JPS6133471A - 糸掛用吸引器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高速で走行する糸条を吸引捕捉し、この高速
吸引されている糸条を、高速回転体、例えば、紡糸工程
のゴデーローラや巻取工程のボビンなどに糸掛けする際
に用いる糸掛用吸引器に関する。

（従来技術） 走行糸条を所望の箇所、例えば、ゴデーローラ、ワイン
ダーのボビン、あるいは、糸条ガイドなどに糸掛けする
ために、走行糸条を捕捉し糸掛けする稼動自在な吸引器
が用いられていることは広く知られている。また、この
吸引器において、糸条を吸引するため、加圧された空気
、あるいは、加圧された水が作動流体として用いられる
ことも知られている。

一方、最近高速ワインダーの開発が進み、糸条処理速度
が４．５００１１１　／ｎ＋ｉｎを越えるものが実用化
段階に入った。そこで、斯様な高速糸条処理装置におい
て、４．５ｏｏｍ　／ｍｉｎを越える周速を有する糸条
処理要素、例えば、ゴデーローラ、ワインダーのボビン
などに糸掛けするには、上述の稼動自在な吸引器の糸条
吸引能力が４．５００ｍ　／ｎ＋ｉｎ以上の速度で糸条
を吸引でき、この状態が連続して維持できるものである
ことが要求される。

そこで、４，５００ｍ　／ｍｉｎ以上の糸条吸引速度を
得る手段として、導糸管の後端周囲に少なくとも１以上
のノズルを穿設した本体が位置せしめられ、該本体の後
端に前記ノズルから噴射される流体の噴流により前記導
糸管を介して吸引捕捉された糸条を該噴流とともに排出
する排出管が接続され、該排出管に可撓性の排出ボース
が接続されてなる糸掛用吸引器吸引器の作動流体として
極めて高圧の流体を用いる、具体的には圧力が８０ｋａ
／ｃｍ２Ｇ以上の水を用いると良いことが判明し、種々
の構造を有する吸引器を設計し、実際に糸条の吸引をさ
せてみたところ、糸条が作動流体と係合すれば、確実に
４，５００ｍ　／ｍｉｎ以上の走行糸条の吸引糸掛けが
可能であることを知得している。

（本発明が解決しようとする問題点） しかし、吸引器の構造によっては、高圧の作動流体が供
給されていても、作動流体の随伴エネルギーが糸条に十
分に付与されず、このため確実な糸掛操作を行なうに必
要とする吸引張力が得られない場合があることが判明し
た。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記従来の技術が有していた問題点を解消し
、４．５００ｍ　／ｍｉｎ以上の走行糸条の吸引糸掛け
が確実に行なえるよう改良された糸掛用吸引器を提供す
るものであり、そのための本発明に係る糸掛用吸引器は
、次の構成からなる。

すなわち、導糸管の後端周囲に少なくとも１以上のノズ
ルを穿設した本体が位置せしめられ、該本体の後端に前
記ノズルから噴射される流体の噴流により前記導糸管を
介して吸引捕捉された糸条を該噴流とともに排出する排
出管が接続され、該排出管に可撓性の排出ホースが接続
され、前記流体として圧力が８０　ｋ（］／　ｃｏ＋２
３以上の圧液が用いられてなる糸掛用吸引器であって、
前記ノズルは該ノズル中心軸の延長線と前記排出管中心
軸の延長線との交差角が４５°以下になるごとく穿孔さ
れ、かつ、前記ノズルの個数をｎ、口径をｄ、前記排出
管の最狭部の内径をＤｍ、管長をＬｌｌ＋および、排出
ホースの内径をＤｈとするとき、これらが下記（イ）〜
（ハ）の関係を満足するごとぐ設けられていることを特
徴とする糸掛用吸引器。

