专利名称：管道式包层的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种依据前面权利要求1所述由短纤维束来制造纺丝纤维或纱线的装置。
背景技术：
这种装置在纺织技术中是熟知的，用来生产气流纺纱。例如在EP854214(US5,927,062的同族专利)的说明书中披露过这种装置，在附图1中表示出了该装置。从图中可以看到短纤维束1是如何由一对引出辊2(在多数情况下为一种牵伸装置)引出和如何通过一纤维导引构件3.1而行进的。该纤维导引构件3.1具有一纤维传送通道4，该纤维传送通道4具有一螺旋形纤维导引面5，该导引表面终止于一纤维引出边缘6。
在与纤维导引构件3.1和纤维引出边缘6分别具有一特定距离之处设置着一锭子7，该锭子7具有一纱线导引通道8和一与纱线导引通道8相配置的入口孔嘴9。在纤维导引构件3.1和入口孔嘴9之间是一为了在入口孔嘴9周围产生回旋气流的流体装置(该流体装置未示出)。该流体装置在分别环绕入口孔嘴9和锭子7的区域14内产生回旋气流11。图1只以图示的方式显示了气流纺丝装置。区域14一般放入一外罩中，由此确定该区域为一回旋气流腔室(14.1，见下面的附图)。作为一种流体，通常使用压缩空气。由于回旋气流11的产生，短纤维束1的纤维自由端12就位于入口孔嘴9的周围位置。作为短纤维束1向着箭头的方向运动的结果，纤维自由端12就在入口孔嘴9的周围产生相对旋转的运动，以及作为一种结果，纤维自由端12在短纤维束1的周围产生相对旋转的运动。相应地就由短纤维束1得到了纺丝纱线10。
本发明涉及流体(空气)从流体装置流动的导向装置。其特别涉及回旋气流腔室14.1直接邻近于流体出口的那一区域。
依照JP3-106368的说明书作为现有技术的另一个实例，该实例如附图2和2a所示。在图2中显示的组件实质上与图1显示的组件相同(只有一个变化，见图2a)。特别是一对引出辊2和具有纤维导引通道8的锭子7是一样的。与图1类似，在此流体装置也产生回旋气流。在该情形下，流体装置由几个喷嘴13.1组成。喷嘴通常包括圆柱形的孔口，由此流体(优选空气)在压力下被导入回旋气流腔室14.1。回旋气流腔室14.1具有一圆形的横截面。通过设置孔口和由于回旋气流腔室14.1的圆形横截面造成特定的流动方向，压缩空气沿该流动方向流入的结果是在锭子7的入口孔嘴9的周围产生回旋气流。从图2可以看出，纤维导引构件3.1包括一也形成纤维传送通道4的衬套3a。直接与衬套层3a相连的是回旋气流腔室的外罩15。依据图示的装置，流体装置(由孔口或喷嘴13.1代表)与纤维导引构件的衬套3a是相结合为一体的。如图所示的装置，回旋气流腔室的外罩15与纤维导引构件的衬套3a是两个独立的组件。然而完全有可能的是，由现有技术也可知道，两个组件也可以被设计成一个组件(作为一件)。不管这些组件是设计成完整的一件或是作为独立的组件，对于本申请来说并不重要。
在图2a中，图2的纤维导引构件3.1显示为三维视图。与图1相比，图2的纤维导引构件3.1不具有螺旋状的纤维导引面，而是具有相当平的纤维导引面16。图2的纤维导引构件3.1与图1之间进一步的区别在于该导引面没有纤维引出边缘。取代纤维引出边缘的是，纤维导引构件的一部分3b具有切去顶端的圆锥体形状。该锥形体16的目的是为了生产称之为假捻纱芯的纱芯。
这种装置的目的是为了防止假捻(短纤维束的不正确的旋转)由入口孔嘴9相反地向后通过纤维导引构件3.1延伸到一对引出辊2的夹持空隙中(指的就是加捻停顿)。假捻阻止了(未卷曲的)纱芯纤维自由端12的正确卷曲或旋转。如果假捻发生，短纤维束的纱芯与纤维自由端12一同旋转，防止纤维的自旋。依据图1所示的现有技术，由于螺旋形的纤维导引面5产生加捻停顿，致使短纤维束1不可能向着引出辊2旋转。
