CN1500060A - 交叉卷绕筒子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种交叉卷绕筒子(1)，其中纱线卷绕的螺旋线在相邻位置有不同的螺距。卷绕比例应这样选择，即当退绕点从退绕端向底端移动时的退绕量是大于当退绕点从底端向退绕端移动时的退绕量。
Description
交叉卷绕筒子也称筒子卷装，筒子上退绕出的纱供给用纱的机器，例如一台织机或一台针织机。交叉卷绕筒子的筒子卷装是自支持的，筒子正面两端不需用边盘。交叉卷绕筒子内部的保持是通过纱或线的络纱是用较大的螺旋螺距，而不是采取有边盘筒子时的紧密地卷绕方式。为了纱在每一纱层中多次地交叉以及其下面的纱层稳定，螺旋线螺距是大的。同时为位于下面的纱层形成一个包缠面。
纱线在每层内交叉形成的螺旋角或交叉角阻止纱挤入到各纱层的各个纱圈内，如象平行卷绕的情况。在筒子卷装的端面，纱在每个翻转点形成过渡，从这一纱层过渡到另一纱层或从一螺旋线到另一螺旋线。为了端面稳定，在两个端面的翻转点不断改变其在筒子卷装内的位置。
为了纱能够从筒子顶端退绕，至少需要自由进入到交叉卷绕筒子的一个端面。筒顶退绕时，交叉卷绕筒子自身处于静止。纱的退绕是从静止的交叉卷绕筒子上面穿行过一个导纱眼。导纱眼与筒子退绕面保持一定间距并位于交叉卷绕筒子的对称轴线上。
从德国专利DE 41 42 886得知一种交叉卷绕筒子，其中每层纱圈螺距是不同的。即纱在一纱层内形成的螺旋线螺距与处于其下面或其上面的纱层内的螺旋线螺距大小是有差别的。
借助不同的螺距应能解决交叉卷绕筒子的一个退绕问题。如果螺旋角相同，则会导致纱倾向于收集到交叉点上，从而使退绕性能变坏。这种粘附突然地提高退绕力直至纱超负荷和断裂。
为了生产大家所知的交叉卷绕筒子，使用一种不同动程速度工作的往复横动装置。生产的交叉卷绕筒子是这样络纱的，即纱的退绕点如果在筒子卷装外面从退绕端向底端移动，此时退绕的纱量要小于纱退绕点按相反的方向移动时的纱量。
现代纺织机器，特别是织机，已经达到了纱的极限供给速度。
图1表示大家所知的一个交叉卷绕筒子1的退绕状况示意图。交叉卷绕筒子1是由一个筒子卷装2组成，该卷装是在一只圆筒形筒管3上络纱而成。一根线或纱4构成筒子卷装2。纱4借助大家所知的往复横动装置一层层地卷绕。两个这种纱层部分地表示在图1内。纱4的一纱层用5标志，另一纱层用6标志。例如纱层5是径向处于较内部的纱层，而纱层6是处于径向较外部的纱层。一圈纱层，比如纱层5形成纱4的卷绕，产生一个左旋，而纱层6则产生右旋。纱4卷绕的螺旋角是相对正交于筒管3纵轴线的平面7测量是较大的。即形成纱层5和6的螺旋螺距高度是多倍地大于纱4的直径。这样能防止一纱层纱圈可能挤入另一纱层纱圈之中和排挤该纱层的纱圈。
这样获得的交叉卷绕筒子1形成一个基本平的环状面的退绕端8。翻转点9位于退绕端8的区域内，在该点上，纱线分布是从一纱层进入另一纱层，因而从一螺旋线改变成反方向螺旋线。退绕端8区域内的翻转点9尽可能随机地分布，这种随机分布既是按圆周方向，亦可以按轴向带一定偏差范围。通过这些措施，一是达到实际的稳定退绕端，二是防止材料的附聚。
底端是位于交叉卷绕筒子1的另一个轴端，该底端按图1可看到的退绕端8相同方式构成。
纱4从交叉卷绕筒子1的外圆周面通过一个导纱眼11退绕出，导纱眼与交叉卷绕筒子1轴向保持一定距离，位于对称轴线上。导纱眼11空间固定。交叉卷绕筒子1在纱退绕时也是不移动的。