（イ＞　　Ｊ’；　−ｄ＜　、ＪＴ−Ｄｍ　＜　２−Ｆ
６下−ｄ（ロ）　　Ｌｍ　／Ｄｍ　＞２０ （ハ）　２Ｆ・ｄ　＜Ｄｈ （実施例と作用） 以下、本発明を図に示す実施例により説明するが、本明
細書において「吸込み力」とは、吸引器先端の導糸口に
糸条を吸込む力のことであり、また「吸引力」、あるい
は、「吸引張力」とは、吸引器中において、糸条を作動
流体そのものによって随伴吸引する力のことを意味する
ものとする。

第１図は、本発明の糸掛用吸引器の一態様を示す縦断面
図である。

吸引器１は、先端に導糸口３ａを有する導糸管３と、こ
の導糸管３の後端３ｂを囲むようにノズル５が穿孔され
た本体２と、本体２の後部に連結された排出管４と、排
出管４に接続された可撓性の排出ホース６とからなって
いる。そして、ノズル５は、ノズル５の中心軸の延長線
と排出管５の中心軸の延長線１０とのなす角θが４５°
以下の角度をもっで交差するように穿孔されており、こ
のノズル５へは圧液室８を介して注入管１１から圧力が
８０　ｋ！＋／　ｃｍ２３以上の高圧液体が圧送され、
液体ジェット機構が形成される。なお、注入管１１には
供給ホース９が接続されている。

排出管４は、排出管４内での最狭部７の内径（Ｄｍ　）
が、ノズル５の総面積との比率で規定され、以下の関係
式が成立する如く設けられている。

個・ｄ　＜ｆ・　Ｄｎ＋＜２ｆ「７Ｙ１　・　ｄただし
、ｎはノズル個数、および、ｄはノズル口径である。

ノズル５から噴射された高圧液体のジェット噴流は、本
体２の後部にＬｍ　／Ｄｍ　＞２０　（ただし、Ｌｌｌ
＋は排出管４の最狭部７の管長、［）ｍは排出管４の最
狭部７の内径）の関係に設けられた排出管４を通り、さ
らにその排出管４の後端に設けられたフレキシブルな排
出ホース６を通過して吸引器１の外部に排出される。排
出ホース６はその内径Ｄｈが穿孔ノズルの個数ｎ１口径
ｄとの関係で２＆−ｄ＜Ｄｈを満足するものが必要であ
る。

第１図に示す吸引器１に走行糸条の吸引を行なうには、
先ず、供給ホース９から液圧８０　ｋｇ／ａｍ２３以上
の高圧液体を供給し、圧液室８を経てノズル５から圧液
を噴射させる。このジェット噴流のエジェクター効果に
より導糸口３ａに吸込み力が発生し、走行糸条は、導糸
口３ａに吸引され、導糸管３を経てその後端３ｂに達す
る。次いで、走行糸条は、前記ジェット噴流に直接接触
し、このジェット噴流のウォータジェット効果により、
４．５００ｍ　／ｍｉｎ以上の速度が創出され、高圧液
体とともに排出ホース６を経て吸引器１の外部へ排出さ
れる。唯、上記のような４．５００ｍ’／１０以上もの
糸速の走行糸条を安定して吸引し所望の箇所、たとえば
、ゴデーローラやワインダー等に糸掛操作を確実に行な
わしめるには、ノズル５から噴射される噴流の運動エネ
ルギーを効率よく糸条に伝達させなければらない。その
ためには、吸引器１を構成する各部の形状や構成要素間
の寸法比率等が重要となり、それらは、前述した関係に
設ける必要がある。このことを第１図を用いてさらに説
明する。

先ず、糸条の吸引源となる噴流を噴射するノズル５に関
して述べる。

導糸管３の後端３ｂの周囲に設けられたノズル５は単孔
の環状スリットにしてもよく、あるいは、複数の孔が間
隔をおいて環状に配置されたものでもよいが、作動流体
が非圧縮性流体である液体の場合は、むしろ複数の穿孔
ノズルの方が噴流の利用効率が高く好ましい。

