CN101016666B - 纺纱喷嘴 - Google Patents

Abstract

公开了一种纺纱喷嘴，其减少了喷嘴上的沉淀物以提供高生产率。该喷嘴设有：芯，该芯具有入口端、出口端、纱线通道和注射管，该纱线通道从该入口端向出口端穿过该芯，能使纱线在其中穿过，该注射管通向该纱线通道，在纱线周围提供喷射气流；涂层，其主要由碳或碳化合物的无机固体物质组成，该碳或碳化合物的无机固体物质选自类金刚石碳、碳化钛和碳氮化钛之一，该涂层覆盖在该芯的入口端、出口端和纱线通道的内表面上；和喷嘴壳，其气密地支撑该芯。

Description

纺纱喷嘴

技术领域

本发明涉及一种纺纱喷嘴，利用喷射气流将一股或多股纱线加工成卷曲变形纱线。

背景技术

在已知的纺纱工艺中，多股原纱被拧结或交织，在某些情况下进一步卷曲变形成合股纱或松散纱。变形工艺通常使用喷嘴，该喷嘴构造成在其中产生涡流形式的喷射气流。使伴随着涡旋气流的原纱穿过喷嘴，然后被加捻或变松，以具有特定结构。由于在穿行的纱线和喷嘴之间产生摩擦力，所以在纱线穿行进入喷嘴之前，将减小摩擦力的液体，例如水，施加到任一或所有纱线上。但是，一些包含在水中的物质例如钙盐或镁盐、粘在纱线上的油和作为纱线原料的单体，容易沉淀在喷嘴的内表面上。这种沉淀物严重地降低长纱的质量。为了防止质量的降低，工艺操作者必须经常停止加工以从喷嘴清除沉淀物。

发明内容

本发明的目的是提供一种纺纱喷嘴，利用喷射气流生产卷曲变形纱，通过该喷射气流减少了喷嘴上的沉淀物，并因此减少了去除沉淀物的劳动。

本发明的一个方面是一种纺纱喷嘴，用于在一股或多股纱线周围提供喷射气流，以拧结纱线并使纱线卷曲变形。该喷嘴设有：芯，其具有入口端、出口端、纱线通道和注射管，该纱线通道从该入口端向该出口端穿过该芯，能使纱线在其中穿过，该注射管通向该纱线通道，以在纱线周围提供喷射气流；涂层，其主要包括碳或碳化合物的无机固体物质，该碳或碳化合物的无机固体物质选自类金刚石碳、碳化钛和碳氮化钛之一，该涂层覆盖在该芯的入口端、出口端和纱线通道的内表面；和喷嘴壳，其气密地支撑该芯。

优选地，纺纱喷嘴进一步包括介于该涂层和该芯之间的中间层。进一步优选地，涂层的厚度在0.05至50μm之间。更进一步优选地，该芯和喷嘴壳一体制成。再优选地，该纱线通道的内表面包括通向该入口端的锥形面和通向该出口端的圆形面。更加优选地，该喷嘴壳进一步包括供气管和与该供气管连通的中空部，该中空部和该芯形成一气室，该气室用于暂时地储存该供气管供给的气体并向该注射管排放该气体。

附图说明

图1为根据本发明实施例的纺纱喷嘴的侧剖视图；

图2A和2B为分别从图1中所示箭头IIA和IIB看的纺纱喷嘴的局部侧视图；

图2C为沿图1中II C-II C线的剖视图；

图3为应用了本实施例的喷嘴的纺纱机的示意立体图；

图4为纺纱喷嘴比较示例的侧剖视图，其中，涂层从本实施例的喷嘴省略；

图5A和5B为分别从图4中所示箭头V A和V B看的纺纱喷嘴的局部侧视图；和

图5C为沿图4中V C-V C线的剖视图。

具体实施例

本发明的实施例将在下文中参照附图进行描述。

参照图3，纺纱机1设有容纳并支撑纺纱喷嘴5的外壳3。进一步结合图3参见图1，从纺纱喷嘴5的一侧到另一侧，长包芯纱C1和长包覆纱E1穿过纺纱喷嘴5并在其中被加工成长纱Y1。

