专利名称：一种新型高效环锭纺纱装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种新型高效环锭纺纱装置和方法，适用于环锭纺纱机的新机设计，也适用于环锭纺纱机的老机改造。
背景技术：
基于纱线质量的可控性及品种的宽泛性，迄今为止传统环锭纺纱技术的应用仍是最广泛的，全球规模已达到1.2亿锭以上。环锭纺纱机的加捻和卷绕是同时进行的，钢丝圈绕钢领一周即在纱线上加入一个捻回，同时利用锭子与钢丝圈转速差，将纱线卷绕到筒管上，这样的加工原理导致其纺纱生产效率低。自1828年Thorp发明了环锭纺纱机后，世人在提闻环淀纺纱机生广效率上进行了很多的努力:研究闻质量的轴承来提闻淀子的转速以提高纺纱速度；探索各种新型钢材来研制各类结构的钢领、钢丝圈，以提高钢丝圈的使用寿命及其在钢领上的运转效率来提高纺纱速度；采用磁悬浮钢领，来降低阻力能耗以提高纺纱速度等。但环锭纺纱机要进一步提高生产效率，始终会受到锭子转速、钢丝圈线速度和纱线张力的制约，在高速纺纱(输出速度超过30米/分)时断头严重，无法实现正常的工业化生产，故环锭纺纱机的单锭实际最高纺纱速度一直在25米/分左右徘徊。为了提高纺纱效率，人们研制出了各种新型纺纱技术，比较成熟的有转杯纺、喷气纺、喷气涡流纺、摩擦纺等。转杯纺纱目前的最高纺纱速度可以达到250米/分钟，但是单纱强力只能达到环锭纱的85%左右，最高可纺纱线的细度在9.7tex左右，仅仅可纺棉型短纤维，加工品种受限；喷气纺以及后来发展的喷气涡流纺的纺纱速度可达到300 400米/分，但其单纱强力也比环锭纱低10 20%，后者最高可纺纱线的细度在7.3tex左右，主要适合长绒棉、涤棉类产品，纤维原料的局限性比转杯纺还大；摩擦纺虽然产量高，但仅仅适合纺制粗号纱，适纺原料规格在中长以上范围，难以建立宽泛的产品体系。与环锭纺纱技术相比，这些新型纺纱技术虽然能够大幅度提高纺纱产量，但在纱线规格、产品质量、可纺纤维品种等方面仍存有较大的差距。在开发新型纺纱技术的同时，基于环锭纺的“新型纺纱”技术也得到了快速发展。赛络纺，是在环锭纺纱机上采用双粗纱喂入，进行股线生产的技术；赛络菲尔纺，是在环锭纺纱机上采用短纤+长丝的喂入方式，进行复合纱线生产的技术；缆型纺，是在环锭纺纱机上采用分须辊对经过牵伸的须条进行分割，旨在生产出多股结构的纱线。这三种方法都能或多或少提高环锭纺纱的生产效率，但是对纤维原料的品质要求更高，否则难以实现设计要求。迄今，被认为是环锭纺纱技术最成功革新的紧密纺(也称:集聚纺)技术，其原理是在环锭纺纱机牵伸装置前增加了一个纤维集聚区，以最大化减小纺纱加捻三角区的尺寸，使纱线毛羽得到有效降低，其中有害毛羽可降低65 85% ;纱线内纤维的平行度得到提高，纱线断裂过程纤维受力的一致性得到提高，纱线强力可提高5%左右，或者同样的纱线强力条件下，捻度可以降低3 5%，即产量可提高3 5%。在环锭紧密纺技术的启发下，为实现纱线毛羽的有效降低，围绕对前牵伸罗拉与长短皮圈间的纤维须条的宽度进行压缩控制，已有多项发明专利申请:如图1所示，申请号为201110418787.X的发明专利公开的一种低捻高强纺纱装置，是通过前罗拉15和长短皮圈之间的纤维须条喷淋微量啫喱水17，据称是对纤维须条表面定型，使得在纺纱三角区没有边缘纤维，实质是微量调湿，以减少纤维的蓬松扩散，达到减少毛羽，增加强力的作用，但是调湿会造成纤维绕罗拉、绕皮辊现象，难以实现产业化生产；如图2所示，申请号为200410066651.7的发明专利公开的一种纤维须条预加捻聚集装置是在前罗拉与长短皮圈之间增设一个假捻器18，使得前罗拉钳口 24输出的纤维须条23在经过假捻后得到集束，从而减小了加捻三角区的须条宽度，达到减少纱线毛羽和降低纺纱断头的目的，但是该方法的实现要求机械结构非常小巧、精致，因为该区域的空间非常狭小，安装要求很高，调试极不方便，也难以实现产业化生产。