专利名称：一种携有预加捻器的环锭纺纱装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种携有预加捻器的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：
基于产品质量的可控性和纱线品种的宽泛性，至今传统环锭纺纱技术的应用仍是最广泛的，全世界已经达到1.2亿锭以上，其产品占据了 90%以上的世界纱线市场。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的转速差，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。因此自1828年Thorp发明了环锭纺纱机后，世人在提高环锭纺纱机生产效率上进行了很多的努力:研究高质量的轴承来提高锭子的转速；探索各种新型钢材来研制钢领、钢丝圈，以期提高其转速；采用磁悬浮钢领，来降低阻力能耗等。但是，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，无法实现工业化的正常生产。因此，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，否则难以满足设计要求。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的降低，其中有害毛羽可降低65 85% ;纱线内纤维的平行度得到提高，纱线断裂过程中纤维受力的一致性得到提高，纱线强力可提高5%左右；或在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%。在紧密纺技术的启发下，近几年围绕前罗拉输出后的须条有了多项的研究成果，申请号为201110318228.1的发明专利公开了一种改变环锭纺纺纱段捻度的装置(如图1所示)，通过配置在纺纱机前罗拉1-2和导纱钩1-6之间的假捻器1-3，利用压缩空气驱动中空转子，通过摩擦对纺纱段的纤维须条1-16进行假捻，增加纺纱段加捻三角区的须条捻度，即增强了该区域纱条的强度，从而有效减少了该区域的纺纱断头(该区域的纺纱断头占整个纺纱断头的85%以上)，提高了纺纱效率，或可降低纱线捻度8 10%，或可提高产量8 10%;申请号为200510004306.5的发明专利公开了一种单股环锭纱线的加工方法与设备，在纺纱机的前罗拉和导纱钩2-15之间增加一个假捻装置2-4 (如图2所示)，用来生产低扭矩纱线；申请号为200910310274.X的发明专利公开了一种生产低扭矩环锭纱线的纺纱装置，其利用放置在环锭纺纱机前牵伸罗拉对和导纱钩之间的假捻装置3-2 (如图3所示)，生产紧密纺低扭矩纱线。上述这些技术，都没有突破环锭纺纱技术设置的“加捻”与“卷绕” 一体化的桎梏，因此难以在纺纱效率上获得真正意义上的突破。
发明内容
本发明的目的是提供一种携有预加捻器的环锭纺纱装置和方法，降低纱线捻度对钢领钢丝圈加捻的依赖，提高卷绕速度以及环锭纺纱机的产量和效率。为了达到上述目的，本发明提供了一种携有预加捻器的新型环锭纺纱装置，包括前牵伸罗拉，其特征在于，在前牵伸罗拉之前设置有一对输出罗拉，在前牵伸罗拉与输出罗拉之间设有一个或多个预加捻器。优选地，所述的预加捻器为具有喷气涡流场效应的流体加捻器。更优选地，所述的具有喷气涡流场效应的流体加捻器包括圆筒形的外壳，外壳内设有喷气涡流腔，外壳的一端设有入纱口，另一端设有出纱口和排气孔，外壳的侧壁上靠近入纱口的一端设有2 8个气流喷射孔。更优选地，所述的气流喷射孔为圆台形，气流喷射孔的轴线与外壳的轴线之间的夹角为喷射角α，喷射角α为50° 89°，气流喷射孔的轴线与外壳内壁的横截面所在圆相交于A点，气流喷射 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β，切向角β为1° 40°。更优选地，所述的气流喷射孔的气流入口直径为0.2 1mm，气流出口直径为
