CZ280001B6 - Zařízení pro předení s otevřeným koncem - Google Patents

Abstract

Řešení zahrnuje optimální parametry spřádacího rotoru k dané úhlové frekvenci spřádacího rotoru. Délka (L2) druhé skluzové stěny (16) spřádacího rotoru (2) je menší nebo nejvýše rovna délce (L1) první skluzové stěny (13), ale je však větší než 0,4 délky (L1) první skluzové stěny (13), jejíž úhel () je větší než úhel () druhé skluzové stěny (16), přičemž pro vzdálenost (R) hrany (15) od osy rotace (19) spřádacího rotoru a největší vnitřní průměr (D) spřádacího rotoru platí vztah D = 2,175 Rŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro předení s otevřeným koncem se spřádacím rotorem, opatřeným od jeho hrdla se rozšiřující první skluzovou stěnou, proti které směřuje výstup dopravního kanálu, která přechází hranou do druhé rozšiřující se skluzové stěny, přecházející v největším vnitřním průměru spřádacího rotoru do jeho sběrné drážky, která přechází do dna spřádacího rotoru.

Dosavadní stav techniky

Jsou známá různá vnitřní funkční uspořádání spřádacích rotorů, na kterých probíhají základní fyzikální procesy s vlákny při předení. Základní uspořádání rotoru zahrnuje skluzovou stěnu, která se kuželovité rozšiřuje od hrdla spřádacího rotoru a přechází v největším vnitřním průměru spřádacího rotoru do jeho sběrné drážky. Sběrná drážka má obvykle v radiálním řezu rádiusový tvar, přecházející do stěny dna spřádacího rotoru, vytvořeného nejčastěji komolým kuželem.

Toto provedení je sice výrobně nenáročné, avšak nevytváří vhodné podmínky pro dobrý technologický proces. Vlákna, přiváděná dopravním kanálem na skluzovou stěnu, vyžadují poněkud jiné podmínky pro proces ukládání na skluzové stěně, než pro proces jejich pohybu po skluzové stěně do sběrné drážky. Pro zachycení vlákna je výhodnější menší úhel skluzu vzhledem k ose rotace spřádacího rotoru, aby došlo k pomalejšímu skluzu vlákna a vyrovnání jeho rychlosti s rychlostí skluzové stěny. Naproti tomu pro připojení vlákna ke stužce vláken ve sběrné drážce je třeba intenzivnějšího skluzu, který lze však zajistit pouze větším úhlem skluzu vůči ose rotace spřádacího rotoru. Je tedy zřejmé, že vytvoření skluzové stěny s větším úhlem skluzu vyhovuje pouze některé operaci z těch, které v procesu předení skluzová stěna zajišťuje.

Existuje proto řada řešení, jak skluzovou stěnu spřádacího rotoru vytvořit pro optimální průběh jak pro operace zachycení vlákna a vyrovnání jeho rychlosti, tak i pro jeho dopravu a připojení ke stužce vláken ve sběrné drážce. Například podle čs. patentu 136 969 má tvořící křivka skluzové stěny takový průběh, že tečny k této křivce v oblasti začátku skluzové stěny u hrdla spřádacího rotoru vykazují menší úhel k ose rotace spřádacího rotoru, než tečny v oblasti konce skluzové stěny při přechodu do sběrné drážky. Je zřejmé, že výroba spřádacího rotoru tohoto tvaru je podstatně náročnější.

Relativně racionálnější se jeví provedení spřádacího rotoru podle DE-OS 3 018 474. V tomto případě má spřádací rotor první skluzovou stěnu kuželovité se rozšiřující od hrdla spřádacího rotoru, která přechází do poměrně kratší druhé skluzové stěny, kuželovité se rozšiřující do sběrné drážky spřádacího rotoru, která přechází do jeho dna. Toto technicky jednoduché řešení nesplňuje však technologický požadavek, aby vlákna, připojovaná ke stužce vláken ve sběrné drážce, byla dostatečně napřímená, takže při zapřádání vláken do příze se nevyužívá dostatečně délky vláken

-1CZ 280001 B6 jako důležitého faktoru s významným vlivem na dosažitelnou pevnost vypřádané příze.