纱线导向装置17和19设置在外壳3的上壁3U，通过纱线导向装置17和19，纱线C1和E1被引入外壳3中。外壳3进一步在其右壁3R上设置有纱线导向装置23和25，以便将引入的纱线C1和E1导向纺纱喷嘴5。外壳3进一步在纺纱喷嘴5的斜向上方设有液体喷嘴13。液体喷嘴13设有液体施加部分15，该液体施加部分15构造成将适当的液体，在本例中为热水，施加到长包芯纱线C1上。纱线导向装置17和23以及液体施加部分15的尺寸制成使长包芯纱线C1穿过液体施加部分15。外壳3的前壁3F设有纱线导向装置21，以将纺好的纱Y1从纺纱喷嘴5引到外壳3的外部。

导管27将供水箱(未示出)和液体喷嘴13连接起来，以将装在箱内的水供给液体喷嘴13。供气管33将气源(未示出)与纺纱喷嘴5连接起来，以将由气源压缩的气体供给纺纱喷嘴5。

在外壳3上方，设有分别基本与纱线导向装置17和19对准的进料辊35和37，以将长包芯纱线C1和长包覆纱线E1输送进外壳3中。而且，在外壳3下方，设有基本与纱线导向装置21对准的牵引辊39，以将纺好的纱Y1拉出外壳3。

参见图1，纺纱喷嘴5设有可拆卸地支撑喷嘴芯9的喷嘴壳7。介于喷嘴壳7和喷嘴芯9之间的O型密封圈8保证了气密性。喷嘴壳7在放置O型密封圈8的凹槽之间设置有中空部31，并且中空部31与供气管33连接。中空部31和喷嘴芯9的外周面尺寸设置成形成一个暂时储存供气管33提供的气体的气室。该气室有助于气体压力的稳定性。

喷嘴芯9具有从一端部11C向另一端部11B穿过喷嘴芯9的纱线通道11，以使长包芯纱线C1和长包覆纱线E1以该方向穿过纱线通道11。为了便于将纱线引入纱线通道11，在端部11C的入口制成圆锥状。而且，为了防止纱线被钩住，端部11B处的出口的外周边是圆形的。喷嘴芯9设有多个注射管29，注射管29与气室相连并通向纱线通道11，以便围绕在纱线通道11中穿行的纱线C1和E1提供来自气室的气流。注射管29设置并构造成使气体转变为喷射气流，而且使喷射气流在纱线通道11中形成涡流。

由于纺纱机1这样构造，所以从供应卷包(未示出)提供的长包芯纱线C1和长包覆纱线E1通过进料辊35和37传输到纱线导向装置17和19。随后，长包芯纱线C1在穿过液体喷嘴13的过程中被供以热水。接下来，带有热水的长包芯纱线C1穿过纱线导向装置23，同时长包覆纱线E1穿过纱线导向装置25。然后纱线C1和E1被引入喷嘴芯9的纱线通道11。

纱线C1和E1在纱线通道11中经受喷射气流的涡流作用。因此，纱线C1和E1被拧结并合股或变松以具有特定结构。然后，连续地获得纺好的纱Y1并将其引出纺纱喷嘴5，纺好的纱Y1称为气纺纱、膨体纱或湿纺纱。纺好的纱Y1通过牵引辊39抽出，并进一步由外部的卷纱辊(未示出)抽出。

结合图1参照图2A-2C，喷嘴芯9进一步设有涂层41(或43、45)，以减小纱线的摩擦力并抵抗由穿行的纱线引起的连续磨损。为了这个目的，任何具有低摩擦系数和高耐磨性并能形成光滑涂层的材料都可优选作为涂层。更加具体地，任何碳或碳化合物的无机固体物质都是优选的，而石墨和碳黑(soot)由于硬度低可能是较少选用的，虽然它们包括在碳的无机固体物质中。而且，在混凝土、金刚石、类金刚石碳、碳化钛和碳氮化钛中可以作为该种物质的示例。这些物质中的任何一种的涂层有助于防止从纱线上携带走的物质在纱线通道11上的沉淀。

