Apparatus for forming a confounding node

本発明は、請求項１の前提部に記載された、マルチフィラメント糸において交絡結節点を形成する装置に関する。

マルチフィラメント糸において交絡結節点を形成するこのような装置は、ＤＥ４１４０４６９Ａ１に基づいて公知である。

マルチフィラメント糸の製造時に、個々のフィラメントストランドが交絡結節点によって糸においてまとめられることが、一般的に知られている。 このような交絡結節点は。 糸の圧縮空気処理によって生ぜしめられる。 この場合糸型式及びプロセスに応じて、単位長さ当たり所望の交絡結節点の数及び交絡結節点の安定性は、種々様々な要求を受けることがある。 特に、溶融紡糸プロセスの直後にさらなる加工のために使用されるカーペット糸の製造時には、高い結節点安定性と、糸の単位長さ当たり多数の交絡結節点とが望まれている。

特に、高い糸速度において比較的多数の交絡結節点を得るために、前提部に記載された装置は、定置のステータと共働する回転するノズルリングを有している。 ノズルリングはその周囲に糸ガイド溝を有し、この糸ガイド溝の溝底部には全周にわたって均一に分配されて、半径方向に方向付けられた複数のノズル孔が開口している。 ノズル孔は、ノズルリングをガイド溝から内周壁に到るまで貫通しており、この内周壁は、ステータの周囲に沿って案内されている。 ステータは、内部に位置する圧力室を有し、この圧力室は、ステータの周囲に形成された室開口によって接続されている。 ステータにおける室開口とノズルリングにおけるノズル孔とは、一平面に位置しているので、ノズルリングの回転時にノズル孔は次々と室開口に送られる。 圧力室は圧縮空気源に接続されているので、ノズル孔と室開口との共働中には、ノズルリングの糸ガイド溝において圧縮空気衝撃が生ぜしめられる。

ノズルリングを案内するために、ステータは環状の滑り面を有し、この滑り面は、ノズルリングの内周壁に形成されたシール面と共働する。 圧力室からノズルリングのノズル孔への圧縮空気の伝達中に生じる空気損失を、可能な限り僅かにするために、ノズルリングのシール面とステータの滑り面との間には、シール間隙が形成されている。 この場合、圧縮空気損失を僅かにするためには、可能な限り長く加工されたシール間隙をノズルリングの両側に形成することが必要である。 しかしながらこのような間隙シール装置は、間隙長さにも拘わらず効果的なシールを達成するために、極めて狭い間隙を必要とする。 しかしながら狭い間隙は、製造技術上の面倒な手間もしくは高コストによってしか可能でない。 さらに、ノズルリングのシール面とステータの滑り面との間における極めて狭い間隙は、例えば遠心力、アンバランス現象又は熱の発生のような運転時の影響によって、摩擦を生ぜしめることがあり、ひいては重大な摩耗の問題を惹起することがある。

ゆえに本発明の課題は、前提部に記載した装置を改良して、ステータとノズルリングとの間における圧縮空気伝達時に、可能な限り僅かな圧縮空気損失しか生じないようにすることである。

本発明の別の課題は、前提部に記載した装置を改良して、可能な限り周囲から遮蔽されたコンパクトなシール部を、ステータとノズルリングとの間において可能にすることである。

この課題を解決するために本発明の構成では、ノズルリングは、ポット形に端壁を備えて形成されており、該端壁は、円板形の端面側シール面を有しており、ステータは、１つの端部に端面側滑り面を有し、該端面側滑り面は、端壁の端面側シール面と共働して空気シール部を形成している。

本発明の好適な態様は、各従属請求項の特徴及び特徴の組合せによって確定されている。

本発明は下記の利点を有する。 すなわち本発明では、ノズルリングとステータとの間において軸方向に形成されたシール間隙が、シールリングにおいて作用する遠心力とは実質的に無関係に、如何なる運転状態においても、ほぼ一定の値を有している。 さらに、軸方向間隙における間隙高さは、ノズルリングとステータとの間における半径方向間隙の間隙高さとは無関係に形成することができる。

本発明による装置の別の利点は、ノズルリングのシール面とステータの滑り面との間において形成された半径方向のシール間隙が、ノズルリングの側部端壁によって制限されていて、これによって周囲への直接的な接続部を有しないことによって、与えられている。 さらに、軸方向シール間隙と半径方向シール間隙との間における角度のある移行部によって、大きなシール作用が生ぜしめられる。

可能な限り僅かな圧力損失でより確実な運転を実現するために、本発明による装置は、好ましくは、ステータの滑り面とノズルリングのシール面との間における半径方向間隙が、０.０１ｍｍ〜０.１ｍｍの範囲における間隙高さを有しているように構成されている。

