Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Im Prozess der Garnherstellung und Garnveredelung spielt Druckluft eine entscheidende Rolle. Mit soge-nannten Verwirbelungsdüsen wird im Spinnprozess durch Knotenbildung ein Fadenschluss, also eine Ver-bindung einzelner Fadenfilamente erreicht. Der Druckluft- bzw. Energiebedarf der dafür verwendeten Luft-düsen ist enorm. Zur Senkung des Energiebedarfs wurde im Rahmen eines Vorprojekts eine völlig neuar-tige Verwirbelungstechnologie basierend auf Fluidoszillatoren konzipiert und im Labormassstab erfolgreich getestet. Energieeinsparungen um die 50% wurden hierbei erzielt. Ziel des vorliegenden Pilotprojekts ist es, diese Technologie für die industrielle Anwendung weiterzuentwickeln und den industriellen Tauglich-keitsnachweis zu erbringen.
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Die Ostschweiz steht für eine lange Tradition in der Textilindustrie. Einzelne Unternehmen produzieren bis heute und behaupten sich mit innovativen Produkten auf dem Weltmarkt. Zu ihnen gehört die Heberlein AG in Wattwil (SG). Die 90 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter stellen Spezialteile für Maschinen zur Garnherstellung her. Eine dieser Komponenten wird gegenwärtig so weiterentwickelt, dass ein energieintensiver Prozessschritt der Garnherstellung künftig mit 30% weniger Energie auskommen könnte. Das weltweite Einsparpotenzial ist erheblich.
Zugehörige Dokumente
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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Eastern Switzerland has a long tradition in the textile industry. Small companies still produce textiles today and hold their own on the world market with innovative products. Heberlein AG in Wattwil (SG) is one of them. The 90 employees produce special components for yarn manufacturing machines. One of these components is currently being developed further in such a way that an energy-intensive step in yarn production could use 30% less energy in the future. The potential global energy savings would be substantial.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Im Prozess der Garnherstellung und Garnveredelung spielt Druckluft eine entscheidende Rolle. Mit sogenannten Verwirbelungsdüsen wird im Spinnprozess durch Knotenbildung ein Fadenschluss, also eine Verbindung einzelner Fadenfilamente erreicht. Der Druckluft- bzw. Energiebedarf hierbei ist enorm. In diesem Projekt wurde das neuartige Konzept des Fluidoszillators auf die Behandlung von industriellen Garnen angewandt. Ziel war es die industrielle Machbarkeit zu demonstrieren sowie den Energieverbrauch jetziger sogenannten Verwirbelungsdüsen deutlich (mehr als 25%) zu senken.
Der industrielle Zielprozess dieses Projekts war der bulk continous fibre (BCF) Prozess. In einer Reihe von Messkampagnen wurden verschiedenste Oszillatorkonzepte an realen Garnen, sowohl auf Testanlagen sowie auch in drei Kampagnen auf realen Spinnereimaschinen gefahren. Bei dünneren Garnen waren die Oszillatordüsen hierbei sehr erfolgreich, es konnten bis zu 50% Lufteinsparung realisiert werden. Eine erste Messkampagne in der realen Spinnerei bei Titern von 2900 dtex war ein Rückschlag, die Oszillatordüsen konnten im schweren Garn fast keine Verwirbelung realisieren. Als Erkenntnis konnte daraus genommen werden, dass der limitierende Faktor bei diesem Prozess die dynamische Garnantwort ist. Es benötigt eine sehr hohe Verwirbelungsenergie, die durch die gepulsten Düsen noch nicht erreicht werden konnte.
Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden erneute verbesserte Varianten entwickelt, die auf der Labormaschine bei realen Titern gute Verwirbelungen erzeugen konnten. Zudem wurde das alternative Konzept der Oszillatoren in den Steuerdüsen entwickelt und getestet. Hier konnten bei gleichem Luftverbrauch Performancesteigerungen erreicht werden. Diese Düsen konnte auch im industriellen Prozess bei hohen Garngeschwindigkeiten und hohen Titern eine Performancesteigerung erreichen. Aufgrund von sehr begrenzten Testmöglichkeiten während der Covidpandemie konnten neue Varianten mit Hauptkanaloszillation noch nicht final getestet werden. Dies wird nachfolgend im Entwicklungsprozess bei Heberlein stattfinden, sobald sich wieder eine Testmöglichkeit ergibt.