そして、複数のノズルの配置も等間隔あるいは同一円周
上配置に限定されない。また、ノズル断面は円形とは限
らず、その先端形状も先細りゃ末広がりでもよい。

複数個のノズルから噴射される噴流が一点に収斂されな
いと糸条の吸引効果が比較的低いことは事実である。し
かし、一方、この噴射される噴流が収斂する際に多大の
衝突エネルギーを消失することも事実であり、この消失
エネルギーの減少が糸条の吸引効果に大きく寄与する。

しかしながら、従来、この糸掛用吸引器においては重要
な課題であるこの種消失エネルギーを減少させることに
より糸条の吸引力を向上せしめる具体的方策は何等明確
にされてはいなかった。

本発明者等は、この課題について鋭意検討した結果前述
の知見、すなわち、消失エネルギーを減少させるために
は、各ノズルから噴射される噴流の噴射角、換言すれば
、ノズル５の中心軸の延長線と排出管４の中心軸の延長
線１ｏのなす角θを一層小さくすることであり、そして
、消失エネルギーの吸引効果に対する許容限界が、上記
角θ−４５°であることを知得した。なお、単数のノズ
ルでも噴流は排出管４の内壁に衝突するのだから同様な
ことが言える。

次にノズル５から噴射される噴流は、作動流体が非圧縮
性流体の液体と言えども、ノズル出口５ａから大気へ噴
出した直後に噴射軸の垂直方向へ僅かながらも膨張する
。また、複数個のノズル５から噴射された噴流が一点に
収斂されて１本の噴流となる場合は、収斂前の各噴流の
断面積総和より収斂後の１本の噴流断面積の方が明らか
に増大している。このように、ノズル５から噴射した噴
流の断面積は、必ず噴射前のノズル内での噴流の断面積
より増加する。したがって、ノズル５から噴射された噴
流を排出する排出管４に、上記増加後の噴流の断面積よ
り狭い箇所があった場合、噴流の流出方向とは反対へ逆
流することになる。逆流発生を防止するためには、単に
排出管４の内径を増大させるとよいが、しかし、内径が
大き過ぎると排出管４に占める噴流の充填率が低下し、
糸条と噴流との濡れ面積の減少を招くことになり、糸条
の吸引張力が低下してしまう。したがって、排出管４の
内径には、適正な寸法設定が必要で、その対象基準とな
るのは噴流の断面積、すなわち、ノズル５の断面積と言
える。また排出管４は、一般の直管と言うより多段の直
管、あるいは、ディフューザー状に逐次広幅される場合
が主である。

したがって、前記排出管４の適正な寸法設定とは、排出
管４内での最狭部７の内径（Ｄｍ＞の寸法設定を意味す
ることになる。そして排出管４でのその適正な最狭部７
の内径（Ｄ＋ｎ　）は、ノズル５の総面積との比率で規
定され、前述した関係式、すなわち、 丁・ｄ＜（Σ−ｏｍ＜２Ｅコ）ｎ−ｄ が成立することが判明したのである。

次に、ノズル５から噴射した複数個の噴流は、１本に収
斂されるが、収斂後の吸引エネルギーは収斂前の各噴流
の運動エネルギーが収斂の際の衝突によって少なからず
消失するため、噴射前にポテンシャルエネルギーとして
保有していた潜在的吸引エネルギーよりもかなり減少す
る。糸条が前記噴流によって吸引されるときの吸引力Ｆ
は、で表される。

ただし、■は噴流と走行糸条の相対速度、ｉはその相対
速度状態下の糸長、Ｃは変換係数である。

すなわち、吸引力Ｆは上記糸長！に比例する。

換言すると、相対速度■の状態にある噴流が流れた流路
長に比例するのである。すなわち、排出管４の管長を長
く採ると吸引力Ｆの増加につながる。

特に、排出管４中で最も糸条への吸引寄与率の高い最狭
部７の管長しｍを長く採ると効果的である。

そして、排出管４の最狭部７の管長１ｍと、最狭部７の
内径［）ｍとが前記した関係、すなわち、Ｌｍ／ＤＩ＞
２０ の時吸引力Ｆへの効果が顕著となることが判明したので
ある。

