一种加热机构及应用该加热机构的拉伸装置的制作方法

本申请涉及一种加热机构及应用该加热机构的拉伸装置，属于由以特定结构得到结构或特性改善的长丝、纱、线、缆、绳等的整理机械技术领域。

背景技术：

现有的涤纶长丝加弹机是在纺出涤纶原丝POY后，对其进行拉伸假捻变形加工，使得纱线具有更好的强力和一定的伸度，符合服用织物用纱的使用性能。这样生产出来的涤纶丝线经过染色后，由于涤纶纤维内部分子的品质基本相同，涤纶纤维在纵向片段吸收的染料量无差别化，因此纤维在纵向片段中表现出来的颜色也一致，编织成的织物整体颜色相同，缺乏变化感。如果想生产出具有颜色深浅相间的同一颜色的条纹状编织物，普通的涤纶长丝加弹机生产出来的产品无法做到。

因此，为了生产出具有特殊风格的产品，也曾有厂家采用敲击装置或三角拔丝装置等成功地对涤纶长丝实施了异拉伸，使纤维具有特殊风格的异染效果，但由于上述敲击装置在工作过程中，一次运动行程气缸只对纤维敲打最多一次，生产速度提不高、产量低、成本高；同时由于该装置上的敲打棒为一个直的敲杆，该敲杆采用螺旋方式固定在敲击装置的直杆上，这样经过多次敲击后，敲杆会固定不牢固，导致产品品质不稳定。而对于三角拔丝装置，相比敲击装置，一次运动行程气缸对纤维敲打二次，产量有明显提高，质量也相对比较稳定，但仍存在制得的纤维异染反差不明显、产量相对偏低的现象。

基于此，做出本申请。

技术实现要素：

针对现有涤纶加工中所存在的上述缺陷，本申请首先提供了一种可实现多种加热方式的加热机构。

为实现上述目的，本申请采取的技术方案如下：

加热机构，包括凸轮和加热辊，所述加热辊采用电磁加热控制其温度，凸轮套装于加热辊上；加热辊与凸轮之间构成热传导，加热辊受热，即将温度传递给凸轮；凸轮向外突出形成凸柄。

进一步的，作为优选：

所述凸柄外端为端头，端头为具有一定的弧度和光滑度弧形结构。

所述加热辊直径D为5-7cm，凸轮厚度为0.3-1cm，凸柄长度D1为2-6cm，宽度D2为2-3cm；凸轮总长度(凸轮自身外径与凸柄高度之和)不超过11cm(即加热辊外径+凸轮厚度+凸柄高度＝凸轮总长度<安装空间，如加弹机锭位间距为11cm，因此凸轮最大外径不得超过11cm，否则无法旋转)，凸柄最大高度要求不大于6cm的原因：一是由于受加弹设备锭位间距(11cm)的限制，二是如果高度太高，当凸轮中心位置与丝束中心位置的距离为+3cm时，纤维弯曲程度太大，纤维容易断头，导致生产不能正常运行；凸柄的最小高度要求不小于2cm，原因是：当凸轮中心位置与丝束中心位置的距离为-3cm时，则纤维得不到异拉伸的效果，没有异染风格(凸轮中心位置与丝束中心位置的距离在-3-+3时，异拉伸效果也不明显)。

所述凸柄至少设置一个，当凸柄设置一个时，凸柄高度在2-6cm之间；当凸柄设置两个时，凸柄高度在2-6cm之间，且两个凸柄高度设置不同，两个凸柄之间的角度大于90°。

同时，本申请还提供了一种采用上述加热机构实现异拉伸的纤维拉伸装置，包括电机和加热机构，所述加热机构包括凸轮和加热辊，凸轮套装在加热辊上，两者之间存在热传导作用，凸轮上设置有向外凸出的凸柄；加热辊由电机驱动其转动，并带动凸轮随之转动，转动方向可顺时针或逆时针转动，加热辊与凸轮转动过程中，待加工丝束与加热辊接触状态随之改变，丝束与加热辊接触即进行热拉伸，丝束与加热辊不接触或只与凸柄端头接触时则进行冷拉伸。