涉及本发明所述装置的现有技术的另一实例可以在申请人的一专利申请(国际申请号PCT-CH01-00569)中得到，在本发明申请提出时，该专利申请还没有公开。
本发明要解决的技术问题是，改善回旋气流腔室中的流动条件，由此生产出具有特定纱线用途的纱线。特别是，按照流动工艺，打算改进回旋气流腔室直接邻近于喷嘴出口的那一区域。
发明内容
本发明的技术问题是通过按照本发明主权利要求1所述技术特征组成的技术方案来解决的。本发明进一步的优点或优选实施例在从属权利要求中也有所描述。
根据本发明设计的气流纺丝装置的试验令人惊讶的显示出了由于空气流入具有管道式包层的纤维传送通道和设置有适当阶状面和限定回旋气流腔室的纤维导引构件的外表面的有利设计结构中，就能够达到增加高达50％流入空气体积的效果。进一步的试验表明流动条件意外的改善导致两个不同的效果。一方面，由于管道式包层而使纤维传送通道横截面的减少对空气流入体积的增加产生了预料不到的效果。另一方面，与回旋气流腔室外罩接触的管道式包层的阶状面周密设计对回旋气流腔室本身的流动条件产生了实质性改善效果。对作为限流板的阶状面周密的设计对形成由喷嘴喷出的空气流(或其他流体)具有预料不到的效果。这种设计导致了回旋气流腔室中流动条件的改善和在纤维传送通道中流动条件的改善。限定回旋气流腔室的纤维导引构件的外表面以下述方式设计使其起到回旋气流流动的偏转导引表面的作用。根据本发明，进一步实施例的构思是外表面以这样的一种方式设计使其至少不扰乱回旋气流的流动(由于该外表面具有比湍流流体的流动方向更倾斜的事实)。在上述两种情形下，外表面的适应性改变也提高了本发明的效果。
由于通过纤维传送通道的空气流入量和空气输出量各自的增加，在引出辊和纤维传送通道的入口处形成了纤维导引作用(见图1或图2)。通过纤维传送通道增加的空气流量“吸着”具有松散短纤维的短纤维束更集中地进入纤维传送通道。通过这种流体流动，短纤维束的单独纤维更好地排列，以及短纤维束减少了在进入纤维传送通道之前的“摆动”倾向(由在旋转的引出辊周围的空气流动造成)。根据本发明的设计安排，能够减少由在刚刚通过引出辊之后的短纤维束的断裂而导致生产中断情况出现的数量。同样的，也可以测定可测量到所提高的纱线质量。
本发明和本发明的创造性构思以随后的如附图所示实施例为基础进行解释，但是本发明的保护范围并不限于实施例中的具体形式。
图1 EP854214说明书中记载的现有技术图2和2a 根据JP3-106368的现有技术图3 本发明的第一具体实施例图3a 根据本发明附图3所示装置的截面3b 图3所示具体实施例的第二截面3c 纤维导引构件和半截管道式包层图4 本发明的进一步变型图4a 图4为沿I-I断面的横截面5 本发明的进一步可能的具体实施例图6 图示的纺丝过程图7，7a，7b，8，8a 本发明另外的具体实施例具体实施方式
图3显示了本发明的第一实施例。其目的就是为了在附图的基础上解释本发明中所述装置的大致效果。在附图中所示的纤维导引构件3由呈中空圆柱体形式的管道式包层17包绕。管道式包层17可以是完整的一片或者是多片，优选为两片。纤维传送通道4也被管道式包层17包绕。管道式包层17具有如下的结构，在纤维传送通道4的末端与回旋气流腔室的外罩15之间具有阶状面18。该阶状面18的外表面起到由喷嘴13.1形成流体(未示出)倾斜导引表面的作用。流体(通常为空气)由具有椭圆形形状(见图3)的喷嘴的出口孔流入到回旋气流腔室14.1中。在本发明的第一具体实施例中，纤维导引构件3和相配于它的管道式包层17在回旋气流腔室外罩15中是成一体的。如后面的附图所示，回旋气流腔室外罩15也可不必要包绕纤维导引构件3和其管道式包层17。所述后两个构件也可以具有各自的外罩，这些外罩限定了回旋气流腔室的外罩15(例如，见图7)。