由于纱附着在筒子的有效表面，形成一确定的退绕点12，按纱4在退绕时的运行方向看，从该点起纱的运行不再符合交叉卷绕筒子1内的纱分布曲线。退绕点12是根据纱4在筒子卷装的每个外面形成的螺旋线转动，同时按交叉卷绕筒子1的纵向移动。
退绕点按圆周方向运行的速度，即其角速度是取决于纱退绕速度和筒子卷装2的直径。筒子卷装直径愈大，退绕速度愈慢，则退绕点转动的角速度就愈小。反之，在恒定的退绕速度下，卷绕直径由于增长的纱需要量而变小，角速度上升。
因为退绕点12环绕筒子卷装2的圆周面转动，介于导纱眼11和退绕点12之间的纱段环绕设想的轴线转动，该轴线是由导纱眼11和筒子卷装对称轴线所形成。由于旋转产生离心力，该力使退绕的纱径向向外挤。
当筒子卷装还是满筒时，纱退绕点12的环行速度在筒子卷装2的顶端按所给定的用纱量速度仍比较低。产生的离心力还达不到使纱4直接按退绕点从筒子卷装2的顶端退绕。纱3在越过退绕端8进到自由空间之前，先在退绕点远的一侧滑动经过筒子卷装2。
自由浮动的纱段在空间中限定一个转动面，其顶点位于导纱眼11。产生的这个回转面是纱4自己的浮动长度，纱显示出一复杂的三维曲线。既有离心力，也有空气阻力作用在该自由浮动的纱段，导致纱的路线不是一条简单位于平面的线。受到自由浮动纱长度圈定的空间称之谓纱线气圈。
筒子卷装2的外径是随着用纱量增长而变小。由于退绕速度保持恒定，退绕点12必须快一些旋转，来补偿纱沿着因直径变小所减少的长度。
自一定的角速度起，离心力大得足以使纱4紧接着退绕点12从筒子卷装2的顶端提起。
纱4附着在其下面的纱层上，由于结构变动引起纱的空气阻力不均匀性，纱张力的波动以及其他因素，在退绕点12的角速度一个范围内，退绕情况持续地变换于滑行于筒子卷装2的表面和浮动于表面之间。发明人曾经确定，在两种退绕情况之间的往复会受到退绕点12从退绕端8离开或是移动到退绕端8的影响。
如果退绕点12离开退绕端8，环行速度提高并因此提高离心力，使纱4更倾向于紧接着退绕点12从筒子卷装2的顶端脱开，自由浮动在顶端之上。如果退绕点12向着退绕端8移动，则环行速度和离心力都下降，从而使纱4更倾向在顶端之上滑移。
这里，筒子卷装2顶端的空气阻力效应也具有相当的影响。
只有当退绕点的角速度仍继续上升，在顶部滑动的纱不再发生转换到退绕位置。
不断前进的用纱量使筒子卷装2的直径逐渐缩小，退绕点12的角速度则不断上升。纱在空中的高速度导致起始形成的单个气圈变成所谓的双气圈，即明显可见到的由一个紧缩点连成的双气圈。浮动纱段所属的路线表示在图2中。
根据图1的位置过渡到图2的位置，也发生在一个不断交替图1构象和图2构象的一个区域内，直到一定的角速度时仅形成图2的构象。
只在卷装直径很小时产生一个可以看出由两个紧缩点连成的三重气圈。这种属于三重气圈的纱运行路线已表示在图3中。从图2的构象过渡到图3的构象延伸经过一个角速度区域，在该区域气圈不断往复变换于双气圈到三重气圈之间。纱中产生的这些力和纱线张力必然结合成各个不同类型的气圈。
一根纱的强力服从于围绕一个平均拉伸强力值的钟形曲线分布。由于强力值的偏差，纱中的一些纱段具有明显高的断裂强力，反之也有一些纱段在明显较小的力作用下即断裂。
需用纱的装置方面不可能产生唯一恒定的力，相反这里的力是根据钟形曲线分布。可以期待纱断头是在实际产生的力的高斯曲线与纱纱的强力分布相重迭的那个范围，即两个高斯曲线形成的一切割量的范围。这个重迭面越大，在用纱这侧的断头概率就越大，因而导致相应的机器停车。
纱必须从筒子卷装运行到最终纺织产品的一个完全临界的地段，是来自交叉卷绕筒子1的退绕本身。
