Die vorliegende Erfindung betrifft eine Multifunktionsdüse für eine Spinnmaschine, welche für eine Spinnvorrichtung und ein Spinnverfahren sowie für eine Fasermaterialverdichtung einsetzbar ist.

Diverse Spinnmaschinentypen mit entsprechenden Spinnvorrichtungen, Spinnverfahren und Verdichtungseinrichtungen sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt. So werden beispielsweise mit Ringspinnverfahren an Ringspinnmaschinen, insbesondere mittels einer Verdichtungseinrichtung verdichtete bzw. kompaktierte Fäden hergestellt, die aufgrund ihrer echten Drehung eine hohe Festigkeit, hohe Dehnung, hohe Gleichmäßigkeit sowie hohe Haarigkeit aufweisen und einen großen Feinheitsbereich abdecken, jedoch wegen physikalischer Grenzen nur mit niedriger Spinngeschwindigkeit produziert werden können. Die physikalischen Grenzen sind dabei in der Begrenzung der Ballonkräfte, der Begrenzung des Ring-Läufer- Systems und der Begrenzung der Garnfestigkeit begründet.

Ein weiteres vorbekanntes Spinnverfahren ist das Rotorspinnverfahren an Rotorspinnmaschinen, welches auf dem Offenend-Prinzip (OE-Prinzip) basiert. Bei dem OE-Prinzip sammeln sich zuvor im Wege der Faserauflösung vereinzelte Fasern an ein im Spinnrotor bereitgestelltes offenes Fadenende an und werden im Zuge der durch die Rotation des Spinnrotors erteilten Drehung an das offene Fadenende eingebunden. Solch hergestellte Fäden, auch bekannt als Rotorgarne, besitzen gegenüber den Ringgarnen, also den mittels Ringspinnverfahren hergestellten Fäden, zwar eine bessere Gleichmäßigkeit sowie geringere Haarigkeit und bedingen geringere Herstellkosten, weisen jedoch geringere Garnfestigkeit und Biegesteifigkeit auf. Prozessbedingt treten bei Rotorgarnen sogenannte Bauchbinden und Umwindefasern auf, welche dem Rotorgarn zwar eine charakteristische Optik und Griffigkeit verleihen, aber nicht für alle textile Anwendungen erwünscht sind. Insbesondere beeinflusst die Anzahl von Bauchbinden die Garnqualität betreffend die Festigkeit, die Biegesteifigkeit und den Griff. Die Anzahl an Bauchbinden nimmt in der Regel sowohl mit höherer Drehgeschwindigkeit der Spinnrotoren als auch mit einer Reduzierung der Spinnrotordurchmesser zu. Gegenüber Ringgarnen kann mit Rotorgarnen zudem nur ein beschränkter Garnfeinheitsbereich abgedeckt werden.

Das weiterhin bekannte eindüsige Luftspinnverfahren ist ein Luftechtdraht-Spinnverfahren, bei welchem ein zuvor in einer Streckwerkvorrichtung definiert verzogenes Faserband mit überwiegend parallel ausgerichteten Fasern mittels einer in einer Luftspinndüse erzeugten Wirbelluftströmung um ein Garnbildungselement zu einem Faden luftgesponnen wird. Bei dem Luftspinnverfahren werden in der Spinndüse mittels der Wirbelluftströmung einzelne Fasern um einen Garnkern ausmachende, zueinander parallel ausgerichtete Fasern spiralförmig herumgelegt. Bei den Fasern handelt es sich um mittellange bis lange Fasern. Kurzfasern werden hingegen zumeist ausgeblasen und können nicht zuverlässig verarbeitet werden. Das so hergestellte Garn weist gegenüber Ringgarnen eine geringere Garnfestigkeit und Gleichmäßigkeit auf und kann, wie das Rotorgarn, nur einen beschränkten Garnfeinheitsbereich abdecken, besitzt aber eine geringere Haarigkeit und kann mit geringeren Herstellkosten und mit höherer Spinngeschwindigkeit als beim Ringspinnverfahren hergestellt werden.

Den mittels unterschiedlicher Spinnverfahren hergestellten Garnen ist gemein, dass diese unter Berücksichtigung der Garnparameter, der Herstellkosten und der Produktivität jeweils spezifische Vorteile unter Inkaufnahme spezifischer Nachteile aufweisen.

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Möglichkeit bereitgestellt werden, wenigstens ein alternatives, insbesondere verbessertes echtgedrehtes Garn für ein breites Anwendungsfeld herzustellen, welches weiter bevorzugt ohne einen Kern aus ungedrehten, insbesondere parallelen Fasern auskommen kann. Weiterhin bevorzugt soll mit der bereitgestellten Möglichkeit ein Garn geschaffen werden, bei welchem Vorteile eines Offenend-Garnes mit denen eines Ringgarnes wenigstens teilweise vereint werden können.

Die vorliegende Erfindung schlägt dazu eine Multifunktionsdüse für eine Spinnmaschine vor, welche ein druckbeaufschlagbares Düsengehäuse aufweist, das einen sich entlang der Längsachsenrichtung des Düsengehäuses erstreckenden Düsenkanal aufweist, welcher entlang der Längsachsenrichtung einseitig offen ist. Der Düsenkanal kann auf der zu der offenen Seite abgewandten Seite durch ein Mittel oder durch das Düsengehäuse selbst, jeweils unter Ausbildung eines den Düsenkanal mit der Umgebung verbindenden Durchgangskanal verschlossen sein, wie im Nachstehenden näher erläutert.

Unter einer Längsachsenrichtung wird im Sinne der vorliegenden Erfindung diejenige Richtung eines Bauteils, einer Einheit, einer Einrichtung oder einer Vorrichtung verstanden, welche gegenüber einer dazu orthogonalen Achse eine vom Betrag größere körperliche Erstreckungslänge aufweist. Bei dem Düsengehäuse handelt es sich um einen geometrischen Hohlkörper, dessen Hohlraum den Düsenkanal ausbildet. Das Düsengehäuse kann in bevorzugter weise orthogonal zu seiner Längsachsenrichtung einen kreisförmigen, rechteckigen, vieleckigen oder ovalen Querschnitt aufweisen und aus einem metallhaltigen, kunststoffhaltigen oder keramischen Material oder aus einer Kombination dieser oder weiterer Materialien wie bspw. Quarzsand ausgebildet sein. Die Wandung des Düsengehäuses weist eine solche Stärke und/oder Materialzusammensetzung auf, dass diese einer für den Betrieb der Multifunktionsdüse erforderlichen, anhaltenden Druckbeaufschlagung mit einem Fluid standhalten kann.

Des Weiteren weist die Multifunktionsdüse einen Fluideinlass auf, über welchen ein druckbeaufschlagtes Fluid in den Düsenkanal zum Bewirken einer Wirbelfluidströmung innerhalb des Düsenkanals eingelassen werden kann. Der Fluideinlass ist vorzugsweise an dem Düsengehäuse mit einer in den Düsenkanal mündenden Öffnung ausgebildet. Alternativ dazu oder zusätzlich kann ein Fluideinlass in einem vom Düsengehäuse separaten Bauteil zum Einlassen des Fluides in den Düsenkanal verwirklicht sein, wobei das Bauteil beispielweise über eine Öffnung des Düsengehäuses in diese und ggf. den Düsenkanal eingesetzt sein kann.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluideinlass innerhalb einer Druckkammer eines Vorkammergehäuses für die Fluidzuführung angeordnet. Das Vorkammergehäuse kann an dem Düsengehäuse angeordnet sein, um die Bauform einfach und kompakt zu halten. Das Vorkammergehäuse kann sich weiter bevorzugt umläufig um das Düsengehäuse erstrecken, was insbesondere vorteilhaft ist, wenn mehr als ein Fluideinlass vorgesehen ist, um diese Anzahl an Fluideinlässen über die Druckkammer gleichzeitig mit dem druckbeaufschlagten Fluid zu versorgen. Beispielsweise kann sich das Vorkammergehäuse mit der Druckkammer teilweise oder vollständig um das Düsengehäuse ringartig erstrecken.

