CN101646815A - 环锭纺纱机上短纤维纺纱的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种在环锭纺纱机上短纤维纺纱的方法，在这种方法中，短纤维成分被牵引至并条机中，从并条机中出来时，其被加捻形成纱线，并且借助于钢丝圈装置加以缠绕。从并条机中出来的纤维成分(F’)接着穿过导纱设备(1)，该导纱设备(1)具有由制动机构(13，13’)构成的加捻装置(10)。完成加捻的纱线(F)在离开加捻装置(10)以后被直接引至纱锭配件(33)上，该配件上设有凹槽(32，35)。该方法通过环锭纺纱机上的短纤维纺制装置实施，该装置由导纱设备构成，该导纱设备配有加捻件，它被安置在环锭的上端的上方一定的距离处，并且通过磁力场与环锭结合。连接于加捻件(10)下游的纱锭配件(33)安置在环锭(3)上，并且在其四周具有凹槽(32，35)，用于传输从加捻件(10)出来的纱线(F)。

Description

环锭纺纱机上短纤维纺纱的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种在环锭纺纱机上短纤维纺纱，特别是人造短纤维纺纱的方法，其特征在于，短纤维成分被牵引进并条机中，然后被加捻形成纱线。当其从并条机中出来时，借助于钢丝圈设备将其卷起。从并条机中出来的纤维成分接着穿过导纱设备，该设备具有加捻装置，其上装备了与纱锭同步驱动的制动装置，以加捻纤维混合物。同时，本发明还提供了用于实施这种方法的一种装置。

背景技术

众所周知，在多数情况下，环锭纺纱机上的纱线主要是在并条机和导纱设备之间所谓的纺纱区发生断线，在该区域，从并条机出来的粗纺线还没有结实到能够承受每一次纱线张力峰值。此外，常规的导纱设备(所谓的导纱器)，仅允许钢丝圈设备在纺纱区中部分的加捻传播。

为了解决这个问题，几十年以来，纺织工程师们已提出许多建议：例如，在环锭上加装所谓的冠，以使得朝纺纱三角区移动的绕环的钢丝圈引发的加捻作用更有效，并在关键部位更好地增强从并条机出来的粗纺线(DE 1116 584)。在这些纱锭配件中，纱线位于冠的齿上，并随齿运动，但必须使冠上的纱线做与环锭纺纱上的钢丝圈相同的向后运动，其(相应于缠绕运动和缠绕速度)以纱锭的圆周速度保持向后。纱线将留在冠齿中，直至张力增加到足够大时，纱线跃入下一个齿。因此，保持钢丝圈在后，纱线从一个齿向后跳跃至另一个齿。由此产生的摩擦，会导致不必要的纱线磨损，并使纱线起毛。另外，每次跳跃都会产生张力震荡，这导致当纤维从并条机出来时，加捻和结合的不均匀。因此，最好采用尽可能少的齿。例如，连接在环锭上所谓的纱锭指中，只留有一个锯齿。纱锭指表面光滑，从而降低了纱线起毛，但是，纱锭指实际工作时如同带有一个齿的冠，通过该齿携带纱线。这意味着纱线跳跃的程度很大，即差不多为一转。因此，这种利用纱锭指的解决办法会导致过大的纱线震动，反过来会引起纱线的断线和不均匀。

DE 196 29 787 A1描述了一种旋转的导纱设备，它作为加捻装置，设置在纱锭上普通的导纱设备和纱锭上方的钢丝圈之间。其中，借助于磁性耦合，带动纱锭中的一个旋转体。

纤维成分从中心引入，并从旋转体侧面引出，纤维成分从旋转体处向钢丝圈伸展以形成纱球。作为一种替代方式，旋转体应该具有螺旋状的通道，其转速比独立的纱锭慢或者快。由此，可在纤维成分上暂时叠加少量的虚捻。

