CN114717693B - 一种均压节能的紧密纺纱装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种均压节能的紧密纺纱装置及其制造方法，涉及到纺纱新技术领域。异型管和细纱机的风箱主管道之间设置若干个吸风管，构成一个两端开放，中间密闭的气流通道；每个异型管上有6‑8个吸风斜槽，等间距均匀分布至少2个吸风管，吸风管和异型管表面垂直。本发明根据流体力学相关知识对这一设计进行改进，将异型管和吸风管以平滑的方式连接在一起，从而减少涡流和不必要的能量耗散，达到提高负压利用率，节能降耗的目的；根据风洞的设计原理，在距离吸风管较远处固定安装两个竖直放置的蜂窝器，在距离吸风管较近的位置处安装轻质柔软的稳流器，引导并均匀气流，保证各位置负压基本一致，降低锭间压差。

Description

一种均压节能的紧密纺纱装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及到纺纱新技术领域，具体来说是涉及一种均压节能的紧密纺纱装置及其制造方法。

背景技术

紧密纺是通过改进环锭细纱机形成的一种新型纺纱方法。与传统的环锭纺相比，紧密纺在细纱工序增强了对纤维的集聚和控制。它主要是通过在前罗拉输出端加装集聚装置，利用机械集聚或者负压集聚的作用来减小甚至消除加捻三角区。负压式紧密纺装置因其稳定高效的集聚效果，在环锭纺纱机上改装方便等优点，被广泛应用。而机械式紧密纺装置改装过程复杂，改装成本高。目前，四罗拉紧密纺装置占据了大约70%的市场份额。

通过集聚区负压气流的作用，纤维束产生翻转和横向移动，须条呈圆柱状，加捻三角区宽度大幅减小，从而达到减少毛羽，提高纱线强力，优化纱线结构，节约原材料和提高产品附加值的目的。

负压式紧密纺装置在异型管处的负压消耗占整个细纱机运行成本的很大一部分。而且现有紧密纺装置中，异型管与细纱机风箱主管道之间依靠吸风管连接，吸风管为塑料部件。实际生产过程中，为了使连接更加稳固，保证纺纱过程中整个流域的气密性，部分吸风管深入异型管的内部。这种连接在异型管内部形成涡流，加剧了能量消耗，不符合流体力学关于减小阻力的设计原理。另外，现有紧密纺装置机台较长，一般每台车有几百甚至上千个锭子，不同位置处的锭子负压不同，锭间负压差值高达几百帕。而负压对于紧密纺纱线质量影响巨大，这就导致同一台车不同位置纱线质量差异明显，不利于企业的生产和纱线质量控制。因此，解决锭间压差问题也是纺纱领域的一个重要研究课题。

公开号为CN110760955A的中国专利申请公开一种集聚紧密纺负压管装置。该装置在负压管内壁远离吸风斜槽一侧的集聚槽处设有挡风板，挡风板长短不一，从负压管两侧向中间吸风口逐步减小，挡风板的角度不大于45°。该装置可以减少气压消耗，且对须条的集聚效果较好。但是，这一设置实际加工难度比较大，加工成本高，且很难保证各个吸风口的负压一致。

发明内容

本发明目的是提供一种均压节能的紧密纺纱装置及其制造方法，将异型管和吸风管以平滑的方式连接在一起，从而减少涡流和不必要的能量耗散，达到提高负压利用率，节能降耗的目的。

一种均压节能的紧密纺纱装置，异型管和细纱机的风箱主管道之间设置若干个吸风管，构成一个两端开放，中间密闭的气流通道；每个异型管上有6-8个吸风斜槽，等间距均匀分布至少2个吸风管，吸风管和异型管表面垂直。

优选的是，本发明吸风管的内径为6-10mm，外径为14-20mm。吸风管和异型管内壁接触处采用倒圆角方式进行连接，倒角半径R为1-4.5mm。保证吸风管和异型管连接部分光滑，避免气流因流道的突变而产生涡流，达到节能降耗的目的。

优选的是，本发明在异型管内距离吸风管较远处安装两个互相平行的蜂窝器，蜂窝器固定在异型管内部，使气流在蜂窝器的作用下均匀且涡流减少；蜂窝器的安装位置在距离吸风斜槽大约5-20mm的位置处，位于异型管两端的蜂窝器的长度为8-13mm，位于中间位置的蜂窝器的长度为3-8mm。