图4表示从交叉卷绕筒子1的卷装直径上标绘下的纱张力曲线。卷装直径的度量单位为毫米，拉力的度量单位为cN(克)。
图中一个强锯齿形的上部曲线13表示所出现的最大力曲线，是每100个测量值。其中深色管状或带形的区域14表示测出的拉力值的统计标准偏差。产生的拉力统计平均值大约处于该带状区域的中央。曲线图按纵向划分成1至6区域。
纱4的交叉卷绕筒子1的退绕起始于交卷卷绕筒子大约280mm的最大直径。在该直径时，退绕点12的角速度太低以至于离心力不能使纱直接在退绕点12从交叉卷绕筒子1的顶端脱开。纱4在该作业位置滑动于表面以及按比例产生很高的最大拉伸应力，虽然平均值是较低，标准偏差不是非常大，这些数值可以从图中条带14看出。首先高的最大拉伸应力有其原因，滑动在表面的纱4钩挂在滑动的纱层，因为纱表面本身不光滑，凸伸出单根纤维。
滑动的纱作业位置保持其原来形式，一直到大约260mm的卷装直径。
从约260mm起，即在曲线图中所示的1和2区域之间的过渡区偶尔会产生退绕位置，即纱4紧接着退绕点12从顶端脱开。气圈在这些区域已经在退绕点12形成，最大的拉力突然地下降，当气圈又在接近退绕端7形成时，拉力立即又上升。因此，在第2区域中能观察到最大退绕力时的很大波动以及按比例地在标准偏差范围内的大波动。
当直径继续减小时，即图中区域2的右侧，气圈靠近到退绕点12保持稳定。之后不再保持相同的退绕。出现的最大拉力突然地下降。标准偏差变小以及平均值下降。显然纱4在区域2右侧退绕时受到机械负荷很小。因此纱断头概率显著下降。
直到筒子直径大约160mm时，即在区域3内情况均保持稳定，纱张力只缓慢上升。纱张力上升到较高旋转速度以及归因于空气阻力所附带的较大负荷和处于气圈内的较大纱质量。
区域3的右侧能够观察到最大拉伸应力的明显上升和平均值的上升。这里，气圈假定仍为较大的尺寸，该尺寸由于较大的离心力而导致高的拉伸应力。此外，在单气圈和双气圈之间发生一随机分布变换。接近区域4终端时，最终情况翻过来有利于双气圈，于是离心力冲击式地下降，因而发生的拉伸应力也下降。标准偏差和出现的最大应力，即特别应力按很大值的方向突然地下降。在区域5的终端，当筒子直径小于60mm时，最后也能观察到变换成一个三重的气圈。在区域5的终端，当三重气圈已稳固形成后，最大力又重新较强上升，然后突然地破裂。
从上述情况出发，本发明的任务是创造一种合适的交叉卷绕筒子，它在数量上降低了纱中产生的最大拉伸应力和/或限制在一个已缩小的作业区域，使纱断头概率降低。
本发明的这项任务，借助具有权利要求1特征的交叉卷绕筒子来解决。
在本发明的交叉卷绕筒子中，每一纱层是用不同的螺旋线螺距卷绕。它们是这样的卷绕的，当退绕点从顶端向底端移动时，退绕出的纱长度是较长一些，当退绕点从底端向顶端移动时的纱退绕长度较短。换言之，退绕点从顶端向底端移动时沿着的螺旋线具有比退绕点从底端向顶端所沿着的螺旋线明显小一些的螺距。因为这种措施，能够避免气圈受到不利的影响，其原因是，退绕点以较高的速度离开纱气圈。由于退绕点从气圈移动离开时螺旋线螺距很小，退绕点的轴向速度在离开气圈时明显下降和减少对气圈形成的不利影响。
本发明的交叉卷绕筒子在较小直径时更清楚地显示出向双重气圈的过渡，它如上所述，对出现的最大张力是较有利的。再次，直径范围明显减小，在该直径范围产生单个气圈和双重气圈之间的往复摆动。较小的直径范围相应地降低纱断头概率。
如果出现滑动的退绕，对本发明的交叉卷绕筒子说，介于滑动的纱退绕和自由浮动的纱退绕之间的稳定波动，会缩小到一个非常小的直径范围。