上述的这些方法都难以实现真正意义上的产业化应用，对纺纱生产效率也基本不会产生影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型高效环锭纺纱装置和方法，使得前牵伸罗拉输出的纤维须条携有真捻，以分担传统环锭纺完全依赖钢领钢丝圈的部分加捻量，降低钢领钢丝圈的加捻负担，实现锭速的降低，满足节能降耗的社会需求，或实现同样锭速下纺纱产量的大幅提闻，从而提闻生广效率，减小企业用工。为了达到上述目的，本发明提供了一种新型高效环锭纺纱装置，包括前牵伸罗拉和长短皮圈，其特征在于，所述的前牵伸罗拉和长短皮圈之间设置有预加捻器。优选地，所述的预加捻器为喷气涡流管。更优选地，所述的喷气涡流管包括圆柱形的外壳，外壳内设有内腔，外壳的一端设有入纱口，另一端设有出纱口和出气孔，外壳的侧壁上靠近入纱口的一端设有4 6个圆台形的喷气孔。更优选地，所述的入纱口和出纱口皆为圆柱形，其轴线皆与外壳的轴线重合。更优选地，所述的外壳的总长度L为5 45mm,内腔的直径为3 25mm。更优选地，所述的入纱口直径为2 4臟，长度为5mm ;出纱口直径为0.2 0.5mm,长度为5mm。更优选地，所述的喷气孔的轴线与外壳的轴线之间的夹角为喷射角a，喷射角a为80° 88°，喷气孔的轴线与外壳内壁的横截面所在圆相交于A点，喷气孔的轴线与外壳内壁的横截面所在圆A点处的切线之间的夹角为切向角P，切向角@为2° 8°。更优选地，所述的喷气孔的两个底面的直径分别为0.6 Imm和0.2 0.4mm,更优选地，所述的出气孔的入口为圆环形，位于外壳的内壁上靠近出纱口的一端。更优选地，所述的出气孔的入口的内径为2 12mm，外径02为3 25mm。更优选地，所述的喷气涡流管由合金或陶瓷制成。本发明还提供了一种新型高效环锭纺纱方法，其特征在于，采用上述的新型高效环锭纺纱装置，具体步骤包括:使用预加捻器对长短皮圈输出的纤维须条进行预加捻，所得的预加捻的纱线再由前牵伸罗拉握持，接受钢领钢丝圈的复加捻，得到加捻后的纱线。与现有技术相比，本发明的优点是:1、本发明通过在前牵伸罗拉与长短皮圈间的有限空间内安装一个采用以涡流场为特征的预加捻器，对经过牵伸的纤维须条进行预加捻，使得前牵伸罗拉输出的纤维须条携有真捻，以分担传统环锭纺完全依赖钢领钢丝圈的部分加捻量，以降低钢领钢丝圈的加捻负担，实现锭速的降低，满足节能降耗的社会需求，或实现同样锭速下纺纱产量的大幅提闻，从而提闻生广效率，减小企业用工。本发明可将单淀的生广速度由25米/分提闻到40米/分以上，大幅度提高环锭细纱机的生产效率，降低纺纱断头数量，实现纺纱能耗的有效降低，同时还能减少挡车用工。2、本发明所提出的预加捻器为喷气涡流管，能在其涡流腔体内形成高速旋转切向气流场，使长短皮圈输出的纤维头端进入喷气涡流管腔体内经预加捻器的加捻紧紧包覆在须条表面，后续输出的纤维头端连续包覆前面纤维的中、后端，形成具有连续包覆效应、具有真捻效果的纱线，在前牵伸罗拉输出前已经形成纱线，得到预加捻的纱线再由前牵伸罗拉握持，接受钢领钢丝圈的复加捻，得到能满足后道需求的纱线。