ステータの端面側滑り面とノズルリングの端面側シール面との間に形成された軸方向間隙の間隙高さは、好ましくは、半径方向間隙と同じに形成されている。 このように構成されていると、ノズルリングとステータとの間における滑り接触及び許容不能な摩擦を、回避することができる。 半径方向間隙を画定する面と軸方向間隙を画定する面とは、短い滑り接触時にも摩耗が生じないようにするために、追加的な被覆層を有することができる。

ステータとノズルリングとの間における空気シールのためのシール作用をさらに改善するために、本発明の好適な態様では、ステータの滑り面及び／又は端面側滑り面は、互いに並んで形成された複数の溝によって中断されている。 このように構成されていると、間隙内部に、シール作用を高める放圧ゾーンを実現することができる。

滑り面のうちの１つにおける溝は、好ましくは、一定の溝深さと一定の溝幅とを有し、この場合溝幅と溝深さとの間の比は、好ましくは２〜６の範囲である。 このような比は特に、ステータの圧力室の内部における２〜１０バールの範囲の一次圧において、特に好適であることが判明している。

択一的に又は追加的に、ノズルリングのシール面及び／又は端面側シール面も同様に、互いに並んで形成された複数の溝によって中断されていてよい。

ノズルリングの端面側シール面とステータの端面側シール面とに溝が設けられている構成に対して、本発明の別の好適な態様では、ノズルリングの端面側シール面の溝とステータの端面側滑り面の溝とは、互いにずらされて形成されており、このように構成されていると、ノズルリングの端面側シール面とステータの端面側滑り面とを互いにオーバラップさせることができる。 このようなラビリンスパッキンは、強力な空気シール作用を得るために特に適している。

シール間隙の内部におけるこのような変向は、別の態様、すなわち、ノズルリングのシール面とステータの滑り面とが、階段状に形成されている態様によっても、実現することができる。

ステータとノズルリングとの間における半径方向間隙から空気の残留量が流出することを回避するために、別の態様では、ステータの周囲にスリップシール部材が配置されていて、該スリップシール部材は、ノズルリングの自由な端部と共働するようになっている。 このように構成されていると、ステータとノズルリングとの間における半径方向間隙を気密に遮蔽することができる。

ノズルリングに、互いに並んで形成された複数のノズル孔が配置されている場合に、ノズル孔の間における圧縮空気の流れを好ましく回避するために、本発明の特に好適な態様では、ステータの周囲において、滑り面の、室開口によって中断された部分が、互いに並んで形成された複数の軸方向の横方向溝を有している。 このように構成されていると、ノズル孔の間における滑り面の部分に好ましく放圧ゾーンを形成することができ、これによってラビリンス状のシールが互いに隣接したノズル孔の間に設けられる。

インパルス状の圧縮空気流が、ノズルリングにおけるノズル孔とステータにおける室開口との共働によって生ぜしめられるので、糸の渦動を強力にするために本発明の別の態様では、ガイド溝を部分的に覆うカバーが、ステータの室開口とは反対の側で、ノズルリングに対応配設されている。 カバーとノズルリングとの共働によって、圧縮空気インパルスが糸を渦動させる処理通路が生ぜしめられる。

次に図面を参照しながら、本発明による装置の実施の形態を説明する。

本発明による装置の第１実施形態を概略的に示す縦断面図である。

図１に示した実施形態を概略的に示す横断面図である。

本発明による装置の別の実施形態の縦断面図の一部を概略的に示す図である。

本発明による装置の別の実施形態の縦断面図の一部を概略的に示す図である。

本発明による装置の別の実施形態の縦断面図の一部を概略的に示す図である。

本発明による装置の別の実施形態のステータを概略的に示す図である。

図１及び図２には、本発明による装置の第１実施形態が、異なった視線方向で見た図で示されている。 図１には、この実施形態が縦断面図で示され、図２には横断面図で示されている。 従って、図面のうちの１つを特に指していない場合には、以下の記載は両方の図面に対するものである。

マルチフィラメント糸において交絡結節点を形成する本発明による装置の実施形態は、回転するノズルリング１を有し、このノズルリング１は、リング形に形成され、外周壁に環状のガイド溝７を有する。 このガイド溝７の溝底部には、複数のノズル孔８が開口しており、これらのノズル孔８は、ノズルリング１の全周にわたって均一に分配配置されて形成されている。 図示の実施形態では、２つのノズル孔８がノズルリング１に設けられている。 両ノズル孔８は、ノズルリング１を内周壁３０に到るまで貫通している。 ノズルリング１におけるノズル孔８の数は、一例である。 ノズル孔８の数は、主として、糸長さ当たりの所望の結節点数によって決定される。

