(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する空気流を用いて紡績糸（３６）を製造するための空気紡績装置（１）であって、該空気紡績装置（１）が、紡糸方向とは逆向きに先細る紡糸コーン（２４）と流入開口（３５）とを具備する紡糸ノズル（１９）を少なくとも部分的に囲繞するハウジング部材（１６）を有し、該ハウジング部材（１６）が、前記紡糸コーン（２４）に対して半径方向に間隔をおいており、これにより、環状の包囲間隙（４）が前記紡糸コーン（２４）と前記ハウジング部材（１６）の内表面との間に形成され、前記ハウジング部材（１６）が、前記回転する空気流を生成するための、圧縮空気を作用可能な空気噴射ノズル（２３）を備える空気紡績装置において、
前記ハウジング部材（１６）の、前記紡糸コーン（２４）を囲繞する内表面に前記空気噴射ノズル（２３）から流出する前記空気流が最初に当たる平面の下流側に、前記包囲間隙（４）が、その幅の、段差として形成された増大部を有することを特徴とする空気紡績装置（１）。
【請求項２】
前記包囲間隙（４）の幅の前記増大が、０．５ｍｍから３ｍｍまでの間であることを特徴とする請求項１に記載の空気紡績装置（１）。
【請求項３】
前記流入開口（３５）の平面から、前記包囲間隙（４）の幅の前記増大が生じるところまでの距離が、０．５ｍｍから４ｍｍの間であることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の空気紡績装置（１）。
【請求項４】
前記包囲間隙（４）が、その幅の前記増大部まで、軸方向に不変の幅を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気紡績装置（１）。
【請求項５】
前記包囲間隙（４）が、その幅の前記増大部まで、軸方向に連続的に減少する幅を有することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の空気紡績装置（１）。
【請求項６】
前記包囲間隙（４）が、その幅の前記増大部から、軸方向に不変の幅を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空気紡績装置（１）。
【請求項７】
前記包囲間隙（４）が、その幅の前記増大部から、前記紡糸コーン（２４）の軸方向に、半径方向の範囲が小さくなる第１の領域を有し、この第１の領域が、半径方向の不変の範囲を有する第２の領域へ移行することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空気紡績装置（１）。
【請求項８】
前記ハウジング部材（１６）がノズルブロック（１７）を有し、前記ノズルブロックが、前記ハウジング部材（１６）から分離可能な別個の部材として構成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の空気紡績装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する空気流を用いて紡績糸を製造するための空気紡績装置であって、この空気紡績装置が、紡糸方向とは逆向きに先細る頭部と流入開口とを具備する中空の紡糸コーンを少なくとも部分的に囲繞するハウジング部材を有し、このハウジング部材が、紡糸コーンに対して半径方向に間隔をおいており、これにより、環状の包囲間隙が紡糸コーンとハウジング部材の内表面との間に形成され、このハウジング部材が、回転する空気流を生成するための、圧縮空気を作用可能な空気噴射ノズルを備える空気紡績装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