3、本发明所提出的预加捻器4，其总长度L为5 45mm，内腔直径小为3 25mm，能加工棉型短纤维，也能加工超长型苎麻纤维，具有广泛的适用性。4、本发明所提出的高效预加捻方法，具有结构简单，操作便捷，不需要维护保养的优点，具有广阔的应用前景。5、本发明提供了一种新型的纺纱技术，适合于生产新型的环锭细纱机，也可用于对现有细纱机的老机改造。
图1为一种低捻高强纺纱装置结构示意图；图2为一种纤维须条预加捻聚集装置示意图；图3为新型高效环锭纺纱装置结构示意图；图4为喷气涡流管的剖面视图；图5为喷气涡流管的部分俯视图。1.后牵伸罗拉；2.中牵伸罗拉；3.长短皮圈；4.预加捻器；5.前牵伸罗拉；6-1纤维须条，6-2.加捻后的纱线，7.导纱钩，8.钢领钢丝圈，11.后罗拉，12.后胶辊，13.中罗拉，14.中胶辊，15.前罗拉，16.前胶辊，17.啫喱水，18.假捻器，19.驱动机构，20.固定支架，21.接触皮辊，22.牵伸摇架，23.纤维须条，24.前罗拉钳口，25.纱，26.牵伸罗拉钳口，27外壳，28内腔，29喷气孔，30出气孔，31入纱口，32出纱口，a喷射角，P切向角。
具体实施例方式
下面结合实施例进一步说明本发明。实施例如图3所示，为新型高效环锭纺纱装置结构示意图，所述的新型高效环锭纺纱装置包括后牵伸罗拉1、中牵伸罗拉2、长短皮圈3、预加捻器4、前牵伸罗拉5、导纱钩7和钢领钢丝圈8，前牵伸罗拉5和长短皮圈3之间设置有预加捻器4。所述的新型高效环锭纺纱装置在传统的环锭纺纱装置的前牵伸罗拉与长短皮圈间安装一个预加捻器4制成。所述的预加捻器4为喷气涡流管，如图4所示，所述的喷气涡流管由合金制成，包括外壳27、内腔28、喷气孔29、出气孔30，入纱口 31，出纱口 32。外壳27为圆柱形，外壳27内设有内腔28，外壳27的一端设有入纱口 31，另一端设有出纱口 32和出气孔30，外壳27的侧壁上靠近入纱口 31的一端设有4个圆台形的喷气孔29，所述的入纱口 31和出纱口 32皆为圆柱形，其轴线皆与外壳27的轴线重合。所述的喷气孔29的轴线与外壳27的轴线之间的夹角为喷射角a，喷射角a为88。，如图5所示，喷气孔29的轴线与外壳27内壁的横截面所在圆相交于A点，喷气孔29的轴线与外壳27内壁的横截面所在圆A点处的切线之间的夹角为切向角P，切向角P为2°。所述的出气孔30入口为圆环形，位于外壳27的内壁上靠近出纱口的一端。所述的外壳27的总长度L为20mm，内腔28的直径小为14mm ;入纱口 31直径为2mm，长度为5mm ;出纱口直径为0.2mm,长度为5mm ;喷气孔29的两个底面的直径分别为0.6mm和0.2mm,出气孔30的入口的内径①I为IOmm,外径①2为14mm。本发明还提供了一种新型高效环锭纺纱方法，采用上述的新型高效环锭纺纱装置，具体步骤为:使用预加捻器4对长短皮圈3输出的纤维须条6-1进行预加捻，长短皮圈3输出的纤维头端进入喷气涡流管腔体内经预加捻器4的加捻紧紧包覆在须条表面，后续输出的纤维头端连续包覆前面纤维的中、后端，形成具有连续包覆效应、具有真捻效果的纱线，所得的预加捻的纱线再由前牵伸罗拉5握持，接受钢领钢丝圈8的复加捻，得到加捻后的纱线6-2，进行常规的后续环锭纺纱步骤。本发明可将单锭的生产速度由25米/分提高到40米/分以上，大幅度提高环锭细纱机的生产效率。
