Kanalkörper 6 und der Spinnkonus 2 werden von einem Durchgang 9 passiert, über welchen die Einlassöffnung 5 und die Auslassöffnung 8 zum Durchleiten eines Fadens miteinander kommunikativ verbunden sind. Der Durchgang 9 ist in drei Segmente 18, 19, 20 mit jeweils zueinander unterschiedlichen Innendurchmesser unterteilt, wobei jeweils zwei aufeinanderfolgende Segmente 18, 19, 20 unter Zwischenschaltung eines Übergangsbereichs 21, 22 ineinander nahtlos bzw. trenn- und verbindungsstellenfrei übergehen. Dabei weist ein erstes Durchgangssegment 18, welches sich der Einlassöffnung 5 anschließt, den kleinsten Innendurchmesser und ein drittes Durchgangssegment 20, welches sich der Auslassöffnung 8 anschließt, den größten Innendurchmesser auf. Ein zwischenliegendes zweites Durchgangssegment 19, eingefasst von einem ersten 21 und zweiten Übergangsbereich 22, über welche sich das erste 18 und zweite Durchgangssegment 20 anschließen, umfasst dabei einen Innendurchmesser, der größer als der Innendurchmesser des ersten Durchgangssegments 18, aber kleiner als der Innendurchmesser des dritten Innendurchmessers 20 ist. Der Durchgang 9 weitet sich folglich von der Einlassöffnung 5 zu der Auslassöffnung 8 auf.
  • Der Spinnkonus 2 weist ein kegelstumpfartiges Teilsegment 10 auf, welches sich in Richtung der zweiten Stirnseite 7 mit zunehmenden Abstand seiner inneren Oberflächenseite 11 zu einer äußeren Oberflächenseite 12 des den Durchgang 9 radial begrenzenden Kanalkörpers 6 unter Ausbildung eines Zwischenraumes 13 erstreckt. An das kegelstumpfartige Teilsegment 10 schließt sich ein dem Spinnkonus 2 zugeordnetes zylindrisches Teilsegment 14 an, in welchen das kegelstumpfartige Teilsegment 10 auf seiner der Konusspitze 3 abgewandten Seite aufgrund der Ausbildung des Garnbildungselements 1 aus einem Stück nahtlos, also trenn- und verbindungsstellenfrei, übergeht. Das zylindrische Teilsegment 14 umfasst ein erstes Teilsegment 16 und ein zweites Teilsegment 17, wobei ein Innendurchmesser des ersten Teilsegments 16 gleich einem Innendurchmesser des zweiten Teilsegments 17 ist. Der Außendurchmesser des ersten Teilsegments 16 ist dahingegen kleiner als der Außendurchmesser des zweiten Teilsegments 17. Das zweite Teilsegment 17 ist folglich mit einer größeren Materialstärke als das erste Teilsegment 16 ausgeformt. Das erste 16 und zweite Teilsegment 17 gehen dabei außenseitig stufenartig ineinander über, wodurch ein Anschlag sowohl in Richtung der Einlassöffnung 5 als auch ein Anschlag in Richtung der Auslassöffnung 8 weisend ausgebildet ist.
  • Der von dem kegelstumpfartigen Teilsegment 10 sowie dem zylindrischen Teilsegment 14 außenseitig begrenzte Zwischenraum 13 ist aus einer von der Auslassöffnung 8 zu der Einlassöffnung 5 verlaufenden Richtung zugänglich, wobei der Kanalkörper 6 den Spinnkonus 2 in Richtung der zweiten Stirnseite 7 bzw. der Auslassöffnung 8 überragt.
  • Das Garnbildungselement 1 ist bezüglich einer Mittenlängsachse M des Durchgangs 9 rotationssymmetrisch ausgeformt.