ノズルリング１は、端面側に形成された端壁４と、この端壁４の中心に配置されたハブ５とを介して、駆動軸６に結合されている。 ハブ５はそのために駆動軸６の自由端部に固定されている。

ノズルリング１の内周壁３０は、ステータ２のガイド区分に沿って案内されており、このステータ２のガイド区分は、ノズルリング１の内周壁３０に形成されたシール面１２.１に向かい合って位置する円筒形の滑り面１２.２を形成している。 ステータ２の滑り面１２.２とノズルリング１のシール面１２.１との間には、シール間隙として作用する半径方向間隙１２が形成されている。 この半径方向間隙１２は、０.０１ｍｍ〜０.１ｍｍの範囲の間隙高さを有しているので、ノズルリング１は、接触することなしにステータ２の周囲に沿って案内されている。

ステータ２は、円筒形の滑り面１２.２の周囲において１つのポジションに室開口１０を有し、この室開口１０は、ステータ２の内部に形成された圧力室９に接続されている。 この圧力室９は、圧縮空気接続部１１を介して図示されていない圧縮空気源に接続されている。 円筒形の滑り面１２.２における室開口１０と、ノズルリング１のシール面１２.１におけるノズル孔８とは、一平面に形成されているので、ノズルリング１の回転によって、ノズル孔８は交互に室開口１０の範囲に導かれる。 そのために室開口１０は、長孔として形成されていて、周方向において、ノズル孔８の長いガイド領域にわたって延びている。 従って室開口１０の大きさは、ノズル孔８が空気流インパルスを生ぜしめる間である、ノズル孔８の開放時間を確定する。

ノズルリング１の端壁４とステータ２の端部３２との間には、同様にシール間隙として作用する軸方向間隙１７が形成されている。 そのために端壁４は、半径方向のシール面１７.１を有し、このシール面１７.１は、該シール面１７.１に向かい合って位置していてステータ２の端部３２に設けられた端面側滑り面１７.２と共働する。 軸方向間隙１７は、ステータ２の周囲における半径方向間隙１２と同じに形成されていても、又は該半径方向間隙１２に比べて小さく形成されていても又は大きく形成されていてもよい。 間隙高さは、０.０５ｍｍ〜０.２５ｍｍの範囲である。

ステータ２は保持体３に保持されていて、中心に軸受孔１８を有し、この軸受孔１８は、滑り面１２.２に対して同心的に形成されている。 軸受孔１８の内部において、駆動軸６は軸受２３によって回転可能に支持されている。

駆動軸６は一端で、駆動装置１９に連結されており、この駆動装置１９によってノズルリング１は、予め設定された周速度で駆動可能である。 駆動装置１９は例えば、ステータ２の側部に配置された電動機によって形成することができる。

図１における図示から分かるように、ノズルリング１には周囲にカバー１３が対応配設されており、このカバー１３は、旋回軸１４を介して可動に保持体３に保持されている。

図２の図示から分かるように、カバー１３は、ノズルリング１の周囲において周方向に、ステータ２の室開口１０を閉鎖する領域にわたって延在している。 カバー１３は、ノズルリング１に向いた側に、該ノズルリング１に適合されたカバー面を有し、このカバー面は、ノズルリング１の外周壁３１におけるガイド溝７を完全に覆い、これによって処理通路を形成する。 この領域において糸２０は、ガイド溝７内においてノズルリング１の周囲を案内される。 そのためにノズルリング１には、供給側２１に走入糸ガイド１５が対応配設され、かつ排出側２２には走出糸ガイド１６が対応配設されている。 これによって糸２０を、走入糸ガイド１５と走出糸ガイド１６との間において、ガイド溝７内においてノズルリング１に部分的に巻き掛けて案内することができる。

図１及び図２に示した実施形態では、マルチフィラメント糸２０において交絡結節点を形成するために、圧縮空気がステータ２の圧力室９内に導入される。 糸２０をガイド溝７内において案内するノズルリング１は、ノズル孔８が室開口１０の領域に達するや否や、周期的に空気流インパルスを生ぜしめる。 この際に空気流インパルスは、マルチフィラメント糸２０において局所的に渦動を生ぜしめ、その結果糸には一連の交絡結節点が形成される。 室開口１０からノズル孔８への圧縮空気の移行時に流出する、半径方向間隙１２内における圧縮空気の損失量は、半径方向間隙１２と軸方向間隙１７とのシール作用によってシールされる。 これによって、ノズル孔８の外側における許容不能な圧縮空気流を、回避することができる。