また、一方、排出管４の後端に設（プられる排出ホース
６は、糸条を吸引せしめつつ、噴出する噴流を円滑に搬
送する役割を果す。この排出ホース６は、吸引器１を構
成する要素の中では、供給ホース９とともに最も長尺な
部分であり、糸掛時の操作性を考慮するとフレキシブル
性が要求される。

また、排出ホース６の性能上さらに考慮すべき重大なこ
とは、上述のごとく最も長尺な部分であるため、噴流の
摩擦損失がトータルとして最も大きく、噴流に与える背
圧が最も高くなる部分ということである。したがって、
排出ホース６の内径が比較的小さい場合、糸条を吸引す
る噴流に多大の背圧が作用して、噴流の動圧を極端に低
下させることになり、糸条吸引力の減少を招くことにな
る。

つまり、排出ホース６にも極端な吸引力低下を招く内径
寸法があり、その内径限界は、噴流の体積流量、すなわ
ち、ノズル５の総断面積と関係し、前記した関係式、す
なわち、 ２征・ｄ　＜［）ｈ で表わされる。

ただし、ｎはノズル５の個数、ｄは口径、および、Ｄｈ
は排出ホース６の内径である。さらに、吸引効率上最適
な排出ホース６の内径Ｄｈは、次式、すなわち、 ３〈Ｄｈ／（５・ｄ）＜４．５ の範囲内の時である。

走行糸条赫導糸口３ａから吸引器１内に吸引するのは、
ノズル５から噴射された噴流のエジェクター効果によっ
て負圧が発生し、大気がこの負圧発生によって吸引され
、その大気の吸引流に糸条が引き込まれることによる。

このような糸条の吸込み作用について説明する。

大気の吸引をもたらすノズル５からの噴流のエジェクタ
ー効果の度合は、噴流の流速や流量に最も影響されるが
、吸引器１の構成上では、次の２点に多大の影響を受け
る。

先ず第１点は、導、糸管３の後端３ｂとノズル出口５ａ
との位置関係である。つまり、ノズル５から噴射される
噴流のエジェクター効果とは、噴流の随伴力によって噴
流周囲の空気を吸引しながら排出し、その結果噴流の周
囲を負圧ならしめることであるから、導糸口３ａから人
気をより多く吸込ませるためには、導糸口３ａと連通す
る導糸管３の後端３ｂを一層ノズル出口５ａに近づける
必要がある。そのためには、導糸管３の後端３ｂがノズ
ル出口５ａより前方、すなわち、導糸口３ａ側に位置す
る方がノズル５のノズル出口５ａが排出管４の中心軸の
延長線１０に一層近づくことになるため効果的である。

次に、導糸管３の内径の寸法が上げられる。同一流量に
対して、内径を比較的小さく採る方が導糸管３内を流れ
る吸込み空気の流れが早い。しかし、あまり小さくしす
ぎると導糸口３ａの口径が小さくなり、初期の糸条吸込
み力が低く吸引失敗につながる。また、大気の吸込み流
量は、排出管４内での糸条の吸引力にも影響を与えるこ
とをも考慮して、導糸管３の断面積と排出管４の最狭部
７断面積の比率から下式の関係が成りたつように構成す
るのが好ましい。