Analýzou fyzikálních procesů, které na skluzových stěnách shora uvedeného spřádacího rotoru probíhají, bylo zjištěno, že rozhodující vliv na konečnou nízkou napřímenost vláken ve stužce má proces přechodu vláken z první na druhou skluzovou stěnu. Ventilační účinek první skluzové stěny, zejména při některých vyšších úrovních úhlové frekvence, vytváří směrově orientované proudění ve směru sklonu skluzové stěny. Toto proudění strhává vlákno do prostoru spřádacího rotoru mimo styk se skluzovou stěnou v oblasti začátku druhé skluzové stěny a způsobuje tak vznik nekontrolovatelných pohybů vláken před jejich následným kontaktem s druhou skluzovou stěnou, spojených se ztrátou orientace vlákna a deformacemi jeho délkových částí. Tento negativní jev je tím intenzivnější, čím je vzdálenost přechodu konce první skluzové stěny na začátek druhé stěny od osy rotace spřádacího rotoru větší, takže příze, vytvářená v těchto spřádacích rotorech, má jen nízkou užitnou hodnotu a tím i omezené praktické použití.

Úkolem vynálezu proto je zajistit jednoduchými prostředky, při výhodném kinematickém režimu spřádacího rotoru, optimální kontrolu vláken při fyzikálních procesech ve spřádacím rotoru, která vytváří podmínky pro žádoucí napřímení vláken ve stužce vláken a tedy i v přízi, a tím výrobu příze velmi dobré jakosti s širokým praktickým upotřebením.

Podstata vynálezu

Uvedené podmínky v podstatě splňuje zařízení pro předení s otevřeným koncem se spřádacím rotorem, opatřeným od jeho hrdla se rozšiřující první skluzovou stěnou, proti které směřuje výstup dopravního kanálu, která přechází hranou do druhé rozšiřující se skluzové stěny, přecházející v největším vnitřním průměru spřádacího rotoru do jeho sběrné drážky, která přechází do dna spřádacího rotoru. Podstata vynálezu spočívá v tom, že délka druhé skluzové stěny je nejvýše rovna délce první skluzové stěny, přičemž je však větší než 0,4 násobek délky první skluzové stěny, jejíž každá tvořící čára svírá s rovinou rotace spřádacího rotoru úhel q větší než úhel β druhé skluzové stěny, přičemž poměr největšího vnitřního průměru spřádacího rotoru a nejmenší (dále jen vzdálenosti) vzdálenosti hrany mezi skluzovými stěnami od osy rotace spřádacího rotoru je menší nebo roven 2,175.

Z experimentálně zjištěné závislosti mezi úhlovou frekvencí spřádacího rotoru, vzdáleností hrany mezi skluzovými stěnami od osy rotace spřádacího rotoru a největším vnitřním průměrem spřádacího rotoru lze stanovit, že pro úhlovou frekvenci 4 190 s^-1 s tolerancí deseti procent kolem této hodnoty je největší vnitřní průměr rotoru roven nejvýše 61 mm a vzdálenost hrany mezi skluzovými stěnami od osy rotace spřádacího rotoru je roven nejvýše 29 mm. Pro úhlovou frekvenci 6 280 s^-1 s tolerancí deseti procent kolem této hodnoty je největší vnitřní průměr rotoru roven nejvýše 48 mm a vzdálenost hrany mezi skluzovými stěnami od osy rotace spřádacího rotoru je roven nejvýše 22,8 mm. Pro úhlovou frekvenci 8 380 s^-1 s tolerancí deseti procent kolem této hodnoty je nej-2CZ 280001 B6 větší vnitřní průměr rotoru roven nejvýše 38 mm a vzdálenost hrany mezi skluzovými stěnami od osy rotace spřádacího rotoru je roven nejvýše 17,6 mm.

Podstatné je, aby poměr největšího vnitřního průměru a vzdálenosti hrany mezi skluzovými stěnami od osy rotace spřádacího rotoru byl pro jakýkoliv režim spřádacího rotoru nejvýše rovný hodnotě 2,175. Je ovšem třeba zároveň u každého spřádacího rotoru dodržovat odpovídající hodnotu největšího vnitřního průměru tak, aby faktor 1/2 Dw² nebyl příliš velký pro silové zatížení vytvářené příze.