0.1 0.8mm。 更优选地，所述的排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，其内径Φ1为2 4mm,外径Φ2为3 5mm。更优选地，所述的外壳的总长度为8 50mm，喷气涡流腔的长度为6 40mm，喷气涡流腔的工作内腔为圆台形，入纱口处直径为5 10mm，出纱口处直径为3 5mm ;入纱口5-5的直径为I 6mm,长度为0.5 15mm,出纱口 5-6直径为0.2 5mm,长度为0.5 1 5mm η更优选地，所述的前牵伸罗拉与输出罗拉之间的隔距L为15 250mm，所述的输出罗拉的直径Φ为10 50mm。本发明还提供了一种环锭纺纱方法，其特征在于，采用上述的携有预加捻器的环锭纺纱装置，具体步骤包括:对经过后牵伸罗拉与中牵伸罗拉牵伸，再经过前牵伸罗拉牵伸后输出的纤维须条进行预加捻，经过预加捻的纱线再由输出罗拉握持接受钢领钢丝圈的复捻，形成具有复合捻度特征的新型环锭纺纱线。
与现有技术相比，本发明的优点是:1、本发明在传统环锭纺纱机的前牵伸罗拉前方增加一对输出罗拉，在前牵伸罗拉与输出罗拉间，采用预加捻器对纤维须条进行预加捻，由前牵伸罗拉输出的纤维须条的纤维头端，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，再经过输出罗拉的握持接受钢领钢丝圈的复捻，形成具有复合捻度特征的新型环锭纺纱线，本发明的须条预加捻技术，可以承担传统环锭纺加捻量的10 90%，从而减少纱线在加捻上对钢领钢丝圈的依赖，卷绕速度可提高一倍以上，极大地提高了环锭纺纱机的产量和效率。2、本发明的须条预加捻技术，能够有效降低锭子转速、减少纺纱断头，降低纺纱能耗、减少用工，或在现有锭子转速情况下，有效提高纺纱速度，单锭纺纱速度可由现在的25米/分提高到40米/分以上，实现环锭纺的高速化；3、本发明的前牵伸罗拉与输出罗拉之间的隔距L可为15 250mm,输出罗拉4的直径Φ可为10 50mm， 可以适应任何长度纤维的纺纱加工。4、本发明是在传统环锭纺纱原理基础上的创新，同其他新型纺纱技术相比，本发明能够适用于各类纤维及纱支的纺纱生产，具备环锭纺纱机在纤维品种普适性、纱线种类多样性、纱线质量稳定性等方面的优势，同时也具备新型纺纱机高速化生产的特点；5、本发明适合于环锭纺纱机的新机设计，也适合于现有环锭纺纱机的老机改造，具有良好的实用性，能够产生巨大的经济效益，具有广阔的应用前景。
图1为改变环锭纺纺纱段捻度的装置示意图；图2为单股环锭纱线的加工方法与设备示意图；图3为生产低扭矩环锭纱线的纺纱装置示意图；图4为携有预加捻器的环锭纺纱装置结构示意图；图5为流体加捻器剖面视图；图6为流体加捻器部分俯视图。图中:1-1前胶辊，1-2前罗拉，1-3加捻器，1_4支架，1-5螺丝，1-6导纱钩，1-7纱管，1-9钢丝圈，1-10车台面，1-16纤维须条；2-1第一前罗拉，2-2第二前罗拉，2-3纤维分束机构，