当該分野に係る特許文献１によって公知である空気紡績装置の場合、上流側に接続された練条機において練条されたスライバが、ノズルブロックの中へ通され、捩れ防止具としても機能するスライバガイドを介して、定置された中空の紡糸コーンの流入開口の中へ達する。紡糸コーンは、先細る頭部と流入開口とを有し、流入開口はノズルブロックによって部分的に囲繞されている。その際、紡糸コーンとノズルブロックとの間に環状の包囲間隙が形成される。空気紡績装置に供給されたスライバは、紡糸コーンの頭部領域において、半径方向及び軸方向の流れ成分を有する空気流の作用にさらされている。この空気流は、ノズルブロックの空気噴射ノズルから流出する空気流によって生成される。空気流の軸方向成分によって、とりわけ、供給されたスライバの縁部繊維の後方自由端が、引き上げられる、あるいは、分離される。スライバから引き上げられた繊維は、紡糸コーンの頭部の周囲に留まり、回転流によって加撚される。一方、縁部繊維の前端は、既にラップ繊維によって捕捉されて、中空の紡糸コーンの中へ導き入れられている。製造された紡績糸を流し出す際、頭部の周囲を回転する引き上げられた縁部繊維は、繊維束コアの周りに巻き付けられる。しかし、スライバから分離された繊維の一部、特に長さの短い繊維は、紡績工程に取り込まれることはなく、紡糸コーンの包囲間隙に沿った強い空気流によって、繊維屑として空気紡績装置の膨張室を経て放出される。特にカーディングされた木綿原糸を加工する際、このようにして生じる繊維排出量は、総繊維量の１０％を超える場合もある。
【０００３】
特許文献２によって同様に空気紡績装置が公知であるが、この空気紡績装置が有するハウジング部材は、ベルトによって駆動及び回転される中空の紡糸コーンを部分的に囲繞し、下流側においてノズルブロックに接続されている。紡糸コーンの流入開口は、中空のノズルブロックの出口平面と同平面にあり、この平面に、回転する空気流を生成するための空気噴射ノズルが配置されている。特許文献２に係る紡績装置のこのハウジング部材は、ノズルブロックの内径に比して、大きく拡大された内径を有し、従って、特許文献１により公知である紡績装置とは対照的に、繊維の延伸及び回転を行う領域において、紡糸コーンの周囲に非常に幅の広い環状間隙が生じる。ノズルブロックの空気噴射ノズルから流出する空気流は、ハウジング部材の内表面に当たり、これにより、回転速度成分と軸方向速度成分とを有する流れを生じる。その際、空気流によって捕捉され、頭部端が組み込まれた繊維は、環状間隙の幅が広いために大きく広げられ、従って、軸方向へ向くことが少なくなり、また、空気噴射ノズルからの空気の流出速度に対する空気噴射の回転成分の角速度の比が、特許文献１の場合に比べて明らかに小さくなっている。従って、このことは、これらのラップ繊維によるコア繊維束に対する巻き付けの程度に影響を及ぼす。これにより、生成される紡績糸の強度が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第４４３１７６１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第４１２２２１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の課題は、生成された紡績糸の良好な繊維物理特性を実現し、しかも繊維排出量が低減されるように、公知の空気紡績装置をさらに発展させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明において、この課題は、請求項１に記載の特徴を有する空気紡績装置によって解決される。
【０００７】