优选的是，本发明由于蜂窝器有一定厚度，在厚度方向上将孔设置为沿着异型管长度方向孔径逐渐缩小的喇叭口样式，蜂窝器中孔的形状设置为六边形、三角形、圆形中的一种。用来引导气流向吸风管处有序流动，既可以保证气流流向稳定且均匀，涡流明显减少，也可以使吸风斜槽处的气流增大，达到提高负压利用率，节能降耗的目的。

优选的是，本发明同时在吸风管上安装随气流运动的稳流器，稳流器距离吸风管3-10mm，设置一个弧度α为100°-150°左右的圆弧，半径R’为2-6mm，圆弧边缘尖锐处倒角，倒角半径为0.2-2mm。稳流器的材质为织物、轻质塑料等，当气流经过时，稳流器随气流力作用摆动，对气流有一定的阻挡和均匀作用，可以使距离吸风管较近的吸风斜槽处的负压减小，从而使不同锭位间的负压差异明显减小。

优选的是，本发明根据纺纱品种和细度的不同，蜂窝器的高度H范围为5-20mm，目数M为100目至1500目。以均匀不同位置锭子间的气流，缩小锭间压差，保证不同锭子之间的气流基本一致，从而降低纺纱过程中不同锭位处纱线质量的差异。

基于本发明的紧密纺装置的制造方法，包括如下步骤：

步骤S1：根据不同的纱线细度要求，选择合适的倒角半径R和蜂窝器高度H及目数M，确定蜂窝器中孔的形状，以及稳流器的弧度α和半径R’，然后加工出所需的装置；

步骤S2：将该装置与上部吸风管连接在一起，保证从异型管到细纱机风箱之间的流域是封闭的；

步骤S3：选择适合定量的粗纱，并依据纱线细度和品种设置锭子转速、纱线捻度以及后区牵伸倍数等纺纱参数；

步骤S4：根据纱线细度，调整负压频率到合适值，使负压大小满足纺纱需要；

步骤S5：设定好上述参数，进行纺纱和后续测试。

在紧密纺装置中，异型管和细纱机的风箱主管道是通过一系列吸风管连接在一起的，组成了一个两端开放，中间密闭的气流通道。异型管为金属材质，吸风管为塑料材质。为了使吸风管与异型管连接紧密，防止在纺纱过程中出现漏气现象，影响纱线的质量，吸风管会有一部分接入异型管内部。但是，这一设计会影响异型管内部的气流，形成涡流，从而降低负压利用率。而且，由于不同位置的锭子与吸风管的距离长短不一致，锭子之间存在负压差，导致不同锭位所纺纱线质量差异相对较大。为了克服现有紧密纺装置的这一不足，本发明根据流体力学相关知识对这一设计进行改进，将异型管和吸风管以平滑的方式连接在一起，从而减少涡流和不必要的能量耗散，达到提高负压利用率，节能降耗的目的；根据风洞的设计原理，在距离吸风管较远处固定安装两个竖直放置的蜂窝器，在距离吸风管较近的位置处安装轻质柔软的稳流器，引导并均匀气流，保证各位置负压基本一致，降低锭间压差。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明的紧密纺纱装置及其制造方法，大幅降低紧密纺装置的负压能耗，提高紧密纺装置的负压利用率。

2、本发明的紧密纺纱装置及其制造方法，可以保证在纺纱过程中不会出现异型管和吸风管连接中断，防止出现漏气现象，同时采用蜂窝器和稳流器可以保证锭间负压差较小，同时使纺纱过程中的负压稳定，从而减小不同锭子之间的纱线质量差异。

3、本发明的紧密纺纱装置及其制造方法，结构简单，易于生产，方便对现有紧密纺装置进行改造，能够在节能的同时保证纱线质量。

附图说明

图1为本发明的俯视图。

图2为本发明的外部结构图。

图3为本发明的正视剖面图。

图4为蜂窝器处5异型管截面图。

图5为蜂窝器厚度方向上的截面侧视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明所设计的紧密纺装置如图1至图5所示。整体为金属材质，每个异型管1上有6-8个吸风斜槽2，等间距均匀分布2个吸风管3，吸风管3和异型管1表面垂直。