Je výhodné pro režim 40 000 ot.min^-1 volit největší vnitřní průměr 61 mm, pro 60 000 ot.min^-1 volit největší průměr 48 mm a pro 80 000 ot.min^-1 volit největší vnitřní průměr 38 mm.

Není-li podmínka velikosti vztahu poměru největšího vnitřního průměru a vzdálenosti hrany mezi skluzovými stěnami od osy rotace spřádacího rotoru dodržena, vytváří se na hraně mezi skluzovými stěnami nepříznivé vzduchové proudění s negativním působením na napřimování vláken, přiváděných do sběrné drážky.

Důležitým požadavkem rovněž je, aby průměr výstupu dopravního kanálu ve směru přiváděných vláken spadal zcela do první skluzové stěny.

Kombinace definovaných parametrů spřádacího rotoru je vzhledem ke stavu techniky nová. Rovněž tak i jednotlivé znaky řešení nejsou ve stavu techniky popsány. Pouze znaky, týkající se délky a úhlu skluzových stěn, jsou jednotlivě odvoditelné z obrázků spřádacího rotoru v patentových spisech.

Interakce definovaných parametrů spřádacího rotoru zajišťuje žádoucí napřimování vláken, přiváděných do sběrné drážky spřádacího rotoru, které se projeví ve zvýšené jakosti vypřádaných přízí. Řešení je zejména vhodné pro vypřádání jemných přízí z jemné a dlouhovlákenné bavlny, při kterém je využití délky vlákna pro stavbu příze velmi důležité a pro běžné rotorové dopřádání zatím limitně nedosažitelné.

Příze, vyrobená na spřádacích rotorech podle vynálezu, má vysokou úroveň tažnosti, tj. vyšší než 7 % a dosahuje nadstandardních hodnot pevnosti pro bezvřetenové příze. Lze vypřádat i velmi jemné příze až 8 tex z dlouhovlákenných bavln, což nebylo na konvenčních spřádacích strojích možné.

Kromě technologických výhod má spřádací rotor podle vynálezu i výhody technické. Spřádací rotory, které mají menší průměr, lze vyrábět s podstatné nižší hmotností vzhledem k jejich redukovanému největšímu vnitřnímu průměru oproti konvenčním spřádacím rotorům, takže jsou jejich kmitavé účinky daleko lépe zvládnutelné a prodlužuje se tak životnost valivého uložení spřádacích rotorů. Spřádací rotor též pracuje s nižší úrovní odstředivých sil na sběrné drážce, přičemž vlákna mají v podstatě vyrovnanou rychlost ve směru obvodu s obvodovou rychlostí skluzových stěn, čímž dochází v místě připojování vláken do stužky vláken jen k mini-3CZ 280001 B6 málnímu skluzu v malém silovém poli. Tyto faktory zajišťují, že nedochází k většímu opotřebení spřádacího rotoru především u sběrné drážky, takže není třeba pro výrobu používat náročných vytvrzovacích technologií. V neposlední řadě menší hmotnost spřádacího rotoru šetří základní materiál i dobu, náklady a energii na jeho výrobu.

Přehled obrázků na výkresu

Příkladné provedení spřádacího rotoru podle vynálezu je schematicky znázorněno na přiložených výkresech, kde představuje obr. 1 spřádací jednotku v částečném axiálním řezu spřádacím rotorem, obr. 2 zvětšený detail z obr. 1 a obr. 3 část stěny spřádacího rotoru v axiálním řezu s vyznačenými příkladnými dimenzemi spřádacího rotoru.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení pro bezvřetenové předení s otevřeným koncem je v zásadě vytvořeno ojednocovacím ústrojím 1 a spřádacím rotorem

2. Ojednocovací ústrojí 1 s neznázorněným předřazeným podávacím ústrojím zahrnuje vyčesávací váleček 2 s hroty 4, rotující ve vybrání 5 tělesa 6 ojednocovacího ústrojí 1. Vybrání 5 přechází do dopravního kanálu 7, ústícího v boční stěně χ výstupku 9. tělesa 6, který zasahuje do spřádacího rotoru 2.