然而，连接在上游的导纱设备，阻碍了所产生的朝向并条机传播的加捻运动。由于不能实现特定的加捻，并且外部驱动非常耗时，这种已知的装置并未引入实际应用。

为了避免这种缺点，WO 2004/072339建议，在环锭的上端一定距离处，安置带有加捻件的导纱设备，通过磁力场将加捻件与环锭结合。该加捻件具有纱线制动装置，这种装置由核心部件(与加捻轴同轴延伸以使穿过导纱设备的纱线能够在其四周缠绕)和一个设置在核心部件上的拾取边缘构成。这种导纱设备的设计，能够拾取纱线并使其以确定的方式经过加捻件，从而在导纱设备与并条机之间的关键区域，纱线承受特定的加捻。缠绕运动连续且平稳的完成。该导纱设备表现出极其优异的性能。在并条机与导纱设备之间的关键区域，相对于期望的纱成品的加捻值，在纺纱三角区之前的纱线F’中达到了高于100％的加捻。消除了纱线在冠齿或类似结构上的跳跃和由摩擦引起的加捻不确定性。

从而可以显著地提高纺锭转速。通过缩小纺纱三角区的大小和改进纱线绑扎，除提高了生产率以外，还显著改进了纱线的质量。即使在很大程度上缩小了纱球直径，并因此可以去掉纱球约束环，但这种设计提高了纺锭转速，会增加对能源的需求。此外，设置在纱锭头部用于带动加捻件的结合件使纱球变大，从而增加了纱球阻力，导致功率增大。

发明内容

本发明的任务为，降低这种已知形式的导纱设备的能量需求，从而可以经济地提高产量。这项任务将通过权利要求1到6的特征来解决。

由于从并条机出来的纤维成分穿过装有加捻装置的导纱设备，该导纱设备与纺纱加捻同步驱动，该纤维成分在向并条机出口运动时在关键区域受到加捻，从而已经被充分加捻且结实的纱线以这样一种方式离开加捻装置，即纱线在穿过带有凹槽的纱锭配件时不出现令人担忧的起毛现象。这里，纱锭配件安装在加捻装置后面，抑制了纱球的产生，从而不会产生大的纱球张力。由于不再需要作用于纱线F的空气阻力，因此节约了大量的能量。

通过在加捻装置中对纱线的制动，来阻止纱锭配件凹槽上的震动在加捻区传播。这种制动装置能够维持较低的纱线张力，并使由加捻件产生的加捻作用完全有效地达到纺纱三角区。由于由配件产生的纱线摩擦小至可以忽略不计，因此，尽管纱锭转速很高，但还是能够获得显著的纱线质量。通过要求保护的方法，可以采用双倍的速度纺纱，而不产生任何断线和值得注意的产品质量损失。

安置在环锭上和位于加捻件下游的配件，使得加捻和纱球制约互相分开。两元件中的任何一个，都针对各自的任务进行相应的设计和优化。令人惊讶的是，业已证明，按照本发明，在加捻件后面安装纱锭配件，可以显著节省能量，而不影响采用导纱设备的加捻件获得的纱线质量，因此，只有采用这样的组合，才可以充分利用具有加捻件的导纱设备的优点，即高的生产率和质量，同时又节省能量。为了通过纱锭带动加捻件，其配件上具有一个前部(与加捻件相隔一定距离设置)，其中装有永久磁铁，该磁铁与具有异性极的磁铁产生磁力场以带动加捻件。配件自身具有圆筒形外表面，其中有延伸至前部的凹槽，这样就容易抓住从加捻件出来的纱线。

由于要使纱线从位于配件的前部前面的加捻件中心穿出，这就需要能准确拾取纱线的精确的几何条件。配件的直径等于位于其后的纱锭的直径，从而使得配件拾取的纱线能顺畅地和必然地绕着纱锭缠绕而不产生纱球。配件可以有多种实施方式，例如，配件的直径可以超出随后的纱锭直径一凹槽深度。但是，在实际中为保护纱线，最好使凹槽底部与相邻的纱锭直径接触。将加捻与纱球制约分离，可以获得这样的好处，即在进运行纱锭配件时，只需注意轻取纱线。

由于准确规定了纱线走向的几何形状，因此不需要使凹槽在配件的整个外表面伸展。业已证明，这样做是有好处的和适宜的，即可以为配件在其与导纱件1相对的端部装备一个从配件33的轴径向外凸出且开有凹槽的圆环。凹槽的走向和长度与纱线走向的几何形状相适应。为很好地拾取纱线，凹槽以α角贯穿前部与外表面所构成的环边。

