Entwicklung einer Energiespardüse

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Dipl.-Ing. Hermann Finckh

Stv. Leiter Kompetenzzentrum Stapelfasern, Weberei & Simulation
Leitung Numerische Simulation

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Neuartige Hauptdüse für mehrfarbigen Schusseintrag beim Luftdüsenweben

Luftdüsenweben ist eine produktive Technologie mit bis zu 1.200 Schüssen pro Minute. Ein Nachteil gegenüber Greifer- und Projektilwebmaschinen sind jedoch die hohen Energiekosten für die Druckluft. Der Schussfadeneintrag erfolgt i.d.R. über vier bis acht Hauptdüsen, wobei nur eine Düse ideal parallel zum Webblattkanal angeordnet sein kann. Die anderen Düsen blasen die Druckluft schräg zum Webblattkanal, wodurch viel Luft ungenützt entweicht, Luftturbulenzen im Webblattkanal entstehen und Schusseintragsfehler begünstigt werden. Die Garntransporteigenschaften sind für jede Düse unterschiedlich und erfordern dadurch höheren Druck. Dies erfordert ein spezielles, teures Webblatt mit einem trichterförmigen Einlass. Die Produktivität könnte mit einem Doppelschusseintrag nahezu verdoppelt werden, was mit dem jetzigen Hauptdüsensystem nicht möglich ist.

An den DITF wurde daher eine neue, energiesparende Hauptdüse entwickelt. Mehrere Hauptdüsen, starr oder beweglich, wurden durch eine einzige Energiespardüse ersetzt, die optimal zum Webblattkanal positioniert ist und einen Mehrfarben-Schusseintrag ermöglicht. Die Entwicklung von Lösungskonzepten, Auslegung und Optimierung von Düsendesigns erfolgte mit Strömungssimulationen (CFD). Es wurden die Geschwindigkeiten, Strömungsprofile, Druckverluste für die unterschiedlichen Düsendesigns analysiert, Strömungsphänome erklärt und die Konzeptlösungen im Detail bewertet. Dies führte zum Düsendesign mit sicherem Schusseintrag bei optimaler Druckluftausnützung. Es wurden Demonstratoren mit 3D-Druck hergestellt, mittels µCT die Maßhaltigkeit überprüft, die Simulationsmodelle mit Luftströmungsmessungen (PIV) verifiziert und die Schussvorgänge mit Highspeed-Kameras dokumentiert. Die Demonstratoren und ferner der Doppelschusseintrag wurden an verschiedenen DORNIER Luftdüsenwebmaschinen erfolgreich getestet.

Die Energiespardüse bietet mit bereits über 12,1 Prozent Energieeinsparung, stabilem Schusseintrag, Doppelschuss-Fähigkeit und günstigen Webblättern neue Chancen für wettbewerbsfähige Textilproduktion in Deutschland. Ein zusätzlicher Pluspunkt: Die Düse ist ohne große Umrüstung auch für bestehende Webmaschinen einsetzbar.