一种消除涡流的转杯纺纱器的制作方法

本发明涉及纺织用的转杯纺纱器领域，具体涉及一种消除涡流的转杯纺纱器。
背景技术：
：转杯纺纱是一种新型的自由端纺纱技术，与传统环锭纺纱相比，它具有短流程、高效率、用工省的优点。在转杯纺纱过程中，纤维须条经过分梳辊梳理成单纤维后，依靠气流将其从分梳辊的锯齿上剥取下来，并借助气流从输纤通道转移到转杯凝聚槽中以完成纺纱。分梳辊剥离区过渡到输纤通道的这部分空间区域内的气流流动特征是影响纤维形态的关键。良好的气流流动状态可以使纤维平行、伸直，改善纤维形态，而不良的气流流动则会恶化纤维形态，最终降低成纱质量。输纤通道与分梳辊的结构、纺纱参数等对分梳辊剥离区过渡到输纤通道的这部分空间区域内的气流流动特征有很大影响。现有技术中的转杯纺纱器，其结构如图1所示，由于输纤通道与分梳辊的罩壳连接的一侧为拐角连接，当气流流经此处时，会在此形成涡流，当从分梳辊锯齿上剥取下来的纤维运动到涡流处时，容易被卷入涡流中，从而产生纤维弯曲、缠绕，甚至可能出现多根纤维同时被卷入涡流中，形成纤维结，恶化纤维形态，增加成纱结节，最终使成纱中纤维排列形态差，强力降低。技术实现要素：本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种消除涡流的转杯纺纱器，将分梳辊罩壳与输纤通道连接为拐角连接的那一侧改为圆弧连接，分梳辊罩壳与输纤通道的弧形过渡使它们之间的连接边界更为平缓，气流从分梳辊分梳腔向输纤通道流动时，经过该平缓的边界，不会在输纤通道的入口处产生大涡流，从而，改善了输纤通道入口处气流流动，同时也增加了输纤通道出口的气流流量，从而加快了纤维向转杯凝聚槽内转移的速度，因此，也有利于提高产量。一种消除涡流的转杯纺纱器，转杯纺纱器中的输纤通道与分梳辊罩壳相切的另一侧与分梳辊罩壳的连接为弧形过渡，所述弧形过渡包括圆弧过渡或二次曲线过渡；所述圆弧过渡中圆弧的半径R与转杯杯内负压Pin满足数值关系R＝-0.0005Pin+1.5，其中R的单位为mm，Pin的单位为Pa；所述二次曲线过渡中的二次曲线为抛物线、双曲线或阿基米德螺线。作为优选的技术方案：如上所述的一种消除涡流的转杯纺纱器，所述转杯杯内负压Pin为-2000～-10000Pa。如上所述的一种消除涡流的转杯纺纱器，所述圆弧的弧度范围为π/6～3π/4mm，所述圆弧两端与分梳辊罩壳和输纤通道的边线相切。如上所述的一种消除涡流的转杯纺纱器，所述二次曲线的两端与分梳辊罩壳和输纤通道的边线分别相切，且二次曲线为平滑的单次弯曲曲线，非波浪线；所述二次曲线的弧长为3.5mm-15.32mm。如上所述的一种消除涡流的转杯纺纱器，所述分梳辊罩壳内的分梳辊的直径为60～80mm。如上所述的一种消除涡流的转杯纺纱器，所述消除涡流的转杯纺纱器适用于天然短纤维和/或化学短纤维的纺纱，所述天然短纤维包括棉纤维、麻纤维或毛纤维；所述化学短纤维包括涤纶短纤、腈纶短纤、粘胶短纤、锦纶短纤、丙纶短纤或维纶短纤。如上所述的一种消除涡流的转杯纺纱器，所述输纤通道为直线型的渐缩管道，自远离分梳辊罩壳的方向，输纤通道的直径逐渐缩小。如上所述的一种消除涡流的转杯纺纱器，所述分梳辊的直径的转速为5000～9000rpm。本发明的原理为：当输纤通道与分梳辊罩壳的一侧为拐角连接时，气流从分梳辊的分梳腔流向输纤通道时，由于流动边界区域形状突变，气流在输纤通道入口附近会产生较大的涡流。