CN1609320A - 用蒸汽状处理物质处理运动纱线的方法和装置 - Google Patents

用蒸汽状处理物质处理运动纱线的方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种用蒸汽状处理物质处理运动纱线的装置,它具有一个具有多个配备有纱线输入通道和纱线输出通道的并重叠布置的腔室的柱,其中一腔室是配备有蒸汽入口和冷凝物出口的蒸汽处理腔室(5),它的前面设有混合腔室(4)而后面设有冷却腔室(6),这两个腔室各有一空气入口和一冷凝物出口,该纱线输入通道和纱线输出通道具有一开口横截面,它一方面允许气动地穿过纱线且另一方面如此调节在腔室之间的蒸汽和空气的交换,即受调节机构控制地,在位于蒸汽处理腔室之前和之后的腔室里调节出这样的蒸汽/空气混合气氛,即该混合气氛尽量抑制空气进入蒸汽处理腔室,空气入口在冷却腔室中如此形成,以使离开的压缩空气流直接地遇到自由穿过该腔室的纱线。

Description

用蒸汽状处理物质处理运动纱线的方法和装置
技术领域
本发明涉及用出于压力下的蒸汽状处理物质来处理运动纱线的装置。该装置尤其可以用作热固机构,其中,运动纱线在蒸汽处理区里被加热并随后在冷却干燥区里被冷却干燥,结果,纱线保持了其在蒸汽处理区中达到的状态。
术语“蒸汽”也代表其它气态物质。
这种处理的目的是,通过确定的收缩或者膨胀来影响和控制纺织纱线的体积或密度,例如,通过有针对性的收缩可以使纺织纱线的体积,即所谓的蓬松,得以增加。这里重要的是,通过对由此处理的纱线的冷却和干燥,来尽可能完整地保持蒸汽处理区赋予纱线的物理效果的最优化和持久性;这当然也在将纱线卷绕到一个筒管的过程中和此过程后持续有效。
背景技术
在EP 1 348 785公开了一种用蒸汽状处理物质来处理运动纱线的装置。这种装置具有多个圆柱状的,相互相叠设置的纱线处理段和纱线处理腔室。该装置一个重要的组成部分是具有一个蒸汽入口的蒸汽处理段,其前其后连接有多个分离腔室,这些分离腔室具有多个空气入口和多个冷凝物出口。这些腔室的纱线输入和输出通道有一个开口截面,该开口截面如此调节各腔室间空气和蒸汽的交换,以至在这些分离腔室里出现了一个蒸汽-空气混合气层,该气层尽可能地阻止空气进入蒸汽处理室。一个以较窄的纱线通道形式的冷拉伸段与连接在蒸汽处理室后的分离腔室相邻设置,冷空气可被吹入该纱线通道。这种装置的缺点是,冷空气输入在离蒸汽处理段下方较远的距离处发生,并且冷却是在一个很窄的通道内形成,这样一来,冷却和干燥效果很差。先决条件是,输入的冷空气必须相对纱线行程方向很大的距离向蒸汽处理段方向流入,这样,在蒸汽处理段的下方基本没有自主的纱线冷却或骤冷发生。问题由此产生:冷凝物究竟会形成并因此沉积在连接在该蒸汽处理段后的分离和混合腔室的什么范围内,因为冷空气入口以较长的距离并只通过该狭窄的纱线通道和该分离腔室相连。尤其不利的是,在冷却过程中形成的冷凝物基本上只能沉积在狭窄的纱线通道的壁上,因此,这些冷凝物又大量地被待干燥的纱线夹杂带走。这就造成了这样的后果,将要离开装置的纱线不能保持通过热固处理所达到的状态。
发明内容
本发明的任务是改进如EP 1 348 785 A1所述的装置,即如此冷却和干燥经蒸汽处理后退出装置的纱线,以在卷绕到卷筒的过程中和此后尽量避免破坏纱线质量的状态变化。