2-4假捻装置，2-5传动机构，2-6磁粉或磁滞离合器，2-7环锭纱筒，2-8第一皮带，2-9第二皮带，2-10机座，2-11原纱条，2-12纤维束，2-13第一单股纱线，2_14第二单股纱线，2_15导纱钩，2-16钢丝圈，2-17纱机锭子；3-1输出罗拉对，3-2假捻装置，3_3纱线，b_导纱角，
3-12定向轮；1_后牵伸罗拉；2_中牵伸罗拉；3_前牵伸罗拉；4_输出罗拉；5预加捻器；6_1前牵伸罗拉输出的纤维须条；6_2预加捻后的纱线；6-3新型环锭纺纱线，7-导纱钩；51外壳；5-2喷气涡流腔；5-3喷射孔；5-4排气孔；5-5如纱口 ；5_6出纱口 ； α喷射角；β切向角。
具体实施例方式下面结合实施例来具体说明本发明。
实施例1如图1所示，为携有预加捻器的环锭纺纱装置结构示意图，所述的携有预加捻器的环锭纺纱装置包括后牵伸罗拉1、中牵伸罗拉2、前牵伸罗拉3、输出罗拉4、预加捻器5和导纱钩7，在前牵伸罗拉3之前设置有一对输出罗拉4，在前牵伸罗拉3与输出罗拉4之间设有一个预加抢器5。所述的携有预加捻器的环锭纺纱装置通过传统的环锭纺纱机的前牵伸罗拉前方增设一对输出罗拉，在前牵伸罗拉与输出罗拉之间设置一个预加捻器制成。所述的预加捻器5为具有喷气涡流场效应的流体加捻器。所述的具有喷气涡流场效应的流体加捻器包括圆筒形的外壳5-1，外壳5-1内设有喷气涡流腔5-2，外壳5-1的一端设有入纱口 5-5，另一端设有出纱口 5-6和排气孔5_4，外壳5-1的侧壁上靠近入纱口 5-5的一端设有4个气流喷射孔5-3。所述的气流喷射孔5-3为圆台形，气流喷射孔5-3的轴线与外壳5-1的轴线之间的夹角为气流喷射角α，气流喷射角α为88°，气流喷射孔5-3的轴线与外壳5-1内壁的横截面所在圆相交于A点，气流喷射孔5-3的轴线与外壳5-1内壁的横截面所在圆A点处的切线之间的夹角为切向角β，切向角β为8°。所述的气流喷射孔5-3的气流入口直径为0.8mm，气流出口直径为0.3mm。所述的外壳5-1的总长度为40mm，喷气涡流腔5-2为圆台形，其长度为30mm，两个底面的直径分别为IOmm和5mm，且入纱口 5_5位于喷气涡流腔5_2的具有较大面积的底面上，入纱口5-5和出纱口 5-6皆为圆柱形。所述的入纱口 5-5的直径为4_，长度为5mm，出纱口 5_6直径为0.5mm,长度为5mm。所述的排气孔5-4的入口为圆环形，内径Φ1为3.5mm,外径Φ2为5mm,位于外壳的内壁上靠近出纱口的一端。 所述的前牵伸罗拉与输出罗拉之间的中心隔距L为100mm，所述的输出罗拉的直径 Φ 为 130mm。采用上述的携有预加捻器的环锭纺纱装置的环锭纺纱方法，，具体步骤为:对经过后牵伸罗拉I与中牵伸罗拉2牵伸，再经过前牵伸罗拉3牵伸后输出的纤维须条6-1进行预加捻，前牵伸罗拉3输出的纤维须条6-1的纤维头端，经预加捻器5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、具备真捻效果的纱线，经过预加捻的纱线6-2再由输出罗拉4握持接受钢领钢丝圈的复捻，形成具有复合捻度特征的新型环锭纺纱线6-3，再进行常规的后续环锭纺纱步骤。本发明的预加捻器能够完成钢领钢丝圈加捻量的10 90%，单锭纺纱速度可以由现在的25米/分提高到40米/分以上，提高了环锭纺纱机的产量和效率。
权利要求
1.一种携有预加捻器的新型环锭纺纱装置，包括前牵伸罗拉(3)，其特征在于，在前牵伸罗拉(3)之前设置有一对输出罗拉(4)，在前牵伸罗拉(3)与输出罗拉(4)之间设有一个或多个预加捻器(5)。
2.如权利要求1所述的携有预加捻器的环锭纺纱装置，其特征在于，所述的预加捻器(5)为具有喷气涡流场效应的流体加捻器。