将输纤通道与分梳辊罩壳的拐角连接改为弧形过渡连接后，由于气流流动边界变化平缓，因此，气流不会在输纤通道入口附近产生较大涡流，从而改善了气流在输纤通道内的流动状态。分梳辊分梳腔内气流向输纤通道流动时，会形成更为平顺的流线，消除了输纤通道入口处的大涡流。因此，从分梳辊锯齿上被剥取下来的单纤维运动到输纤通道时，由于涡流的干扰作用被消除了，纤维不会产生弯曲、缠绕，甚至多根纤维纠缠在涡流里形成结节，从而使得纤维的形态得到改善，纤维的平行伸直度得到提高。在成纱中，纤维排列更加良好，弯曲、缠绕的纤维数量降低，从而提高了成纱的质量。此外，采用分梳辊罩壳和输纤通道的圆弧连接消除了输纤通道内的涡流后，在单位时间内向输纤通道出口处流动的气流流量也得到了增大。由于输纤通道出口面积一定，增大输纤通道出口的流量即增大了输纤通道出口的气流速度，则从输纤通道内向转杯凝聚槽内转移纤维的速度也得到了增大，此时，提高转杯速度，将有利于提高成纱产量。输纤通道入口附近形成的涡流的大小主要受到转杯内负压的影响。转杯纺纱器中的排杂口不仅作为排除杂质的出口，也作为向转杯内补充气流的入口。由于排杂口与外界大气相连通，其气压与当地大气压一致，因此，当转杯内部负压增大时，转杯内部和排杂口的压差也增大。压差增大将使得从分梳辊分梳腔向转杯内流动的气流的速度更大，流动更为急促，则在输纤通道入口附近形成的涡流的强度和尺寸也更大。圆弧的大小不同对输纤通道入口处的气流流动状态有不同的作用，圆弧较大时可以使较大的涡流得到消除，因此，当转杯内负压增大时，对应的圆弧也将增大。采用计算机仿真模拟的方法，可以求得在不同转杯杯内负压下所采用的圆弧的大小，因此可以求得圆弧半径与转杯杯内负压的关系。有益效果：本发明的一种转杯纺纱器，将分梳辊罩壳与输纤通道连接为拐角连接的那一侧改为圆弧连接，可以消除分梳辊剥离区过渡到输纤通道的这部分空间区域内的涡流，增大该空间区域内有效输送纤维的空间。纤维在通过输纤通道时，不受到涡流的干扰，减小了纤维产生弯曲、弯钩、对折、缠绕等不良形态的几率，提高纤维的取向度和平行伸直度。在成纱结构中，纤维的形态更为良好，弯曲、弯钩和缠绕等不良形态的纤维数量降低，使得成纱的质量得到提高。此外，消除分梳辊剥离区与输纤通道入口处的涡流，也能有效的增加输纤通道出口的气流流量，从而增大了输纤通道出口处的气流速度，则在单位时间内，从输纤通道向转杯凝聚槽内转移纤维的速度更快。又因为增大转杯转速可以提高产量，增大转杯转速要求单位时间内转杯凝聚槽内纤维凝聚得更快，因此该转杯纺纱器也有利于提高成纱产量。附图说明图1现有技术的转杯纺纱器示意图；图2本发明的消除涡流的转杯纺纱器示意图；图3实施例11的转杯纺纱器内输纤通道入口处气流形态的模拟图；图4对比例1的转杯纺纱器内输纤通道入口处气流形态的模拟图。图5纤维在转杯纺纱器的转杯凝聚槽中的形态图；其中，1-输纤通道，2-分梳辊罩壳，3-分梳腔，4-分梳辊，5-排杂口，6-拐角连接，7-弧形过渡部分，8-圆弧半径。图5为纤维在转杯纺纱器的转杯凝聚槽中的形态图，图中第一行从左到右的四幅图中依次对应伸直纤维、近似伸直纤维、后弯钩纤维和前弯钩纤维形态，第二行从左到右的四幅图中依次对应两端弯钩纤维、绕圈纤维、对折纤维和缠绕纤维形态。