Spřádací rotor 2, opatřený ventilačními kanálky 10., je otočně uložen v neznázorněném ložiskovém pouzdru a poháněn neznázorněnými hnacími prostředky ve směru šipky A. Ve výstupku 9 tělesa 6 je upravena odtahová nálevka 11, přecházející do odtahového kanálu 12, který směřuje k neznázorněnému odtahovému ústrojí, předřazenému rovněž neznázorněnému odtahovému ústrojí. Neznázorněné pohony spřádacího rotoru 2 a ojednocovacího ústrojí 1 jsou dostatečně známé ze stavu techniky předmětu vynálezu.

Dutina spřádacího rotoru 2 je vymezena první skluzovou stěnou 12, kuželovité se rozšiřující od hrdla 14 spřádacího rotoru 2 a přecházející hranou 15 do druhé skluzové stěny 16, která se kuželovité rozšiřuje a v největším vnitřním průměru D spřádacího rotoru 2 přechází do jeho sběrné drážky 17, která opět přechází do dna 18 spřádacího rotoru 2 (obr. 1, 2).

Délka první skluzové stěny 12, resp. délka její tvořící čáry, je větší nebo nejvýše rovna délce L₂ druhé skluzové stěny 16, resp. její tvořící čáry, která je však větší než 0,4 násobek délky Lj první skluzové stěny 13.

Úhel a první skluzové stěny 13 a úhel β druhé skluzové stěny 16 je úhel, který svírá tvořící čára příslušné skluzové stěny s rovinou rotace, tj. libovolnou rovinou, vedenou kolmo na osu 19 rotace spřádacího rotoru 2. Úhel skluzu příslušné skluzové stěny je úhel, který svírá každá tvořící čára skluzové stěny s osou 19 rotace spřádacího rotoru 2.

Úhel g první skluzové stěny 13 je vždy větší než úhel β druhé skluzové stěny 16., přičemž výhodný poměr úhlů skluzu první a druhé skluzové stěny je 1:3. Například, je-li úhel skluzu první

-4CZ 280001 B6 skluzové stěny 13 zvolen v hodnotě 10°, potom optimální úhel skluzu druhé skluzové stěny 16 je 30°.

Dalším podstatným znakem spřádacího rotoru 2 je vzdálenost R hrany 15 mezi skluzovými stěnami 13., 16 od osy 19 rotace spřádacího rotoru 2, a největší vnitřní průměr D spřádacího rotoru 2, vymezující sběrnou drážku 17, přičemž mezi těmito veličinami platí, že poměr největšího vnitřního průměru D spřádacího rotoru 2 a vzdálenosti R hrany mezi skluzovými stěnami od osy 19 rotace spřádacího rotoru 2 je menší nebo roven 2,175 (obr. 1).

Z příkladného provedení je zřejmé, že úhel a > β

L-l > θ,4 Ůq.

D/R < 2,175.

Délku L-]_ první skluzové stěny 13 je třeba volit s ohledem na nezbytnou podmínku, aby průmět výstupu dopravního kanálu 7, vedený jeho podélnou osou, zcela spadal do plochy první skluzové stěny 13 (obr. 1, 2).

U spřádacího rotoru se známým separátorem se průmět výstupu dopravního kanálu ]_ na první skluzovou stěnu 13 stanoví tak, že za směs průmětu se uvažuje prodloužení spodní stěny separátoru a prodloužení radiální stěny výstupku 9 tělesa 6, na které dopravní kanál 7 ústí.

Zařízeni-pracuje následovně:

Vlákna 20, ojednocená ojednocovacím ústrojím 1 (obr. 1) z neznázorněné pramenové nebo přástové předlohy, jsou účinkem hrotů 4 vyčesávacího válečku 3 a technologického podtlaku ve spřádacím rotoru.2, vytvářeného ventilačními kanálky 10, unášena dopravním kanálem 7 přes skluzové stěny 13., 16 do sběrné drážky 17 spřádacího rotoru 2, ve které se vytváří vlákenná stužka 21 (obr. 2), skrucovaná známým způsobem do příze 22, odváděné ze spřádacího rotoru 2 odtahovou nálevkou 11 a odtahovým kanálem 12. a navíjené na neznázorněném navíjecím ústrojí na cívku.

