CN1434157A - 影响空气涡流纺纱设备锭子通道中轴向流动的方法 - Google Patents

Abstract

用于影响导纱管中流动的技术是以这样的方式在纤维导向面后至锭子锥并通过进入锭子通道的入口影响锭子通道，即纤维端的送入动作和后纤维端的分布形成较弱的或受抑制的逆流或同向流动，所述方式是流出通道和锭子通道之间流动－活动连接，如借助孔或通过使用能渗透的流体烧结材料的通道。

Description

影响空气涡流纺纱设备锭子通道中轴向流动的方法

技术领域

本发明涉及一种方法，即在一种用于生产由纤维结构构成的细纱装置中的设备和方法，其包括具有纤维导引表面的导纤维管，用于引导纤维结构的纤维进入导纱管入口，并进一步包括用于产生围绕导纱线管入口的紊流的流体装置，以及涉及根据本发明用于影响静止锭子锭子管中的流动状态的方法。

背景技术

US5528895中公开了一种设备，其中在导引纤维部件中引导通过纤维剩余部固定纤维端部的纤维，借助该设备可以通过以生产均匀而结实纱线的方法产生的气旋来抓紧纤维。为了引导纤维而提供了针，以与导纱管同心的方式布置该针，输送的纤维围绕该针以螺旋方式沿向着导纱线管的方向延伸以便得以纺纱。

发明目的

已经注意到在导纱管中，形成沿着与纱线通道方向相对延伸并在入口处形成流体流动。所述在入口产生的流动影响纤维端部引入或进入入口和围绕固定锭子旋转的纤维端部分布。尽管在这种情况下涉及的是结实的短纤维，但是对纤维端部引入或喂入的影响是不利的，偶尔会导致损失整个纤维。本发明目的是以这样的方式影响所述流动，即，一方面促进上述分布，另一方面防止纤维损失。

实际上以这样的方式实现该目的，锭子管中的流动受到结构的影响，纤维端部的喂入动作和纤维端部的分布较弱以便抑制逆流或同向流动，所述结构为外流出管和锭子管之间的活性流动连接(flow-active connections)。根据解决方式和较佳实施例的进一步详细说明将结合附图进行解释。

本发明基于以下发现，即，通过影响锭子管中流动状态(压力和速度改进)可以影响在入口区域内送入纤维和纱线形成过程。主动的影响会因此确保消除消极作用的流动。

为了产生积极影响，在纤维管中设置的结构，起流体源或流体汇(sink)的作用或者用于影响流动和压力状态。这些结构能影响各部分上的流动速度和压力分布。与本领域公知设备相反，可以以这样的方式设置流动状态，即，在纱线形成过程中，以最佳方式混合要处理的纤维。

为了影响锭子管中的状态，以下参数是特别相关的：引入或除去的流体(空气)量、位置和方向，在何处并且如何将流体引入或除去以及锭子管的横截面和形状。下面通过参照附图所示的实施例详细说明参数的关系。

从其基本原理来说，本说明书中公开的本发明适于与US5528895中公开的不同空气涡流纺纱设备(air-vortex spinning apparatuses)一起使用。特别是适于CH1845/00中公开的纺纱设备，因为可以用该设备生产出极高质量的纱线。

附图说明

现在参照显示了多个过程的多个附图详细说明本发明，其中：

图1、1a、b、c为与下述内容有关的设备部件的横截面图；

图2a、b示出了用于影响锭子管中流动的多个实施例。

图3示出了由本发明技术引起的靠近锭子锥和锭子锥内近似流动状态的部分横截面图；

图4示出了计算机模拟的锭子锥入口处的流动状态；

图5示出了本发明设备的第一实施例；

图6示出了本发明设备的第二实施例；

图7示出了图4结构的前视图；

图8示出了锭子通道不同结构；

图9示出了另一实施例。

具体实施方式

图1、1a和1c示出了纤维输送边29，它非常靠近设置在所谓的锭子32中的导纱管或锭子管道45入口35。纤维输送边29最好位于与开口35相距预定距离A的位置，假想平面E包括平行于锭子通道45中心线47的边，纤维输送边29最好位于与所述中心线47相距距离B的假想平面E的位置。

根据纱线类型、平均纤维长度和相应的实验结果，距离A的范围是0.1至1.0mm。距离B取决于入口35的直径G，根据实验结果，距离B的范围是所述直径G的10％至40％。