具体实施方式下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1一种消除涡流的转杯纺纱器，如图2所示，转杯纺纱器中的输纤通道1与分梳辊罩壳2相切的另一侧与分梳辊罩壳的连接为弧形过渡7，分梳辊罩壳2内包括分梳腔3和分梳辊4，转杯纺纱器通过排杂口5排杂，圆弧的半径8R与转杯杯内负压Pin满足数值关系R＝-0.0005Pin+1.5，其中R的单位为mm，Pin的单位为Pa。当消除涡流的转杯纺纱器纺制的为涤纶短纤，其转杯杯内负压Pin为-2000Pa时，R为2.5mm，分梳辊罩壳内分梳辊的直径为80mm，转速为9000rpm。与分梳辊罩壳相连的输纤通道为直线型的渐缩管道，自远离分梳辊罩壳的方向，输纤通道的直径逐渐缩小。实施例2一种消除涡流的转杯纺纱器，转杯纺纱器中的输纤通道1与分梳辊罩壳2相切的另一侧与分梳辊罩壳的连接为弧形过渡7，分梳辊罩壳2内包括分梳腔3和分梳辊4，转杯纺纱器通过排杂口5排杂，圆弧的半径8R与转杯杯内负压Pin满足数值关系R＝-0.0005Pin+1.5，其中R的单位为mm，Pin的单位为Pa。当消除涡流的转杯纺纱器纺制的为麻纤维，其转杯杯内负压Pin为-10000Pa时，R为6.5mm，分梳辊罩壳内分梳辊的直径为78mm，转速为5000rpm。与分梳辊罩壳相连的输纤通道为直线型的渐缩管道，自远离分梳辊罩壳的方向，输纤通道的直径逐渐缩小。实施例3一种消除涡流的转杯纺纱器，转杯纺纱器中的输纤通道1与分梳辊罩壳2相切的另一侧与分梳辊罩壳的连接为弧形过渡7，分梳辊罩壳2内包括分梳腔3和分梳辊4，转杯纺纱器通过排杂口5排杂，圆弧的半径8R与转杯杯内负压Pin满足数值关系R＝-0.0005Pin+1.5，其中R的单位为mm，Pin的单位为Pa。当消除涡流的转杯纺纱器纺制的为毛纤维，其转杯杯内负压Pin为-5000Pa时，R为4mm，分梳辊罩壳内分梳辊的直径为70mm，转速为6000rpm。与分梳辊罩壳相连的输纤通道为直线型的渐缩管道，自远离分梳辊罩壳的方向，输纤通道的直径逐渐缩小。实施例4一种消除涡流的转杯纺纱器，转杯纺纱器中的输纤通道1与分梳辊罩壳2相切的另一侧与分梳辊罩壳的连接为弧形过渡7，分梳辊罩壳2内包括分梳腔3和分梳辊4，转杯纺纱器通过排杂口5排杂，圆弧的半径8R与转杯杯内负压Pin满足数值关系R＝-0.0005Pin+1.5，其中R的单位为mm，Pin的单位为Pa。当消除涡流的转杯纺纱器纺制的为腈纶短纤，其转杯杯内负压Pin为-8000Pa时，R为5.5mm，分梳辊罩壳内分梳辊的直径为75mm，转速为6000rpm。与分梳辊罩壳相连的输纤通道为直线型的渐缩管道，自远离分梳辊罩壳的方向，输纤通道的直径逐渐缩小。实施例5一种消除涡流的转杯纺纱器，转杯纺纱器中的输纤通道1与分梳辊罩壳2相切的另一侧与分梳辊罩壳的连接为弧形过渡7，分梳辊罩壳2内包括分梳腔3和分梳辊4，转杯纺纱器通过排杂口5排杂，圆弧的半径8R与转杯杯内负压Pin满足数值关系R＝-0.0005Pin+1.5，其中R的单位为mm，Pin的单位为Pa。当消除涡流的转杯纺纱器纺制的为棉纤维，其转杯杯内负压Pin为-7000Pa时，R为5mm，分梳辊罩壳内分梳辊的直径为65mm，转速为8500rpm。与分梳辊罩壳相连的输纤通道为直线型的渐缩管道，自远离分梳辊罩壳的方向，输纤通道的直径逐渐缩小。