进一步的，作为优选：

所述凸轮前后分别设置零罗拉与一罗拉，凸轮完成异拉伸，当凸轮凸柄与丝束成90°时，丝束经过凸轮时正好与凸柄端头接触，丝束与被加热辊加热的凸轮不接触，丝束在零罗拉与一罗拉之间完成冷拉伸；当凸轮旋转时，丝束与凸轮其他部份有不同程度的接触面积，即出现不同程度的热拉伸；当凸轮转到与丝束包角最小时，丝束热拉伸程度最大，因此在其他条件不变的情况下，丝束被异拉伸程度与丝束与凸轮接触面积有关；

更优选的，

所述热拉伸时丝束与凸轮的包角σ为90°～180°。

所述加热辊的温度为50～250℃。

所述电机连接有变频器，用于调控电机的恒速转动或变速转动，转动方向顺时针或逆时针可选。

所述加热机构设置于加弹机的零罗拉与一罗拉之间，每个锭位对应一个加热辊，多个加热辊由同一电机控制。常规加弹机两侧共240个锭位，每侧120个锭位，分10个区，每个区12个锭位，每个锭位配置一只加热辊，每侧配备一只电机，那么一侧的120只加热辊的转动均由同一电机带动，电机由变频器控制，并采用V/F控制。

所述凸柄外端为端头，端头为具有一定的弧度和光滑度弧形结构。

所述加热辊直径D为5-7cm，凸轮厚度为0.3-1cm，凸柄长度D1为2-6cm，宽度D2为2-3cm；凸轮总长度(凸轮自身外径与凸柄长度之和)不超过11cm(即热辊外径+凸轮厚度+凸柄高度＝凸轮总长度<安装空间，如现有加弹机锭位间距为11cm，因此凸轮最大外径不得超过11cm，否则无法旋转)，凸柄最大高度要求不大于6cm的原因：一是由于受加弹设备锭位间距(11cm)的限制，二是如果高度太高，当加热辊安装中心位置与丝束中心位置的距离为+3cm时，纤维弯曲程度太大，纤维容易断头，导致生产不能正常运行；凸柄的最小高度要求不小于2cm，原因是：当加热辊安装中心位置与丝束中心位置的距离为-3cm时，则纤维得不到凸轮的异拉伸的效果，异染风格不理想。

所述丝束中心位置，当其他条件不变的情况下，当其与凸轮外边缘相切并形成包角最小时，丝束与加热辊的接触面积最大，热拉伸程度最大；丝束位置与凸柄端部接触，冷拉伸最大。如当加热辊半径为3时，左侧形成-3位置，右侧形成3位置，凸轮在丝束右侧时，那么，当丝束中心位置与凸轮中心位置的距离为3cm，可使纤维与凸轮的形成最小包角，此时纤维与凸轮接触面积最大，热拉伸程度最大，纤维易形成细颈拉伸，在相同条件下，可制得较短粗细节的纤维；随着加热辊安装中心位置与丝束中心位置距离的变化，粗节与细节的长短发生变化；当加热辊安装中心位置与丝束中心位置的距离为-3cm时，丝束只与凸轮的凸柄接触，这时丝束基本为冷拉伸，在其他条件不变的情况下，可制得粗节长细节短的纤维。

所述凸柄至少设置一个，当凸柄设置一个时，凸柄高度在2-6cm之间，凸轮完成异拉伸，当凸柄轴向与丝束成90°，且丝束经过凸轮时正好与凸柄端头接触时，丝束与被加热辊加热的凸轮不接触，丝束在零罗拉与一罗拉之间完成冷拉伸；随着凸轮的旋转，丝束与凸轮其他部位接触面积发生变化，即出现不同程度的热拉伸；当凸轮转到与丝束包角最小时，丝束热拉伸程度最大，因此丝束异拉伸程度随丝束与凸轮接触程度有关；当凸柄设置两个时，凸柄高度在2-6cm之间，且两凸柄高度设置不同，两凸柄之间的角度大于90°。凸轮可根据需要设计多个凸柄，但数量必须与纤维中心位置、凸出高度和形状等配合。如：

当凸轮中心位置与丝束中心位置的距离L为0cm、凸柄长度D1均为6cm、宽度D2为3cm，两凸柄之间的角度大于90°时，则最多只能设计两个凸柄，否则纤维与加热辊接触面积小甚至不能接触，同样也达不到异加热异拉伸的效果。