Der Fluideinlass ist ausgelegt, eine Wirbelfluidströmung in dem Durchgangskanal zu erzeugen. Dazu kann der Fluideinlass vorzugsweise wenigstens eine Fluideinlassmündung mit einer Mündungsachse aufweisen, welche in eine Umfangsrichtung des Düsenkanals, insbesondere tangential dazu weist. In bevorzugter alternativer oder zusätzlicher Weise weist der Fluideinlass zwei oder mehr als zwei in den Düsenkanal führende, umläufig, um den Düsenkanal, verteilte Fluideinlassmündungen auf, welche in den Düsenkanal zum Erzeugen der Wirbelfluidströmung münden. Weiter bevorzugt sind die Fluideinlassmündungen in einer orthogonalen Ebene zu der Längsachsenrichtung angeordnet und lassen das druckbeaufschlagte Fluid besonders bevorzugt tangential zu dem Düsenkanal ein. Eine tangential ausgerichtete Mündungsachse wenigstens einer Fluideinlassmündung kann weiter bevorzugt in eine dem offenen Ende des Düsenkanals zugewandte Richtung unter Einschluss eines Winkels von größer als 0° und kleiner als 90° mit der orthogonalen Ebene weisen, wodurch eine verbesserte Wirbelfluidströmung mit verminderten Turbulenzströmungen erzeugbar ist.

Bei dem Fluid handelt es sich in bevorzugter weise um ein gasförmiges Fluid, weiter bevorzugt um Luft wie Umgebungsluft oder einer Mischung aus wenigstens zwei gasförmigen Fluiden. Eine Mischung aus einem gasförmigen und einem flüssigen Fluid ist ebenso denkbar. Eine solche Mischung bietet sich insbesondere für eine vorbestimmte Behandlung des Fadens bzw. des Faserbandes und/oder der den Faden bzw. das Faserband kontaktierenden Oberflächen der Multifunktionsdüse an, beispielsweise um Ablagerungen oder Avivagen an diesen Oberflächen zu reduzieren.

Die Multifunktionsdüse umfasst ferner einen Düsenkörper zur Anordnung in dem Düsenkanal. Der Düsenkörper ist entsprechend ausgelegt, in dem Düsenkanal, insbesondere auswechselbar, angeordnet werden zu können. Der Düsenkörper weist eine solche äußere Gestalt auf, dass dieser in dem Düsenkanal mit dem Düsengehäuse ausbildbar, in den Düsenkanal anordbar und/oder einsetzbar ist.

Der Düsenkörper umfasst einen sich entlang der Längsachsenrichtung erstreckenden Durchgangskanal zum Durchleiten eines Fadens bzw. Faserbandes. Der Querschnitt des Durchgangskanals ist entsprechend dem Querschnitt des durchzuleitenden Fadens bzw. des durchzuleitenden Faserbandes geeignet angepasst, den Faden bzw. das Faserband durch den Düsenkörper durchleiten zu können. Vorzugsweise ist der Innendurchmesser des Durchgangskanals an den Außendurchmesser des durchzuleitenden Fadens bzw. des durchzuleitenden Faserbandes um wenigstens 3 % und höchstens 25 % vergrößert angepasst, um eine effiziente und insbesondere ungehinderte Durchleitung des Fadens bzw. des Faserbandes zu gewährleisten.

Der Düsenkörper ist entlang der Längsachsenrichtung kürzer als der Düsenkanal ausgebildet, um das eingelassene druckbeaufschlagte Fluid in dem Düsenkanal an einem freien Ende des Düsenkörpers vorbeiführen zu können, wodurch eine Saugströmung in dem Durchgangskanal erzeugt werden kann.

Die Multifunktionsdüse ist weiterhin mit einem Ringspalt versehen, welcher sich in dem Düsenkanal entlang der Längsachsenrichtung mit wenigstens einer Engstelle, zu welcher sich der Ringspalt entlang der Längsachsenrichtung beidseits verjüngt, erstreckt, wobei die Engstelle entlang der Längsachsenrichtung dem Fluideinlass nachgelagert ausgebildet ist. Der Ringspalt kann vorzugsweise entlang der Längsachsenrichtung eine einfach oder mehrfach düsenähnliche Querschnittsform aufweisen, durch welche eine Engstelle ausgebildet ist. Unter einer düsenähnlichen Querschnittsform wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine solche Form verstanden, welche entlang einer Längsachsenrichtung einen konvergierenden Querschnitt bis zu einem engsten Querschnitt aufweist.

Nach einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform ist der Ringspalt querschnittlich aus einer Kombination aus einer düsenähnlichen und diffusorähnlichen Querschnittsform mit der Engstelle zwischen dem düsenähnlichen und dem diffusorähnlichen Querschnitt angeordnet. Unter einer diffusorähnlichen Querschnittsform wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine solche Form verstanden, welche entlang einer Längsachsenrichtung einer Engstelle folgend einen divergierenden Querschnitt aufweist. In bevorzugter Weise ist die düsen- und/oder diffusorähnliche Querschnittsform symmetrisch zu einer ihrer Mittelachsen ausgebildet. Weiterhin bevorzugt ist die Querschnittsform lavaldüsenähnlich, mittels welcher eine Überschallströmung im divergierenden Teil erzielt werden kann.

Die Multifunktionsdüse weist zudem ein, insbesondere auswechselbares, Begrenzungsteil zur das Düsengehäuse entlang der Längsachsenrichtung einseitig verschließenden und damit den Düsenkanal entlang der Längsachsenrichtung einseitig begrenzenden Anordnung im Düsenkanal auf einer der Engstelle abgewandten Seite des Fluideinlasses auf. Der Begrenzungsteil ist vorgesehen, den Düsenkanal abseits des Fluideinlasses, weiter bevorzugt benachbart zu dem Fluideinlass zu verschließen. Der Begrenzungsteil weist einen entlang der Längsachsenrichtung verlaufenden weiteren Durchgangskanal für den Faden bzw. das Faserband zur Kommunikation mit dem Durchgangskanal des Düsenkörpers auf. Der weitere Durchgangskanal kann insbesondere eine wie vorstehend bezüglich des Durchgangskanal beschriebene Ausgestaltung aufweisen. Weiterhin bevorzugt sind der weitere Durchgangskanal und der Durchgangskanal entlang der Längsachsenrichtung koaxial, weiter bevorzugt mit identischer Querschnittsform ausgestaltet, angeordnet. Vorzugsweise bildet der Begrenzungsteil einen Bestandteil des Düsenkörpers oder ein von dem Düsenkörper separates Bauteil aus, welches weiterhin bevorzugt einstückig mit dem Düsengehäuse ausgebildet oder alternativ bevorzugt ein dem Düsenkörper und Düsengehäuse separates Bauteil ist, und an welchem der Düsenkörper insbesondere so unmittelbar angeordnet oder anordbar ist, dass der weitere Durchgangskanal in den Durchgangskanal unmittelbar übergeht und, besonders bevorzugt, den Düsenkörper mittels stoff- , kraft- oder formschlüssiger Verbindung trägt. Alternativ dazu kann in bevorzugter Weise zwischen dem weiteren Durchgangskanal und dem Durchgangskanal ein Verbindungskanal zum Verbinden des weiteren Durchgangskanals mit dem Durchgangskanal angeordnet sein. Der Düsenköper kann hierbei in besonders bevorzugter weise von dem Verbindungskanal oder über den Düsenkörper mit dem Düsengehäuse verbindende Haltestege in dem Düsenkanal getragen werden.