为了避免大的跳跃以及由此引起的纱线震动，凹槽的数量应尽可能多。业已证明，调整凹槽的宽度大约为纱线直径的两倍是有益的。凹槽深度约为凹槽宽度的一半，这样不仅容易捕获纱线，并能较好地将纱线释放到下一个凹槽中，而不致出现过高的张力和张力震动。这样也不会影响纱线的质量。

附图说明

借助于附图可以解释本发明的更多细节。其中：

图1加捻件，纱锭配件设置在其下游；

图2带有纱锭配件和加捻件的纺锭的整体布局；

图3和图4纱锭配件的不同实施方式；

图5具备和不具备纱锭配件时的功耗比较；

图6纱锭配件的其他实施例。

具体实施方式

导纱设备由设置在纱锭上方的导纱设备1组成，它具有加捻件10，加捻件10内包含一个制动机构。该制动机构由一个挺杆13构成，它具有与旋转轴同轴延伸的核心件13’，从纱锭3至并条机出口处出来的上部的尚未完成的纱线F环绕着旋转轴。在核心件13’上，有上部边缘15和下部边缘15’，穿过导纱设备1的纱线F搭在其上，并且在加捻件10转动时被带动旋转。

加捻件10上对着纱锭3的的部分作为磁体，与同样装有永久磁铁31的纱锭3上的配件33构成耦合磁体，从而使加捻件10以与纱锭3相同的速度旋转。纱锭配件33与加捻件10之间的距离由确保纱锭3带动加捻件10所必须的磁场而确定。通常情况下，该距离一般为5mm至10mm。

纱锭3上的配件33设置在带有加捻件10的导纱设备1的下游。该配件33大致具有柱状外形，其上预先开设了一直延伸至配件33的前部34的凹槽32。这些凹槽可以具有各种不同的设计，但必须要保护穿过凹槽的纱线F。配件33的直径可以超过相邻的纱锭直径一凹槽深度(图3和图4)，但如果凹槽33的底部与相邻的纱锭直径(图1和图2)或者配件直径(图4)相接触，也是适宜的，这有利于保护纱线。

导纱设备1在配件33的前部34上的安置方式为，从加捻件10中出来的纱线F，在端部34的正前方中间处出来。由此，这使得纱线F在配件33上的凹槽32中的过渡期间具有准确几何构型，而不受纱锭3的加捻影响。通过凹槽32，能够轻易牢固地抓住纱线F，并一直把持，直至由落在后面的钢丝圈63导致的纱线F中的张力足够大时，纱线F会从当前的凹槽32跳跃至邻近的下一个凹槽32。由于落在后面的钢丝圈63造成的拉力，使得纱线F中的张力增大，从而不形成纱球，而是纱线F螺旋地绕配件33和纱锭3缠绕。

由于从加捻件10出来的充分加捻的纱线F以及布置在纱锭配件33上方的加捻件10，规定了纱线走向的准确几何构型，从而避免了纱线F的不规则跳跃或不规则捕获。凹槽32不必特别明显且无需棱角鲜明，就能够捕获和牢固保持纱线F。由此，能够保护纱线F并避免其起毛。业已证明，凹槽32的深度尺寸只要能够达到凹槽32宽度的一半，就有可能以很小的拉力将纱线F从凹槽32中拉出。因为张力震动和纱线F上的摩擦非常小，这样就不会影响纱线的质量。为了避免大的跳跃，合适的方法是，在配件33的周边处布设尽可能多的凹槽32，这样，纱线F的纵向差和跳跃就很小。

图6展示了另一实施例，其中，纱锭配件33在朝向导纱件1的一端，具有从配件33的轴径突出的环36，在环上开设了凹槽35。这些凹槽在其取向和长度上，与纱线走向的几何形状相配。它们朝着配件33的旋转轴倾斜，以α角切割由前部34和外表面所构成的轴环36的边缘。该α角是通过导纱件1的中间出口和纱线F的走向确定的，以此纱线F到达具有凹槽35的环36的边缘。凹槽35具有矩形横截面，但其纵向截面构成三角形。通过这些三角形的尖端，捕获和把持被引导经过边缘的纱线F。F2表示纱线F穿过凹槽35的另一个位置。凹槽35的这种设计，起到了控制和规范纱线F的捕获和释放的作用，从而使纱线F得到规则的加捻，并且几乎不受磨损。纱线F从位于线轴4上的附件33的轴上的凹槽35自由地穿出，在该处，纱线F朝钢丝圈设备滑下，而不形成纱球。