根据需要还可以设计制作相应的凸轮尺寸，以满足不同风格要求的需求。同时，由于加热辊线速度可达到600m/min以上，以加热辊外径6cm为例，则转速约为3185r/min，如果设计一个凸柄，则每米可被异拉伸约5次，即平均20cm长的纤维能异拉伸一次，能满足要求。如果设计凸柄两个以上，加工速度还可以进一步提高(当然这将处决于热辊线速度，目前技术可达到800m/min左右)，这样就大大提高加工速度，降低了生产成本，提高效率。与现有技术相比，生产效率可提高50％以上。

在转动过程中时，相对于加热辊，纤维时而被推离加热辊进行冷拉伸，时而与加热辊接触被加热进行热拉伸；冷拉伸程度可根据需要对凸轮转速、转动方向及零罗拉和一罗拉的速度进行设计，热拉伸程度也可根据需要通过对凸轮转速、转动方向及零罗拉和一罗拉的速度进行调节(纤维/丝束与加热辊的接触可通过可通过纤维中心位置与凸轮中心位的距离大小L来调整，L调整范围-3～3cm)，凸轮通过螺丝等方式固定在加热辊上，加热辊则通过可编程控制器等控制其转速，转动方向可顺时针或逆时针转动。加热辊温度设定范围在50～250℃之间，加热辊外径为6cm，宽度2-3cm，凸柄的高度最大设计为6cm，最小设计为2cm，厚度0.3～1cm。当加热辊加热时能将热量传递给不锈钢凸轮，同时加热辊转动时能带动凸轮转动。根据需要，可将加热辊固定在丝束侧面，安装时凸轮中心位置与丝束中心位置的距离可以根据需要调节，调节范围-3～3cm，这样当加热辊转动时丝束与热辊的接触程度可随意调节，当凸轮中心位置与丝束中心位置的距离为3cm时(凸轮位于丝束右侧时)，可使纤维与凸轮的形成最小包角，此时纤维与凸轮接触面积最大，热拉伸程度最大，纤维易形成细颈拉伸，在相同条件下，可制得较短粗细节的纤维；随着凸轮中心位置与丝束中心位置的距离的变化，粗节与细节的长短发生变化，当距离为-3cm时，丝束只与凸柄的端头接触，这时丝束被拉伸最小，在其他条件不变的情况下，可制得粗节长细节短的纤维。

在达到上述条件的前提下，其结果是：使其能辅助加弹机生产出染色后具有颜色深浅相间、颜色深浅反差或鲜明或模糊、产量高、质量优的各种风格的特种差别化纱线。

本申请和现有技术相比所具有的优点是：

1)可辅助加弹机等设备生产出染色后颜色深浅相间、颜色深浅反差或鲜明或模糊的特种差别化纱线，这些纱线具有各种风格，且产量高、质量优，并可以根据需要做各种混纤产品，进而利用该纤维纱线产生颜色深浅相间、颜色错落有致的织物视觉效果，使人们的衣着更加丰富多彩。

2)加热机构由电机带动可恒速或通过可编程控制器控制异速转动，转动方向可顺时针或逆时针转动，速度可调范围大，这就大大满足了不同产品的工艺要求，同时可可显著提高产品产量，达到降低生产成本的目的。

3)本申请拉伸装置解决了如何实现纤维经异拉伸处理后既能产生或明显或模糊的颜色反差效果，又能使纤维生产效率比以往方法更高的技术问题，并辅助加弹机生产出染色后具有颜色深浅相间、颜色深浅反差或鲜明或模糊、产量高、质量优的各种风格的特种差别化纱线。

附图说明

图1为本申请中加热机构的正面图；

图2为本申请中加热机构的俯视图；

图3为本申请中加热机构的侧面图；

图4为本申请中丝束与加热机构的接触包角示意图；

图5为凸轮中心与丝束中心为+3时的纤维弯曲程度示意图；

图6为凸轮中心与丝束中心为-3时的纤维弯曲程度示意图；

图7为本申请作为拉伸装置的结构示意图；

图8为本申请应用于加弹机的结构示意图；

图9为本申请中加热机构的分布示意图。

图中标号：A.丝束；M.丝束中心；N.凸轮中心；1.加热机构；1a.单元一；1b.单元二；1c.单元三；1d.单元四；1e.单元五；1f.单元六；11.凸轮；111.凸柄；112.端头；12.加热辊；13.机架；2.电机；21.变频器；3.导丝钩；4.零罗拉；5.一罗拉；6.二罗拉；7.三罗拉；8.上油辊；9.卷取辊。