本発明の有利な態様は、従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明では、ハウジング部材の、紡糸コーンを囲繞する内表面に空気噴射ノズルから流出する空気流が最初に当たる平面の下流側に、包囲間隙が、その幅の、段差として形成された増大部もしくはその幅の急激な増大部を有する。包囲間隙の幅の、従ってまた、包囲間隙の断面の急激なこの増大によって、とりわけ、空気流の軸方向の流速は、包囲間隙に生じる段差の背後において明らかに小さくなる。繊維は、包囲間隙に流入すると、包囲間隙の幅が急激に増大する前の領域において、空気流の軸方向成分のために軸方向に延伸される。その際、端部が既にラップ繊維によって捕捉されている繊維は、紡糸コーンの頭部の周囲に留まり、そこで、空気流の回転成分によって紡糸コーンの周りを回転させられ、そのとき、紡糸コーンに入り込むコア繊維束の周囲に巻き付けられながら、安定した糸、すなわち、高い強度を有する糸を形成する。すなわち、従来技術に係るハウジング部材の比較的大きな内径に比較して、包囲間隙が最初のうち狭くなっていることによって、糸を延伸するための強い軸方向の流れと、回転流成分の高い角速度とのいずれもが実現される。スライバから完全に分離された繊維は、包囲間隙の第１の部分における空気流の回転速度が高いために生じた遠心力によって、外方向へ押圧される。これにより、特許文献１の場合と同じように、特に短い繊維が、空気流によって包囲間隙を通じて排出される。本発明では、次に包囲間隙の断面の拡張部が続いていることによって空気流の速度が低減されるので、分離された繊維は、段差の直後の領域において、流速が有意に低下するためにこの領域に比較的長く滞留することになる。従って、一方の端部が既に中空の紡糸コーン内に案内され、コア繊維束に組み込まれており、かつ、自由端が紡糸コーンの円錐台状の頭部を中心に回転している、より長い繊維によって、分離された繊維を捕捉することができる。つまり、直径が急激に増大する部分の平面を、空気流が最初にハウジング部材に当たる平面の背後に配置することによって、一方では、紡糸コーンの周囲に巻き付けられた繊維端が、紡績糸の高い強度を実現するための十分な加撚を得るのであり、また、もう一方では、これらの繊維が、特に短い繊維の排出量を低減するのに役立つ。なぜなら、包囲間隙の領域内へ突出する、コア糸の中に組み入れられた繊維の自由繊維端が、短い繊維を捕捉するからである。このようにして、より多くの繊維が、形成される紡績糸の中へ取り込まれる。また、これにより、空気紡績装置の効率が向上するという点に注目すべきである。その際、本発明に係る空気紡績装置を用いることで得られる紡績糸の価値は、不変の狭い包囲間隙を備える空気紡績装置によって製造される紡績糸の価値と同等である。しかし、このような空気紡績装置に比べて、本方法では、繊維排出量が１０％から２０％低減される。
【０００９】
好ましくは、この幅の、急激な増大は、０．５ｍｍから３ｍｍの間であることが可能である。幅がこの程度増大されることによって生じる、包囲間隙の断面の拡大が、流動特性に生じる変化を考慮した紡績条件の分析において、特に有利であることが明らかになっている。
【００１０】
特に、流入開口の平面から、幅の、急激な増大が生じるところまでの距離は、０．５ｍｍから４ｍｍの間である。
【００１１】
有利には、包囲間隙は、その幅の急激な増大部まで、軸方向に不変の幅を有していてもよい。その際、ハウジング部材は、紡糸コーンの流入開口の平面位置から、内径が紡糸コーンの外輪郭と等しく変化していく。
【００１２】
あるいは、包囲間隙は、その幅の急激な増大部まで、軸方向に連続的に減少する幅を有していてもよい。さらに、ハウジング部材は、紡糸コーンの流入開口の平面位置から、内径が不変であってもよい。
【００１３】
好ましい発展形態では、包囲間隙は、その幅の急激な増大部の平面から、軸方向に不変の幅を有することも可能である。その際、ハウジング部材の内径の増大は、紡糸コーンの外径の増大に一致する。
【００１４】
別の形態では、包囲間隙は、その幅の急激な増大部の平面から、軸方向に、半径方向の範囲が小さくなる第１の領域を備える。この第１の領域は、半径方向の不変の範囲を有する第２の領域へ移行する。この場合、ハウジング部材の輪郭は、まず円筒状に構成されており、従って、包囲間隙の幅は、軸方向にまず減少する。それに続いて、包囲間隙の幅は連続的に増大し、その変化は、紡糸コーンの外輪郭の変化に一致する。
【００１５】