此任务通过如权利要求1所述的装置来完成。
具有如权利要求1所述特征的装置以及具有如权利要求17所述特征的方法来实现该任务。
附图说明
以下结合附图来详细描述包括其工作方式在内的该装置的总体结构。
图1表示具有接上的冷凝物排出机构的该装置的轴向截面图。
图2表示在冷却腔室里的水平截面。
图3是纱线处理段被接到多工位设备的控制调节系统上的示意图。
具体实施方式
本发明的装置包括多个尤其是垂直重叠的并能接受蒸汽或压缩空气的腔室,相邻的腔室分别借助在中心重叠布置的纱线输入通道和纱线输出通道相互连通,其开口横截面是如此设计的,即一方面可以使纱线通过气体穿过所有腔室的纱线输入通道和纱线输出通道,而另一方面,应该尽量避免来自和蒸汽处理腔室相邻的那些腔室的空气的进入。
该装置包括一个上侧的预腔室3,在该预腔室里装设有一个用于纱线F的喂纱辊11。在预腔室3后是一个最好由绝热材料尤其是陶瓷材料构成的混合腔室4,它包括一个空气入口4.1和一个冷凝物出口4.2。在混合腔室4的后面是一个蒸汽处理腔室5,它包括一个蒸汽入口5.1和一个可封闭的冷凝物出口5.2。在蒸汽处理腔室5的后面是一个最好由陶瓷材料构成的,相对大容量的冷却腔室6,它具有一个用于出于压力下的冷空气的空气入口6.1和一个冷凝物出口6.2。该冷却腔室6的内直径在70-90mm范围内,优选大约80mm,其高度在25-35mm范围内,优选大约30mm;蒸汽的冷凝并因此纱线的干燥基本在该冷却腔室6内进行,90%以上的冷却后出现的冷凝物沉积在腔壁上并通过冷凝物出口6.2被导走。在纱线移动路线附近结束的喷嘴13穿过空气入口6.1,根据图2,最好侧设于纱线移动路线旁边的屏板14与该喷嘴连接。在冷却腔室6后面是另一个冷却干燥腔室7,冷空气通过连接这两个腔室6、7的纱线通道流入该冷却干燥腔室,冷却干燥腔室有一个冷凝物出口7.2。在冷却干燥腔室7后面是一个末端腔室8,第二喂纱辊12安装于其中。
这两个喂纱辊11、12用于无张力地或纱线张力尽量小地使纱线穿过该装置。
为了避免冷凝物流入各自靠下的腔室里,在该腔室4、5、6、7的底面或纱线输出通道的区域里设有朝上突出的保持挡板4.5、5.5、6.5、7.5。而上侧的预腔室3的底面配有一个环绕纱线输出通道的缺口3.1,以便能让可能生成的冷凝物从预腔室里流走。
根据图3,预腔室3的前面设有示意表示的纱线闸门30,在该末端腔室8后面也有一个纱线闸门31。纱线闸门30、31按照不属于本发明的方法包括细长的,彼此相对运动的导纱件,这些导纱件限定出一条纱线通道,该纱线通道被穿行纱线如此填充,以至于纱线本身构成密封件,以便尽量不使处理物质流出该装置。
预腔室3和冷却干燥腔室7配备有温度传感器TK,它们与调节机构21a或21b连接,这些调节机构通过接在腔室4、6前的阀4.4、6.4来控制输入腔室4、6里的空气量。
蒸汽处理腔室5配备有温度传感器TD,其通过一个调节机构22来控制输入蒸汽处理腔室5的蒸汽量。这两个调节机构21a、21b与调节机构22相连,以便共同调整或控制当时的压力值乃至在这些腔室里的温度值。
在冷却腔室6里,在喷嘴8上方设有一个最好呈钟形朝上隆起的并直达腔室内壁的底面9,该底面具有一个居中的纱线口9.1并在其靠下的且与腔室内壁邻接的边缘的区域里具有至少一个冷凝物流出口9.2。在腔室6里,混合区大致在底面9之上,而冷却区在底面之下。呈钟形的底面9导致位于底面下的冷却区不会让蒸汽流入,因为纱线所带入的蒸汽微粒在纱线口9.1的区域从纱线上被剥离。在该底面9之上已经发生了第一次冷凝形成,此时形成的冷凝物流过在腔室6内壁区域上的冷凝物流出口9.2地流向冷凝物出口6.2。