具体实施方式

本实施例一种纤维拉伸装置，结合图7，包括加热机构1和电机2及相关的电器连接线，其中，结合图1-图3，加热机构1包括凸轮11和加热辊12，凸轮11套装在加热辊12上，并设置有向外凸出的凸柄111；加热辊12由电机2驱动其转动，转动方向可顺时针或逆时针转动，并带动凸轮11随之转动，加热辊12与凸轮11转动过程中，加工丝束A与加热辊12接触状态随之改变，丝束A与加热辊接触状态改变；丝束A与加热辊12接触即进行热拉伸，丝束A与加热辊12不接触或只与凸轮接触则进行冷拉伸。

具体到一个案例上来讲，上述凸轮11可选用不锈钢凸轮，凸轮11通过螺丝固定在加热辊12上，加热辊12则通过可编程控制器(图中未显示)控制其转速转动方向可顺时针或逆时针转动。加热辊12的外径控制在6cm，长度为2-3cm，加热辊12温度设定范围在50～250℃之间；凸轮11的凸柄111的高度D1最大为6cm，最小为2cm，厚度D2为0.3～1cm，并为空心设计，其顶角为端头112，具有一定的弧度和光滑度，以减少纤维与凸轮之间的摩擦；凸轮11总外径(凸轮11与凸柄111)最大不超过11cm。

为实现更多的使用效果，上述方案还可以按照如下方式增设：

结合图8，凸轮11前后分别设置零罗拉4与一罗拉5，凸轮11完成异拉伸，当凸轮11凸柄轴向与丝束成90°，且丝束A经过凸轮11时正好与凸轮11端头接触时，则丝束A与被加热辊加热的凸轮11的其他部位不接触，丝束A在零罗拉与一罗拉之间完成冷拉伸；当凸轮11旋转时，丝束A与凸轮11其他部份有不同的接触面积，即出现不同程度的热拉伸；当凸轮11转到与丝束A包角最小时，丝束A热拉伸程度最大，因此丝束A异拉伸程度随丝束A与凸轮11接触程度有关。

加热机构1设置于加弹机的零罗拉与一罗拉之间，结合图9，每个锭位对应一个加热辊，多个加热辊由同一电机控制。常规加弹机两侧共240个锭位，每侧120个锭位，分10个区，每个区12个锭位，每个锭位配置一只加热辊12，每侧配置一只电机，那么120只加热辊12的转速均由同一电机2带动，电机2由变频器21控制，并采用V/F控制，那么，L1、L2满足的条件是：L1＝L2*n(n为加弹机每节锭位数)。如具体到本实施例中，L1为132cm，L2为11cm。

为实现更多的使用效果，上述方案还可以按照如下方式增设：结合图1-图3：加热辊直径D为5-7cm，凸轮11厚度为0.3-1cm，凸柄长度D1为2-6cm，宽度D2为2-3cm，D3为3-5cm，D4为3-5cm；凸轮11总长度(凸轮11自身外径与凸柄111长度之和)不超过11cm(即：热辊外径+凸轮厚度+凸柄高度＝凸轮总长度<安装空间，如本实例加弹机锭位间距为11cm，因此凸轮最大外径不得超过11cm，否则无法旋转)，凸柄最大高度要求不大于6cm的原因：一是由于受加弹设备锭位间距(11cm)的限制，二是如果高度太高，结合图5，当凸轮中心N位置与丝束中心M位置的距离为+3cm时，纤维弯曲程度太大，纤维容易断头，导致生产不能正常运行；凸柄111的最小高度要求不小于2cm，原因是：结合图6，当凸轮中心N位置与丝束中心M位置的距离为-3cm时，则纤维得不到异拉伸的效果，没有异染风格。