Die Multifunktionsdüse umfasst weiterhin einen hohlkörperartigen Strömungsleitkörper zum fluidbegleitenden Leiten des Fadens bzw. des Faserbandes zwischen dem Ringspalt und dem offenen Ende des Düsenkanals. Der Strömungsleitkörper kann vorzugsweise durch eine Wandung des Düsengehäuses oder alternativ oder zusätzlich durch einen weiteren Hohlkörper ausgebildet sein. Ein festes Ende eines solchen weiteren hohlkörperartigen Strömungsleitkörpers ist vorzugsweise mit dem Düsengehäuse gekoppelt, wobei die Kopplungsstelle des festen Endes an dem Düsengehäuse beabstandet zu dem offenen, längsseitigen Ende des Düsenkanals liegt. Die Kopplung kann vielfältig und bedarfsgerecht erfolgen. Beispielsweise kann die Kopplung über eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Düsengehäuse und Strömungsleitkörper, wie beispielsweise eine Klebeverbindung, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das feste Ende an dem Düsengehäuse verrastet, geschraubt, geklemmt oder andersartig kraft- und/oder formschlüssig gekoppelt sein. Beispielsweise kann das feste Ende des Strömungsleitkörpers federelastisch verformbar mit einem Rastmittel wie einer Rastaufnahme und/oder einem Rastvorsprung ausgebildet sein, welches zur Verrastung mit einem zugeordneten Gegenrastmittel an der Wandung des Düsengehäuses innerhalb des Düsenkanals ausgebildet ist. So könnte das feste Ende des Strömungsleitkörpers federelastisch vorgespannt in den Düsenkanal eingesetzt und bis zum Gegenrastmittel unter Beibehalt der federelastischen Vorspannung geschoben werden, welche sich am Ort des Gegenrastmittels derart zumindest teilweise löst, dass eine Verrastung erfolgen kann.

Ein solch bevorzugter weiterer Strömungsleitkörper weist neben seinem festen Ende ein freies Ende auf, welches auf der dem Begrenzungsteil abgewandten Seite des festen Endes mit einem Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Düsengehäuses am Ort der ersten Engstelle bzw. kleiner als der Außendurchmesser der ersten Engstelle angeordnet ist. Das freie Ende des weiteren Strömungsleitkörpers definiert und begrenzt aufgrund der Ausbildung wenigstens eines abschließenden Teilsegments des Düsenkanals gleichzeitig das offene Ende des Düsenkanals.

Der Strömungsleitkörper kann insbesondere eine wie zum Düsengehäuse vorstehend beschriebene Querschnittsform und beispielsweise aus einem wie zum Düsengehäuse vorstehend beschriebenen Material ausgebildet sein. Insbesondere bevorzugt weist der Strömungsleitkörper ein Segment mit düsen- und diffusorähnlichen, weiterhin bevorzugt mit einer lavaldüsenähnlichen Querschnittsform auf, wobei sich das Segment zwischen Ringspalt und offenem Ende des Düsenkanals erstreckt.

Der Ringspalt ist zwischen dem Düsenkörper und dem Düsengehäuse und/oder zwischen dem Düsenkörper und dem Strömungsleitkörper ausgebildet. Der Ringspalt ist folglich durch einen zwischen der Außenseite des Düsenkörpers und einer Innenseite des Düsengehäuses bzw. einer Innenseite des Strömungsleitkörpers ausgeformten Freiraum bzw. Spalt definiert. Die Spaltbreite, also der in einer zur Längsachsenrichtung orthogonalen Querschnittsebene liegende geradlinige Abstand zwischen der Außenseite des Düsenkörpers und der Innenseite des Düsengehäuses bzw. des Strömungsleitkörpers nimmt entsprechend der düsenähnlichen Querschnittsform bis zu der Engstelle, insbesondere stetig oder intervallartig ab und danach wieder, insbesondere stetig oder intervallartig zu. Die Intervallabstände können in bevorzugter Weise bedarfsgerecht ausgewählt sein. Der Düsenkörper kann weiterhin bevorzugt in einer durch die Mittellängsachse seines Durchgangs verlaufenden Schnittebene eine kerzenflammenähnliche, weiter bevorzugt zu der Mittellängsachse symmetrische, insbesondere rotationssymmetrische, Querschnittsform aufweisen.

Nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist der Ringspalt entlang der Längsachsenrichtung eine der eine erste Engstelle definierende Engstelle folgende zweite Engstelle auf Höhe des freien Endes oder an dem freien Ende des Düsenkörpers in dem Düsengehäuse oder innerhalb des Strömungsleitkörpers auf. Dadurch kann eine erneute Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit in dem zur zweiten Engstelle konvergierenden Ringspaltsegment erreicht werden, um einen definierten Saugströmungseffekt im Durchgangskanal des Düsenkörpers bewirken zu können. Die Multifunktionsdüse nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Erzeugung einer Wirbelfluidströmung, welche sich im Ringspalt entlang der Längsachsenrichtung spiralförmig um den Düsenkörper fortpflanzt und bei Überschreiten des Ringspaltendes am freien Ende des Düsenkörpers auf den von dem Düsenkörper durchgeleiteten Faden bzw. auf das Faserband derart wirkt, dass der Faden bzw. das Faserband mit einer Rotation um seine Längsachse entlang der Längsachsenrichtung beaufschlagt werden kann.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Multifunktionsdüse eine Faserzuführung zum Zuführen von vereinzelten Fasern auf, wobei die Faserzuführung einen Fasereinlass und einen damit kommunizierenden, in Fasertransportrichtung nachgelagerten Faserkanal umfasst.

Weiterhin umfasst die Multifunktionsdüse eine Spinnkammer, welche in der Längsachsenrichtung dem Strömungsleitkörper nachgelagert angeordnet ist, wobei der Strömungsleitkörper und der Faserkanal entlang der Längsachsenrichtung in die Spinnkammer münden. Getrennt von der Mündung des Strömungsleitkörpers und des Faserkanals weist die Spinnkammer einen Faserauslass zum Auslassen von überzähligen Fasern auf, wobei der Faserauslass mit einer Unterdruckquelle koppelbar ist

Die Multifunktionsdüse bildet nach dieser bevorzugten Ausführungsform eine alternative Spinneinrichtung aus, mittels weicher ein echtgedrehter Faden ohne einen aus parallelen Fasern bestehender ungedrehter Kern herstellbar ist. Dazu wird nach einer bevorzugten Ausführungsform über den Fluideinlass ein druckbeaufschlagtes Fluid in den Düsenkanal bzw. in den Ringspalt eingelassen, welches aufgrund des einseitigen Verschlusses des Düsenkanals mittels des Begrenzungsteils in Richtung der Spinnkammer gedrängt wird. Die spezifische Auslegung des Fluideinlasses bewirkt eine Wirbelfluidströmung innerhalb des Düsenkanals bzw. des Ringspaltes. Das druckbeaufschlagte Fluid wird demzufolge spiralförmig um den Düsenkörper in Richtung der Spinnkammer gedrängt. Die insbesondere lavaldüsenähnliche Querschnittsänderung des Ringspaltes bewirkt eine axial beschleunigte Wirbelfluidströmung bis zu dem freien Ende des Düsenkörpers bzw. bis zu einem Ringspaltaustritt auf Höhe des freien Endes des Düsenkörpers. Die umlaufende Strömung bzw. die Wirbelfluidströmung erzeugt einen Unterdrück bzw. eine Saugströmung am Ausgang des Durchgangskanals, mit dessen Hilfe ein in den Durchgangskanal eingebrachtes Fadenende in den vom Strömungsleitkörper begrenzten Bereich des Düsenkanals befördert werden kann. Das Fadenende erfährt aufgrund der Wirbelfluidströmung eine Rotationsbewegung um seine Längsachse und um die Längsachse des Durchgangskanals und des Strömungsleitkörpers. Der Faserauslass der Spinnkammer wird vorzugsweise mit Unterdrück beaufschlagt, um weiter bevorzugt ein Fördern des rotierenden Fadenendes in die Spinnkammer zu unterstützen. Der im Strömungsleitkörper vorherrschende bis in die Spinnkammer reichende Wirbelfluidströmung bewirkt einen Unterdrück bzw. eine weitere Saugströmung in der Faserzuführung bzw. in dem Faserkanal und dem Fasereinlass. Diese Saugströmung wird weiter bevorzugt über den an die Spinnkammer angelegten Unterdrück verstärkt. Dadurch können über die Faserzuführung beispielsweise durch eine aus dem Offenend-Rotorspinnverfahren bekannte Auflöseeinheit aufgelöste, vereinzelte Fasern über den Fasereinlass in den Faserkanal eingesogen und in die Spinnkammer verbracht werden. Die vereinzelten Fasern gelangen in der Spinnkammer mit dem rotierenden Fadenende in Kontakt, wodurch die vereinzelten Fasern an das rotierende offene Fadenende angelagert und eingebunden werden. Überzählige vereinzelte Fasern können über den Faserauslass ausgeblasen bzw. über den am Faserauslass anliegenden Unterdrück aus der Spinnkammer abgesogen werden, wodurch eine Verstopfung der Spinnkammer vermieden werden kann. Der Faden wird weiter bevorzugt im Zuge der während des Spinnprozesses stattfindenden kontinuierlichen Anlagerung und Einbindung der vereinzelten Fasern an das Fadenende entgegen der Einführrichtung aus der Multifunktionsdüse mittels einer Fadenabzugseinrichtung mit definierter Abzugsgeschwindigkeit abgezogen.