纤维输送边和锭子的入口之间具有非常小的间距在该区域中是很关键的并且有干扰作用，如应该控制不良的流动状态，这是本发明的目的所在。

此外，纤维输送边29包括长度D1(图1a)，长度D1与锭子管道45的直径G相同，并由纤维输送件27的面表面30和纤维导向表面28所形成。具有高度O的面表面30位于直径G的区域内并具有根据经验确定的位于平面E和相对的锭子通道45内壁48之间的间距H。当纤维和纱线导向件4具有由锭子6的面侧6a渐细的结构(如图1b所示)或具有管形件5c(如图1c所示)时，所有间距也需要以相应的方式根据经验来确定。

纤维输送件27具有用于引导纤维的导向件，并在安装于喷嘴组件20内的支撑件37中对其进行导向，纤维输送件27与所述支撑件37之间形成构成导纤维管26的间隙，并在入口处具有纤维接收边31，引导由一对纤维输送辊(未示)输送的纤维围绕该纤维接收边。该对纤维输送辊通过吸气流抓紧所述纤维并通过导纤维管26输送纤维。通过产生喷射器效果的气流方向28，由喷嘴21中产生的气流形成吸气流。

如图1a和1b所示，所述喷嘴在喷嘴组件20中倾斜并一方面是为产生上述喷射器效果，而具有β角，另一发明是在纤维输送件27的锥部36上沿着或绕着前锭子表面34形成以旋转方向27进行旋转的气旋，为的是在锭子32的锭子通道45内形成纱线而具有的α角，下面对其予以说明。

由喷嘴21在涡流腔22中产生的气流散发到大气中或通过围绕锭子32形成的排气通道23沿锭子锥33进入吸气装置。

该装置不具有本发明方法的作用，下面将对该方法进行说明。

图2a显示了影响锭子通道中流动状态的第一实施例。该附图详细显示了图1的结构，此外示出了排气通道23和锭子通道45之间的两连接通道40。在该实施例中最好有两个孔，流动的流体可以流过该孔。以下述获得所要求效果的方式选择孔的数量和位置、关于锭子管45中心线47的倾斜以及孔的直径。通过实验可以方便的确定最佳值。

根据图2b，锭子锥33的材料还可包括具有不规则布置的通道40的可透过流体的烧结材料，这种不规则布置的通道40对于这样的烧结材料很常见，使得可以以非常均匀的流动方式利用排气通道23和锭子通道45之间的不同压力状态，好比是一种层覆盖(blank coverage)。如果选择了孔，则只要通气道23中锭子表面上的气流足够大，则多少会产生文氏管效应；如果选择烧结的坯块，则只要在离开锭子锥而向着喷嘴组件20的通气道23中路径A上产生压力梯度，就可利用负压效应，由此在通气道23中的锭子锥表面上产生负压。上述两种情况均取决于设备中的气流状态，必须首先通过实验确定具有孔或烧结材料的锭子或锭子锥的使用。烧结材料中的通道比孔更细。但是这些通道的优点是容易制造。金属烧结材料通常具有比较粗糙的结构，与由陶瓷制成的烧结材料相比其通道更清楚。在这种情况下，必须通过实验确定应用该预期效应或其他预期效应。

下面结合附图3详细说明在这样的连接通道中流动的结果。

图3示出了采用本发明方法后锭子锥33上气流状态的示意图。在这种情况下，为在通气道23和锭子管道45之间形成可透过气流的连通而在锭子锥33中形成多个孔40。如图4所示，图中为计算的模拟气流，它涉及围绕锭子锥的空间螺旋气流。为了简单起见，气流箭头用气流主方向意义上的直线表示，为的是表示通气道中路径A上近似的压力梯度。随机设置在这里的通道40表明(由显示的流动箭头表示)气流由孔排出并流入通气道23。因此，由锭子管道45吸取一定量气流并且(在该示例中也由流动箭头对其进行表示)，在锭子管道的入口使其“反向”流动。鉴于事先在锭子管道45的进气口35出现气流，所述气流现在则流入锭子管道35并沿与纤维相同的方向流动并可能实际支承其入口。这有益地降低了纤维的损失。如上所述，这是表示该方法效果的示例。例如可以以这样的方式影响锭子通道和通气道之间的平衡，即仅仅由纤维夹带的必然气流流过锭子通道，并且不在两方向中任何一方向上产生强制气流。