为实现更多的使用效果，上述方案还可以按照如下方式增设：凸柄111至少设置一个，当凸柄111设置一个时，凸柄高度在2-6cm之间；当凸柄111超过两个时，凸柄111高度在2-6cm之间，且两凸柄111高度设置不同，两凸柄之间的角度大于90°。凸轮11可根据需要设计多个凸柄111，但数量必须与纤维中心位置、凸出高度和形状等配合。如：

当凸轮中心N位置与丝束中心M位置的距离L为0cm、凸柄111长度D1均为6cm、宽度D2为3cm、两凸柄之间的角度大于90°时，则最多只能设计两个凸柄111，否则纤维与加热辊12接触面料小甚至不能接触，同样也达不到异加热异拉伸的效果。

根据需要还可以设计制作相应的凸轮11尺寸，以满足不同风格要求的需求。同时，由于加热辊12线速度可达到600m/min以上，以加热辊12外径6cm为例，则转速约为3185r/min，如果设计一个凸柄111，则每米可被异拉伸约5次，即平均20cm长的纤维能异拉伸一次，能满足要求。如果设计凸柄两个以上，加工速度还可以进一步提高(当然这将处决于热辊线速度，目前技术可达到800m/min左右)，这样就大大提高加工速度，降低了生产成本，提高效率。与现有技术相比，生产效率可提高50％以上。

在转动过程中时，相对于加热辊12，纤维时而被推离加热辊12进行冷拉伸，时而与加热辊12接触被加热纤维的热拉伸；冷拉伸程度可根据需要通过对凸轮11转速、转动方向及零罗拉4和一罗拉5的速度进行设计，热拉伸程度也可根据需要通过凸轮11转速、转动方向及零罗拉4和一罗拉5的速度进行调节，结合图4，纤维/丝束与加热辊12的接触可通过包角调整节(也即安装时纤维中心位置与凸轮中心位置进行调节)，包角范围σ＝90°～180°，凸轮11通过螺丝等方式固定在加热辊12上，加热辊12则通过可编程控制器等控制其转速。加热辊12温度设定范围在50～250℃之间，加热辊12外径为6cm，宽度2-3cm，凸柄111的高度最大设计为6cm，最小设计为2cm，厚度0.3～1cm。当加热辊12加热时能将热量传递给不锈钢凸轮11，同时加热辊12转动时能带动凸轮11转动。根据需要，可将加热辊12固定在丝束A侧面(本专利均假设在丝束右侧)，安装时凸轮中心N位置与丝束中心M位置的距离L可以根据需要调节，调节范围-3～3cm，这样当加热辊12转动时丝束A与加热辊12的接触程度可随意调节，当凸轮中心位置N与丝束中心M位置的距离L为+3cm时(如图5)，可使纤维与凸轮的形成最小包角，此时纤维与凸轮接触面积最大，热拉伸程度最大，纤维易形成细颈拉伸，在相同条件下，可制得较短粗细节的纤维；随着凸轮中心N位置与丝束中心M位置的距离的变化，粗节与细节的长短发生变化，当距离为-3cm时(如图6)，丝束A只与凸柄111的端头112接触，并实施冷拉伸，当丝束接触凸柄端头并与凸柄成90度角时，这时丝束A被拉伸最大，在其他条件不变的情况下，可制得细节长粗节短的纤维。

因此，上述拉伸装置可辅助加弹机等设备生产出染色后颜色深浅相间、颜色深浅反差或鲜明或模糊的特种差别化纱线，这些纱线具有各种风格，且产量高、质量优，并可以根据需要做各种混纤产品，进而利用该纤维纱线产生颜色深浅相间、颜色错落有致的织物视觉效果，使人们的衣着更加丰富多彩。

加热机构1由电机2带动可恒速或由可编程控制器控制异速转动，转动方向可顺时针或逆时针，速度可调范围大，这就大大满足了不同产品的工艺要求，同时可可显著提高产品产量，达到降低生产成本的目的。

该拉伸装置不仅解决了如何实现纤维经异拉伸处理后既能产生或明显或模糊的颜色反差效果，还能使纤维生产效率比以往方法更高的技术问题，并辅助加弹机生产出染色后具有颜色深浅相间、颜色深浅反差或鲜明或模糊、产量高、质量优的各种风格的特种差别化纱线。

以上内容是结合本发明创造的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明创造具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。