在已知材料中，金刚石具有最低的摩擦系数和最高的耐磨性。类金刚石(后文中称作“DLC”)是一种具有与金刚石相似性能的材料。在DLC中，每个碳原子具有四个与相邻的四个碳原子形成的化学键，以便部分地形成金刚石晶体结构，而一些碳原子与氢原子键合，其结构缺少晶体的周期性，是非晶体。这个特征与石墨和碳黑的不同，在石墨和碳黑中，每个碳原子只有三个化学键，并且它们不具有金刚石晶体结构。

碳化钛和碳氮化钛分别用化学式TiC和TiCN表示，并因此两个都是无机碳化合物。这些物质也具有低摩擦系数和高耐磨性。

更具体地，DLC涂层41、金刚石涂层43和碳化钛或碳氮化钛涂层45中的任一个涂覆在喷嘴芯9的端部11B和11C以及纱线通道11的内表面11A上。DLC涂层41、金刚石涂层43和碳化钛或碳氮化钛涂层45可以通过各种已知的气相淀积方法中的任一种来形成，例如离子蒸镀、热丝CVD、RF放电等离子体CVD、电弧离子镀和溅镀。考虑到纱线等移动的容易性，纱线通道11的内径应在0.3mm或更大和3mm或更小之间。利用任何一种汽相淀积方法形成内表面11A的涂层的过程中，这个直径范围没有带来任何困难，即使在离纱线通道11的两端最深的地方。因此，没有必要为了易于涂覆将喷嘴芯9构造成可分裂的两部分或更多部分。喷嘴芯9可以一体制成，而且即使在这种情况下也能够完成涂覆。

DLC涂层41、金刚石涂层43和碳化钛或碳氮化钛涂层45的厚度优选为0.05-50μm。原因在于极小的厚度会产生涂层不完美的连续性和差的粘结性，而且极大的厚度会导致高生产成本和涂层中裂纹的产生。

喷嘴芯9优选由特定的材料组成，因为涂层形成的可能性通常取决于涂层和其基底的材料的结合。

在DLC涂层41的情况下，氧化铝和硬质合金优选作为喷嘴芯9的材料，其中“硬质合金”是常用的技术术语，指任一种烧结的重金属碳化物，例如优选应用于切割工具或这样器具的C-Co、WC-TiC-Co和WC-TiC-TaC-Co系列碳化物。在形成涂层之前，可以在喷嘴芯9的重要部位上形成钛或硅的中间层。如果中间层介于喷嘴芯9和DLC涂层41之间，那么喷嘴芯9可由不锈钢以及氧化铝和硬质合金中的任一种构成。同样的材料可以应用于金刚石涂层43的情况。

对于碳化钛或碳氮化钛涂层45的情况，不论是否形成中间层，氧化铝、硬质合金和不锈钢都优选作为喷嘴芯9的材料。

喷嘴壳7和喷嘴芯9可以改进为一体形成。这种结构使得生产成本降低。

接下来，将描述纺纱机1的效果和优点。

用于喷嘴芯9的氧化铝的维氏硬度为1400-1900Hv；表面粗糙度为0.1-0.17μm平均表面粗糙度和2.05-3.2μm最大表面粗糙度；摩擦系数为0.2-0.7。典型的硬质合金的维氏硬度为1650Hv；表面粗糙度为0.15-0.22μm平均表面粗糙度和1.7-6.3μm最大表面粗糙度；摩擦系数为0.9-1.0。典型的不锈钢的维氏硬度为500-1000Hv，摩擦系数为0.12-0.31。

相比之下，DLC涂层41的维氏硬度为2500-8000Hv，平均表面粗糙度为0.0073μm，摩擦系数为0.05-0.2。DLC在脱模能力、耐化学性能、抗腐蚀性和附着度方面是极好的。金刚石涂层43的维氏硬度为8000-11000Hv，表面粗糙度和摩擦系数都与DLC涂层41的相似或小于DLC涂层41的表面粗糙度和摩擦系数。而且，金刚石在脱模能力、耐化学性能、抗腐蚀性和附着度方面也是极好的。碳化钛或碳氮化钛涂层45的维氏硬度为3000Hv，附着度为60N，开始氧化温度为500℃，摩擦系数为0.3。