在图3中，可以看到锭子7和其纱线导引通道8。图3a为根据本发明图3所述装置沿断面I-I的横截面图。从该横截面图可以看到该装置具有四个独立的喷嘴13.1。本发明并不只限于使用在具有四个喷嘴的装置中。这也就意味着该装置可以使用比四个更少或更多的喷嘴。从图3可以很容易地看出喷嘴13.1是如何与纤维传送方向(材料运动方向19)呈倾斜角的。倾斜角可具有的数值为45°到88°，但是优选与材料运动方向19的倾斜角等于70°。在该第一具体实施例中，阶状面18的外表面与材料运动方向19的倾斜角具有相同的数值(代表值为70°)。在本发明的第一种变型中，可以很容易地看出限定回旋气流腔室14.1的纤维导引构件3的外表面20是如何与喷嘴13.1的孔口以及材料运动方向19呈相同的倾斜角的。孔口的倾斜角相应于形成流体的流动方向。图3b表示根据本发明的第一种变型沿图3的断面线II-II的截面图。在此特别地易于看到在回旋气流腔室中的纤维导引构件3的外表面20是如何与阶状面18的外表面以相邻的侧面紧密排列在同一平面上的。在图3a中还可以看出孔口13.1以对称地旋转方式设置。
图3c表示了纤维导引构件3的平面图。从图中可以很容易地看到限定回旋气流腔室的纤维导引构件3的外表面20呈现圆锥形的表面。圆锥形的外表面20被一表面分割，形成纤维传送边缘6。从该图中可以很容易地看出外表面20通过适当的设计能够对回旋气流腔室的流体流动产生相应的效果。优选的情况是外表面20与材料运动方向的倾斜角和外表面20与湍流流体(或流体)流动方向的倾斜角相同或偏大。作为上述的结果，外表面20可以起到形成流体的导引表面的作用，或者至少(具有更大的直到直角)不扰乱回旋气流的流动。在该图的平面图中，显示了半截的管道式包层17.1。管道式包层可以是完整的一片或者如这里所示由两个半截的包层组成(上面的半截包层未示出)。优选的情况是阶状面18的外表面和外表面20呈现相同的倾斜角，结果是两者以相邻的侧面紧密排列在同一平面上。但是，下面的附图可以表明，外表面20也可以呈现与表面18不同(更大或更小)的倾斜角。
在图4所示的具体实施例中，纤维导引构件3的外表面21相对于材料运动方向19的倾斜度比外表面21相对于流体的流动方向的倾斜度要大，也就是要陡(呈现为倾斜角)。外表面21与材料运动方向19的倾斜角比喷嘴13.1的孔口的倾斜角大(陡)。另外，表面21是平的而不是圆锥形状的。由于外表面21具有更陡的角度，该表面对于回旋气流的流动产生另一效果。根据使用情况，可以对外表面进行有利的变型，或者也可以选择另外的倾斜角。除了外表面21同前述附图所示的具体实施例相比较具有更大(更陡)的倾斜角外，在回旋气流腔室中的纤维导引构件3的外表面21也不是圆锥形的。特别地，这可以从图4a中看出，图4a为沿图4中断面线I-I的截面图。
图5表示本发明另外的具体实施例。图5所示的装置与前述装置对比，不同之处在于纤维导引构件22。也就是在这种情形下，在回旋气流腔室中的纤维导引构件22的外表面20与喷嘴13.1呈相同的倾斜角(倾斜角a)。阶状面18的外表面也呈相同的倾斜角，结果是表面18和20形成圆锥形的表面，并且两者以相邻的侧面紧密排列在同一平面上。优选的情况是，它们也与喷嘴具有相同的倾斜角。
然而，在回旋气流腔室中的纤维导引构件的外表面(与图4相比)可以具有比阶状面18较小的倾斜角(图中未示出)的变型情况也是可以想到的。
最有利的变型依赖于各自的使用情形(例如依赖于纱线的类型)。由此本发明的构思一般而言也包括表面18和20具有不同倾斜角的可能情形。就此而论，这些构思并不局限于图5所示的变型。
图5所示的纤维导引构件22具有偏转点23。偏转点23可以被设计成一边缘，但是也可以使用其它类型的偏转点。图中剩余的组件与前面所述一致，因此在此不进行更详细的描述。在后面的附图6中表示出了具有偏转点23的这种方式。试验显示，除了阶状面18起到为气流提供偏转导引表面和适应外表面20的作用外，还可通过利用偏转点23而得到质量特别好的纱线。