Die Multifunktionsdüse nach dieser bevorzugten Ausführungsform ermöglicht unter Ausnutzung des OE-Prinzips, nach welchem an ein offenes Fadenende vereinzelte Fasern zur Bildung des Fadens angelagert und eingebunden werden, das Herstellen eines luftgesponnenen Fadens, welcher eine echte Drehung und keine ungedrehten parallelen Fasern aufweist. Entgegen dem Offenend-Rotorspinnverfahren, bei welchem die Anlagerung und Einbindung der vereinzelten Fasern mittels eines rotierenden Spinnrotors erfolgt, basiert die Multifunktionsdüse nach dieser bevorzugten Ausführungsform auf dem Prinzip des Ring-Strömungsspinnens, bei welchem mittels Erzeugung einer Ringströmung, also einer wie vorstehend beschriebenen Wirbelfluidströmung, die Anlagerung und Einbindung der vereinzelten Fasern an das Fadenende zur Bildung des Fadens ausschließlich über die erzeugte Ringströmung erfolgt. Ein solch hergestellte Faden weist zudem den Vorteil auf, dass dieser annähernd bis vollständig frei von störenden Bauchbinden und/oder Umwindefasern ist. Das so hergestellte Garn ist gegenüber dem Rotorgarn für ein breiteres Anwendungsspektrum geeignet. Des Weiteren kann der Faden mit einer gegenüber Ringspinnverfahren höheren Spinngeschwindigkeit hergestellt werden. Resultierend kann mit der vorliegenden Erfindung ein echtgedrehter Faden vereinigend wenigstens einige Vorteile eines Rotorgarns mit einigen eines Ringgarnes bereitgestellt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die körperliche Erstreckungslänge der Spinnkammer entlang der Längsachsenrichtung auf die Faserlänge der zu verarbeitenden Fasern abgestimmt. Weiter bevorzugt ist die Spinnkammer von dem Düsengehäuse oder durch ein Spinnkammergehäuse ausgebildet, welches mit dem Düsengehäuse auswechselbar, also zerstörungsfrei, koppel- und entkoppelbar ist. Die auswechselbare Kopplung der Spinnkammer mit der Multifunktionsdüse ermöglicht eine simple Anpassung der Multifunktionsdüse an unterschiedliche zu verarbeitende Faserlängen zum Erzeugen des definierten luftgesponnenen echtgedrehten Fadens. So kann abhängig von der zu verarbeitenden Faserlänge eine auf diese Faserlänge abgestimmte Spinnkammer mit der Multifunktionsdüse gekoppelt werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bildet der Strömungsleitkörper eine Trennwand zwischen dem Düsenkanal und dem Faserkanal aus. Der Faserkanal ist mit anderen Worten in bevorzugter Weise auf einer dem Düsenkanal abgewandten Seite des Strömungsleitkörpers ausgebildet. Der Faserkanal kann weiter bevorzugt radial innenseitig durch den Strömungsleitkörper und radial außenseitig durch eine zu dem Strömungsleitkörper beabstandet ausgebildete Wandung des Düsengehäuses ausgeformt werden, wobei sich diese Wandung in der Längsachsenrichtung, insbesondere ausgehend von dem festen Ende des Strömungsleitkörpers gemeinsam mit dem Strömungsleitkörper zur Ausbildung des Faserkanals definiert erstreckt. Besonders bevorzugt überragt die radial außenseitig begrenzende Wandung den Strömungsleitkörper in Richtung der Spinnkammer und ist weiterhin bevorzugt als Kopplungselement zum auswechselbaren Koppeln des Spinnkammergehäuses mit dem Düsengehäuse ausgebildet. Die Multifunktionsdüse kann somit vereinfacht und kompakt ausgestaltet werden.

Vorzugsweise weist die Spinnkammer entlang ihrer Längsachse eine einfach oder mehrfach lavaldüsenähnliche Querschnittsform auf. Dadurch kann der Saugströmungseffekt zum Einsaugen der vereinzelten Fasern und des Fadenendes in die Spinnkammer begünstigend unterstützt werden.

Weiterhin bevorzugt kann die Spinnkammer durch ein schlauchartiges, flexibles Gebilde ausgestaltet sein. So kann die Spinnkammer in einfacher Weise mit dem Düsengehäuse, beispielsweise durch Aufstülpen, auswechselbar gekoppelt werden. Ferner kann die Spinnkammer kostengünstig hergestellt werden.

In bevorzugter Weise kann die Spinnkammer entlang der Längsachsenrichtung eine Rotortasseninnenraum ähnliche Querschnittsform mit einem Innendurchmesser aufweisen, entlang welchem die Mündungen des Strömungsleitkörpers, des Faserkanals und des Faserauslasses zur Kommunikation mit der Spinnkammer angeordnet sind, wobei die Mündungen auf einer gleichen oder unterschiedlichen Seite angeordnet sein können. Dadurch lassen sich vorbekannte Rotortassengeometrien auf kostengünstige Art und Weise verwenden. Weiter bevorzugt ist die Mündung des Strömungsleitkörpers entlang des Innendurchmessers radial innen mit einem kreisförmigen Querschnitt, die Mündung des Faserauslasses radial außen mit einem die Mündung des Strömungsleitkörpers umgebenden ringspaltartigen Querschnitt und die Mündung des Faserkanals in radialer Richtung dazwischen entweder mit einem kreisförmigen oder die Mündung des Strömungsleitkörpers umgebenden ringspaltartigen Querschnitt angeordnet. Die Spinnkammer ist damit einfach und kompakt ausbildbar.

