降低沾蜜露棉絮粘性的方法及设备的制作方法

专利名称：降低沾蜜露棉絮粘性的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用加热以降低受蜜露沾染棉絮的粘性的方法以及实施这方法的设备。
众所周知，某些地方出产的棉絮上沾有不同程度的昆虫含糖分泌物。这些含糖分泌物通常称作蜜露。过去曾有过一些建议方法，将棉絮的样品加热，以使其中的蜜露焦糖化，再从所造成的棉絮颜色变化来判断蜜露沾染的程度。这是很重要的，因为如果棉絮沾染蜜露太多，它就变得很粘，容易粘在纺纱机的不同部件上或在辊或其它转动部件上绕成线圈，这就非常讨厌，因为它常常造成工作过程的中断和制出次品纱。
欧洲专利申请86102352.1号(公开号196449)提出了一种如开头所述的方法，其目的是通过短时间加热在不使棉絮发生任何颜色变化情况下，使蜜露变成不发粘的和脆的状态，因而在随后的处理中，这发脆的糖沉积物就可通过碾碎予以除去。该欧洲专利申请也提出了一系列设备以实施这方法。一种设备是用于在实际打开棉包之前，也就是，直接在开始纺纱之初，对棉絮的加热。其它的设备则是用于在梳理和牵伸的中间时刻或在牵伸过程中，对纤维条的处理。
在纺纱厂中，如果所纺的棉花严重地沾染了蜜露，就要设法将周围的空气湿度降得很低，经验指出，这样做可以减少纺纱过程中断的次数。但是空气湿度很低本身也不是太理想的，因为这样，棉花纤维在纺纱过程中就会遭到机械损伤，因而纱的质量就不可能高(虽然质量最好的棉花种类是来自蜜露沾染最严重的地方)。还有，非常干燥的空气会到起静电荷的问题，从而造成，例如，讨厌的飞花积聚。还有，如果空气湿度非常低时，在纱厂内的工作人员会感觉到不舒适。
由于这些困难，很多棉纱制造厂先将棉絮清洗以除去蜜露沉积物。但是清洗非但是很费钱，而且还引起纱的质量下降。
由于只有其几种类型的棉花或货沅是带有密露沾染的，组装一座按照欧洲专利EP-A-196449号那种专用连续处理设备在一些情况下是不适合的，特别是常常会遇到没有空余的地方来安装这种设备。
本发明的目的就在于提供一种简便的方法和廉价的设备，可以使棉花包或至少棉花包的大部分，在实际进行纺纱之前的不同时间内，实际上至少是几个小时或最好是几天或几个星期之前，进行这样的处理，以使由于蜜露沾染引起的制造过程中断在很大程度上避免了，棉花纤维不再遭受机械损伤，也不需要再在很低的空气湿度下进行随后的操作过程。
从方法方面来解决这个问题，本发明的特点在于还未打开包的棉絮就用高频电场或电磁场予以加热，直到其中的蜜露的温度升高，蜜露沾染中所含的水分基本蒸发掉为止，最适当的温度是棉絮达到大致水的沸腾温度。
虽然一般都认为棉花纤维吸收周围的湿度很快，但是意外地发现根据本发明预处理过的棉花包，其蜜露沾染的粘性大大地降低了，还意外地发现，经这样处理过的沾染物重新吸收空气中的水分，或者与其粘附在一起的棉花纤维中水分非常之慢，因而完全可能毫无困难地在用于纺纱之前一个多星期就将棉花包予以预处理而不会在实际纺纱操作中出现粘性增加的危险。这种现象的原因在于温度处理的结果使蜜露沾染起了状态的变化。
性能的变化特别发生在棉絮经过适当的加热后。
最好是把场发生器置于棉花包或棉包的一部分的对面两侧使其产生场。这样可以保证获得较大的穿透深度，从而使全部棉包都能得到处理。
该场可以是一个高频电场，由作为所述场发生器的电容器的各块极板之间产生。这里有一个问题，即由于电容器的电容值在水分蒸发期间是在变化的，因而由连接在电容器上的电气组件形成的并准备以非常精确的频率(容许的频率由法律规定)振荡的振荡电路趋于偏离谐振点。在其它高频设备中，这一现象可以用改变极板之间的距离予以消除。
虽然这样做基本上也是可以的，但最好在由该极板和棉包形成的电容器之外再并联一个外加的电容器，这样就可以通过改变可调整的外加电容器进行调整。根据本发明，这样可以对负载电路的谐振频率作非常快速和精确的调整。
在一个较好的方法中，该场是一个微波发生器或若干个微波发生器共同对棉花包加加热的电磁场。开始时，出自技术方面的考虑，担心微波对压紧的棉花包的穿透深度可能比较有限，但是惊奇地发现随着包内温度的增加，这穿透深度也很快增大，从而整个棉花包就可以获得非常均匀的加热。这种均匀的加热特别发生于如果场发生器是安置在棉花的侧面，并且设法使微波辐射通过棉花包来回反射。这个装置还能促使加热中形成的蒸汽逸出，这蒸气升起后可以加热室的顶部抽吸出。