冷却干燥腔室7包括至少一个最好呈钟形朝上隆起的并直达腔室内壁的底面10,该底面具有居中的纱线口并在其下侧的与腔室7的内壁相接的边缘的区域里有至少一个冷凝物流出口10.1。最好是设置至少四个这种钟形底面10。
蒸汽处理腔室5的冷凝物出口5.2通过一个冷凝物管5.3同冷凝物容器15连接,其出口能通过一个可控的阀16来关闭,而阀体16.1可以克服弹簧17的力来调整。
腔室4、6以及冷却干燥腔室7的冷凝物出口4.2、6.2和7.2通过管路4.3、6.3、7.3与冷凝物排出机构23的排出通道18、19和20连接,这些通道分别有一个节流阀18.1、19.1和20.1。
压缩空气通过空气入口4.1进入上混合腔室4,该混合腔室用于隔离蒸汽处理腔室5,以尽可能地防止空气进入蒸汽处理腔室5,其做法是在该混合腔室4里通过适当地控制流入该腔室4的空气来调节蒸汽/空气混合气氛。
跟在蒸汽处理腔室5后面的冷却腔室6也与上混合腔室4一样用于隔离蒸汽处理腔室5而不让空气从下侧进入。其做法是,在该腔室6里,冷空气通过喷嘴/屏板系统13/14尽量紧贴着纱线输送,由此快速冷却了纱线,以便产生尽可能高的热固作用。在腔室6里,应该同时从纱线中赶走随纱线带入的水蒸汽,就是说,纱线应该已被预干燥一定程度。在系统13/14之上的钟形底面9也通过“剥离”蒸汽而导致蒸汽沉积。
通过采用陶瓷材料,这两个腔室4、6与蒸汽处理腔室5热隔离,这样一来,不仅这两个腔室几乎不被相邻的蒸汽处理室5再加热,而且在该腔室4、6里只发生少量的热能损失。在蒸汽处理腔室5和随后的腔室6之间的纱线穿行通道被设计得比较长,这样一来,造成蒸汽处理腔室5的机械隔离作用。
通过优选由隔热材料制成的喷嘴13输入的冷空气直接横向于自由运动纱线地被吹入混合腔室6。冷空气直接作用于经过的纱线,当空气流量少时,这导致尽可能强的冷却和干燥效果。冷空气导致在纱线单纤之间的残余蒸汽微粒被尽量从纱线中赶走,结果,纱线被干燥。冷空气气流必须通过适当选择喷嘴出口来调节,从而避免纱线盘旋。
冷空气从混合腔室6通过连这腔室6和7的纱线通道进入随后的冷却干燥腔室7中,该冷却干燥腔室7造成进一步的干燥和冷却。由纱线带入该冷却干燥腔室7里的残余蒸汽在呈钟形朝上隆起的底面10的区域被从纱线中赶走,其中,残余冷凝物通过冷凝物出口7.2和管路7.3被排走。
冷却干燥腔室7借助散热片在几何形状方面如此构成,即完成最大程度的热辐射,就是说,冷却腔室7尽量不被纱线所带入的残余蒸汽加热。
在加热周期中在蒸汽流入蒸汽处理腔室5里时出现的冷凝物被截留在冷凝物容器15里并且根据需要在腔室5里达到工作温度TD后通过暂时打开阀16被排出。
本发明控制方法的主要特征在于,在处理路段中考虑以下特征:
*无应力地引导纱线;
*精确控制温度;
*通过蒸汽或气体处理区来精确确定纱线路线长度;
*充分并自主地冷却为蒸汽热固而接受处理的纱线,随后纱线又能承受机械负荷;
*多工位设备的所有处理路段的温度、速度和冷却的同时影响;
*安全廉价地实现该系统;
*在考虑蒸汽处理中的冷凝物排出的情况下,整齐地起用和断开各处理路段。