实施例6一种消除涡流的转杯纺纱器，转杯纺纱器中的输纤通道1与分梳辊罩壳2相切的另一侧与分梳辊罩壳的连接为弧形过渡7，具体为抛物线过渡，分梳辊罩壳2内包括分梳腔3和分梳辊4，转杯纺纱器通过排杂口5排杂，抛物线过渡部分的两端与分梳辊罩壳和输纤通道的边线分别相切，且为平滑的单次弯曲曲线，非波浪线；抛物线过渡部分的弧长为3.5mm。当消除涡流的转杯纺纱器纺制的为粘胶短纤时，分梳辊罩壳内分梳辊的直径为60mm，转速为6500rpm，与分梳辊罩壳相连的输纤通道为直线型的渐缩管道，自远离分梳辊罩壳的方向，输纤通道的直径逐渐缩小。实施例7一种消除涡流的转杯纺纱器，转杯纺纱器中的输纤通道1与分梳辊罩壳2相切的另一侧与分梳辊罩壳的连接为弧形过渡7，具体为双曲线过渡，分梳辊罩壳2内包括分梳腔3和分梳辊4，转杯纺纱器通过排杂口5排杂，双曲线过渡部分的两端与分梳辊罩壳和输纤通道的边线分别相切，且为平滑的单次弯曲曲线，非波浪线；双曲线过渡部分的弧长为15.32mm。当消除涡流的转杯纺纱器纺制的为锦纶短纤时，分梳辊罩壳内分梳辊的直径为78mm，转速为7500rpm，与分梳辊罩壳相连的输纤通道为直线型的渐缩管道，自远离分梳辊罩壳的方向，输纤通道的直径逐渐缩小。实施例8一种消除涡流的转杯纺纱器，转杯纺纱器中的输纤通道1与分梳辊罩壳2相切的另一侧与分梳辊罩壳的连接为弧形过渡7，具体为阿基米德螺线过渡，分梳辊罩壳2内包括分梳腔3和分梳辊4，转杯纺纱器通过排杂口5排杂，阿基米德螺线过渡部分的两端与分梳辊罩壳和输纤通道的边线分别相切，且为平滑的单次弯曲曲线，非波浪线；阿基米德螺线过渡部分的弧长为4.5mm。当消除涡流的转杯纺纱器纺制的为粘胶短纤时，分梳辊罩壳内分梳辊的直径为69mm，转速为6500rpm，与分梳辊罩壳相连的输纤通道为直线型的渐缩管道，自远离分梳辊罩壳的方向，输纤通道的直径逐渐缩小。实施例9一种消除涡流的转杯纺纱器，转杯纺纱器中的输纤通道1与分梳辊罩壳2相切的另一侧与分梳辊罩壳的连接为弧形过渡7，具体为抛物线过渡，分梳辊罩壳2内包括分梳腔3和分梳辊4，转杯纺纱器通过排杂口5排杂，抛物线过渡部分的两端与分梳辊罩壳和输纤通道的边线分别相切，且为平滑的单次弯曲曲线，非波浪线；抛物线过渡部分的弧长为5.5mm。当消除涡流的转杯纺纱器纺制的为粘胶短纤时，分梳辊罩壳内分梳辊的直径为75mm，转速为6500rpm，与分梳辊罩壳相连的输纤通道为直线型的渐缩管道，自远离分梳辊罩壳的方向，输纤通道的直径逐渐缩小。实施例10一种消除涡流的转杯纺纱器，转杯纺纱器中的输纤通道1与分梳辊罩壳2相切的另一侧与分梳辊罩壳的连接为弧形过渡7，具体为双曲线过渡，分梳辊罩壳2内包括分梳腔3和分梳辊4，转杯纺纱器通过排杂口5排杂，双曲线过渡部分的两端与分梳辊罩壳和输纤通道的边线分别相切，且为平滑的单次弯曲曲线，非波浪线；双曲线过渡部分的弧长为7.5mm。当消除涡流的转杯纺纱器纺制的为粘胶短纤时，分梳辊罩壳内分梳辊的直径为65mm，转速为7000rpm，与分梳辊罩壳相连的输纤通道为直线型的渐缩管道，自远离分梳辊罩壳的方向，输纤通道的直径逐渐缩小。实施例11采用消除涡流的转杯纺纱器制取纺纱产品，采用实施例5的转杯纺纱器，来纺制34tex纯棉纱。其中，采用棉条定量为4200tex，平均长度为29mm，细度为1.8dtex的棉纤维为原料。纺纱时，分梳辊直径65mm，分梳辊转速为6500rpm，转杯转速为80000rpm，捻系数为1300捻/m，牵伸倍数为124，引纱速度为61.54m/min，卷绕速度为59.69m/min，棉条喂给速度为0.5m/min。