用微波加热的一个特点在于这些微波似乎是有选择地作用在蜜露沾染上，因而它们达到一个较棉花本身的温度略高的温度。这保证了水分很快地从蜜露沾染中被驱走，也保证了所需要的蜜露沾染的状态或结构的变化而不致使棉絮加热到引起火灾的温度。对蜜露沾染的选择性作用还能使处理的时间和所需的能量减少，从而使这方法很经济，所用设备的成本也不高。
根据本发明方法的一个具体实施例，其特证在于用于冷却单个或多个场发生器的气体或空气在流过每个场发生器后又被送入装有棉花包的加热室内，使其流过棉花包，给以额外的干燥，和/或将逸出的水蒸汽带走。这样，用于冷却的空气流就起到了双重作用，被微波带走的热并没有丢失，而是用来吸收水汽。
根据本发明，处理的时间可以无困难地选择在从5分钟至90分钟的范围内，视棉花包所含水分而定，每公斤棉花包最好应用0.02至0.08千瓦的功率。这样，以平均的功率和平均的含湿度，完全可能在不到三十分钟的时间内处理好一包棉花，因此，对于一个中等的纺纱厂，只要一间单独的加热室就是以应付整个一天的产量。这样一个处理时间也足以保证产生的水蒸汽从棉花中逸出。这种处理最好连续进行，一直等到棉花中的残余水分平均在4至1%H2O范围内为止。
根据本发明方法的一个特别优异的实施例，其特征在于在预处理期间，场发生器的功率是用一个开环或闭环的控制系，统根据一个预先决定或测定的水分降低曲线进行降低的。这个方法使处理的棉花不受损伤，也节约了能量，主要是因为棉花能在缩短的能量供应时间内进行蒸发，并且也减少棉花遭受局部过热的危险。
实行本方法的最佳设备的特征在于棉包是在一个加热室内加热的，加热室内场发生器安置在棉包的对面两侧还配置了产生空气流，使其通过加热室的设施。
根据本发明的设备的其它较好实例有-产生高频电场的元件是能连接于高频源的电容器极板;
-产生高频电磁场的元件是配置在棉花包至少一边的微波发生器，还配置了来回通过棉花包多次反复反射微波辐射的设施;
-所述的设施是激波器，设置在加热室的边上，最好能受驱动作慢速转动;
-微波发生器利用一股气流，最好是空气流，进行冷却，通过冷却微波发生器而成为加热过的气体适于吹入加热室中;
-加热过的冷却气体是从加热室的下面穿过一个制成格栅，筛网或多孔板形或的加热室底板吹入加热室的;
-在加热室顶部配置有一根管道以排除从中逸出的蒸汽。
-配置一个风扇以产生穿过加热室的空气流;
-加热室内装有一个防火监控装置，在温度高达酿成火灾时可关闭场发生器或多个场发生器。
下面将参照附图对本发明的各实施例作详细的说明

图1是本发明第一实施例的截面示意图，其中棉花包是以微波加热的，和图2是根据本发明装置另一实施例的截面图，其中棉花包是由高频能加热的。
图1是通过微波加热室11在垂直平面内的截面图，这一加热室是专为根据本发明处理单个棉花包12而设计的。加热室本身有一底座13，左和右边墙14和15，一个作为烟囱的顶部16，呈朝上的锥形最后并入一管接口17，一个后墙18(为清晰起见，图1中仅用虚线表示)，以及一扇门(未显示)，用铰链接合在边墙14或15上，使棉花包能送入加热室11中。根捃需要，也可将后墙18改建成门，这样就可将棉花包从前门送入而从后门取出。在平面图或水平截面图中，加热室为方形或长方形，其尺寸适合于一般棉花包的大小，但是也可以建得小一些，如果(这是完全可能的)只有一部分的棉花包，例如半包，作为一次处理的容量。在加热室中，棉花包以其叠层基本水平地安放在工作台19上，工作台做成格栅状，微波可以从中透过，因此棉花包的底部21要比加热室的底座13略高。工作台19支持在几个独立的支柱22上，在支柱之间设有开孔(未显示)。加热室11的内部应当较棉花包12所占的空间为大和/或应配有异向装置，以防止棉花包受热处理后膨胀在加热室内发生卡住。
底座13的中间部分制成粗网眼或多孔板23，微波不能从中透过，因而来自下面的空气24可以从这网眼或板孔通过，也可以从支住22之间的开孔通过。工作台的顶面也是制成网状或多孔板状使空气能达到棉花包，从而使棉花包逸出的蒸汽能从工作台通过。