该方法作为热固法来描述,其中,通过蒸汽管路36在蒸汽处理腔室5中输入温度约为135℃的饱和蒸汽,该蒸汽管路与蒸汽中心管路33连接,根据图3,其它处理路段借助单独管路36a-36x与蒸汽中心管路连接。
按照相似方式,腔室4、6通过单独连接管路35、37与中心管路32和34连接。单独连接管路35a-x、37a-x与这两个中心管路32、34连接。压缩空气管路35、37配备有截止阀4.4、6.4,而在蒸汽管路36中设有截止阀5.4。
根据本发明,每个单纤F可以基本上无应力地穿过如上所述的装置。
在蒸汽处理腔室5的蒸汽温度传感器TD和在一个接在该上腔室4之前的预腔室3里和该冷却干燥腔室7里的空气温度传感器TK用于调整蒸汽温度和压缩空气温度。测得的温度是用于与中心管路32、33、34连接的调节机构(中央调节器)21a、22、21b的调节参数。“控制”单元通过未示出的线路与温度传感器TD和TK以及喂纱辊11、12连接。如果尤其在腔室3、7中温度高于或低于容差范围,则各纱线处理段借助阀4.4、5.4、6.4与中心管路32断开,在这里,纱线F经过该装置通过停止喂纱辊11、12来中断。如果纱线用完或断纱了或者喂纱辊出了故障,则也通过“控制”单元接通阀4.4、5.4和6.4,这些阀借助控制线路4.6、5.6、6.6被接在该单元上。在加热阶段里,蒸汽处理腔室5被加热到所需的蒸汽处理温度,其中温度借助蒸汽温度传感器TD来测量。在加热阶段里,接在腔室5前后的腔室4、6如此接受压缩空气,即在该腔室4、6里形成一定的空气/蒸汽混合气氛后,基本上不再有蒸汽从腔室5中进入这些腔室。在此重要的是,在腔室4、6里形成的冷凝物被连续排出,就象在腔室5里形成的冷凝物那样。
各空气/蒸汽压力的调节在中心按照以下模式进行:
在腔室5的温度传感器TD表示达到所需的处理温度,比如大约135度的饱和蒸汽温度,这个温度是事先在调节机构(中央调节器)22上中心调节好的。该温度构成控制参数并且必须位于一定的容差范围里。借助在蒸汽管路36里的温度传感器TL来进行比较控制。
借助在腔室7里的温度传感器TK来确定,在该腔室里是否存在一个由物理作用决定的且低于蒸汽温度TD的温度。如果在腔室7里的温度超过预定的容差范围,比如大约50-70度,则腔室7里的空气压力在中心小幅度地逐步相应提高,这样,冷却效果加强。在此,温度TD不能升高。
如果比处理腔室里的温度TD低许多,则存在一个技术缺陷,例如这取决于不密封性,因此必须停止单独的处理路段。
如果低于TK的下温度极限,则在冷却区里的相应的空气压力在中心非常缓慢地逐渐降低,这样一来,在混合区里的蒸汽比较重,并且在腔室7里的冷空气温度略微提高。
在空气管路35、37里和进而在腔室4、6里的冷空气压力必须彼此无关地借助调节机构21a或21b来调整,因为经过腔室5的纱线裹携着蒸汽并因此在纱线行程方向上推移着温度区,这就在腔室6里造成不同于腔室4的温度。
该调整的优点在于,对于大的中心空气-蒸汽管路和与此相对的小的单独连接管路35,37,37,单独的处理路段仅需要一个商业上常用的中心调节器38,39和40。因此,单独的处理路段具有很简单的构造。

Claims (25)