In einer weiteren alternativen Weise kann die Multifunktionsdüse nach einer bevorzugten Ausführungsform bei einer Arbeitsstelle einer Spinnmaschine zum Spinnen eines echtgedrehten Fadens, insbesondere bei einer Ringspinnmaschine, als Spinneinrichtung eingesetzt werden. Die Arbeitsstelle weist eine übliche Streckwerkvorrichtung zum definierten Verziehen eines der Streckwerkvorrichtung zugeführten Faserbandes und eine antreibbare Spindel zum drehbar mitführenden Tragen einer Leerhülse auf, wobei die Spindel mit der Leerhülse rotierbar von einer Spindelbank getragen ist, welche zur Ausführung einer entlang der Rotationsachse der Spindel bzw. der Leerhülse hin- und hergehenden Hubbewegung unter Mitführung der Spindel mit der Leerhülse ausgebildet ist. Ferner umfasst die Arbeitsstelle eine stationär angeordnete Begrenzungshülse mit einem Hohlraum, in welcher die von der Spindel getragene Leerhülse in einer aufwärtsseitigen Endposition der Hubbewegung wenigstens teilweise aufgenommen ist. Die Multifunktionsdüse als Spinneinrichtung ist entlang der Faserbandtransportrichtung zwischen dem Streckwerk und der Begrenzungshülse angeordnet. Das von dem Streckwerk kommende, definiert verzogene Faserband wird von der Multifunktionsdüse empfangen, durch die Durchgangskanäle des Begrenzungsteils und des Düsenkörpers durchgeleitet, im Bereich des Strömungsleitkörpers mittels der anliegenden Wirbelfluidströmung zu einem Faden gesponnen, welcher von der Wirbelfluidströmung begleitend aus dem Strömungsleitkörper in Richtung der Spindel durch Übergabe in den Hohlraum der Begrenzungshülse ausgeleitet wird. Die Spindel wird zum Bewickeln der Leerhülse, insbesondere gleichgerichtet zur in der Multifunktionsdüse wirkenden Wirbelfluidströmung rotiert und mittels der Hubbewegung definiert relativ zu der Begrenzungshülse hin und her bewegt, um eine definierte Bewicklung der Leerhülse entlang ihrer Längsachse im Bewicklungsbereich vorzunehmen. Die gleichgerichtete Rotation begünstigt eine präzise Ablage des Fadens im Bewicklungsbereich der Leerhülse bzw. die Bewicklung der Leerhülse entlang ihrer Längsachse. Mit Blick auf die bevorzugte Ausführungsform der Arbeitsstelle einer Ringspinnmaschine ersetzt die Multifunktionsdüse in Verbindung mit der Begrenzungshülse in vorteilhafter weise das übliche Ring-Läufer-System. Der Ersatz ermöglicht den Wegfall der physikalischen Grenzen des Ring-Läufer-Systems, womit folglich in alternativer Weise ein echtgedrehter Faden mit höherer Spinngeschwindigkeit hergestellt und die Leerhülse zügiger bewickelt und resultierend auch die Produktivität gesteigert werden kann.

Die mittels der Multifunktionsdüse erzeugte, insbesondere auf einen durchgeleiteten Faserband einwirkende Drehung ermöglicht darüber hinaus nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eine Kompaktierung des durchgeleiteten Fasermaterials. So kann die Multifunktionsdüse nach einem weiteren bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung in einem Faserbandlaufweg in Faserbandtransportrichtung vor einem Walzenpaar einer Streckwerkvorrichtung, insbesondere einer Streckwerkvorrichtung für eine Ringspinn- oder Luftspinn- oder Flyermaschine, angeordnet werden, wobei die Streckwerkvorrichtung wenigstens zwei mit zueinander unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit antreibbare Walzenpaare zum Verziehen des über die Walzenpaare durchgeleiteten Faserbandes aufweist, wodurch zwischen diesen Walzenpaaren im Betrieb der Streckwerksvorrichtung ein Verzugsfeld definiert wird. Das durch die Multifunktionsdüse durchgeleitete Faserband erfährt, insbesondere unter Verzugseinwirkung bei Anordnung zwischen den beiden Walzenpaaren im Betrieb der Streckwerkvorrichtung, einen Falschdrall, welcher sich in Faserbandtransportrichtung zwischen den Klemmbereichen der Walzenpaare ausbildet und sich in Faserbandtransportrichtung zunehmend verstärkt. Der Faserbandverbund kann mittels der einwirkenden Drehung zuverlässig verdichtet werden, da etwaige abstehende Randfasern ohne Weiteres in den Faserbandverbund eingebunden werden können und der Faserbandverbund entlang seiner Breitenrichtung eine effiziente Verschmälerung bzw. Kompaktierung erfährt.

Mit der vorliegenden Erfindung wird folglich ein für unterschiedliche Textilmaschinentypen, insbesondere ein für unterschiedliche Spinnmaschinentypen, geeignetes Mittel bereitgestellt, mittels welchem abhängig von der Verwendungsart Garnparameter wie Haarigkeit, Festigkeit, Steifigkeit und Griffigkeit begünstigend beeinflusst sowie Garnstrukturen mit Vorteilen eines Offenend-Spinngarns mit denen eines Ringgarns vereint werden können. Vorzugsweise können nach einer bevorzugten Ausführungsform zur weiteren konstruktiven Vereinfachung die Multifunktionsdüse oder einzelne ihrer Komponenten, die Spinnkammer und/oder die Begrenzungshülse zu ihrer entlang der Längsachsenrichtung verlaufenden Mittelachse rotationssymmetrisch ausgebildet sein.

Die vorstehend beschriebenen Anwendungen der Multifunktionsdüse sind beispielhaft. Die Multifunktionsdüse kann insbesondere in weiteren Textilmaschinentypen wie beispielsweise einer Karde, einer Strecke oder einem Flyer und im Besonderen in Kombination mit deren jeweiligen Streckwerkvorrichtungen in einer wie vorstehend beispielhaft beschriebenen Art und Weise verwendet werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, 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 in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht in schematischer Darstellung einer Multifunktionsdüse nach einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine Schnittansicht in schematischer Darstellung einer Multifunktionsdüse nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 eine Schnittansicht in schematischer Darstellung der Multifunktionsdüse nach einem der in Figur 1 und Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiele entlang der Schnittlinie A-A,

Fig. 4 eine Schnittansicht in schematischer Darstellung einer Offenend-Spinnvorrichtung mit einer Multifunktionsdüse nach einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 eine Schnittansicht in schematischer Darstellung einer Spinnkammer nach einem Ausführungsbeispiel für eine Offenend-Spinnvorrichtung mit einer Multifunktionsdüse nach einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 eine Schnittansicht in schematischer Darstellung einer Spinnvorrichtung mit einer in Figur 2 gezeigten Multifunktionsdüse, und

Fig. 7 eine Schnittansicht in schematischer Darstellung einer Streckwerkvorrichtung mit einer in Figur 1 gezeigten Multifunktionsdüse.

In der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Schnittansicht einer Multifunktionsdüse 100 nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Multifunktionsdüse 100 weist ein druckbeaufschlagbares Düsengehäuse 2 auf, das einen sich entlang der Längsachsenrichtung A des Düsengehäuses 2 erstreckenden Düsenkanal 2A umfasst, welcher entlang der Längsachsenrichtung A einseitig offen ist. Bei dem Düsengehäuse 2 handelt es sich um einen geometrischen Hohlkörper, dessen Hohlraum den Düsenkanal 2A ausbildet. Das Düsengehäuse 2 ist nach diesem Ausführungsbeispiel mit einem orthogonal zu seiner Längsachsenrichtung A kreisförmigen Querschnitt aus einem kunststoffhaltigen Material ausgebildet. Die Wandung 2B des Düsengehäuses 2 weist eine solche Stärke und Materialzusammensetzung auf, dass diese einer länger anhaltenden Druckbeaufschlagung mit Druckluft standhalten kann.

Das Düsengehäuse 2 ist mit einem als Fluideinlass ausgebildeten Drucklufteinlass 13 zur Erzeugung einer Wirbelluftströmung in dem Düsenkanal 2A ausgebildet, wobei sich der Drucklufteinlass 13 über die Wandung 2B mit einer Fluideinlassmündung in dem Düsenkanal 2A erstreckt. Der Drucklufteinlass 13 ist innerhalb einer Druckluftkammer 17 eines Vorkammergehäuses 14 für die Druckluftzuführung angeordnet. Das Vorkammergehäuse 14 ist an dem Düsengehäuse 2 angeordnet und ist über einen weiteren Drucklufteinlass 3 mit einer Druckluftquelle koppelbar. Wie insbesondere mit Figur 3 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigt, erstreckt sich das Vorkammergehäuse 14 mit der Druckluftkammer 17 ringartig vollständig um das Düsengehäuse 2, um eine Mehrzahl an Drucklufteinlässen 13 über die ebenfalls ringartig ausgebildete Druckluftkammer 17 gleichzeitig mit Druckluft versorgen zu können. Insgesamt sind nach diesem Ausführungsbeispiel vier Drucklufteinlässe 13 an dem Düsengehäuse 2 ausgebildet, welche umläufig gleichverteilt angeordnet sind. Jeder der vier Drucklufteinlässe 13 weist Fluideinlassmündungen auf, die in einer orthogonalen Ebene (Figur 3, Schnittebene A-A) zu der Längsachsenrichtung A derart mit ihrer Mündungsachse C angeordnet sind, dass die Druckluft tangential zu dem Düsenkanal 2A eingelassen werden kann. Die tangential ausgerichtete Mündungsachse C weist ferner in eine dem offenen Ende des Düsenkanals 2A zugewandten Richtung unter Einschluss eines Winkels von größer als 0° und kleiner als 90° mit der orthogonalen Ebene, wodurch eine verbesserte Wirbelluftströmung mit verminderten Turbulenzströmungen erzeugbar ist.