3.如权利要求2所述的携有预加捻器的环锭纺纱装置，其特征在于，所述的具有喷气涡流场效应的流体加捻器(5)包括圆筒形的外壳(5-1)，外壳(5-1)内设有喷气涡流腔(5-2)，外壳(5-1)的一端设有入纱口(5-5)，另一端设有出纱口(5-6)和排气孔(5_4)，外壳(27)的侧壁上靠近入纱口(5-5)的一端设有2 8个气流喷射孔(5-3)。
4.如权利要求3所述的携有预加捻器的环锭纺纱装置，其特征在于，所述的气流喷射孔(5-3)为圆台形，气流喷射孔(5-3)的轴线与外壳(5-1)的轴线之间的夹角为气流喷射角α，气流喷射角α为50° 89°，气流喷射孔(5_3)的轴线与外壳(5_1)内壁的横截面所在圆相交于A点，气流喷射孔(5-3)的轴线与外壳(5-1)内壁的横截面所在圆A点处的切线之间的夹角为切向角β，切向角β为1° 40°。
5.如权利要求4所述的携有预加捻器的环锭纺纱装置，其特征在于，所述的气流喷射孔(5-3)的气流入口直径为0.2 1mm，气流出口直径为0.1 0.8mm。
6.如权利要求3所述的携有预加捻器的环锭纺纱装置，其特征在于，所述的喷气涡流腔(5-2)为圆台形，排气孔(5-4)的入口位于喷气涡流腔(5-2)靠近出纱口的侧壁上。
7.如权利要求6所述的携有预加捻器的环锭纺纱装置，其特征在于，所述的外壳(5-1)的总长度为10 50mm，喷气 涡流腔(5_2)的长度为6 40mm，两个底面的直径分别为5 IOmm和3 5mm，且入纱口(5_5)位于喷气涡流腔(5_2)的具有较大面积的底面上，入纱口(5-5)和出纱口(5-6)皆为圆柱形，入纱口(5-5)的直径为I 6mm，长度为0.5 15mm，出纱口(5-6)直径为0.2 5mm,长度为0.5 15_。
8.如权利要求3所述的携有预加捻器的环锭纺纱装置，其特征在于，所述的排气孔(5-4)的入口为圆环形,位于外壳的内壁上靠近出纱口的一端，其内径Φ I为2 4mm,外径Φ 2 为 3 5mm。
9.如权利要求1所述的携有预加捻器的环锭纺纱装置，其特征在于，所述的前牵伸罗拉与输出罗拉⑷之间的隔距L为15 250mm，所述的输出罗拉(4)的直径Φ为10 50mmo
10.一种环锭纺纱方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的携有预加捻器的环锭纺纱装置，具体步骤包括:对经过后牵伸罗拉(I)与中牵伸罗拉(2)牵伸，再经过前牵伸罗拉(3)牵伸后输出的纤维须条(6-1)进行预加捻，经过预加捻的纱线(6-2)再由输出罗拉(4)握持接受钢领钢丝圈的复捻，形成具有复合捻度特征的新型环锭纺纱线(6-3)。
全文摘要
本发明提供了一种携有预加捻器的环锭纺纱装置和方法。所述的携有预加捻器的环锭纺纱装置，包括前牵伸罗拉，其特征在于，在前牵伸罗拉之前设置有一对输出罗拉，在前牵伸罗拉与输出罗拉之间设有一个或多个预加捻器。所述的环锭纺纱方法，其特征在于，具体步骤包括对经过后牵伸罗拉与中牵伸罗拉牵伸，再经过前牵伸罗拉牵伸后输出的纤维须条进行预加捻，经过预加捻的纱线再由输出罗拉握持接受钢领钢丝圈的复捻，形成具有复合捻度特征的新型环锭纺纱线。本发明可以承担传统环锭纺加捻量的20～100％，从而减少纱线在加捻上对钢领钢丝圈的依赖，卷绕速度可提高一倍以上，极大地提高了环锭纺纱机的产量和效率。
文档编号D01H5/28GK103215704SQ20131012217
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