Protože první skluzová stěna má relativně malý úhel skluzu vzhledem k ose 19 rotace spřádacího rotoru 2, dochází po zachycení elementárního vlákna na této stěně ke skluzu vlákna s odpovídající menší rychlostí ve směru od počátku 13a ke konci 13b první skluzové stěny 13.. V důsledku toho se na této skluzové stěně 13. v podstatě vyrovná rychlost vlákna s obvodovou rychlostí první skluzové stěny 13 v místě vzájemného styku ještě před jejím koncem 13b. Zároveň s pohybem vlákna ve směru od začátku 13a ke konci 13b první skluzové stěny 13 se pohybuje i vzduch, jehož složka pohybu je vyznačena šipkou B (obr. 2). Na konci 13b první skluzové stěny 13 dochází v důsledku účinku hrany 15, nacházející se ve vhodné vzdálenosti R od osy 19 rotoru průmětu D pro daný otáčkový režim k přimknutí vzduchového proudu ke druhé skluzové stěně 16, čímž se původní směr pohybu vzduchu změní na směr, jehož složka pohybu je znázorněna šipkou C. Tento odklon proudu vzduchu, vyvo-5CZ 280001 B6 lávající pneumatické síly, dostatečné pro stržení vlákna 20, které přechází přes konec 13b první skluzové stěny 13, resp. přes hranu 15 k začátku 16a druhé skluzové stěny 16, nastává právě jen tehdy, je-li poměr největšího vnitřního průměru D spřádacího rotoru 2 a vzdálenosti R hrany mezi skluzovými stěnami od osy 12 rotace spřádacího rotoru 2 menší nebo roven 2,175. Tímto způsobem je vlákno 20 při stálém kontaktu s první skluzovou stěnou 13. v přední své části přivedeno do kontaktu s druhou skluzovou stěnou 16. Na této skluzové stěně, která má větší úhel sklonu vůči ose 19 rotace spřádacího rotoru 2, než první skluzová stěna 13, dochází k větší rychlosti skluzu vlákna 20 ve směru od začátku 16a druhé skluzové stěny 16 k jejímu konci 16b. Současně na druhé skluzové stěně 16 působí větší kontaktní síla v důsledku intenzivněji narůstající odstředivé síly, než na první skluzové ploše 13, neboť druhá skluzová stěna 16 se rychleji radiálně vzdaluje od osy 19 rotace, než první skluzová stěna 13 (obr. 2). Tím je vlákno 20, přivedené svým začátkem 20a na druhou skluzovou stěnu 16, taženo vyššími silovými účinky na této stěně a přetahováno přes hranu 15; čímž dochází k intenzivnějšímu napřimování vlákna během procesu a jeho převádění z první skluzové stěny 13 na druhou skluzovou stěnu 16.. Jakmile je vlákno 20 zcela převedeno na druhou skluzovou stěnu 16, přestane na jeho zadní část 20b působit reakční síla a v důsledku větší rychlosti skluzu na druhé skluzové ploše 16 dochází k podstatnému urychlení vlákna ve směru od počátku 16a druhé skluzové stěny 16 k jejímu konci 16b, kde by tato složka rychlosti musela být nutně tlumena na vlákenné stužce 21 ve sběrné drážce 17 (obr. 2). Tato změna hybnosti by byla doprovázena deformací vlákna, která pak vyvolává nižší napřímenost vlákna ve vlákenné stužce 21. Proto je třeba usilovat o to, aby urychleni převedeného vlákna 20 na druhé skluzové stěně 16 v popsaném směru bylo co nejmenší, neboť i změna hybnosti vlákna k vlákenné stužce 21 bude menší a impulzni, tj. i deformační síly budou malé a vlákno si i při procesu připojování k vlákenné stužce zachová svoji vysokou napřímenost, získanou při kontrolovaném převádění z první skluzové stěny 13 na druhou skluzovou stěnu

16. Tohoto účinku lze docílit tím, že délka druhé skluzové stěny 16 se voli jen o něco delší než je nezbytné, aby přiváděné vlákno na ni svojí délkou zcela spočívalo.

Účinek druhé skluzové stěny 16 lze zvýšit i tím, že povrch skluzové stěny 16 je drsnější než povrch první skluzové stěny

13. Toto zdrsnění druhé skluzové stěny lze dosáhnout mechanickým zdrsněním, chemickým leptáním, nanesením vrstvy a pod.

Pro proces převedení vlákna je podstatné, v jakém silovém poli, charakterizovaném maximálním faktorem 1/2 Dw², se procesy s vlákny odehrávají.