In dem Düsenkanal 2A ist ein Düsenkörper 1 auswechselbar eingesetzt, welcher einen sich entlang der Längsachsenrichtung A erstreckenden Durchgangskanal 15 zum Durchleiten eines Fadens F bzw. Faserbandes FB aufweist. Der Querschnitt des Durchgangskanals 15 ist entsprechend dem Querschnitt des durchzuleitenden Fadens F bzw. des durchzuleitenden Faserbandes FB geeignet angepasst, den Faden F bzw. das Faserband FB durch den Düsenkörper 1 durchleiten zu können. Nach diesem Ausführungsbeispiel ist der Innendurchmesser des Durchgangskanals 15 querschnittlich an den Außendurchmesser des durchzuleitenden Fadens F bzw. des durchzuleitenden Faserbandes FB um wenigstens 3 % und höchstens 25 % vergrößert angepasst, um eine effiziente und insbesondere ungehinderte Durchleitung des Fadens F bzw. des Faserbandes FB gewährleisten zu können.

Der Düsenkörper 1 ist entlang der Längsachsenrichtung A kürzer als der Düsenkanal 2A ausgebildet, wodurch die eingelassene Druckluft an einem freien Ende des Düsenkörpers 1 in dem Düsengehäuse 2 vorbeigeführt werden kann, um eine Saugströmung in dem Durchgangskanal 15 erzeugen zu können.

Der Düsenkörper 1 weist an seinem einen Ende ein Begrenzungsteil 1A zur das Düsengehäuse 2 axial einseitig verschließenden und damit den Düsenkanal 2A axial einseitig begrenzenden Anordnung im Düsenkanal 2A auf, um den Düsenkanal 2A abseits des Fluideinlasses/Drucklufteinlasses 13 zu verschließen. Der Begrenzungsteil 1A ist nach diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Düsenkörper 1 ausgebildet. Der Begrenzungsteil 1A weist einen entlang der Längsachsenrichtung A verlaufenden weiteren Durchgangskanal 1 B für den Faden F bzw. das Faserband FB zur Kommunikation mit dem Durchgangskanal 15 des Düsenkörpers 1 auf. Der weitere Durchgangskanal 1 B und der Durchgangskanal 15 sind entlang der Längsachsenrichtung A koaxial mit identischer Querschnittsform ausgestaltet angeordnet.

Nach einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Begrenzungsteil 1A als separates Bauteil ausgestaltet sein, wobei dieser unmittelbar an dem Düsenkörper 1 so angeordnet sein kann, dass der weitere Durchgangskanal 1 B in den Durchgangskanal 15 unmittelbar übergeht und den Düsenkörper 1 insbesondere mittels Stoff-, kraft- oder formschlüssiger Verbindung trägt.

Der Düsenkörper 1 bildet abseits des Begrenzungsteils 1A mit der Wandung 2B des Düsengehäuses 2 über die Erstreckungslänge des Düsenkörpers 1 einen zwischenliegenden Ringspalt 18 aus. Der Ringspalt 18 erstreckt sich in dem Düsenkanal 2A entlang der Längsachsenrichtung A mit einer ersten Engstelle 19, zu welcher sich der Ringspalt 18 entlang der Längsachsenrichtung A beidseits verjüngt und welche dem Drucklufteinlass 13 in Längsachsenrichtung A nachgelagert ausgebildet ist, und mit einer zweiten Engstelle 20 auf Höhe des freien Endes des Düsenkörpers 1. Der Ringspalt 18 bildet nach diesem Ausführungsbeispiel bis zur jeweiligen ersten 19 und zweiten Engstelle 20 eine Düse und ab der ersten Engstelle 19 einen Diffusor aus. Im Bereich des Drucklufteinlasses 13 wird in dem Ringspalt 18 dadurch eine Strömungskammer 5 ausgeformt, von welcher sich eine Druckluftströmung nach Einlassen der Druckluft über den Drucklufteinlass 13 in Richtung der ersten Engstelle 19 fortpflanzt.

In Längsachsenrichtung A ist dem Düsenkörper 1 ein hohlkörperartiger Strömungsleitkörper 7 zum fluidbegleitenden Leiten des Fadens F bzw. Faserbandes FB zwischen dem Ringspalt 18 und dem offenen Ende des Düsenkanals 2A nachgelagert, wobei der Strömungsleitkörper 7 dem Düsenkörper 1 nachgelagert eine Rotationskammer 6 ausformt. Der Strömungsleitkörper 7 ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch das Düsengehäuse 2 ausgebildet. Figur 2 zeigt eine Multifunktionsdüse 200 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel, welcher sich von dem vorstehend mit Bezug auf Figur 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel durch die Ausgestaltung des Strömungsleitkörpers 7 unterscheidet. Bei dem mit Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Strömungsleitkörper 7 als separates Bauteil ausgestaltet, welches in dem Düsenkanal 2A mit dem Düsengehäuse 2 gekoppelt ist. Dazu ist ein festes Ende 7A in dem Düsenkanal 2A an der Innenseite der Wandung 2B an dem Düsengehäuse 2 fixiert. Der Strömungsleitkörper 7 erstreckt sich von dem festen Ende 7A bis zu einem freien Ende 7B, welcher bei beiden Ausführungsbeispielen gleichzeitig das offene Ende des Düsenkanals 2A definiert. Der Strömungsleitkörper 7 gemäß beiden Ausführungsbeispielen ist entlang der Längsachsenrichtung A querschnittlich lavaldüsenähnlich ausgeformt.

Mittels der Multifunktionsdüse 100, 200 nach den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen kann nach Einlassen eines druckbeaufschlagten Fluides, insbesondere einer Druckluft, eine Wirbelluftströmung W erzeugt werden. Nach Einlassen der Druckluft über den Drucklufteinlass 13 wird in der Strömungskammer 5 eine den Düsenkörper 1 umlaufende Strömung erzeugt, welche infolge des vorherrschenden Überdrucks und des Begrenzungsteils 1A in Richtung der ersten Engstelle 19, den Düsenkörper 1 umlaufend gerichtet wird. Nach dem Prinzip einer Düse wird die Wirbelluftströmung W über die erste Engstelle 19 und die zweite Engstelle 20 hinweg beschleunigt. An dem freien Ende des Düsenkörper 1 erzeugt die beschleunigte Wirbelluftströmung W einen Unterdrück in dem Durchgangskanal 15. Mittels des Unterdrucks wird eine Saugströmung in dem Durchgangskanal 15 bewirkt, welche sich zum Einführen und Einziehen eines Fadens F bzw. Faserbandes FB in Einführrichtung B eignet. Die die zweite Engstelle 20 und das freie Ende des Düsenkörpers 1 passierende Wirbelluftströmung W kann sich innerhalb des dem Düsenkörper 1 nachgelagerten freien Abschnitts des Strömungsleitkörpers 7, welcher freie Abschnitt die Rotationskammer 6 definiert, ungehindert rotieren und sich in Richtung des offenen Endes des Düsenkanals 2A fortpflanzen. Die Wirbelluftströmung W wird dabei durch die lavaldüsenähnliche Querschnittsform des Strömungsleitkörpers 7 in Richtung des offenen Endes des Düsenkanals 2A axial, mit anderen Worten in Längsachsenrichtung A, beschleunigt.