０．５Ｄｍ　＜Ｄｓ　＜１．５Ｄｍ ただし、ＤＳは導糸管３の内径、Ｄｍは前記排出管４の
最狭部７の内径である。

さて、走行糸条は前述のように噴射ノズルから噴出され
た高速噴流の随伴力によって吸引されるが、その吸引力
は糸条の吸引張力Ｔとして顕在する。吸引張力Ｔは、詳
しくは噴流と糸条との間に作用する摩−抵抗力であり、
それは次式のように噴流と糸条とが接触する全長にわた
る積分値とし・・・・・・・・・（１） ただし、 Ｃｆ　；摩擦抵抗係数で糸条の形態や作動流体の粘性等
によって異なる。

Ｌ：噴流に接触している走行糸条の有効長さγ；作作動
体の比重量 Ｖ（ｘ）：接触開始からＸの位置での流速と糸速の相対
速度 α；速度項の影響係数（１〈αく２であって、流速によ
って決まる〉 Ｓ　（ｘ　）　：接触開始からＸの位置での糸条の流体
との濡れ縁長さ 噴流の流出経路において、排出管４の最狭部７以降は、
通常流路断面積が排出管４の最狭部７の流路断面積の２
倍以上はあるため濡れ縁長さは減少し、また管壁との摩
擦抵抗による圧力損失や拡大損失、曲り損失などの諸損
失によって、噴流の動圧低下も著しい。したがって、糸
条の吸引張力に寄与する度合は、排出管４、特にその最
狭部７に比較して、それ以降の部分を無視しても小さな
誤差にしか過ぎない。また、排出管４の最狭部７の管長
１ｍも流速が大きく変化する程には長くは採らないため
、走行糸条に発生する吸引張力Ｔは上式で十分近似でき
る。

ＴたＣ「γＶＳＬｍ・・・・・・・・・（２）ただし、
■は排出管での噴流と糸速との平均相対速度、Ｓは糸条
の噴流との平均濡れ縁長さである。

また、この平均相対速度Ｖ１および、平均濡れ縁長さＳ
は近似的に下記の関係式で表現できる。

Ｖ＝Ｃ１Ｐ−ＶＤ・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（３）β ５＝０２　（ａ　／Ａ）・・・・・・・・・・・・・・
・（４）ただし、 Ｃ１，Ｃ２；変換係数 Ｐ；作動流体圧力 ｖＯ；走行糸条の設定速度 ａ；排出管最狭部内での噴流の断面積 Ａ；排出管の流路断面積 β；噴流充填率の補正係数（Ｒｅ数で決まる） ここで、噴流の断面積ａは流量Ｑを用いてε ａ＝ｃ３Ｑ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・（５）と表される。ただし、Ｃ３は変換係数、εは分
散寄与率であり、実験的にＯ〈ε〈１であることが判明
してしいる。

以上、（３）〜（５）式を（２）式に代入し、変数の整
理を行なうと、吸引張力Ｔは、 のように、流体圧力Ｐ１および、流量Ｑそして設定糸速
■。の関係式として表わされ得る。ここで、Ｃｅは変換
係数であり、■およびｎは整理後の各補正係数である。

一般に、吸引器には、走行糸条を捕捉吸引し、ゴデーロ
ーラ等に引廻す時の引廻し抵抗ノコや、ワインダーに糸
掛けする際に作用するガイドの抵抗、および、糸条と吸
引器との屈曲抵抗力などの多大の抵抗総力に打ち勝つだ
けの吸引張力を発生させ得るだけの吸引性能が要求され
る。そして、前述の諸々の抵抗力は、設定糸速ｖｏと近
似的に比例関係にある。したがって、ある設定速度■の
走行糸条を吸引し、最終的にワインダーへの糸掛けまで
可能ならしめ得るか否かは、同一の作動流体を用いた吸
引器においては、結局（６）式のように流体圧力Ｐと流
ＩＱとによって一意的に決められることが判る。また、
それら流体圧Ｐ、および、流量Ｑから圧力発生装置の仕
様、特に所用電力をも求められることが判る。