同现有技术对比，一个起始于退绕点的固定浮动气圈在非常大的筒子卷装直径条件下已经形成。
在两种情况下，本发明使较高的退绕速度成为可能。借助适当自由选择筒子卷装内的螺旋线纱圈螺距，可以在一定极限内进行控制，何时发生翻转到另一种退绕类型或者气圈构形，亦即何时在退绕点之后从滑动的退绕变换到自由浮动的退绕，或者何时产生双重气圈或三重气圈。
本发明的其他特征是从属权利要求的主题。
图5是简要示意出本发明的交叉卷绕筒子1。
发明的交叉卷绕筒子1展示出，具有如现有技术的交叉卷绕筒子1相同基本结构。筒子有一只筒管3，其上络纱成为卷装筒子2。纱4在筒子卷装2的顶端走向已作了图示。退绕时，退绕点12在上面可见的纱层内移动，它按箭头方向15从底端16向退绕端或顶端8移动。纱层形成一右旋。当上面的可见纱层移开时，退绕点12变换到其下面的纱层，该处退绕点12’(标号上加撇号，因为它位于下面一纱层)是按箭头方向17移动。该纱层会有左旋的纱4。
从图5不难看出，退绕点12’如果从顶端或退绕端8向底端16移动，完成2.5圈，而它从底端16向退绕端8移动，只完成一圈。卷绕比例在所示的情况下为1∶2.5。可采用不同于图示卷绕比例，最大至1∶10，最好是1∶5以及根据纱线条件得到改进的退绕力数值，如果与一个交叉卷绕筒子比较，其彼此相叠纱层中的卷绕比例为1∶1的话。为此，“卷绕比例”应理解为卷绕圈数，即纱在圈数中沿着底端向顶端的路线卷绕，与纱按相反的路程卷绕的圈数相比。
换言之，纱4在右旋纱层内与平面7形成的角α的值是大于纱4在左旋纱层内与平面7形成的角β值。
除了已述的差别之外，图5的交叉卷绕筒子1可与通常一致按相同的标准生产。应当通过使翻转点9在退绕端8和底端16上移动力图避免材料附聚。此外，力图使相同卷绕方向的下一层纱的纱路线尽可能随机定向，以防止产生波纹效应或规律性的问题这些都会导致故障。
除了图5所示的锥形外，交叉卷绕筒子1可以借助合适的卷绕成形，使筒子的圆锥角是以直径的函数来改变，或者筒子比如接近终止时，即由小直径过渡到一个圆柱形。也可以设想这样来生产交叉卷绕筒子1，即筒子卷装2紧接着退绕端8先是圆柱形然后过渡到截锥形的区域。这样近似于一个双曲面。
筒子卷装也可以整个长度和所有直径是圆柱形，如今天通常采用的形状。
至今根据一系列试验的发现，对100mm直径筒子取得的改进，如下表所示。
螺距比例
1∶1 1∶2 1∶2.5 1∶3
现有技术
最大力 25cN 18cN 11cN 17cN
标准偏差 ±5cN ±4cN ±3cN ±4 cN
平均值 6cN 5cN 3cN 5cN
大约65mm的一个卷装直径，得出以下相对照的数据。
螺距比例
1∶1 1∶2 1∶2.5 1∶3
现有技术
最大力 35cN 18cN 15cN 12cN
标准偏差 ±6cN ±4cN ±3cN ±2cN
平均值 7cN 4cN 4cN 2cN
螺旋角O和β可以是不变的，但在退绕端8和底端6的边缘区域除外。螺旋角也可以在整个轴向长度上变动，可以取决于径向距离。最后可以设想，产生一个逐渐增加到满筒的锥形角，这里与径向宽度有关，提供筒子卷装的内部卷绕，但卷绕不具有全部轴向长度，即产生的卷绕，例如从底端16起始直到达到筒子卷装2的大约一半长度。
选择何种形状和角比例，必须通过各个实验，因为观察纱的退绕过程时，纱的种类和纱的原料以及纱的直径起到实质的作用。环锭细纱的性能具有不同于转杯气流纺纱机生产的纱性能。因此通过一系列实验最优化不可避免。