  • Das Garnbildungselement 1 eignet sich für eine Luftspinndüse, mittels welcher ein luftgesponnener Faden erzeugbar ist. Die Luftspinndüse weist zur Aufnahme des Garnbildungselements 1 entsprechende Befestigungsmittel auf, um das Garnbildungselement 1 einer Faserbandzuführung mit der Konusspitze 3 gegenüberliegend exakt und bedarfsgerecht positionieren zu können. Dazu kann die Luftspinndüse nach einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel Eingriffselemente umfassen, welche in Anlage mit der radialen äußeren Oberflächenseite des ersten Teilsegments 16 sowie mit dem Anschlag und mit dem zu der Auslassöffnung 8 weisenden Oberflächenseite des zweiten Teilsegments 17 gelangen. Dadurch kann eine zuverlässige und stabile Positionierung des Garnbildungselements 1 innerhalb der Luftspinndüse erfolgen, welche zudem ein müheloses Auswechseln des Garnbildungselements 1 erlaubt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Garnbildungselement
    2
    Spinnkonus
    3
    Konusspitze
    4
    erste Stirnseite
    5
    Einlassöffnung
    6
    Kanalkörper
    7
    zweite Stirnseite
    8
    Auslassöffnung
    9
    Durchgang
    10
    kegelstumpfartiges Teilsegment
    11
    innere Oberflächenseite des kegelstumpfartigen Teilsegments
    12
    äußere Oberflächenseite des Kanalkörpers
    13
    Zwischenraum
    14
    zylindrisches Teilsegment
    15
    innere Oberflächenseite des zylindrischen Teilsegments
    16
    erstes Teilsegment
    17
    zweites Teilsegment
    18
    erstes Segment
    19
    zweites Segment
    20
    drittes Segment
    21
    erster Übergangsbereich
    22
    zweiter Übergangsbereich
    M
    Mittenlängsachse des Durchgangs

Claims (13)

  1. Garnbildungselement (1) für eine Luftspinndüse umfassend
    einen Spinnkonus (2) mit einer Konusspitze (3) ausbildend eine erste Stirnseite (4) mit einer Einlassöffnung (5),
    einen Kanalkörper (6) ausbildend eine zweite Stirnseite (7) mit einer Auslassöffnung (8), wobei der Kanalkörper (6) und der Spinnkonus (2) miteinander verbunden sind, und einen Durchgang (9), welcher den Kanalkörper (6) und den Spinnkonus (2) zum Verbinden der Einlassöffnung (5) mit der Auslassöffnung (8) passiert,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Spinnkonus (2) ein kegelstumpfartiges Teilsegment (10) aufweist, welches sich in Richtung der zweiten Stirnseite (7) mit zunehmenden Abstand seiner inneren Oberflächenseite (11) zu einer äußeren Oberflächenseite (12) des den Durchgang (9) radial begrenzenden Kanalkörpers (6) unter Ausbildung eines Zwischenraumes (13) erstreckt.
  2. Garnbildungselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spinnkonus (2) ein zylindrisches Teilsegment (14) aufweist, in welches das kegelstumpfartige Teilsegment (10) auf seiner der Konusspitze (3) abgewandten Seite übergeht, wobei eine innere Oberflächenseite (15) des zylindrischen Teilsegments (14) zu der äußeren Oberflächenseite (12) des Kanalköpers (6) unter Fortführung des ausgebildeten Zwischenraumes (13) beabstandet ist.
  3. Garnbildungselement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (13) aus einer von der Auslassöffnung (8) zu der Einlassöffnung (5) verlaufenden Richtung zugänglich ausgebildet ist.
  4. Garnbildungselement (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalkörper (6) den Spinnkonus (2) in Richtung der zweiten Stirnseite (7) überragt.
  5. Garnbildungselement (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Teilsegment (14) ein erstes Teilsegment (16) und ein zweites Teilsegment (17) aufweist, wobei ein Außendurchmesser des ersten Teilsegments (16) unterschiedlich zu einem Außendurchmesser des zweiten Teilsegments (17) ist.
  6. Garnbildungselement (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teilsegment (16) entlang des Kanalkörpers (6) näher an der Konusspitze (3) als das zweite Teilsegment (17) angeordnet ist, wobei der Außendurchmesser des zweiten Teilsegments (17) größer als der Außendurchmesser des ersten Teilsegments (16) ist.
  7. Garnbildungselement (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Teilsegment (14) ein erstes Teilsegment (16) und ein zweites Teilsegment (17) aufweist, wobei ein Innendurchmesser des ersten Teilsegments (16) gleich einem Innendurchmesser des zweiten Teilsegments (17) ist.
  8. Garnbildungselement (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (9) wenigstens drei Segmente (18, 19, 20) mit jeweils zueinander unterschiedlichen Innendurchmesser aufweist, wobei jeweils zwei aufeinanderfolgende Segmente (18, 19, 20) unter Zwischenschaltung eines Übergangsbereichs (21, 22) ineinander nahtlos übergehen.
  9. Garnbildungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Garnbildungselement (1) wenigstens auf allen faserführenden Oberflächenabschnitten eine Keramikbeschichtung aufweist.
  10. Garnbildungselement (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Garnbildungselement (1) einteilig aus einem Stück, insbesondere aus einem keramischen Material, ausgeformt ist.
  11. Garnbildungselement (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Garnbildungselement (1) rotationssymmetrisch und/oder spiegelsymmetrisch zur Mittenlängsachse (M) des Durchgangs (9) ausgeformt ist.
  12. Luftspinndüse für eine Luftspinnvorrichtung einer Luftspinnmaschine, gekennzeichnet durch ein Garnbildungselement (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche.
  13. Verfahren zum Herstellen eines Garnbildungselements (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Garnbildungselement (1) ein Garnbildungselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ist, wobei das Garnbildungselement (1) aus einstückig aus Keramik, insbesondere mittels eines Sinterprozesses oder eines Stereolithographieverfahrens, ausgebildet wird.
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