そこで、第１図に示す装置を用い、設定速度Ｖ。

の走行糸条を引廻し、および、ワインダーへの糸掛けま
でも可能な流体圧力Ｐと流量Ｑの関係を実験的に調べて
みると、第２図、および、第３図のような結果となった
。すなわら、上述のように吸引張力Ｔが作動流体の圧力
Ｐ、および、流量Ｑによって一意的に表示されている。

なお、本実験に用いた糸条は、７００−２４ｆ×４糸条
のナイロン６フィラメントであり、作動流体は常温メ水
であった。また、第２図に示した吸引張力Ｔは１糸条当
りの張力である。

実施例・比較例 本発明は、吸引器１の構成要素を上述のような形状や寸
法比率を特定した構成からなるが、糸速５　、５００ｍ
　、／ｍｉｎで走行する７００−２４ｆ　ｘ４４糸のナ
イロン６・フィラメントでの吸引捕捉を実施してその時
の１糸条当りの吸引張力Ｔを測定し、次頁の表に示す結
果を得た。

なお、糸掛用吸引・器は第１図に示す椙造のものを用い
、高圧ポンプは、消費電力１５ＫＷ−１−１容量のもの
を用いた。また、作動流体の設定水圧は、いづれも１８
０　ｋｇ／ｃｍ２　Ｑとした。

次頁の表において、比較例と明記していないものは全て
本発明の実施例を示すが、この表から判るとおり、本発
明の構成とすることによりはじめて、糸条の引廻しおよ
び糸掛が安定して実施できる吸引張力Ｔ＞４０　（ＣＩ
　）が得られる。

−ζ （発明の効果） 上述したとおり、本発明は、高圧液体を作動流体とする
吸引器の構成要素の形状や寸法比率を上述のように設定
することによって、吸引張力Ｔ〉クゴ ４０（ｇ）が得られるため、従来の吸引器では達成でき
なかった糸速４，５００ｍ　／ｎ＋ｉｎ以上の高速走行
の糸条に対しても、安定して確実な引廻し操作や糸掛は
操作を行なうことができる。しかも、作動流体が非圧縮
性の液体であるため、騒音の発生も極めて少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構成からなる糸掛用吸引器の一実施
例を示す縦断面図、第２，３図は、第１図の糸掛用吸引
器を用いて糸条の吸引実験を行なったときの結果を示す
グラフである。 図面の簡単な説明 １・・・吸引器　　　　２・・・本体 ３・・・導糸管　　　　４・・・排出管５・・・ノズル
　　　　６・・・排出ホース７・・・排出＠４の最狭部 ８・・・圧液室　　　　９・・・供給ホース１０・・・
排出管４の中心軸の延長線 １１・・・注入管 特許出願人　　東　し　株　式　会　社第２図 圧力（ｋ鰺２） 圧力（竪勺

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 導糸管の後端周囲に少なくとも１以上のノズルを穿設し
   た本体が位置せしめられ、該本体の後端に前記ノズルか
   ら噴射される流体の噴流により前記導糸管を介して吸引
   捕捉された糸条を該噴流とともに排出する排出管が接続
   され、該排出管に可撓性の排出ホースが接続され、前記
   流体として圧力が８０ｋｇ／ｃｍ＾２Ｇ以上の圧液が用
   いられてなる糸掛用吸引器であつて、前記ノズルは該ノ
   ズル中心軸の延長線と前記排出管中心軸の延長線との交
   差角が４５°以下になるごとく穿孔され、かつ、前記ノ
   ズルの個数をｎ、口径をｄ、前記排出管の最狭部の内径
   をＤｍ、管長をＬｍおよび、排出ホースの内径をＤｈと
   するとき、これらが下記（イ）〜（ハ）の関係を満足す
   るごとぐ設けられていることを特徴とする糸掛用吸引器
   。 （イ）√（３ｎ）・ｄ＜√（２）・Ｄｍ＜２√（１０ｎ
   ）・ｄ （ロ）Ｌｍ／Ｄｍ＞２０ （ハ）２√（ｎ）・ｄ＜Ｄｈ