一个交叉卷绕筒子中，卷绕纱的螺旋线在相邻的纱层内有着不同螺距。卷绕比例是这样的选择，当退绕点从退绕端向底端移动时，已退绕的量应大于退绕点从底端到退绕端移动的退绕量。
Claims (18)
1.交叉卷绕筒子(1)，有一个筒子芯和一个用纱(4)络成的筒子卷装(2)，纱是按纱层卷绕到筒子芯(3)上，筒子卷装(2)有一个退绕端(8)，纱(4)可从顶端退绕出来，以及有一个底端(16)，其中筒子卷装(2)中的纱(4)沿着一条螺旋线从退绕端(8)向着底端(16)以及另一条螺旋线以相反的卷绕方向从底端(16)延伸向顶端(8)，螺旋线的螺距相互不同，至少在筒子卷装(2)的一个区域内，如果纱(4)的退绕点(12，12’)在筒子卷装(2)外侧从退绕端移动到底端(16)时退绕的纱长度是大于当退绕点(12，12’)在此区域从底端(16)向顶端(8)移动时所退绕的纱长度。
2.根据权利要求1的交叉卷绕筒子，其特征在于，这个区域是一个从一个第一直径延伸到一个第二直径的区域。
3.根据权利要求1的交叉卷绕筒子，其特征在于，这个区域是从一个第一点延伸到一个与第一点轴向有间隔的第二点。
4.根据权利要求1的交叉卷绕筒子，其特征在于，至少有另一个区域，它含有不同于权利要求1的另一个卷绕比例。
5.根据权利要求1的交叉卷绕筒子，其特征在于，筒子芯(3)是由一只筒管构成。
6.根据权利要求1的交叉卷绕筒子，其特征在于，筒子卷装(2)的退绕端(8)是没有任何复盖物。
7.根据权利要求1的交叉卷绕筒子，其特征在于，一纱层在翻转点(9)过渡到另一纱层时，相继的翻转点(9)既不位于底端(16)也不位于退绕端(8)，而是直接一个在另一个上相叠。
8.根据权利要求7的交叉卷绕筒子，其特征在于，翻转点(9)按圆周方向和/或纵向，相对于筒子卷装(2)的轴线位错。
9.根据权利要求1的交叉卷绕筒子，其特征在于，筒子卷装(2)设计成先后依次的纱层不形成波纹图象。
10.根据权利要求1的交叉卷绕筒子，其特征在于，至少满筒的交叉卷绕筒子(1)的筒子卷装(2)的圆柱形的。
11.根据权利要求10的交叉卷绕筒子，其特征在于，筒子卷装(2)在整个作业范围内是圆柱形的。
12.根据权利要求1的交叉卷绕筒子，其特征在于，至少满筒的交叉卷绕筒子(1)的筒子卷装(2)是向着退绕端(8)锥形地逐渐缩小。
13.根据权利要求1的交叉卷绕筒子，其特征在于，筒子卷装(2)设计成满筒的交叉卷绕筒子(1)构成一个锥形筒子卷装(2)，其形状是随着愈来愈多的纱被退绕出而过渡到圆柱形状。
14.根据权利要求1的交叉卷绕筒子，其特征在于，纱属于一组包括有短纤纱、单丝、复丝以及其加捻纱。
15.根据权利要求1的交叉卷绕筒子，其特征在于，这种纱是一种应用于纺织或纺织工业的纱。
16.根据权利要求1的交叉卷绕筒子，其特征在于，纱(4)在一纱层内卷绕的角(α，β)其度数是处在30°和12°之间，这是相对垂直对着筒子卷装(2)轴线的平面测量，以及纱(4)在另一纱层内的卷绕角(α，β)，相对于同一平面(7)测量，其度数是处于0.5°和1°之间。
17.根据权利要求1的交叉卷绕筒子，其特征在于，从底端(16)到退绕端(8)的卷绕和从退绕端(8)到底端(16)之间的卷绕比例是处于1∶1.2和1∶10之间，最好是1∶1.5和1∶1.8之间。
18.根据权利要求1的交叉卷绕筒子，其特征在于，在退绕端(8)和/或底端(16)上的筒子卷装是截锥形。
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