１つの有利な実施形態では、紡糸コーンは、包囲間隙の幅の急激な増大を実現するために、外径が急激に減少しており、一方、紡糸コーンを囲繞するハウジング部材の内径は不変のままであるように構成することができる。この実施形態の場合、紡糸コーンのこの部分の外周は、空気噴射ノズルから流出する空気流がハウジング部材の表面に最初に当たる平面の背後において、小さくなる。これにより、流速の低減の所望の作用が、効果を変えることなく実現できる。この実施形態の場合も、ハウジング部材の内径をまず円筒状に構成し、それに付随して包囲間隙の幅が連続的に減少する。その後、紡糸コーンの外径は円錐状の形に移行し、これにより、包囲間隙は、軸方向に不変の幅を有する。
【００１６】
好適には、ハウジング部材は、ハウジング部材から分離可能な別個の構成部材として構成されているノズルブロックを備えることができる。このことは、以下の利点を有する。すなわち、包囲間隙の幅が急激に増大する程度を、軸方向の範囲についても半径方向の範囲についても、構成部材を適当に交換することによって容易に変化させることができ、これにより、包囲間隙の幅が急激に増大する平面において軸方向の位置及び半径方向の範囲を変えることで、紡績工程を制御することができる。
【００１７】
以下において、本発明について、図に示された実施例を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る空気紡績装置の模式図であり、長手方向の断面を示す。
【図２】図１に示された空気紡績装置の第１の実施形態を示す詳細図である。
【図３】図１に示された空気紡績装置の第２の実施形態を示す詳細図である。
【図４】図１に示された空気紡績装置の第３の実施形態を示す詳細図である。
【図５】図１に示された空気紡績装置の第４の実施形態を示す詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
空気紡績装置が、列状に並べて配置された複数の作業場所を有し、さらに、空気紡績装置の少なくとも１つの終端に駆動ユニットを備える。空気紡績装置の各作業場所は、スライバ源、例えばスライバ容器と、空気紡績装置１と、練条機２と、糸巻取機構３とを備える。これが、図１に模式的に示されている。図示されていない糸トラバース機構によって、空気紡績装置１で生成された紡績糸３６は、交差しながら巻き付けられ、綾巻ボビンとなる。このために、綾巻ボビンは、ボビンフレーム内に保持されており、ボビン駆動装置によって回転される。図１には、本発明に係る空気紡績装置１、スライバ走行方向Ｒにおいて上流側に配置された練条機２、及び、下流側に配置された糸巻取機構３のみが示されている。その際、空気紡績装置１は、長手方向の断面が示されており、実質上、２部材構成の外部ハウジング１４、１５、膨張ハウジング１６、ピンセット状のスライバガイド兼捩れ防止機構１８及び紡糸ノズル１９からなり、紡糸ノズルは、紡糸方向とは逆向きに先細る紡糸コーン２４を具備する。紡糸コーンは、膨張ハウジング１６内へ入り込んでおり、膨張ハウジングによって囲繞されている。
【００２０】
膨張ハウジング１６は、外部ハウジングのハウジング前部１４と相俟って前部環状室２０を形成し、この前部環状室は、空圧管路２１を介して過圧源２２に接続されている。さらに、膨張ハウジングは、外部ハウジングのハウジング後部１５と相俟って膨張室２８を形成する。
【００２１】
膨張室２８は、空気流出開口２９を通じて外界に接続されており、一方、環状室２０は、通気可能に空気噴射ノズル２３に接続されている。空気噴射ノズルは、図２に示されているように膨張ハウジング１６内に、又は、図３に示されているように分離可能に膨張ハウジング１６に配置されたノズルブロック１７内に、１つの平面に位置するように配置されている。その際、空気噴射ノズル２３は、紡糸ノズル１９の流入開口３５の領域において、紡糸コーン２４の方へ接線方向に整向されており、これにより、回転する空気流が生じる。空気噴射ノズル２３の向きは、空気流が、流入口３５の平面に対して軸方向に間隔を有する平面において、紡糸コーン２４を囲繞する膨張ハウジング１６の内表面に当たるように選定されている。