如图2所示，本发明的吸风管3的内径为6-10mm，外径为14-20mm。吸风管3和异型管1内壁接触处采用倒圆角方式进行连接，倒角半径R为1-4.5mm。保证吸风管3和异型管1连接部分光滑，避免气流因流道的突变而产生涡流，达到节能降耗的目的，倒角效果见图3所示。

同时根据风洞实验中均匀气流的方法，在异型管内距离吸风管较远处安装两个互相平行的蜂窝器4，蜂窝器4固定在异型管内部，使气流在蜂窝器的作用下均匀且涡流减少。蜂窝器4的安装位置在距离吸风斜槽2大约5-20mm的位置处，位于异型管两端的蜂窝器的长度为8-13mm，位于中间位置的蜂窝器的长度为3-8mm。由于蜂窝器4有一定厚度，在厚度方向上将孔设置为沿着异型管长度方向孔径逐渐缩小的喇叭口样式，蜂窝器中孔的形状6可以设置为六边形、三角形、圆形等，用来引导气流向吸风管处有序流动，既可以保证气流流向稳定且均匀，涡流明显减少，也可以使吸风斜槽处的气流增大，达到提高负压利用率，节能降耗的目的。

同时在距离吸风管较近处安装可以随气流运动的稳流器5，根据流体力学中拉瓦尔喷管的工作原理可知，同样管道内，当截面积减少时，气流速度会增大。稳流器5距离吸风管大约3-10mm，是一个弧度α为100°-150°左右的圆弧，半径R’为2-6mm，圆弧边缘尖锐处倒角，倒角半径为0.2-2mm。稳流器5的材质为织物、轻质塑料等，当气流经过时，稳流器5随气流力作用摆动，对气流有一定的阻挡和均匀作用，可以使距离吸风管较近的吸风斜槽处的负压减小，从而使不同锭位间的负压差异明显减小；根据纺纱品种和细度的不同，蜂窝器的高度H范围为5-20mm，目数M为100目至1500目，以均匀不同位置锭子间的气流，缩小锭间压差，保证不同锭子之间的气流基本一致，从而降低纺纱过程中不同锭位处纱线质量的差异。

一种紧密纺装置的制造方法，包括以下内容：

步骤S1：根据不同的纱线细度要求，选择合适的倒角半径R和蜂窝器高度H及目数M，确定蜂窝器中孔的形状，以及稳流器的弧度α和半径R’，然后加工出所需的装置。

步骤S2：将该装置与上部吸风管连接在一起，保证从异型管到细纱机风箱之间的流域是封闭的。

步骤S3：选择适合定量的粗纱，并依据纱线细度和品种设置锭子转速、纱线捻度以及后区牵伸倍数等纺纱参数。

步骤S4：根据纱线细度，调整负压频率到合适值，使负压大小满足纺纱需要。

步骤S5：设定好上述参数，进行纺纱和后续测试。

如图3所示，本发明通过数值模拟将紧密纺的出风口设置成具有一定倒角半径的结构，保证吸风管和异型管连接部分光滑，避免气流因流道的突变而产生涡流，达到节能降耗的目的。

本发明根据风洞实验中均匀气流的方法，在异型管内距离吸风管较远处安装两个互相平行的蜂窝器，蜂窝器固定在异型管内部，使气流在蜂窝器的作用下均匀且涡流减少，达到均压节能的目的。

本发明的蜂窝器有一定厚度，在厚度方向上将孔设置为沿着异型管长度方向孔径逐渐缩小的喇叭口样式，如图5所示。用来引导气流向吸风管处有序流动，既可以保证气流流向稳定且均匀，涡流明显减少，也可以使吸风斜槽处的气流增大，达到提高负压利用率，节能降耗的目的。

本发明根据流体力学中拉瓦尔喷管的工作原理设计稳流器。当气流经过时，稳流器随气流力作用摆动，对气流有一定的阻挡和均匀作用，可以使距离吸风管较近的吸风斜槽处的负压减小，从而使不同锭位间的负压差异明显减小；以均匀不同位置锭子间的气流，缩小锭间压差，保证不同锭子之间的气流基本一致，从而降低纺纱过程中不同锭位处纱线质量的差异。