纺纱时，由分梳辊分梳腔向输纤通道内流进的气流流经分梳辊与输纤通道的连接处时，由于气流流动边界平缓，气流不会在输纤通道入口处产生涡流，因此，从分梳辊锯齿上剥取下来的纤维在输纤通道内运动时，不会受到涡流的干扰，纤维形态保持良好，经上述步骤纺成纱线时，成纱断裂强度为12.315cN/tex。对比例1采用不可消除涡流的转杯纺纱器制取纺纱产品，(与实施例5的转杯纺纱器区别为未增设与大气相通旁路通道，且输纤通道与分梳辊外罩壳相切的另一侧与分梳辊外罩壳的连接为拐角过渡连接6)。其采用与实施例11相同的工艺参数。纺纱时，由分梳辊分梳腔向输纤通道内流进的气流流经分梳辊与输纤通道的连接处为拐角连接，会产生涡流，因此，从分梳辊锯齿上剥取下来的纤维在输纤通道内运动时，会受到涡流的干扰，影响纤维形态，经上述步骤纺成纱线时，成纱断裂强度为11.962cN/tex。采用Solidworks建模软件对实施例11与对比例1的转杯纺纱器进行建立模型，所建立模型中，采用gambit网格划分软件对所建立的模型进行网格划分，划分的网格数量共为1503674个，模拟结果如图3和图4所示。采用本发明的转杯纺纱器可以有效消除输纤通道入口处的涡流，通过实施例11与对比例1两者的模拟图对比可以发现，纤维通过输纤通道时，实施例11气流的形态将更加良好，从而使纤维伸直度更高，纺成纱线时，成纱断裂强度更高。另外，实施例11与对比例1两种纺纱方法所得到的纱线的其他性能指标如下表所示：表1两种对比例中纱线的性能指标纱线品种实施例11对比例1断裂强度(cN/tex)12.3211.96≥3mm毛羽数/10m3675条干变异系数CVm(％)11.4512.65细节(-30％)/km114127粗节(+35％)/km2434棉结(+280％)/km23从表中可以看出，采用实施例11所纺的纱线的断裂强度要比对比例1中要高，提高幅度为3.01％。实施例11中大于等于3mm的毛羽数量也比对比例1的要低很多，也就是在实施例11中的纱线结构中，纤维露出纱体的数量要比对比例1要低，可间接说明在实施例11的纱线中，纤维伸直平行对更好，纱线结构更为紧凑，弯钩、屈曲等不规则纤维数量更少。实施例11中的纱线条干不匀检验结果中，实施例11和对比例1中的纱线棉结(+280％)相差不多，但是纱线条干变异系数CVm(％)、细节(-30％)和粗节(+35％)等都有不同程度的下降。从总体上可以看出，实施例11中的纱线的质量要优于对比例1的纱线质量。纤维在转杯纺纱器的转杯凝聚槽中的形态主要分为八类，如图5所示。纤维在转杯凝聚槽中的形态是采用示踪纤维法和图像扫描来得到。在纺纱时，采用带有示踪纤维的条子进行喂入，待纺纱器运行一段时间后，将机器关掉，并取出转杯凝聚槽中的纤维环，然后用扫描仪进行扫描得到纤维形态。采用实施例11和对比例1中的转杯纺纱器各采集100根示踪纤维形态，得到不同纤维所占的百分比如表2所示。表2不同纤维类别在两种纺纱器的输纤通道内所占的比例从表中可以看出，在实施例11中，纤维类别为2-5的纤维数量所占比例比对比例1中的多，而纤维类别为6-8的纤维数量则所占比例比对比例1中少很多，也就是说在实施例11中，纤维缠绕成结，对折和绕圈的纤维较少，纤维伸直度较高，形态更好，所以在成纱中，纱线的断裂强力较大，且毛羽数量较低。当前第1页1 2 3