两气流源在通气道中形成流动，如一方面，吸入的气体流过导纤维管26，并且由喷嘴21形成旋流，最终在通气道汇聚，压力梯度基本消除。因此，在沿着通气道离开进气口35一定距离后形成阈值，如果可能的话，不再利用压力差。这也是可以有效产生活性流动连接通道的阈值。当由锭子锥上距离进气口35大约10倍于进气口35直径的位置出现该阈值，该阈值决定了活性流动区。不仅连接通道的位置用于有目的的计量，而且单个连接通道的横截面和所有连接通道的整个横截面用于有目的的计量。必须根据相应的条件以实验的方式来确定这些参数。

如果是具有由烧结材料制成的锭子锥溶剂，使锥的所述长度为烧结材料而其余长度为固体材料是很有益的，最好呈可交换烧结材料锭子端的形式，因为这部分受到很强的磨损和撕裂作用。锭子端结构呈具有活性流动区的锭子的可交换部形，它显然还可以应用于具有孔或开口管道的锥中。

图4显示了根据本发明由计算机模拟的在没有任何影响措施下的锭子开口处流动状态。在一侧(图中左侧)可以看到锭子锥33，在另一侧(图中左侧)可以看到纤维输送件27/28。即使不用转移信号设计，也可以很好地识别的具有主要流动状态的进气口35。所示的流动状态是由计算机根据装置的预定几何形状计算的。该模拟不考虑缠绕针(wrapping needle)，  如本领域上述状态所示，并且与图3不一致，图3显示了纤维输送边。在具有缠绕针销(wrapping pin)的装置中和具有纤维输送边的装置中产生这里所示的效果，即由喷嘴组件20中喷嘴21产生的旋转涡旋(rotating swirl)，H表示主涡旋；在这种情况下，仅仅讨论在旋涡腔中产生的总流动效果和在锭子开口处产生的流动状态。旋转涡旋W_H通过通气道23沿锭子锥33传播而作为空间涡旋流，由箭头W表示。沿锥的补充计算证实了这一点。

计算表明以这样的方式在通气道中形成流动，即获得径向压力梯度，在锭子锥表面的压力小于排气道中喷嘴组件壁处的压力。必须在选择的几何结构中这样假定，即从锭子通道中吸离气流并产生与纤维相反的流动。在已知情况下，采用易于制造的烧结材料锥比较有利。孔还会产生相同的虹吸效果。

在通过具有排气通道的锭子通道的活性流动连接的空气涡流纺纱过程中，所述的方法是以定量方式影响在锭子的锭子通道中形成的气流。该方法特别适于通过具有排气通道的锭子通道的活性流动连接来影响静止锭子的锭子通道中形成的气流。不用任何附加的技术措施而是以通用的方式使用产生的动态，以便以这样的方式通过利用锭子和排气道之间的压力差来实现要求的目的，即，使气流由锭子通道向着排气道流动。

该方法为在空气涡流纺纱过程(air-vortex spinning process)中以定量方式影响在锭子通道中形成的气流，实现此方法的措施是，在一定区域上，在锭子通道和排气道之间提供至少多个活性流动连接通道。

根据下述的措施给出了用于在空气涡流纺纱过程中影响锭子的锭子通道中所形成气流的方法。

图3示出了影响锭子通道45中流动状态的本发明装置1第一实施例的立体图。为了更清楚地显示，所示的装置1为部分剖视图，以便能看到锭子通道45。将锭子通道45设置在锭子32内的中心位置。第一和第二流道40、41与锭子通道45相通，这些流道用于供应或排出流体。

流道40、41设置成两组。第一组的第一流道40用于向锭子通道45内输送流体。以这样的方式排列所述流道40，即流入锭子通道45内的流体包括沿纱线46移动方向(正Y方向)的方向分量。第二组的第二流道41用于从锭子通道45中排出流体。它们具有促使液体排出的排列。

所述流道40、41对所述锭子通道45和它的入口35区域内中的涉及压力和速度的流动状态产生影响。这样影响的结果是，可根据欲加工的所述纤维和所述加工速度按预定的方式设定所述主要流动状态。