实施例1

步骤S1：本实施例纺纱线为27.5tex, 纱线品种为粘胶。选择的倒角半径R为4mm，所选用蜂窝器高度H为20mm，目数M为100目，蜂窝器中孔的形状设置为六边形，稳流器的弧度α为150°，半径R’为6mm。

步骤S2：将该联合装置与上部吸风管连接在一起，保证从异型管到细纱机风箱之间的流域是封闭的。

步骤S3：选用粗纱定量为5.2g/10m，并依据纱线细度和品种，设置细纱机的锭子转速为8500r/min、纱线捻度680捻/m，后区牵伸倍数1.2倍。

步骤S4：根据纱线细度，采用异型管和吸风管光滑连接且加装蜂窝器的紧密纺纱机时，负压频率调至33.9Hz，经过测试发现，不同锭子之前的负压差小于30Pa，纺纱过程中负压值稳定在3050Pa左右，满足纺纱需要。而采用原紧密纺纱装置时，负压频率设置为37.3Hz，不同锭子之前的负压差最高达220Pa，且纺纱过程中负压值浮动较大。

步骤S5：设定好上述参数，进行纺纱。随后将样品放在标准大气条件下调湿48小时。经测试，纱线的断裂强力提高10.5%，断裂强度不匀率下降6.56%，有害毛羽量减少31%。同时根据负压与功率的关系式可知，采用负压管和吸风管联合装置时，能耗降低了23.59%。

实施例2

步骤S1：本实施例纺纱线为17.0tex, 纱线品种为粘胶。选择的倒角半径R为3.5mm，所选用蜂窝器高度H为10mm，目数M为800目，蜂窝器中孔的形状设置为圆形，稳流器的弧度α为120°，半径R’为3mm。

步骤S2：将该联合装置与上部吸风管连接在一起，保证从异型管到细纱机风箱之间的流域是封闭的。

步骤S3：选用粗纱定量为4.8g/10m，并依据纱线细度和品种，设置细纱机的锭子转速为10700r/min、纱线捻度830捻/m，后区牵伸倍数1.2倍。

步骤S4：根据纱线细度，采用异型管和吸风管光滑连接且加装蜂窝器的紧密纺纱机时，负压频率调至32.0Hz，经过测试发现，不同锭子之前的负压差小于50Pa，纺纱过程中负压值稳定在2600Pa左右，满足纺纱需要。而采用原紧密纺纱装置时，负压频率设置为33.8Hz，不同锭子之前的负压差最高达200Pa，且纺纱过程中负压值浮动较大。

步骤S5：设定好上述参数，进行纺纱。随后将样品放在标准大气条件下调湿48小时。经测试，纱线的断裂强力提高9.72%，断裂强度不匀率下降4.87%，有害毛羽量减少40%。同时根据负压与功率的关系式可知，采用负压管和吸风管联合装置时，能耗降低了20.2%。

实施例3

步骤S1：本实施例纺纱线为22.0tex, 纱线品种为棉。选择的倒角半径R为4mm，所选用蜂窝器高度H为18mm，目数M为200目，蜂窝器中孔的形状设置为四边形，，稳流器的弧度α为130°，半径R’为4mm。

步骤S2：将该联合装置与上部吸风管连接在一起，保证从异型管到细纱机风箱之间的流域是封闭的。

步骤S3：选用粗纱定量为5.0g/10m，并依据纱线细度和品种，设置细纱机的锭子转速为10000r/min、纱线捻度728捻/m，后区牵伸倍数1.2倍。

步骤S4：根据纱线细度，采用异型管和吸风管光滑连接且加装蜂窝器的紧密纺纱机时，负压频率调至32.9Hz，经过测试发现，不同锭子之前的负压差小于42Pa，纺纱过程中负压值稳定在2840Pa左右，满足纺纱需要。而采用原紧密纺纱装置时，负压频率设置为34.2Hz，不同锭子之前的负压差最高达180Pa，且纺纱过程中负压值浮动较大。

步骤S5：设定好上述参数，进行纺纱。随后将样品放在标准大气条件下调湿48小时。经测试，纱线的断裂强力提高12.72%，断裂强度不匀率下降5.69%，有害毛羽量减少35.2%。同时根据负压与功率的关系式可知，采用负压管和吸风管联合装置时，能耗降低了24.31%。