单个的微波发生器25安置在加热室的侧面从图中只能见到四个这样的微波发生器，两个在左边，两个在右边，微波发生器一个在另一个之上，排在两个水平的平面内。其它的微波发生器虽然图中未显示出，可以在图1中平面前后的平面内，一共可以安置12个这样的微波发生单元25。每个微波发生器的辐射线出口26通过一个连带着的波导管发射至加热室边墙14、15中之一，并被导向其内部。在损伤中，各有关微波发生单元25就这样发出大致为漏斗状发散形的辐射波瓣27，其安排必须使棉花包能获得最大的能量密度。
若干个激波器或波形转换器28安装在加热室的边墙上，每个波形转换器基本上包括一个装在转轴29上的圆形金属转子，转子受驱动作10rpm的慢速转动。这些波形转换器的目的首先是反射穿过棉花包的辐射线束使每条射线束在完全吸收之前能多次往复穿过棉花包。发生在每个金属表面上的微波反射使棉花包内的能量密度变得更加均匀。波形转换器28的作用也就是为了使棉花包内的能量密度进一步均匀化。
单个的微波发生器25在工作中，需给予冷却，为此目的，需将空气泵入通过这些微波单元。在本实施例中，将冷却这些单元后的空气送入通往加热室网状底座23下面的一个空气室的集气管30。就这样，加热的空气流过加热室，进一步对棉花包予以加热并把棉花包加热过程中逸出的水蒸汽带走，这水汽首先升入管接口17，然后被一个风扇(未显示)吸走。
每个微波发生器最好具有大约1.2千瓦的最大输出功率，这意味着利用总共12个单元能够在大约14分钟时间内将一个重量为220公斤的棉花包予以干燥，使其原有的含水量6%降低至4%H2O的残余湿度。如果需要更为干燥的棉花，例如1%残余湿度，则处理时间将延长为大约35分钟。
实际上，棉花本身内的残余湿度并不十分重要，重要的是蜜露沉积物的水分，这个水分开始时可能要比棉花包内的平均水分高得多，而现在是降低了，这在利用微波时特别可能，因为微波能量最容易被含在蜜露内的水分所吸收。所以，可以这样说，将棉花干燥至含有2至4%的残余湿度已足够驱走蜜露中多余的水分，并且，根据设想，这还可以造成蜜露状态或结构的变化从而使这些沉积物重新吸入水分的趋向减小了。
防火监控装置，也就是火灾探测器安装在加热室内的个别地方以探测任何火情并立即切断通向微波发生器的能供应。如果需要，这些火灾探测器的信号可以用来向加热室内喷发一种灭火气体藉以立即扑灭任何火种。利用微波加热的一个特殊优点是能的供应可以立即切断，微波发生器被关闭后加热器就立即冷下来，因此，由于额外吸收热而引起火沅漫延的危险是极小的。
图2概略地说明了根据本发明预处理整个棉花包或其一部分的另一种可能方法。这里的加热室31，其构形与图1中加热室11的相似，祗是用的不是微波发生器，而是在加热室内安置两块长方形的电容器极板32和33，极板32与加热室的左边墙14相平行，而极板33与加热室的右边墙15相平行。
一种高级的绝缘材料用在极板和相关的加热室的边墙之间。在本实施例中棉花包也是放在一个格栅结构的工作台35上，一股空气流从下面往上升起以除去处理阶段发出的水汽。这空气流可以借助一个通过一条管路连接在管接口34上的风扇产生。在本实施例中，一个高频电交变场在两块电容器极板之间形成以加热棉花包12，在这里棉花包相当于一种高损耗电介质。在这些条件下，最大的热吸收是在高含水量区域内，例如在蜜露内。
高频场是由高频发生器36产生，该发生器将电能供给由电感37和极板32，33以及棉花包形成的电容器所组成的工作电路。电沅的频率，因而电交变场的频率，根据一些国家关于限制工业高频装置杂散辐射的法令规定必须限制在极小的范围内。一般选择的工作频率将是工业频率27.12MHz±0.6%，或者在极少的情况下，13，56MHz±0.05%。
由于只有在工作电路的电阻匹配于发生器的电阻时，从高频发生器36至工作电路的能量传输才能达到最高值，还由于工作电路的电阻是根据相关的棉花包12的种类和含湿量而起变化的，因此有必要在加热期间使工作电路匹配于高频发生器。
为此目的，根据本发明需连接一个外加的电容器38，与负载电路相并联，并借助控制器39经过马达40和传动装置41予以调整，以使负载电路的振荡频率始终保持恒定。
馈入控制器39的实际值是高频发生器的阳极电流或者与其相当的一个值，控制器将这一值与一个预先设定值作比较。如有偏离，一个信号即施加于马达40，马达通过传动装置41调整电容器38，直到恢复阳极电流的设定值。
在工作中，棉花包由两块极板32和33之间的高频场加热，从而使蜜露中的水分被驱走，而使蜜露处于所要求的状态。