1.一种用蒸汽状处理物质处理运动纱线的装置,其具有一个柱,该柱具有多个配备纱线输入通道和纱线输出通道的并重叠布置的腔室,其中一个腔室是配备有蒸汽入口和冷凝物出口的蒸汽处理腔室(5),它的前面设有混合腔室(4),后面则设有大容量的冷却腔室(6),这两个腔室各有一个空气入口(4.1;6.1)和一个冷凝物出口(4.2;6.2),该纱线输入通道和纱线输出通道具有一个开口横截面,它一方面允许气动地穿过纱线且另一方面如此调节在腔室之间的蒸汽和空气的交换,即受调整输入蒸汽处理腔室(5)或者混合腔室(4)和冷却腔室(6)的蒸汽输入量和空气输入量的调节机构控制地,在位于蒸汽处理腔室(5)之前和之后的腔室(4;6)里调节出这样的蒸汽/空气混合气氛,即,该混合气氛尽量抑制空气进入蒸汽处理腔室(5),空气入口(6.1)在冷却腔室(6)中如此形成,以使离开的压缩空气流基本上直接地遇到自由穿过该腔室的纱线。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,该空气入口(6.1)具有一个结束于纱线移动路线附近且最好由隔热材料制成的喷嘴(13),一个位于纱线移动路线侧旁的屏板(14)与该喷嘴的开口相连。
3.如权利要求1所述的装置,其特征在于,该混合腔室(4)和冷却腔室(6)由一种导热性差的材料且最好是陶瓷材料构成。
4.如权利要求1所述的装置,其特征在于,该冷却腔室(6)具有在70-90mm范围内,优选大约80mm的内直径。
5.如权利要求1所述的装置,其特征在于,该冷却腔室(6)具有在25-35mm范围内,优选大约30mm的高度。
6.如权利要求1所述的装置,其特征在于,在位于该喷嘴(13)上方的冷却腔室(6)里至少设有一个最好呈钟形朝上隆起的且直达腔室内壁的底面(9),该底面具有一个居中的纱线口(9.1)并且在其靠下的并与腔室内壁邻接的边缘的区域里具有至少一个冷凝物流出口(9.2)。
7.如权利要求1所述的装置,其特征在于,一个具有一冷凝物出口(7.2)的冷却干燥腔室(7)与跟在蒸汽处理腔室(5)后面的冷却腔室(6)连接,该冷却干燥腔室有至少一个最好呈钟形朝上隆起的并直达腔室内壁的底面(10),所述底面具有居中的纱线口并且其靠下的且与该冷却干燥腔室(7)相邻接的边缘的区域里具有至少一个冷凝物流出口(10.1)。
8.如权利要求1所述的装置,其特征在于,在该装置上、下端的区域里设有喂纱辊(11,12)。
9.如权利要求8所述的装置,其特征在于,一个喂纱辊(11)布置在接在一个该混合腔室(4)前的预腔室(3)里,另一喂纱辊(12)安置在一个跟在该冷却干燥腔室(7)后的末端腔室(8)中。
10.如权利要求1所述的装置,其特征在于,该蒸汽处理腔室(5)的冷凝物出口(5.2)可以封闭。
11.如权利要求10所述的装置,其特征在于,该蒸汽处理腔室(5)的冷凝物出口(5.2)通过一个冷凝物管路(5.3)与一个冷凝物容器(15)相连,其出口通过一个可控的阀(16)可以封闭。
12.如权利要求11所述的装置,其特征在于,该阀(16)的阀体(16.1)可以克服一弹簧(17)的力来调节。
13.如上述权利要求之一所述的装置,其特征在于,该混合-/冷却腔室和冷却干燥腔室(4;6;7)的冷凝物出口(4.2;6.2;7.2)通过管路(4.3;6.3;7.3)与排出通道(18;19;20)连接,这些排出通道分别有一个节流阀(18.1;19.1;20.1)。