【００２２】
図１から分かるように、スライバ容器に貯蔵されたスライバ２５は、綾巻ボビンに至るまでの行程において、まず、練条機２を通過し、そこで練条される。練条されたスライバ２５は、練条機２の出口ローラペア２６を介して、空気紡績装置１の入口開口２７の領域へ送給され、そこで印加される負圧流の作用を受けて空気紡績装置１の中へ吸入される。負圧流は、空気噴射ノズル２３から流出する圧縮空気によって引き起こされたインジェクタ作用によって生成される。空気紡績装置１内において、スライバ２５は、スライバガイド兼捩れ防止機構１８と膨張ハウジング１６あるいはノズルブロック１７とを介して中空の紡糸コーン１９の流入開口３５に到達し、中空の紡糸コーン１９内で形成される紡績糸３６によって紡糸ノズル２４の中へ引き入れられる。この間に、スライバ２５は、紡糸コーン２４の領域において、回転する空気流の作用にさらされている。その際、スライバガイド兼捩れ防止機構１８を離れた後、スライバ２５の縁部繊維の後方自由端は、ノズルブロック１７の空気噴射ノズル２３から流出する空気流にさらされている。その結果、これらの後方自由端は、スライバ２５から引き上げられる、あるいは、分離される。
【００２３】
その際、上記繊維の前端は、通例、完全に分離されることはない。なぜなら、前端は、既にラップ繊維によって捕捉されて、中空の紡糸コーン２４の中へ導き入られているからである。スライバ２５から分離された自由繊維端は、回転する空気流によって紡糸コーン２４の周囲に巻き付けられ、加撚される。スライバ２５がスライバ走行方向Ｒに連続的に移動することによって、繊維の後方自由端は、中空の紡糸コーン１９の中へ連続的に引き込まれる。その際、縁部繊維は、螺旋状にスライバ２５のコア繊維の周りに巻き付けられる。この紡績糸形成工程の間に、スライバ２５から分離された全ての繊維が捕捉されるわけではない。むしろ、完全にスライバ２５から分離された繊維は、膨張ハウジング１６と紡糸コーン２４との間に形成される環状の包囲間隙４を通り、膨張室２８を経て放出される。従って、これらの繊維は、紡績糸形成工程にはもはや利用されない。繊維排出量と呼ばれる繊維のこの損失は、特にカーディングされた木綿原糸の場合、総繊維材料の１０％を超えることもある。これは、特にステープル長の短い繊維に関係する。なぜなら、このような繊維は、ラップ繊維によって端部が捕捉されず、紡糸コーン２４の開口の中へ引き入れられないまま、スライバ２５から完全に分離してしまう傾向が強いからである。
【００２４】
繊維排出の過程が生じる要因は、繊維長があまりに短いこと以外に、スライバ２５から完全に分離された繊維が、遠心力によって、紡糸コーン２４を囲繞する膨張ハウジング１６の壁部に対して外方向に押し付けられるということがある。壁部に押し付けられた繊維は、高速で回転する空気流によって膨張室２８を介して放出される。従って、これらの繊維は、紡績工程にはもはや利用されない。
【００２５】
繊維排出量を低減するために、本発明では、包囲間隙４が、流入開口３５の平面から、空気噴射ノズル２３から流出する空気流が最初に膨張ハウジング１６の表面に当たる平面の背後において、包囲間隙４の幅の、急激な増大部を有する。これは、紡糸コーン２４の外輪郭から膨張ハウジング１６の内輪郭までの距離を増大することによって実現される。空気流が最初に膨張ハウジング１６の表面に当たる平面の下流側に包囲間隙４の幅の増大平面を選定して配置することによって、紡糸コーン２４に隣接している繊維端あるいは紡糸コーンの周りに巻き付いている繊維端が、空気噴射ノズル２３から高い流速で流出する空気流の回転成分によって、加撚されることが保証される。繊維端は、紡糸コーン２４の周囲を回転し、その際、高強度を有する安定した糸を形成しながら、紡糸コーン２４の中へ入り込むコア繊維束の周りに巻き付けられる。それぞれ空気噴射ノズル２３から流出する空気流は、接線方向に紡糸コーン２４を越えて流れ、膨張ハウジング１６の内表面に当たる。