实施例4

步骤S1：本实施例纺纱线为14.2tex, 纱线品种为棉。选择的倒角半径R为3mm，所选用蜂窝器高度H为5mm，目数M为1500目，蜂窝器中孔的形状设置为圆形，稳流器的弧度α为105°，半径R’为2mm。

步骤S2：将该联合装置与上部吸风管连接在一起，保证从异型管到细纱机风箱之间的流域是封闭的。

步骤S3：选用粗纱定量为4.8g/10m，并依据纱线细度和品种，设置细纱机的锭子转速为12000r/min、纱线捻度960捻/m，后区牵伸倍数1.2倍。

步骤S4：根据纱线细度，采用异型管和吸风管光滑连接且加装蜂窝器的紧密纺纱机时，负压频率调至30.6Hz，经过测试发现，不同锭子之前的负压差小于50Pa，纺纱过程中负压值稳定在2470Pa左右，满足纺纱需要。而采用原紧密纺纱装置时，负压频率设置为32.3Hz，不同锭子之前的负压差最高达200Pa，且纺纱过程中负压值浮动较大。

步骤S5：设定好上述参数，进行纺纱。随后将样品放在标准大气条件下调湿48小时。经测试，纱线的断裂强力提高11.8%，断裂强度不匀率下降6.01%，有害毛羽量减少32.8%。同时根据负压与功率的关系式可知，采用负压管和吸风管联合装置时，能耗降低了21.35%。

本发明根据流体力学相关知识对这一设计进行改进，将异型管和吸风管以平滑的方式连接在一起，从而减少涡流和不必要的能量耗散，达到提高负压利用率，节能降耗的目的；根据风洞的设计原理，在距离吸风管较远处固定安装两个竖直放置的蜂窝器，在距离吸风管较近的位置处安装轻质柔软的稳流器，引导并均匀气流，保证各位置负压基本一致，降低锭间压差。

Claims (3)

1.一种均压节能的紧密纺纱装置，其特征在于异型管和细纱机的风箱主管道之间设置若干个吸风管，构成一个两端开放，中间密闭的气流通道；每个异型管上有6-8个吸风斜槽，等间距均匀分布至少2个吸风管，吸风管和异型管表面垂直；吸风管的内径为6-10mm，外径为14-20mm；吸风管和异型管内壁接触处采用倒圆角方式进行连接，倒角半径R为1-4.5mm；

在异型管内距离吸风管较远处安装若干个互相平行的蜂窝器，蜂窝器固定在异型管内部，使气流在蜂窝器的作用下均匀且涡流减少；蜂窝器的安装位置在距离吸风斜槽5-20mm的位置处，位于异型管两端的蜂窝器的长度为8-13mm，位于中间位置的蜂窝器的长度为3-8mm；

同时在吸风管上安装随气流运动的稳流器，稳流器距离吸风管3-10mm，设置一个弧度α为100°-150°左右的圆弧，半径R’为2-6mm，圆弧边缘尖锐处倒角，倒角半径为0.2-2mm；

根据纺纱品种和细度的不同，蜂窝器的高度H范围为5-20mm，目数M为100目至1500目。

2.根据权利要求1所述的紧密纺纱装置，其特征在于由于蜂窝器有一定厚度，在厚度方向上将孔设置为沿着异型管长度方向孔径逐渐缩小的喇叭口样式，蜂窝器中孔的形状设置为六边形、三角形、圆形中的一种。

3.基于权利要求1-2任一项所述的紧密纺纱装置的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤S1：根据不同的纱线细度要求，选择合适的倒角半径R和蜂窝器高度H及目数M，确定蜂窝器中孔的形状，以及稳流器的弧度α和半径R’，然后加工出所需的装置；

步骤S2：将该装置与上部吸风管连接在一起，保证从异型管到细纱机风箱之间的流域是封闭的；

步骤S3：选择适合定量的粗纱，并依据纱线细度和品种设置锭子转速、纱线捻度以及后区牵伸倍数；

步骤S4：根据纱线细度，调整负压频率到合适值，使负压大小满足纺纱需要；

步骤S5：设定好上述参数，进行纺纱和后续测试。