Im Zusammenspiel mit der Einführung eines Fadens F bzw. Faserbandes FB wird der in den weiteren Durchgangskanal 1 B eingeführte Faden F bzw. das eingeführte Faserband FB bei Druckluftzuführung über den Drucklufteinlass 13 mittels der in dem Durchgangskanal 15 und dem weiteren Durchgangskanal 1 B erzeugten Saugströmung in Richtung der Rotationskammer 6 gesogen. Gleichzeitig wird der durchgeleitete Faden F bzw. das durchgeleitete Faserband FB in eine Rotationsbewegung um ihre Längsachse und um die Achse der Einführrichtung B bzw. der Längsachsenrichtung A versetzt. Die Rotation um die eigene Längsachse ist bedingt durch einen entgegen der Längsachsenrichtung A außerhalb der Multifunktionsdüse 100, 200 liegenden Klemmpunkt im Zuge der Faden- bzw. Faserbanddurchleitung. Beispielsweise kann die Klemmung des Fadens F bzw. des Faserbands FB außerhalb der Multifunktionsdüse 100, 200 über eine Fadenabzugseinrichtung 12 oder über eine Fadenzuführeinrichtung, wie im nachstehenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, erfolgen.

Nach Verlassen des Düsenkörpers 1 erfährt der in die Multifunktionsdüse 100, 200 eingeführte Faden F bzw. das Faserband FB eine Rotation um die Achse der Einführrichtung B mit größerem Rotationsdurchmesser, welcher durch den Innendurchmesser der Rotationskammer 6 bzw. des Strömungsleitkörpers 7 begrenzt ist.

Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Schnittansicht einer Offenend-Spinnvorrichtung 400 nach einem Ausführungsbeispiel mit einer Multifunktionsdüse 300 nach einem dritten Ausführungsbeispiel. Bei der Multifunktionsdüse 300 nach dem dritten Ausführungsbeispiel weist die Wandung 2B des Düsengehäuses 2 zusätzlich zu der Multifunktionsdüse 200 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel in Längsachsenrichtung A eine solche Erstreckungslänge auf, dass das Düsengehäuse 2 das freie Ende 7B des Strömungsleitkörpers 7 in Längsachsenrichtung A überragt. Weiterhin ist in der Wandung 2B des Düsengehäuses 2 ein Fasereinlass 4 in Längsachsenrichtung A dem festen Ende 7A des Strömungsleitkörpers 7 nachgelagert ausgebildet. Der Fasereinlass 4 mündet in einem zwischen dem Strömungsleitkörper 7 und der Wandung 2B des Düsengehäuses 2 ausgebildeten Zwischenraum, welcher einen Faserkanal 4A definiert. Der Fasereinlass 4 ist mit einer Faserzuführeinrichtung wie beispielsweise einer aus dem Rotorspinnmaschinenbereich bekannten Faserauflöseeinheit koppelbar, um der Multifunktionsdüse 300 über den Faserkanal 4A aufgelöste bzw. vereinzelte Fasern FS zuführen zu können.

An dem Düsengehäuseende 2 ist mittels der den Strömungsleitkörper 7 in der Längsachsenrichtung A überragenden Wandung 2B ein axiales Ende eines Spinnkammergehäuses 8 auswechselbar angebunden. Die Kopplung ist bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel mittels luftdichten Presssitz zwischen den jeweiligen, einander zugewandten Endseiten des Düsengehäuses 2 und dem Spinnkammergehäuse 8 realisiert, welche zum Auswechseln des Spinnkammergehäuses 8 mittels Abziehen und Aufstecken entlang der Längsachsenrichtung A lösbar und fixierbar sind. Das Spinnkammergehäuse 8 weist entlang der Längsachsenrichtung A eine lavaldüsenähnliche Querschnittsform auf, wobei das dem Düsengehäuse 2 in der Längsachsenrichtung A nachgelagerte konvergierende Spinnkammergehäusesegment eine Spinnkammer 9 ausformt. Das Spinnkammergehäuse 8 umfasst im divergierenden Spinnkammergehäusesegment einen Faserauslass 16, welcher an eine Unterdruckquelle anschließbar ist.

Die Offenend-Spinnvorrichtung 400 umfasst eine Fadenabzugseinrichtung 12, welche entlang des Fadenlaufwegs angeordnet ist, um einen mit der Multifunktionsdüse 300 luftgesponnenen Faden F aus dieser geregelt abzuziehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Fadenabzugseinrichtung 12 über ein definiert antreibbares Walzenpaar ausgebildet. Alternativ dazu kann die Fadenabzugseinrichtung 12 nach einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise übereine Spulvorrichtung realisiert sein, welche zum Aufspulen einer Auflaufspule ausgebildet ist, wobei die Aufspulung gleichzeitig den Fadenabzug bewirkt. Weiterhin alternativ kann die Fadenabzugseinrichtung 12 durch einen Fadenspeicher realisiert sein, mittels welchem eine definierte Fadenmenge speicherbar ist. Ein solcher Fadenspeicher begünstigt insbesondere einen kontinuierlichen Spinnbetrieb während der Behebung eines Fadenbruchs beispielsweise mittels einer Fadenspleisseinrichtung.

Mit der Offenend-Spinnvorrichtung 400 kann ein Offenend-Spinnverfahren zum Erzeugen eines echtgedrehten Garns durchgeführt werden. Dazu ist insbesondere im Zuge eines Anspinnprozesses zunächst ein Überdruck an dem Drucklufteinlass 3 zum Einlassen von Druckluft sowie ein Unterdrück an dem Faserauslass 16 anzulegen. Dies kann gleichzeitig oder in einer gewünschten Reihenfolge erfolgen. Anschließend ist der Multifunktionsdüse 300 an dem weiteren Durchgangskanal 1 B ein Fadenende eines Fadens F vorzulegen oder in den weiteren Durchgangskanal 1 B definiert einzuführen. Der anliegende Überdruck bewirkt eine Saugströmung in dem weiteren Durchgangskanal 1 B, über weichen das Fadenende zuverlässig in den weiteren Durchgangskanal 1 B eingesogen bzw. über den Durchgangskanal15 des Düsenkörpers 1 bis in die Rotationskammer 6 geleitet werden kann. Die mittels des Überdrucks erzeugte Wirbelluftströmung W, begünstigend unterstützt durch den Unterdrück, beaufschlagt das in die Rotationskammer 6 eingeführte Fadenende, wodurch es zu einer Rotation des Fadenendes bzw. des Fadens F sowie zu einer Mitführung des Fadenendes bzw. des Fadens F in Längsachsenrichtung A kommt. Es wird die Faserzuführung zum Zuführen von vereinzelten Fasern FS zugeschaltet. Der an dem Fasereinlass 4 anliegende Unterdrück bzw. die anliegende Saugströmung bewirkt ein Zuführen von vereinzelten Fasern FS von der mit dem Fasereinlass 4 gekoppelten Faserauflöseeinheit. Die vereinzelten Fasern FS werden von der Wirbelluftströmung W am Ende des Düsenkörpers 1 bis in die Spinnkammer 9 rotierend mitgenommen. Die Zuführung des Fadenendes und der vereinzelten Fasern FS kann gleichzeitig oder in gewünschter Reihenfolge zeitversetzt vorgenommen werden. Die Zuführung der vereinzelten Fasern FS kann generell kontinuierlich oder intervallartig in einer bedarfsgerecht geregelten Art und Weise erfolgen. Sobald das Fadenende und die Fasern FS in der Spinnkammer 9 begleitend durch die Wirbelluftströmung W angekommen sind, haften sich die rotierenden vereinzelten Fasern FS an das gleichfalls rotierende Fadenende an, wodurch ein neuer luftgesponnener Fadenabschnitt mit echter Drehung ohne innenliegenden ungedrehten Kern entsteht. Überzählige Fasern FS werden gleichzeitig mittels des anliegenden Unterdrucks über den Faserauslass 16 abgeführt. Der Faden F wird bei anliegendem Unter- und Überdruck während der Zuführung der vereinzelten Fasern FS entgegen der Einführrichtung B des Fadenendes aus der Multifunktionsdüse 300 mittels der Fadenabzugseinrichtung 12 mit einer Abziehgeschwindigkeit abgezogen, welche eine fortwährende Ansammlung von vereinzelten Fasern FS an dem sich neu bildenden Fadenende zum Luftspinnen des Fadens F mit echter Drehung ermöglicht.

Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung eine Schnittansicht einer Spinnkammer 9 nach einem Ausführungsbeispiel für eine Offenend-Spinnvorrichtung 400 mit einer Multifunktionsdüse 300 nach einem dritten Ausführungsbeispiel. Die Spinnkammer 9 weist quer zu der Längsachsenrichtung A eine Rotortasseninnenraum ähnliche Querschnittsform mit einem Innendurchmesser auf, entlang welchem die Mündungen des Strömungsleitkörpers 7, des Faserkanals 4A und des Faserauslasses 16 zur Kommunikation mit der Spinnkammer 9 angeordnet sind. Die Mündung des Strömungsleitkörpers 7 ist nach diesem Ausführungsbeispiel radial innen und koaxial mit der Spinnkammer 9 mit einem kreisförmigen Querschnitt, die Mündung des Faserauslasses 16 radial außen mit einem die Mündung des Strömungsleitkörpers 7 umgebenden ringspaltartigen Querschnitt und die Mündung des Faserkanals 4A in radialer Richtung dazwischen mit einem die Mündung des Strömungsleitkörpers 7 umgebenden ringspaltartigen Querschnitt angeordnet. Die Wirk- und Funktionsweise der Spinnkammer 9 nach diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist gleich der vorstehend beschriebenen Spinnkammer 9. Die Verwendung einer solchen querschnittlichen Rotortasseninnenraum ähnlichen Spinnkammer 9 ermöglicht eine kompakte Bauform sowie die Verwendung bekannter und bereits bewährter Rotortassengeometrien.

Mit Figur 6 ist in schematischer Darstellung eine Schnittansicht einer Spinnvorrichtung 500 mit einer in Figur 2 gezeigten Multifunktionsdüse 200 gezeigt. Der Spinnvorrichtung 500 ist eine Faserbandzuführung 10 zugeordnet, welche nach diesem Ausführungsbeispiel durch ein Ausgangswalzenpaar einer Streckwerkvorrichtung 600 zum definierten Verziehen des Faserbandes FB ausgebildet ist. Die Spinnvorrichtung 500 umfasst die Multifunktionsdüse 200 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel zum Empfangen des verzogenen Faserbandes FB. Der Multifunktionsdüse 200 ist in einer Einführrichtung B bzw. Zuführrichtung des Faserbandes FB eine Begrenzungshülse 11 gefolgt von einer drehbar antreibbaren Spindel 21 nachgelagert. Die Spindel 21 ist ausgelegt, eine Leerhülse 22 drehbar, insbesondere zu einer in der Multifunktionsdüse 200 erzeugten Wirbelfluidströmung W gleichgerichteten Drehrichtung mitführend zu tragen. Die Spindel 21 mit der Leerhülse 22 werden gemeinsam rotierbar von einer nicht dargestellten Spindelbank getragen. Die Spindelbank ist ausgestaltet, entlang der Rotationsachse der Spindel 21 bzw. der Leerhülse 22 eine hin- und hergehende lineare Hubbewegung unter Mitführung der Spindel 21 mit der Leerhülse 22 auszuführen. Die Begrenzungshülse 11 umfasst dafür einen Hohlraum 11A, in welcher die von der Spindel 21 getragene Leerhülse 22 in einer aufwärtsseitigen Endposition der Hubbewegung wenigstens teilweise aufnehmbar ist. Die Multifunktionsdüse 200 ist mit der Begrenzungshülse 11 derart verbunden, dass der von der Multifunktionsdüse 200 erzeugte Faden F von dem Düsenkanal 2A in den Hohlraum 11A nahtlos übergebbar ist, um eine Bewicklung eines definierten Bewicklungsbereiches der Leerhülse 22 im Zuge der relativ zur Begrenzungshülse 11 durchgeführten Hubbewegung der Spindelbank samt Rotation der Spindel 21 mit der Leerhülse 22 zu ermöglichen. Prinzipiell ähnelt der vorbeschriebene Aufbau einer Arbeitsstelle einer Ringspinnmaschine mit der Ausnahme, dass anstelle eines üblichen Ring-Läufer-Systems die Multifunktionsdüse 200 mit der Begrenzungshülse 11 eingesetzt wird. Der Ersatz des Ring- Läufer-Systems begünstigt den Wegfall der durch dieses System bedingten physikalischen Grenzen, wodurch der Faden F mit echter Drehung mit höherer Spinngeschwindigkeit als bei einer üblichen Ringspinnmaschine erzeugt werden kann, was in einer zügigeren Bewicklung der Leerhülsen 22 und einer gesteigerten Produktivität resultiert.

Figur 7 zeigt eine Schnittansicht in schematischer Darstellung einer Streckwerkvorrichtung 600 mit einer in Fig. 1 gezeigten Multifunktionsdüse 100. Die Streckwerkvorrichtung 600 weist mehrere Walzenpaare 23, 24 entlang einer Faserbandtransportrichtung auf, welcher der Längsachsenrichtung A der Multifunktionsdüse 100 entspricht. Die jeweiligen Walzenpaare 23, 24 sind in üblicher weise mit zueinander unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit antreibbar, um das von diesen Walzenpaaren 23, 24 transportierte Faserband FB definiert zu Verziehen. Zwischen diesen Walzenpaaren 23, 24 wird somit ein entsprechendes Verzugsfeld ausgeformt. Die Multifunktionsdüse 100 ist nach diesem Ausführungsbeispiel in dem Verzugsfeld zwischen den zwei Walzenpaaren 23, 24 zum Empfang des Faserbandes FB von dem einen Walzenpaar 23 und zur Weiterleitung an das andere Walzenpaar 24 angeordnet. Das durch die Multifunktionsdüse 100 durchgeleitete Faserband FB erfährt im laufenden Betrieb der Streckwerkvorrichtung 600 bei anliegendem Überdruck am Fluideinlass/Drucklufteinlass 13 einen Falschdrall, welcher sich in der Faserbandtransportrichtung bis zu einem Klemmbereich des der Multifunktionsdüse 100 nachgelagerten Walzenpaares 24 zunehmend verstärkt. Der Faserbandverbund kann mittels der einwirkenden Drehung zuverlässig verdichtet werden, da etwaige abstehende Randfasern ohne Weiteres in den Faserbandverbund eingebunden werden können und der Faserbandverbund entlang seiner Breitenrichtung eine effiziente Verschmälerung bzw. Kompaktierung erfährt.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu verstehen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Bezugszeichenliste

Düsenkörper 16 Faserauslass A Begrenzungsteil 17 Druckluftkammer B weiteren Durchgangskanal 18 Ringspalt Düsengehäuse 19 erste Engstelle A Düsenkanal 20 zweite Engstelle B Wandung des Düsengehäuses 21 Spindel weiterer Drucklufteinlass 22 Leerhülse Fasereinlass 23, 24 Walzenpaar A Faserkanal Strömungskammer Rotationskammer 100, 200, Strömungsleitkörper 300 MultifunktionsdüseA festes Ende des 400 Offenend-Spinnvorrichtung Strömungsleitkörpers 500 SpinnvorrichtungB freies Ende des 600 Streckwerkvorrichtung Strömungsleitkörpers Spinnkammergehäuse Spinnkammer A Längsachsenrichtung0 Faserbandzuführung B Einführrichtung des Fadens1 Begrenzungshülse bzw. Faserbandes 1A Hohlraum der C Mündungsachse Begrenzungshülse F Faden 2 Fadenabzugseinrichtung FB Faserband 3 Drucklufteinlass FS Faser 4 Vorkammergehäuse W Wirbelluftströmung 5 Durchgangskanal