特に、ステータ２とノズルリング１との間における半径方向間隙１２のシール作用を改善するために、ステータ２の滑り面１２.２及び／又は端面側滑り面１７.２は、複数の環状溝によって中断することができる。 そのために図３には、本発明による装置の別の実施形態が部分的に縦断面図で示されている。 この実施形態はその基本構造において、図１及び図２に示した実施形態と同じであるので、以下においては、単に相違点についてだけ述べる。

図３の図示から分かるように、ステータ２の滑り面１２.２には、互いに平行に並んで配置された複数の環状溝２４が形成されている。 これらの環状溝２４は、ノズル孔８の両側に均一に分配されてステータ２の滑り面１２.２に設けられている。 これによって半径方向間隙１２には、高い減圧ひいては高いシール作用を生ぜしめる複数の放圧ゾーンを実現することができる。

ステータ１の端部３２の、端面側滑り面１７.２は、互いに同心的に配置された複数の環状溝２４によって中断されており、その結果軸方向間隙１７もまた同様に放圧溝によって補足されている。

環状溝２４は好ましくは一定の溝深さと一定の溝幅とをもって、滑り面１２.２，１７.２に又はシール面１７.１，１２.１に形成されている。 複数の放圧ゾーンを形成するために環状溝２４は好ましくは、溝幅と溝深さとの間に２〜６の比をもって形成される。 つまり溝幅は、溝深さに対して２〜６倍大きく形成されている。

図３に示した本発明による装置の実施形態では、しかしながらまた、環状溝２４を、ノズルリング１の、反対側に位置するシール面１２.１及び端面側シール面１７.１に形成することも可能である。 この場合に重要なことは、半径方向間隙１２及び軸方向間隙１７の内部に複数の圧力段を形成できることである。

図１〜図３に示した実施形態では、半径方向間隙１２及び軸方向間隙１７のシール面及び滑り面は、その形状に関して同一に形成されている。 しかしながらまた、基本的には、半径方向間隙１２及び軸方向間隙１７のシール面及び滑り面が異なった形状を有することも可能性である。 そのために図４には、本発明による装置の別の実施形態が示されている。 図４の実施形態は、本発明による装置の一部を示す縦断面図である。 この場合ノズルリング１とステータ２との間における半径方向間隙１２は、ノズル孔８の両側において延在する２つの部分に分割されている。 ノズルリング１のノズル孔８と自由な端部３３との間に形成された、半径方向間隙１２の長い部分において、互いに向かい合って位置する滑り面１２.２及びシール面１２.１は階段状に形成されている。 そのために滑り面１２.２は階段状の段部３４を有し、これらの段部３４は、該段部３４に向かい合って位置している、ノズルリング１のシール面１２.１における段溝３５と共働する。

端壁４とノズル孔８との間に形成された比較的短い半径方向間隙１２は、滑り面１２.２及びシール面１２.１の滑らかな部分によって形成されている。 これによって一定の環状の半径方向間隙１２が設けられている。

端壁４とステータ２との間に形成された軸方向間隙１７は、この実施形態では、ずらされた環状溝２４によって端面側シール面１７.１と端面側滑り面１７.２とに形成されている。 端面側滑り面１７.１における環状溝２４と端面側滑り面１７.２における環状溝との間のずれは、ノズルリング１の端壁４とステータ２の端部３２とが互いにオーバラップして係合するように選択されている。 これによって端面側シール面１７.１と端面側滑り面１７.２とが、互いにオーバラップする。 そして放圧ゾーンの他に、追加的なシール面も形成される。

図５には、本発明による装置のシール性を改善するための別の実施形態が示されている。 図５に示した実施形態においても同様に、本発明による装置の一部が縦断面図で示されている。 この実施形態は、図３に示した実施形態とほぼ同じであるので、既に述べた説明を参照するものとして、以下においては相違点についてだけ述べる。

図５に示した実施形態では、室開口１０からノズル孔８への圧縮空気の伝達時における空気のシールは、まず初めに半径方向間隙１２と軸方向間隙１７とを介して行われる。 対応配設されたシール面１２.１，１７.１及び所属の滑り面１２.２，１７.２は、図３に示した実施形態と同一に構成されている。

ノズルリング１の自由な端部３３において、半径方向間隙１２に向かって流出する残留空気流を阻止するために、ステータ２の周囲には押圧ピストン２６とピストンホルダ２７とが設けられている。 ピストンホルダ２７及び押圧ピストン２６は、ステータ２の周囲における複数のシール部材２８.１，２８.２，２８.３を介してシールされている。