在所述的实施例中，流道40、41由管42、43构成，管42、43由外部穿过锭子32与锭子通道45内相通。管42、43通入环形输送通道50、51，这些环形输送通道包围通气道23并采用流体进行第一流道40的接头喂送或从第二流道41排出流体。

所示实施例中的第一和第二流道40、41延伸到锭子通道45的中部。为了对流动产生附加作用，通道还可以具有与锭子通道45相切的排列，以这样的方式形成的结构产生旋转流动。

通过由第一和第二通道40、41输送或排出不同流体量，可以对流速和压力状态产生附加影响。如果通过第二组流道41吸取的流体多于通过第一组流道40输送的流体，则在锭子通道45的入口35区域内形成适当的布置的情况下形成流入锭子通道的流动。

要明白，根据该应用可以有不同实施例，包括离散和成群的流体源和/或流体汇。

可以以这样的方式防止通气道23的细分部分，即锭子具有空心结构，通过该结构(图7)形成流体源/流体汇的连接。

图4示出了本发明装置1另一实施例的侧剖视图。锭子32位于通气道23内并与鱼雷有些形似。锭子32通过三个支架52、53夹持在两区域之间。支架52、53包括流道40、41，流道40、41各自各第一和第二管形通道50、51与锭子通道45连接。流道用于输送流体或从锭子通道45中排出流体，并以影响锭子通道45中流体流动的方式进行输送和排出流体。第一组的流道40基本沿径向延伸，但是关于锭子通道45向后方向倾斜，使得通过所述流道流入锭子通道45的流体沿纱线移动方向分流。第二组的流道41延伸到第二管形通道51内。第二管形通道51和第二组的流道41用于从锭子通道45中吸取流体。如果需要的话，还可以形成反向的流动状态。

通过使流体流入锭子通道45或从锭子通道45吸取，锭子通道45中和入口35区域中的流动受到有目的的影响，使得避免了现有技术的装置中发生的逆向回流得以避免。流体源或流体汇的布置在锭子通道45的入口区产生喷射器效果，起到使纤维进入锭子通道的作用。

如图示的实施例可以看出，锭子通道的整个长度均具有环形横截面。通过改变纵剖面可以许多方式对沿锭子通道45的流动产生附加影响作用。可以接合流体sink41和/或流体源40对流动进行最佳调整而复合要求。

必须注意这里所示的装置还可以不需要流体源进行工作。在这种情况下，其基本起类似于普通纺纱装置的作用。

图5显示了根据图4从位于旋涡腔(纺纱腔)22内的观察者角度看到的锭子32和锭子通道45。支架52、53各自设置成相互偏置120°角。他们具有这样的布置，即不对通气道23中的流动产生负面影响。在该实例中支架52、53沿锭子32的方向成直线排列。另外，它们还可以沿螺旋线方向设置而影响通气道中的流动。可以有具有支架偏移数的其他实施例。在微小结构中，可以通过单个支架支承锭子32。

图8a、8b和8c示出了锭子通道45的纵剖面和流体源40和流体汇41沿横截面的布置。由于是对称布置，因此仅示出了延伸至中心线47的一半锭子通道。

图8a示出了纵截面大致不变的锭子通道45。沿轴向(y方向)相互偏置的几个流道40延伸到锭子通道45内。倾斜的结果是，流入的空气形成沿锭子通道45正的y方向的脉冲分量。导致作用于锭子通道45的入口35区域的抽吸效果。因此防止了逆向的回流。

图8b示出了横截面变化的锭子通道45。具有不同速度的空气(脉冲)由流体源40流入通道45。因此对流体速度和压力产生积极的影响。

图8c示出了锭子通道45的另一实施例。所述锭子通道的纵截面是变化的，首先沿y方向增大，接着再减小。在第一变化横截面区域内，有用于喷射气体的流体源40。以较平的角度向着锭子通道45设置流体源的开口，以这样的方式引入的流体包括沿y方向的大的脉冲部分。另一流体源40还用于引入附加量的流体并影响局部速度和压力分布。流体sink41设置在横截面的第二变化区域内，并用于排出流入锭子通道的大部分流体。纱线46位于锭子通道45内，仅示出了一段纱线，纱线46不受其影响并通过锭子通道45的窄区排出。

图7示出了本发明装置1的另一实施例横截面。所述装置具有锭子32，锭子32包括第一和第二同心设置的环形通道50、51。第一环形通道50用于将空气送入流道40。在所述的实施例中，流道40涉及内管49内的孔40，这些孔设置成与轴线47倾斜。