その際、繊維端は加撚されている。その後に初めて、流速は、とりわけ軸方向において、本発明に係る空気紡績装置によって抑制される。軸方向の流速が低下することによって、分離された繊維が、流速低下領域に滞留する時間が長くなり、これにより、スライバ２５から完全に分離された繊維を少なくとも部分的にさらに捕捉して、紡績工程へ組み入れることができる。これによって、繊維排出量にステープル長の短い繊維が含まれる割合が明らかに低減される。その際、包囲間隙４の幅の増大、あるいは、紡糸コーン２４の外輪郭から膨張ハウジング１６の内輪郭までの距離の増大は、０．５ｍｍから３ｍｍまでの間である。包囲間隙４の幅が急激に増大する平面から流入開口３５の平面までの軸方向の距離は、０．５ｍｍから４ｍｍの間である。
【００２６】
図２の模式図は、図１に示された空気紡績装置１の第１の実施形態を示す。この実施形態では、空気噴射ノズル２３が、紡糸コーン２４を部分的に囲繞する膨張ハウジング１６の中に統合されている。形成される包囲間隙４は、紡糸コーン２４における流入開口３５の平面位置から、紡糸コーン１９の外径の増大に適合した形状変化を有する。この形状変化は、膨張ハウジング１６の内径が一定の割合で増大することに基づいている。
【００２７】
図３に示された模式的な詳細図は、前記空気紡績装置１の第２の実施形態を示す。この実施形態では、膨張ハウジング１６が、包囲間隙４の幅が急激に増大する平面位置から、まず、その内径が円筒状の形状を有し、その後、円錐状の形状に移行する。さらに、膨張ハウジング１６は、ハウジング前部１４内に分離可能に配置されたノズルブロック１７を備え、このノズルブロック内に空気噴射ノズル２３が配置されている。２つの別個の部材として構成することによって、空気噴射ノズル２３を備えるノズルブロック１７を容易に交換することができ、これにより、包囲間隙４の直径が増大する平面の位置及び範囲を軸方向及び半径方向に変えることによって、紡績工程を制御することができる。従って、同様にして、空気噴射ノズル２３の位置及び向きを適合させることもできる。
【００２８】
図４は、本発明に係る空気紡績装置１の別の実施形態を示す。この実施形態では、包囲間隙４の幅が急激に増大する平面位置から、紡糸コーン２４の外径が小さくなる。これは、囲繞する膨張ハウジング１６が円筒形であることによる。
【００２９】
図５には、第４の実施形態が模式的に示されている。この実施形態では、包囲間隙４の断面積が拡がり始める位置が、膨張ハウジング１６内へ延びるノズルブロック１７の出口領域にある。
【００３０】
原則として、考え得る全ての実施形態は、膨張ハウジング１６内へ統合された空気噴射ノズル２３を具備して、又は、膨張ハウジング１６内へ挿入可能なノズルブロック１７を具備して実施することが可能である。全ての実施形態に共通であることは、包囲間隙４の幅が急激に増大していることによって、空気流の軸方向成分の流速が、移行領域において有意に低減されることである。回転する空気流によって、分離された繊維は、遠心力を通じて外方向へ押圧される。その際、これらの繊維は、包囲間隙４の拡張された領域に達し、この領域おいて、空気流の軸方向成分の流速が減少する。空気の流速が減少することによって、分離された繊維は、包囲間隙４の断面積が急激に増大する領域に、より長く滞留し、既に部分的に紡糸ノズル１９の中へ引き込まれた繊維によってこれらの繊維を捕捉することが可能となる。紡糸ノズルへ引き込まれる繊維端は、紡糸コーン２４の外周面に位置し、紡糸コーン２４のほぼ長手方向に向かう流れによって延伸される。従って、このようにして、形成される紡績糸３６の中へ取り込まれる繊維の量は増加し、これにより、繊維排出量の、１０％から２０％という有意な減少が実現される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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