押圧ピストン２６は、軸方向においてスリップシール部材２５に作用し、このスリップシール部材２５は、ノズルリング１の端部３３に接触している。 押圧ピストン２６の反対側に位置する端部には、圧力室３６が設けられており、この圧力室３６は、圧縮空気源に接続されている。 これによって、押圧ピストン２６を圧縮空気によって押圧することができ、その結果スリップシール部材２５は、ノズルリング１の自由端部３３と常に接触している。 これにより、半径方向間隙１２から流出する残留空気を減じることができる。

従って、図５に示した実施形態は特に、本発明による装置において高いシール性を得るのに適している。 スリップシール部材２５は好ましくはグラファイトから形成されており、択一的に、予め緊縮されたばねの力によってもノズルリング１の端部３３に保持することができる。

しかしながらまた択一的に、スリップシール部材２５をノズルリング１の端部３３に常に接触しない状態に保つことも可能である。 この場合例えばスリップシール部材２５は、プロセス開始時に、該スリップシール部材２５がノズルリング１の自由な端部３３に接触する接触箇所に案内されてよい。 スリップシール部材２５のこの位置は、次いで固定され、運転中の時間にわたって一定に保たれる。 スリップシール部材２５の摩耗特性に関連して、スリップシール部材２５の固定された位置は、予め設定された時間の経過において変化することができ、その結果スリップシール部材２５とノズルリング１の端部３３との間における接点が新たに形成される。 これによって特に、運転中における、スリップシール部材２５とノズルリング１の端部３３との間の摩擦を減じることができる。

室開口１０からノズル孔８への圧縮空気の伝達時における空気のシール性をさらに改善するために、本発明による装置の別の実施形態によれば、ステータ２の周囲において、室開口１０によって中断された、滑り面１２.２の部分に、互いに並んで形成された複数の横方向溝２９が設けられている。

そのために図６には、ガイドリング１を案内する、ステータ２のガイド部分が示されている。 滑り面１２.２は、室開口１０の両側に形成された複数の環状溝２４を有している。 滑り面１２.２の、室開口１０によって中断された部分には、環状溝２４の間に複数の横方向溝２９が設けられており、これらの横方向溝２９は、室開口１０の両側に均一に分配配置されている。 これによって室開口１０の平面には周方向においても、半径方向間隙１２において複数の圧力段を生ぜしめることができ、これらの圧力段は特に、半径方向間隙１２内に進入する空気が、ノズルリング１の隣接したノズル孔８を通って流出することを阻止する。

図６に示した実施形態は択一的に、ステータ２の周囲における滑り面１２.２において室開口１０が複数の横方向溝と複数の長手方向溝とによって取り囲まれているように、構成することも可能であり、このように構成されていると、半径方向間隙１２の内部において半径方向においても軸方向においても、室開口１０を取り囲む複数の放圧ゾーンが形成される。

図３〜図６に示した、本発明による装置のシール間隙の実施形態は、単なる例である。 基本的には、半径方向間隙１２及び軸方向間隙１７は、無接触式の他のシール形態によっても形成することができる。 この場合に重要なことは、ノズルリングが潤滑剤なしに、最大７０ｍ／秒までの高い周速度でステータにおいて回転し、かつこの際にほとんど圧力損失が生じないことである。 本発明による装置のシール性は、渦流の経済性のために重要である。 例えば持続的な空気流は、不都合な圧縮空気損失を生ぜしめる。

１ ノズルリング ２ ステータ ３ 保持体 ４ 端壁 ５ ハブ ６ 駆動軸 ７ ガイド溝 ８ ノズル孔 ９ 圧力室 １０ 室開口 １１ 圧縮空気接続部 １２ 半径方向間隙 １２.１ シール面 １２.２ 滑り面 １３ カバー １４ 旋回軸 １５ 走入糸ガイド １６ 走出糸ガイド １７ 軸方向間隙 １７.１ 端面側シール面 １７.２ 端面側滑り面 １８ 軸受孔 １９ 駆動装置 ２０ 糸 ２１ 供給側 ２２ 排出側 ２３ 軸受 ２４ 環状溝 ２５ スリップシール部材 ２６ 押圧ピストン ２７ ピストンホルダ ２８.１，２８.２，２８.３ シール部材 ２９ 横方向溝 ３０ 内周壁 ３１ 外周壁 ３２ 端部 ３３ 端部 ３４ 段部 ３５ 段溝 ３６ 圧力室