Obr. 3 znázorňuje příkladné provedení spřádacího rotoru 2 pro kinematický režim, vyjádřený úhlovou frekvencí (W) 8 378 s^-1.

úhel a = 80' úhel B = 60°

Lf = 5 mm

L₂ =2,4 mm

D = 3 8 mm

- úhel první skluzové stěny 13.

- úhel druhé skluzové stěny 12

- délka první skluzové stěny 13

- délka druhé skluzové stěny 16

- největší vnitřní průměr spřádacího rotoru

R

D/R a

b c

r = 17,6 mm - vzdálenost hrany 15 od osy rotace 19 spřádacího rotoru = 2,175 = 6,4 mm = 9,1 mm = 1,5 mm = 0,3 mm

- axiální vzdálenost hrany 15 od konce spřádacího rotoru

- vzdálenost sběrné drážky 17 od konce spřádacího rotoru

- axiální vzdálenost začátku 13a první skluzové stěny 13 od konce spřádacího rotoru

- poloměr zápichu sběrné drážky 17

Použití spřádacích rotorů menších, než jsou spřádací rotory s optimálním D a R podle vynálezu, je konstrukčně velmi omezené, zejména v úseku dopravního kanálu 7, který by musel silně kontrahovat. Přesto je výhodné o tuto volbu usilovat, neboť tvar spřádacího rotoru je jednodušší a silové zatížení vytvářené příze příznivě nižší.

Oblast využití

Zařízení dle vynálezu je určeno pro předení příze s otevřeným koncem pomocí spřádacího rotoru. Z hlediska textilní technologie představuje optimalizaci dimenzí rozhodujících prvků.

Claims (5)

1. Zařízení pro předení s otevřeným koncem se spřádacím rotorem, opatřeným od jeho hrdla se rozšiřující první skluzovou stěnou, proti které je směrován výstup dopravního kanálu, která přechází hranou do druhé rozšiřující se skluzové stěny, přecházející v největším vnitřním průměru spřádacího rotoru do jeho sběrné drážky, která přechází do dna spřádacího rotoru, vyznačující se tím, že délka (L₂) druhé skluzové stěny (16) je menší nebo nejvýše rovna délce (L₃) první skluzové stěny (13), přičemž je však větší než 0,4 násobek délky (L^) první skluzové stěny (13), jejíž každá tvořící čára svírá s rovinou rotace spřádacího rotoru (2) úhel (a), který je větší než úhel (β) každé tvořící čáry druhé skluzové stěny (16), přičemž poměr největšího vnitřního průměru (D) spřádacího rotoru (2) a vzdálenosti (R) hrany mezi skluzovými stěnami (13, 16) od osy (19) rotace spřádacího rotoru (2) je menší nebo nejvýše roven 2,175.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že pro úhlovou frekvenci (w) 4 190 s^-1 s tolerancí deseti procent kolem této hodnoty je největší vnitřní průměr (D) spřádacího rotoru (2) roven nejvýše 61 mm a vzdálenost (R) hrany (15) mezi skluzovými stěnami (13, 16) od osy (19) rotace spřádacího rotoru (2) je nejvýše rovna 29 mm.

3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že pro úhlovou frekvenci (w) 6 280 s“¹ s tolerancí deseti procent kolem této hodnoty je největší vnitřní průměr (D) spřádacího rotoru (2) roven nejvýše 48 mm a vzdálenost (R) hrany (15) mezi skluzovými stěnami (13, 16) od osy (19) rotace spřádacího rotoru (2) je nejvýše rovna 22,8 mm.

4. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že pro úhlovou frekvenci (w) 8 380 s^-1 s tolerancí deseti procent kolem této hodnoty je největší vnitřní průměr (D) spřádacího rotoru (2) roven nejvýše 38 mm a vzdálenost (R) hrany (15) mezi skluzovými stěnami (13, 16) od osy (19) rotace spřádacího rotoru (2) je nejvýše rovna 17,6 mm.

5. Zařízení podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že druhá skluzová stěna (16) má větší drsnost než první skluzová stěna (13).