图6试图说明具有偏转点2 3这种作用的大致方式。可以从申请人的专利申请CH0235/02中得到关于这种偏转点作用方式的更精确地说明，在本申请提出时上述申请还未公开。具有偏转点的纤维导引构件22在锭子7的方向上导引短纤维束24使纤维具有平整的排列。在图中可以看到，偏转点23的作用是在偏转点23处，短纤维束24的纤维自由端25被抬起(通过例子来说明)。可以看到纤维自由端25既包绕着纤维的前端又包绕着纤维的后端(相当于偏转点23的左边或右边)。例如，可以看到短纤维束24在经过偏转点23之后在向着短纤维束24的表面上或在短纤维束24的表面上具有更多的纤维自由端。相应地，偏转点增加了在短纤维束的表面上或直接邻近于短纤维束的表面上的纤维自由端的数目。由此通过回旋气流11之后能够更好地获得这些位于入口孔嘴9周围的纤维自由端(或相应地得到更多的纤维自由端)。通过这种方式可以纺出更多的纤维自由端，或者生产出更多的称之为包裹纤维的纤维，它们从本质上改善了纺丝的过程和质量。相应地，纺纱纤维10具有更高比例的包裹纤维，因此生产出的纱线的强度比不具有偏转点的纺丝装置生产出的纱线的强度更高。
图7，7a，7b表示出了管道式包层的阶状面的不同变型。在所有上述的三幅图中可以看到，回旋气流腔室的外罩15与纤维导引构件和管道式包层的外罩32相连。是否回旋气流腔室的外罩15也包括外罩32或是它们是彼此相连的两个单独的外罩对于本发明来说没有关系。本发明和本发明的构思在两种情况下都适用。图7所示的管道式包层26具有如此的形状通过这样的一种方式，即在纤维传送通道4的末端呈倾斜角β地设置着阶状面29。优选管道式包层26的适合厚度在0.1至3mm的范围之内。管道式包层优选具有等于0.5mm的厚度。可以看到在回旋气流腔室的外罩15中，喷嘴13.1的孔口是如何在直接邻近于阶状面29的外侧面设置的。就此而论，阶状面29与喷嘴13.1的开口是如此近的设置着以至于阶状面的外侧面可起到湍流气流的偏转导引表面的作用。从图中可以看到，阶状面29与孔口是如何以相邻的侧面紧密排列在同一平面上的。孔口与回旋气流腔室14.1的内表面或者衬套表面也是以相邻的侧面紧密排列在同一平面上的，这样孔口13.1以与回旋气流腔室外罩15内表面相切的切线方向即以相邻的侧面紧密排列在同一平面上的进入到回旋气流腔室外罩15的内表面，或者相应地相切进入到回旋气流腔室14.1。从图中不用证明的事实是，喷嘴13.1与材料运动方向呈倾斜角(见前面附图)。喷嘴与材料运动方向的倾斜角可选的数值范围为45°到88°，优选为58°到75°的范围；然而可使用的与材料运动方向的倾斜角优选等于60°或者70°(与前面附图的角相联系)。阶状面29外表面的倾斜角β具有与倾斜角不同的数值。最适合的倾斜角β最好根据特殊的使用条件凭经验来确定。试验表明在多数情况下，合适的倾斜角β与倾斜角具有相同的数值。然而，本发明预期使用各种不同的角度。
从图7b中能特别明显地察觉到阶状面与孔口是以相邻的侧面紧密排列在同一平面上的。在该情形下，管道式包层27具有阶状面30，该表面具有倾斜角恰好为90°的外侧面。然而，如果倾斜角不等于90°(例如，见图7)，阶状面的外表面与孔口也是以相邻的侧面紧密排列在同一平面上的。
例如在图7a中表示出了喷嘴的孔口与管道式包层的阶状面间隔一定距离的情况。在图7a中管道式包层28具有阶状面31，该表面与孔口13.1的几何中心具有的间隔距离为d(从阶状面的底部测量)。