在这实施例中，加热室内部也应较棉花包为大，或者配有适当的导向装置，这里将高频发生器的余热，以加热过的空气流形式穿过加热室，也同样有利。
如果待处理的棉花包是由金属扎带捆住的，则应当将其除去，另换以合适的塑料札带，然后再送入加热室中。
权利要求
1.通过对棉絮加热以降低受密露沾染的棉絮纤维的粘性的方法，其特征在于仍处于成包状态的棉絮在高频电场或电磁场中加热直到密露处于一个升高的温度，包含在密露沾染中的水份基本上被蒸发为止，所用的温度最好能使棉絮达到大约为水沸腾的温度。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于该场是由安置在棉花包或部分棉花包对面两侧的场发生元件产生的。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于该场是一个高频电场，由一个电容器的多块极板之间产生，该电容器即构成所述场发生元件。
4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于该场是一个微波发生器的电磁场或许多个微波发生器共同加热棉花包的电磁场。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于场发生元件安置在棉花包的侧面，逸出的蒸汽向上升起并从该处被吸出。
6.根据权利要求3至5的方法，其特征在于用于冷却场发生器的气体或空气在流经场发生器后被注入装有棉花包的加热室内，并流经该棉花包给棉花包以一个额外的烘干和/或驱走其逸出的蒸汽。
7.根据权利要求4至6中任一项的方法，其特征在于穿过棉花包的场多次反复地通过棉花包进行反射。
8.根据在先权利要求中任何一项的方法，其特征在于处理时间在10至90分钟的范围内，最好是在30分钟的范围内，所用功率为每公斤棉花从0.02至0.08千瓦的范围内。
9.根据在前权利要求中任何一项的方法，其特征在于处理一直进行至棉花中的残余湿度平均达到4至1%H2O的范围内。
10.根据在前权利要求中任何一项的方法，其特征在于处理期间，场发生器的功率是用一个开环或闭环控制系统根据一个预定的或测定的水份降低曲线进行降低的。
11.用于实施根据在前权利要求中任何一项的方法的设备，其特征在于棉花包是在一个加热室(11;31)中加热的，加热室内多个场发生器(25;32，33)安置在棉花包(12)的对面两侧，还在于也配备了产生通过加热器的一股空气流(24)的设施。
12.根据权利要求11的设备，其特征在于产生高频电场的元件是能连接于一个高频源(36)的电容器各极板(32，33)。
13.根据权利要求11的设备，其特征在于产生高频电磁场的部件是配置在棉花包至少一边的微波发生器，(25)还在于也配置了来回通过棉花包(12)多次重复反射微波辐射的设施(28)。
14.根据权利要求13的设备，其特征在于所述的设施(28)是激波器，设置在加热室的两边(14，15)上，最好能受驱动作慢速转动。
15.根据权利要求13的设备，其特征在于微波发生器(25)利用一股气流，最好是空气流进行冷却，通过冷却微波发生器(25)而成为加热过的气体适于通入加热室(11)中。
16.根据权利要求15的设备，其特征在于加热过的冷却气体是从加热室(11)的下面，穿过一个制成格栅筛网或多孔板(25)形式加热室底板(13)吹入加热室(11)的。
17.根据权利要求15或16的设备，其特征在于在加热室的顶部配置有一根管道(17)以排除从中逸出的蒸汽。
18.根据权利要求17的设备，其特征在于配置一个风扇以产生穿过加热室(11)的空气流。
19.根据在前权利要求15至17任何一项的设备，其特征在于加热室内装有一个防火监控装置，在温度高达酿成火灾时可以关闭场发生器或多个场发生器(25)。
全文摘要
利用加热以减少受蜜露沾染的棉絮纤维的粘性的一种方法和设备，其特征在于，成包的棉絮在一个高频电场或电磁场中加热，一直到蜜露处于一个升高的温度，含在蜜露沾染中的水份基本上被蒸发为止，所用的温度最好是能使棉絮达到大致水沸腾的温度。
文档编号D01G9/00GK1039453SQ8910368
公开日1990年2月7日 申请日期1989年5月27日 优先权日1988年6月28日
发明者弗里茨·克纳宾汉斯, 奥夫马·巴赫曼 申请人:里特机械公司