第二环形通道51用于通过流体通道41从锭子通道45内排出流体(空气)。在本实例中，流体通道一般涉及径向设置的孔41。所示的结构具有的优点是，通气道不受影响。此外，该实施例适于旋转锭子。

所示结构的锭子通道45的纵截面不变化。另外，纵向还可以设置成可变的。

在第一流道40和锭子通道(纱线通道)45具有合适尺寸的情况下，用作排气道的第二通道41并不是必须的。因此可以适当设置第二通道41和锭子通道45而省去第一通道40。要明白可以通过组合所示的实施例来获得其他实施例。

Claims (23)

1、一种在空气涡流纺纱过程中通过锭子通道与排气道的活性流动连接而影响气流在锭子的锭子通道中形成的方法，其特征在于：在这方面，它涉及对在形成于锭子通道内气流的定量影响，使得从锭子通道的入口未有流体形成。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于它涉及固定式锭子。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于以这样的方式设置锭子和排气道之间的连接，即，不引导流体通过所述入口而由锭子通道流向排气道。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于引导流体由所述锭子通道流向使流体流入锭子通道入口的范围。

5、如权利要求3所述的方法，其特征在于锭子通道(45)与流体源(50)和/或流体汇(51)成活性流动连接。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于使流体流入锭子通道(45)和/或从其中吸取流体使得锭子通道(45)的入口(35)不形成流体。

7、如权利要求5所述的方法，其特征在于使流体流入锭子通道(45)和/或吸取流体使得锭子通道(45)的入口(35)不形成流体。

8、一种实现如权利要求1至7所述方法的装置，其用于在空气涡流纺纱过程中定量影响锭子通道(45)中形成的气流，其特征在于：在锭子通道(45)和排气道(23)之间设置至少一个最好几个至多个活性流动连接通道(40)。

9、如权利要求8所述的装置，其特征在于所述连接通道是设置在锭子(32)的锭子锥(33)内的孔(40)。

10、如权利要求9所述的装置，其特征在于所述孔(40)在锭子通道(45)和排气道(23)之间沿纵轴(47)方向偏置。

11、如权利要求9或10所述的装置，其特征在于以径向对称的方式布置多个孔(40)。

12、如权利要求9所述的装置，其特征在于锭子(32)或锭子锥(33)由可渗透流体的烧结材料构成。

13、如权利要求9所述的装置，其特征在于锭子(32)或锭子锥(33)由可渗透流体的金属烧结材料构成。

14、如权利要求9所述的装置，其特征在于锭子(32)或锭子锥(33)由可渗透流体的陶瓷烧结材料。

15、如权利要求8至14所述的装置，其特征在于活性流动连接通道(40)以这样的方式设置，即，流动活动区由锭子通道(45)的入口(35)延伸经过锭子锥(33)，延伸长度为所述入口直径的10倍。

16、如权利要求15所述的装置，其特征在于以可互换的方式设置具有活性流动区的锭子(32)部分。

17、如权利要求6所述的装置，其特征在于至少一个孔(40、41)关于锭子通道(45)的轴线倾斜。

18、如权利要求17所述的装置，其特征在于至少一个孔(40、41)以这样的方式倾斜，即，使得通过所述孔流入的流体具有面向纱线(46)移动方向的方向分量(+y)。

19、如权利要求9至18所述的装置，其特征在于至少一个孔(40、41)沿切向延伸到锭子通道(45)内，形成的所述孔使锭子通道(45)内的流体具有涡旋。

20、如权利要求9至19所述的装置，其特征在于至少有一个输送通道(50、51)，所述输送通道用于将流体输送到至少一个流体通道(40)内或从所述至少一个流体通道(41)中吸取流体。

21、如权利要求9至20所述的装置，其特征在于所述锭子(32)具有鱼雷形结构，并通过至少一个支架(52、53)夹持在导纤维通道中。

22、如权利要求9至21所述的装置，其特征在于锭子(32)包括至少一个同心设置的通道(50、51)，用于将流体注入至少一个流体通道(40、41)或从所述至少一个流体通道中吸取流体。

23、如权利要求22所述的装置，其特征在于所述锭子(32)具有使其得以绕其轴线旋转的结构。

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