对照图7，7a，7b显示的阶状面能特别容易地察觉到本发明的构思。这种构思就是提供作为形成流体(空气)偏转导引表面的一个阶状面或是一个表面，其直接或非直接地与流体装置的出口孔相邻。这些偏转导引表面“引导”形成流体或回旋气流以一合适的方式流动，以至于回旋气流能最佳地与需求相适应。重要的一点就是，管道式包层的阶状面，或者可能地也向回旋气流腔室14.1倾斜或者限定该回旋气流腔室的纤维导引构件的外表面，“引导”回旋气流以一合适的方式流动。这是本发明技术特征的实质作用。阶状面最合适的形状和设置根据各自的使用情况来选择。由此阶状面能以相应的倾斜角设置使它与孔口的出口以相邻的侧面紧密排列在同一平面上，或者以与孔口13.1的出口孔间隔合适的距离设置阶状面。最适合的变型要根据特殊的使用条件凭经验来确定(如根据准备生产的纱线种类的用途和纱线的质量)。在任何情况下阶状面或者纤维导引构件外表面的目的也就是为了使其作为偏转导引表面，由此分别地得到纱线形成过程中的最合适的流动条件或者回旋气流。作为回旋气流偏转导引表面的这些表面的周密设计使纺丝过程获得了标志性的改进。虽然从现有技术中可以知道具有阶梯表面的回旋气流腔室的装置(例如见图2)，但是到迄今为止从原理上讲还不知道设计能作为偏转导引表面的阶状面。到迄今为止从现有技术知道的在回旋气流腔室中有这样的阶状面是由于生产工程的原因，或者至少该表面从来没有起到其在本发明中所起的作用。
图8和8a表示的是关于喷嘴的优选设置。上述两图都是相应于图3中断面I-I的截面图，其中相应地调整了孔口的设置(同图3中的设置相比较)。可以很容易地看出，回旋气流腔室的外罩具有圆形的内表面，每一喷嘴的孔口以与回旋气流腔室外罩的内表面相切的切线方向进入到回旋气流腔室外罩内表面。本发明的构思自然地也适用于孔口没有以与回旋气流腔室外罩的横截面相切的方向进入到回旋气流腔室外罩的横截面的装置。因此图8和8a表示的只是本发明的可实施的优选具体实施例。图8显示了一种变型，其中一个喷嘴的孔口33的纵轴线与纤维导引表面16相平行地延伸。从孔口到回旋气流腔室的圆形内表面的转变相应地在相切的切线方向即以相邻的侧面紧密排列在同一平面上的最高点34处发生。优选在回旋气流腔室外罩内的流体装置总共具有三个或四个对称旋转设置的喷嘴13.1。
图8a显示了对称旋转设置的四个喷嘴。然而与图8相比，孔口是沿装置的纵轴线旋转设置的(与图8相比)。相应的，其中一个喷嘴的孔口33也能够以这种方式设置它的纵轴线35在最高点34穿过回旋气流腔室中的包层表面。
其中一个喷嘴的孔口33也能够在后两者的位置之间的区域设置。优选的情况是沿装置的纵轴线对称地旋转设置或分布几个喷嘴(见图8或图8a)。
本发明和本发明的构思并不局限于各种可能的和在此明确描述的具体实施例。上述描述及显示的变型方式对于本领域技术人员来说给出了将本发明的构思应用到各自情况下可能的最有利变型的更多启示。相应的，可容易地从描述的具体实施例中得到包含有本发明构思的另外有利地设置和组合，这些设置和组合同样也在本申请的保护范围之肉。在说明书中披露和描述的若干特征也能够分别撰写成权利要求。也可以想到的是，从说明书中记载的这些特征中的单独特征可以要求所附权利要求之外的另一种组合。本发明特别适合于气流纺丝过程，在此流体优选使用空气。
权利要求
1.一种由短纤维束制造纺丝纤维或纱线的装置，包括一纤维导引构件，一纤维传送通道，与纤维导引构件相连的回旋气流腔室的外罩，由此形成限定回旋气流腔室的纤维导引构件的外表面，回旋气流腔室的外罩容纳着一与纤维导引构件相隔一定距离配置的具有纱线导引通道的锭子，藉此回旋气流腔室的外罩容纳着一具有至少一个喷嘴的为了在纱线导引通道的入口孔嘴周围产生回旋气流的流体装置，其特征在于纤维传送通道(4)具有管道式包层(17，26，27，28)，所述管道式包层以下述方式设置在纤维传送通道(4)的端部形成相对于回旋气流腔室外罩(15)的肩状面(18，29，30，31)，由此所述肩状面的前表面可起到作为流体偏转导引表面的作用，所述流体由(一个或多个)喷嘴(13.1)处喷出。