取代通过常规的导纱设备(抽头)，从并条机出来的纤维成分F’，穿过具有加捻装置10的导纱设备1，该加捻装置与纱锭转速同步的驱动，从而加捻纤维成分F’。通过磁性耦合1和10，实现由纱锭3带动加捻件10，使得加捻完全的纱线F退出加捻装置10。加捻完全的纱线F在离开加捻装置10以后，立即被引导通过具有凹槽32和35的纱锭配件33。纱线F由凹槽32和35捕获，以纱锭加捻带动其在钢丝圈63之前通过纱锭3。由于钢丝圈63落在后面，发生了已知的效果，即由于纱线张力的增大，不会形成纱球，且在纱线到达钢丝圈装置之前，围绕线轴4缠绕。此外，加捻装置10还配备有制动机构，采用这种制动机构可以缓冲和补偿张力震动，使得这种震动不会影响在并条机出口和加捻件之间的纺纱线。这种加捻，可以不受阻碍地且完全地传播至并条机出口。开设了凹槽32、35的配件33直接安装在加捻件10的下游。纱球制约的发生独立与加捻过程。

加捻件10专门针对加捻进行调整，使得纱锭配件33可以抓住原本不会受到用于抓住纱线的槽32，35影响的完全加捻的纱线F。纱锭配件33和凹槽32，35专门设计用于制约纱球，在这种情况下，设置在加捻装置中的制动机构几乎完全补偿了从某一凹槽32，35跳跃至另一凹槽而产生的震动。

加捻过程没有干扰地连续实现，并且只在并条机出口与加捻件之间的区域上进行。在此，加捻装置10中纱线的制动起到了决定性的作用。制动装置能够调节纱线张力，并且将其保持在一个总体上较低的水平。因此，纱线F行经锭子附件33的凹槽32，35时引起的摩擦载荷也很小，不会影响纱线质量。通过改变缠绕角度能够调节制动效果。已经证实，缠绕半圈或者一圈，对于纱线的载荷和同时的纱球制约，是最佳的。在同类发明的早期申请(WO 2004/072339A1)中，有进一步的详细说明。

因为从加捻件10中出来的是已经完成加捻的纱线F，因此，纱线对这种摩擦载荷在很大程度上是不敏感的。实验表明，相对于成品纱线只能达到约93％的加捻的常规导线设备，采用加捻件10，在纺纱三角区达到了超过100％的加捻。如果采用没有加捻件10的纱锭配件33，则因纱锭3和纱锭配件33的轴上的摩擦，造成加捻受阻，这种情况下在纺纱三角形区域仅能达成85％的加捻。在过去，特别是在纺制短纤维成分的时候，会导致不可接受的纱线质量下降，还会导致频繁的断线。

倘若除了加捻件10，还采用开设了凹槽的纱锭配件33，则不仅能够显著的提高纺纱质量和实现几乎不断线纺纱，还可以显著提高速度。在这种情况下，相对于没有采用纱锭配件而纺纱，尽管提高了速度，能量需求却显著降低。在图5中举例给出了纺制细度为Nm 40的纱线的功耗比较，两种情况为：

a)加捻件具有纱线制动而没有纱球约束环；

b)加捻件具有纱线制动和安装在下游的纱锭配件(制约纱球)。

如图所示，纱锭配件的转速能够达到26000rpm，这时没有纱锭配件33不可能进行纺纱。与没有采用纱锭配件33相比，在18000rpm下，采用纱锭配件33纺纱时，纱锭3的功耗要低16％，而在24000rpm下，这项差异甚至达到38％。这就是说，与没有采用纱锭配件纺纱相比，随着转速的提升，采用纱锭配件纺纱的功率需求有极其显著的下降。由此可以得出，特别是在较高的纱锭转速下，采用下游的纱锭配件，对于节省能量需求，起到特别有利的作用：纺纱速度几乎翻倍时，能量需求仅增加38％。更加令人惊异的是，这时纱线的质量并未下降，并能几乎不断线地进行纺纱。这样，就有可能实现在提高生产率的同时，显著节省能源，并且可以制约纱球而纺制短纤维，且不影响纱线的质量