因为纱线通道11中纱线穿过的特定部分由比上述任一种喷嘴芯9的材料硬得多的DLC涂层41、金刚石涂层43或者碳化钛或碳氮化钛涂层45覆盖，所以具有涂层的喷嘴芯9能抵抗磨损，即使纱线持续在其上穿行很长时间。更加具体地，本实施例的喷嘴芯9能经受长期使用。而且，因为任一涂层41、43和45具有如此低的粗糙度和摩擦系数，并且在表面上不会形成微小的台阶和微小的间隙，所以例如包含在施加于纱线的水中的钙盐或镁盐、附着于纱线上的油和作为纱线原料的单体的物质不易附着在喷嘴芯9的涂层区域。

根据上面的描述的理解，涂层主要由碳或碳化合物的无机固体物质组成，该涂层涂覆在喷嘴芯9的端部11C、相对端部11B和纱线通道11的内表面11A上，能防止沉淀物在其上的附着。由此可防止穿行状态下纱线张力的降低，并因此抑制了合股或变松过程中的波动。这样，本实施例的喷嘴芯9确保了纺好的纱的质量稳定性。而且喷嘴芯9能减少清洗的次数并延长清洗周期。此外，由于减小了摩擦力，显著地延长了喷嘴芯9本身的寿命。

在证明效果和优点的过程中，进行了纺纱试验。分别将具有DLC涂层、金刚石涂层、碳化钛涂层和碳氮化钛涂层的纺纱喷嘴设定为试验例，DLC涂层、金刚石涂层、碳化钛涂层和碳氮化钛涂层分别根据本发明的前述实施例构造。而且，图4中提供了作为对比示例的喷嘴，其具有相同的结构，但没有涂层。使用如图3中所示的纺纱机1，在纱线速度为400min/min、长包芯纱C1以超喂率+3％输入和长包覆纱E1以超喂率+35％输入的条件下实施试验。

在对比示例中，在运行几天后，如图5A-5C所示，一定数量的沉淀物F附着在纱线通道的内表面上。对比示示例的喷嘴芯需要每一天或一天半清洗一次。相反，在根据本发明的示例中，如图2A-2C中所示，几乎没有沉淀物附着在内表面11A以及端部11B和11C上。本示例的喷嘴芯仅需每八至十天清洗一次。更特别地，本发明的纺纱喷嘴提供了特别高的生产率。而且，本发明的纺纱喷嘴提供高质量和高质量稳定性的纺好的纱。

虽然前述的描述给出了两股纱拧结的例子，但是纺纱喷嘴也可用于单股芯纱的生产。

虽然本发明已参考本发明的特定实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述实施例。根据上述教导，本领域的技术人员将想到上述实施例的修改和变化。

Claims (6)

1.一种纺纱喷嘴，用于在一股或多股纱线周围提供喷射气流，以将纱线拧结和卷曲变形，该喷嘴包括：

芯，具有入口端；出口端；纱线通道，从该入口端向该出口端穿过该芯，该纱线通道能使纱线在其中穿行；和注射管，其通向该纱线通道中，在纱线周围提供喷射流气流；

涂层，其主要由碳或碳化合物的无机固体物质组成，该碳或碳化合物的无机固体物质选自类金刚石碳、碳化钛和碳氮化钛之一，该涂层覆盖在入口端、出口端和该芯的纱线通道的内表面；和

喷嘴壳，其气密地支撑该芯。

2.如权利要求1所述的喷嘴，进一步包括介于该涂层和该芯之间的中间层。

3.如权利要求1所述的喷嘴，其中该涂层的厚度在0.05至50μm之间。

4.如前述任一项权利要求所述的喷嘴，其中该芯和该喷嘴壳一体制成。

5.如权利要求1所述的喷嘴，其中该纱线通道的内表面包括通向该入口端的锥形面和通向该出口端的圆形面。

6.如权利要求1所述的喷嘴，其中该喷嘴壳进一步包括供气管和与该供气管连通的中空部，该中空部和该芯形成一气室，该气室用于暂时储存该供气管供给的气体并向该注射管排放该气体。

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