Somit wurde das erste Ziel erreicht, wonach die Realisierbarkeit von Oszillatordüsen für den industriellen Zweck gezeigt werden sollte. Das zweite Ziel der Energieeinsparung von 25% konnte noch nicht abschliessend gezeigt werden. Bei Laborgeschwindigkeiten konnte eine gute Verwirbelung bei Titern um die 1000 dtex erreicht werden mit einer Einsparung von ca. 30%.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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In the process of yarn production and yarn finishing pressurized air plays a crucial role. Directly after the spinning process a connection of the individual filaments is realized with so-called interlacing jets that introduce knots to the yarn. The consumption of pressurized air and thus energy is enormous. In this project the new concept of fluid-oscillators was applied to yarn treatment in the industrial production process. The goal was to demonstrate that oscillator-based interlacing jets can be successfully used at industrial production conditions and can lead to large (more than 25%) energy savings (by consuming less pressurized air).
The industrial target process for this project was the bulk continuous fibre (BCF) process. In a number of test campaigns several oscillator concepts were tested on real yarns, in lab-scale tests and also in three campaigns on real industrial spinning machines. For the thinner yarns the oscillator interlacing jets proved very successful with up to 50% savings in pressurized air. A first campaign with a heavy titer of 2900 dtex was a failure, almost no interlacing results could be obtained with the oscillator interlacing jets. The learning from this campaign was that the dynamic response of the yarn to the flow impulse was the limiting factor. It required a too high interlacing energy that could not yet be reached with the current oscillator-based interlacing jets.
Based on this learning improved oscillator interlacing jets were designed and tested. They could reach good interlacing results at heavy titers on lab-scale yarn speed. Moreover, a completely new concept of using the oscillator not in the main treatment air, but in additional control jets within the yarn channel was developed and tested. With similar air consumption performance improvements in the interlacing process could be obtained.
Due to very limited availability of access to industrial spinning machines during the Covid19 pandemic the new variants with main treatment air oscillation could not yet be tested at industrial speeds and heavy titers. This will be followed-up by Heberlein as soon as possible.
Thus, the first goal of the project, i.e. the proof that oscillator-based interlacing jets can be used in real industrial production, could be reached. The second goal of obtaining energy savings of more than 25% could not yet finally shown. At lab-speed very good interlacing results could be, however, reached even for a heavy titer of 1000 dtex with energy savings around 30%.
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Schlussbericht
(Französisch)
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L'air comprimé joue un rôle décisif dans la production et le processus de finition des fils. Lors de la filature, des buses dites « d’entrelacement » sont utilisées pour créer des noeuds afin d'obtenir une bonne cohérence du fil, c'est-à-dire une connexion entre les différents filaments. À cet effet, la demande en air comprimé et en énergie est énorme. Dans ce projet, le nouveau concept de l'oscillateur à fluide a été appliqué au traitement des fils industriels. L'objectif était de démontrer la faisabilité industrielle et de réduire significativement (plus de 25%) la consommation énergétique des buses d’entrelacement actuelles.
Le procédé de Bulk Continous Fiber (fibre continue en vrac, BCF) a été choisi comme procédé industriel cible pour ce projet. Dans une série de campagnes de mesures, différents concepts d'oscillateurs ont été testés sur des fils de production, à la fois sur des machines de laboratoire et au cours de trois campagnes sur des machines à filer industrielles. Les buses d’oscillateur ont eu beaucoup de succès avec des fils plus fins, économisant jusqu'à 50% d'air. Mais un premier test sur des machines à filer industrielles avec des titres de 2900 dtex a été un échec, les buses d'oscillateur ne pouvaient créer quasiment aucun noeud dans le fil lourd. En conséquence, on a pu apprendre que le facteur limitant dans ce processus est la réponse dynamique du fil. Les fils lourds nécessitent un niveau de turbulence très élevé, que les buses pulsées n'ont pas encore pu atteindre.
Sur la base de ces connaissances, des variantes améliorées ont été développées. Avec ceux-ci, une bonne cohérence de fil a été atteint sur une machine de laboratoire même pour des titres lourds. De plus, un concept alternatif, dans lequel les oscillateurs sont situés dans les buses de commande, a été développé et testé. Ce concept a permis d'augmenter les performances des buses avec la même consommation d'air. Cette amélioration a également été démontrée sur des machines à filer industrielles à hautes vitesses et à des titres élevés. En raison des possibilités de test très limitées pendant la pandémie de Covid, les nouvelles variantes des buses avec oscillateur dans le canal principal n'ont finalement pas pu être testées. Cela sera rattrapé au cours du développement ultérieur à Heberlein dès qu'il y aura une autre option de test.
En résumé, l'objectif de démontrer la faisabilité des buses d'oscillateur dans un environnement industriel a été atteint. Cependant, une économie d'énergie de 25 % n'a pas encore été prouvée de manière concluante. Aux vitesses laboratoires et avec des titres d'environ 1000 dtex, une bonne cohérence du fil a pu être obtenue avec une économie d'environ 30%.
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