Claims (19)

1.一种在环锭纺纱机上短纤维纺纱的方法，其中，短纤维被牵引进入并条机，当其从并条机出来时，被加捻以形成纱线，并借助于钢丝圈装置进行缠绕，由此，从并条机出来的纤维成分(F’)接着穿过导纱设备(1)，导纱设备具有配置了制动机构(13，13’)的加捻装置(10)，加捻装置与纺纱速度同步地接受驱动，并对纤维成分(F’)进行加捻，从而完全加捻的纱线(F)离开加捻装置(10)，其特征在于，完全加捻的纱线(F)以这种方式穿过设有凹槽(32，32’)的纱锭配件(33)，在纱线(F)到达钢丝圈装置(6，62，63)并缠绕之前，被凹槽(32，32’)捕获。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纱线(F)从加捻装置(10)中心被引导出来，并向与加捻装置(10)同轴设置的纱锭配件(33)的凹槽(32)移动。

3.根据权利要求1或2的所述方法，其特征在于，纱线(F)在加捻装置(10)中的速度被制动装置所降低。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，调节加捻装置(10)中由制动引起的速度下降，使得纱线张力总体上保持较低水平，但仍能补偿纱线张力震动。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，由数量尽可能多的凹槽(32)捕获纱线(F)，并且将其重新释放。

6.一种在环锭纺纱机上短纤维纺纱的装置，在并条机出口与环锭之间装设了具有加捻件的导纱设备，加捻件安置在环锭上端的上方一定距离处，并经磁力场与环锭结合，从而加捻件与环锭以相同的转速转动，其中，加捻件(10)具有纱线制动机构(12，13)，其特征在于，环锭(3)上所安装的配件(33)安装在加捻件(10)的下游，配件(33)具有环绕的凹槽(32，35)，用于捕获从加捻件(10)中出来的纱线(F)。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，与加捻件(10)间隔一定距离设置的配件(33)具有一个前部(34)，前部(34)包含一块永久磁铁(31)，该磁铁与加捻件(10)处的极性相反的磁铁构成了带动加捻件(10)的磁力场。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，配件(33)具有圆柱形外表面，其上开设了一直延伸至配件(33)的前部(34)处的凹槽(32，35)。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其特征在于，纱线(F)从位于配件(33)的前部(34)的前方的加捻件(10)中间穿出。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，配件(33)的直径与设置于配件(33)下游处的纱锭直径相等。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的装置，其特征在于，配件(33)的直径超出设置于其下游处的纱锭直径一凹槽深度。

12.根据权利要求6至11中任一项所述的装置，其特征在于，凹槽(32)的底部最终与位于下游的纱锭的直径相接触。

13.根据权利要求6至10和权利要求12中任一项所述的装置，其特征在于，配件(33)在其朝向环锭的一侧具有一条终止于凹槽(32)的带状物(35)，该带状物从相邻的纱锭直径凸出。

14.根据权利要求6至9、权利要求12和13中任一项所述的装置，其特征在于，配件(33)在其朝向导纱件(1)的一端，具有从配件(33)轴直径凸出的圆环(36)，该圆环上开设了凹槽(35)。

15.根据权利要求6至14中任一项所述的装置，其特征在于，凹槽(32，35)在其取向和长度上，与纱线走向的几何构型相配合。

16.根据权利要求14或权利要求15的装置，其特征在于，凹槽(35)以α角度切割由前部(34)和其外表面所构成的圆环(36)的边缘。

17.根据权利要求6至16中任一项所述的装置，其特征在于，凹槽(32，35)的数量应尽可能多。

18.根据权利要求6至17中任一项所述的装置，其特征在于，凹槽(32，35)的宽度大致对应于纱线直径的两倍。

19.根据权利要求6至18中任一项所述的装置，其特征在于，凹槽(32，35)的深度对应于凹槽宽度的一半。

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