14.如权利要求1-13之一所述的装置,其特征在于,具有一冷凝物出口的腔室的底面在该纱线输出通道区域里配备有一个围绕该纱线输出通道的保持挡板。
15.如权利要求9所述的装置,其特征在于,该预腔室(3)的底面在该纱线输出通道区域里具有一个围绕该纱线输出通道的保持挡板。
16.如权利要求1所述的装置,其特征在于,在通向所述腔室(4或5或6)的空气和蒸汽管路(35或36或37)里设有截止阀(4.4;5.4;6.4),这些截止阀由一个“控制”单元根据在腔室(4,5,6)里的温度来调整。
17.一种用蒸汽处理多工位设备的运动的单根纱线的方法,其中,可以让每根纱线(F)基本上无应力地经过一个处理路段,该处理路段包括一个可接受压缩空气的混合腔室(4)、一个与该混合腔连接的并能承受蒸汽的蒸汽处理腔室(5)和一个与该蒸汽处理腔室连接的并能接受压缩空气的,具有较大容量的且最好由隔热材料制成的冷却腔室(6),在这里,压缩空气流入该混合腔室(4)和冷却腔室(6)的压力和蒸汽流入该蒸汽处理腔室(5)的压力根据将这些腔室和或许其它腔室连通起来的通道的横截面和长度来调节,蒸汽流入腔室(4,6)以这样的程度进行,即在该腔室(4,6)里形成一个能隔离该蒸汽处理腔室(5)而不让空气流入的蒸汽/空气混合气氛,此时形成于腔室(4;6)里的冷凝物经过节流地连续从这些腔室流出,测量在该蒸汽处理腔室(5)里的工作温度和与此蒸汽处理腔室邻接的腔室(4;6)的温度,这些温度作为用于压缩空气和蒸汽供应的调节参数被输入中央调节器。
18.如权利要求17所述的方法,其特征在于,可以使纱线自由经过足够长的蒸汽处理腔室(5)以便达到所需的处理目的。
19.如权利要求17或18所述的方法,其特征在于,可以使纱线在与该蒸汽处理腔室(5)相接的冷却腔室(6)的后面经过一个冷却干燥腔室(7),在该腔室(7)中形成的冷凝物经过节流地连续流出。
20.如权利要求17-19之一所述的方法,其特征在于,可以从该多工位设备的中心管路(32,33,34)和中心调节器(38,39,40)起并通过配备有截止阀(4.4;5.4;6.4)的单独连接管路(35,36,37)给单独的纱线处理路段的该蒸汽处理腔室(5)和接在该蒸汽处理腔室前面和后面的腔室(4,6)供应压缩空气或蒸汽。
21.如权利要求17所述的方法,其特征在于,在充填了蒸汽如温度约为135℃的饱和蒸汽的蒸汽处理腔室(5)的加热阶段里,形成该腔室里的冷凝物被排出,在蒸汽处理腔室(5)已达到其工作温度后,关闭冷凝物出口(6.2)。
22.如权利要求12所述的方法,其特征在于,当在配备有温度传感器的腔室里高于或低于预定的温度极限值时,关闭各自的单独纱线处理路段并且中断纱线经过该纱线处理路段。
23.如权利要求22所述的方法,其特征在于,测量在该蒸汽处理腔室(5)里的工作温度和在接在该蒸汽处理腔室之前的腔室(3)里的温度以及在该冷却腔室(7)里的温度,这些温度作为用于压缩空气和蒸汽供应的调节参数被输入中央调节机构(21a;21b;22)中。
24.如权利要求23所述的方法,其特征在于,当在配备有温度传感器的腔室里高于或低于预定的温度极限值时,关闭各自的单独纱线处理路段并且中断纱线经过该纱线处理路段。
25.如权利要求7所述的装置,其特征在于,至少有四个,最好有八个以上的底面(10)。
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