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于在回旋气流腔室(14.1)中的纤维导引构件(3，22)的前表面(20，21)与从流体装置(13.1)形成的流体流动方向具有相同的倾斜角或比其更大的倾斜角。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于肩状面(18)的前表面与从流体装置(13.1)形成的流体流动方向具有相同的倾斜角(α)。
4.根据前面任一项权利要求所述的装置，其特征在于肩状面(18，29，30)与喷嘴(13.1)的出口孔嘴齐平排列。
5.根据前面任一项权利要求所述的装置，其特征在于在回旋气流腔室(14.1)中的纤维导引构件(3，22)的前表面(20，21)和/或每一喷嘴(13.1)的孔口相对于材料运动方向(19)的倾斜角(α)为45至88度或者58至75度，优选60度至70度。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于管道形包层(17，17.1，26，27，28)具有0.1至3mm的厚度，优选0.5mm。
7.根据前面任一项权利要求所述的装置，其特征在于阶状面(31)和喷嘴(13.1)或者多个喷嘴孔口的中心点之间的间隔距离(d)为0.9至1.3mm，优选1.1mm。
8.根据前面任一项权利要求所述的装置，其特征在于回旋气流腔室的外罩(15)具有环状内表面，每一喷嘴(13.1)的孔口沿切线齐高方向切入回旋气流腔室外罩(15)的横截面。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于至少一个喷嘴的孔口(33)的纵轴线(35)与纤维传送通道的纤维导引表面(16)平行，或者处在至少一个喷嘴孔口(33)纵轴线(35)与回旋气流腔室外罩(15)横截面最高点(34)回旋气流腔室(14.1)的衬套表面之间的几何交叉点，或者至少一个喷嘴的孔口(33)的纵轴线(35)位于上述两个位置之间的区域内。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于在回旋气流腔室外罩(15)中的流体装置(13.1)具有总共3个对称旋转设置的喷嘴(13.1)，特别优选具有4个对称旋转设置的喷嘴(13.1)。
11.根据前面任一项权利要求所述的装置，其特征在于纤维导引表面(16)具有一导致短纤维束(24)偏转的偏转点(23)，优选以一补充边缘形成所述偏转点(23)。
全文摘要
本发明涉及一种气流纺丝也就是由短纤维束(1，24)制造纺丝纱线(10)的装置。所述装置具体包括一纤维导引构件(3，22)，一纤维传送通道(4)，和一与纤维导引构件(3，22)相连的回旋气流腔室的外罩(15)。回旋气流腔室的外罩(15)依次包括一与纤维导引构件(3，22)相隔一定距离配置的具有一纱线导引通道(8)的锭子(7)。另外，回旋气流腔室的外罩(15)容纳着一具有至少一个喷嘴(13.1)的流体装置，在纱线导引通道的入口孔嘴(9)的周围产生回旋气流。根据本发明，纤维传送通道(4)具有管道式包层(17，26，27，28)，其以这样的一种尺度设置在纤维传送通道(4)与回旋气流腔室的外罩(15)之间形成阶状面，藉此阶状面的前表面(18，29，30，31)可起到对由一个或多个喷嘴(13.1)形成的流体进行偏转导引的表面的作用。
文档编号D01H1/00GK1445396SQ0312863
公开日2003年10月1日 申请日期2003年3月19日 优先权日2002年3月20日
发明者H·施塔尔德, O·维斯特 申请人:里特机械公司