权利要求
1.一种新型高效环锭纺纱装置，包括前牵伸罗拉(5)和长短皮圈(3)，其特征在于，所述的前牵伸罗拉(5)和长短皮圈(3)之间设置有预加捻器(4)。
2.根据权利要求1所述的新型高效环锭纺纱装置，其特征在于，所述的预加捻器(4)为喷气涡流管。
3.根据权利要求2所述的新型高效环锭纺纱装置，其特征在于，所述的喷气涡流管包括圆柱形的外壳(27)，外壳(27)内设有内腔(28)，外壳(27)的一端设有入纱口(31)，另一端设有出纱口(32)和出气孔(30)，外壳(27)的侧壁上靠近入纱口(31)的一端设有4 6个圆台形的喷气孔(29)。
4.如权利要求3所述的新型高效环锭纺纱装置，其特征在于，所述的入纱口(31)和出纱口(32)皆为圆柱形，其轴线皆与外壳(27)的轴线重合。
5.如权利要求4所述的新型高效环锭纺纱装置，其特征在于，所述的外壳(27)的总长度L为5 45mm，内腔(28)的直径小为3 25mm ;入纱口(31)直径为2 4臟，长度为5mm;出纱口(32)直径为0.2 0.5mm,长度为5_。
6.如权利要求3所述的新型高效环锭纺纱装置，其特征在于，所述的喷气孔(29)的轴线与外壳(27)的轴线之间的夹角为喷射角a，喷射角a为80。 88°，喷气孔(29)的轴线与外壳(27)内壁的横截面所在圆相交于A点，喷气孔(29)的轴线与外壳(27)内壁的横截面所在圆A点处的切线之间的夹角为切向角￠,切向角@为2° 8°。
7.如权利要 求6所述的新型高效环锭纺纱装置，其特征在于，所述的喷气孔(29)的两个底面的直径分别为0.6 1_和0.2 0.4mm。
8.如权利要求3所述的新型高效环锭纺纱装置，其特征在于，所述的出气孔(30)的入口为圆环形，位于外壳(27)的内壁上靠近出纱口(32)的一端。
9.如权利要求8所述的新型高效环锭纺纱装置，其特征在于，所述的出气孔(30)的入口的内径Ol为2-12mm，外径02为3 25mm。
10.一种新型高效环锭纺纱方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的新型高效环锭纺纱装置，具体步骤包括:使用预加捻器(4)对长短皮圈(3)输出的纤维须条(6-1)进行预加捻，所得的预加捻的纱线再由前牵伸罗拉(5)握持，接受钢领钢丝圈(8)的复加捻，得到加捻后的纱线(6-2)。
全文摘要
本发明提供了一种新型高效环锭纺纱装置和方法，所述的新型高效环锭纺纱装置，包括前牵伸罗拉和长短皮圈，其特征在于，所述的前牵伸罗拉和长短皮圈之间设置有预加捻器。所述的新型高效环锭纺纱方法，其特征在于，具体步骤包括在传统的环锭纺纱装置的前牵伸罗拉与长短皮圈间安装一个预加捻器，所述的预加捻器对长短皮圈输出的纤维须条进行预加捻，所得的预加捻的纱线再由前牵伸罗拉握持，接受钢领钢丝圈的复加捻，得到加捻后的纱线。本发明可以降低钢领钢丝圈的加捻负担，实现锭速的降低或实现同样锭速下纺纱产量的大幅提高，从而提高生产效率。本发明可将单锭的生产速度由25米/分提高到40米/分以上，大幅度提高环锭细纱机的生产效率。
文档编号D01H4/02GK103215703SQ20131012138
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者王克毅, 孙晓伟, 俞建勇, 徐广标, 薛文良, 张新民, 韩丹, 程隆棣, 何小东 申请人:东华大学