KR810002128B1 - 공기분사식 직기의 위입장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

공기분사식 직기의 위입장치

제1도는 본 발명의 장치를 설치한 공기분사식 직기의 사시도.

제2도는 그 위입 노즐의 단면도.

제3도는 다른 실시예를 표시한 단면도이다.

본 발명은 공기분사식 직기에 있어서 위사를 경사의 개구내에 삽통시키기 위한 위입장치에 관한 것이다.

종래의 공기분사식 직기의 위입장치에 있어서는, 위사의 도사관(導絲管)을 둘러싼 공기분사구에서 고압공기를 분사하여서 위사를 저류관, 실 가이드, 위사피지기 등으로부터 받는 저항에 견디면서 견인하는 동시에, 경사개구내에 반송하여 위입을 하고 있었다. 즉 종래의 장치에 있어서는 위입노즐과 그 근방에서의 위사의 견인이나, 경사 개구내를 관통하는 위사의 반송 등 어느 것이나 고압공기의 분사에 의한 동일한 기류에 의하여 행하고 있었기 때문에, 고압공기의 소비량이 많고, 여기에 수반하여 전력소비량도 커서 운전경비가 많아진다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 장치의 문제점을 해결하기 위하여 연구개발된 것으로서, 직기의 성능을 저하시키지 않고, 고압공기의 소비량을 대폭 삭감함과 동시에 저압공기를 병용함으로서, 성동력화(省動力化)를 도모하는 것을 목적으로 하는 것이다. 즉 종래장치를 검토하여 보건대, 공기분사식 직기의 위입에 보통 사용되는 고압공기의 분사에 의한 위사의 견인력이 유효하게 작용하는 곳은, 분사구에서 200mm정도의 고속유역이며, 그 이후에서는 감속되어 위사를 반송하는 작용이 주체가 되는 것이다.

이런 점에서 본 발명에 있어서는, 고가(高價)인 고압공기는 오로지 위사의 견인에 필요한 양만을 고압 공기분사구로부터 분사시키고, 이 기류를 감싸도록 저압공기분사구로부터 저압공기를 분사하여 양자의 기류에 협동하에 위사반송의 작용을 행하도록 한 것이다.

이하 도면에 대하여 본 발명 실시의 상태를 설명한다.

제1도는 본 발명 장치를 설치한 공기분사식 직기를 표시하는 것으로, 프레임(1)의 한쪽 측부에는 위사급사체(給絲體)(2)가 설치되며, 그 위사 급사체(2)로부터 공급되는 위사(3)는 측장로울러(4) 및 프레스로울러(5)에 의하여 일정속도로 인출된다. (6)은 위사(3)의 저류관으로서, 기단(基端)의 기류분사구에서 분사되는 기류에 의하여 위사가 저류관(6)의 전단부쪽으로 보내져서 위입 1회분에 알맞는 양이 저류관(6)에 저류되도록 되어 있다. 그리고 슬리트(7)에서 가이드(8) 및 파지기(9)를 통하여 위입노즐(10)에 위사(3)가 유도되어, 위입노즐(10)에서 분사되는 압력공기에 의하여 종광(11)에 의하여 형성된 경사(12)의 개구부에 위사(3)가 삽통된다.

본 발명의 요부는, 이 위입노즐(10)에 관한 것으로서, 다음 제2도에 의한 실시예의 상태를 설명한다. 도면중, (15)는 위사도사관(導絲管)으로, 그의 선단부(16)는 절두 원추형으로 되어 있으며, 축선에 따라서 위사통공(17)이 천설되어 있다. 이 위사도사관(15)은 제1본체(18)의 축공(19)에 나합되어 있으며, 절두원추형의 선단부(16)와 서로 대하는 제1본체(18)의 부분(20)은 테이퍼진 구멍으로 되어 있으며, 거기에 이어서 직선구멍(21)이 형성되어 있다. 그리고 위사도사관(15)의 절두원추형의 선단부(16)와 제1본체(18)의 테이퍼진 구멍(20)에 의하여 점차로 좁아진 고압분사구(22)를 형성한다. 제1본체(18)의 앞부분은 관상(管狀)으로 길게 형성되고 그의 선단부의 외형은 테이퍼상으로 형성되어 있다. 이 제1본체(18)는 이것을 포위하는 통상(筒狀)의 제2본체(23)에 감합되고, 그리고 제1본체(18)의 테이퍼상의 선단부와 제2본체(23)의 선단 통상 부분에 의하여 저압 공기분사구(24)를 형성한다.

이 제2본체(23)를 블록(25)의 삽입공(26)에 감합하고, 그 계단부(27)를 블록(25)의 계단부(28)에 계합시켜서, 뒷부분으로부터 고정너트(29)를 나합하여, 제1본체(18)와 제2본체(23)를 블록(25)에 고정시킨다. 제1본체(18)에는 통기공(30)을 천설하고, 제1본체(18)와 제2본체(23)에 의하여 형성된 분배환상홈(31) 및 제2본체(23)에 천설한 통공(32)를 통하여, 블록(25) 내의 고압공기통로(33)를 고압분사구(22)에 연통시킨다.

이 고압공기통로(33)는 직기와 연동(連動)하여 개폐하는 개폐밸브(34)(제1도 참조)를 통하여 콤프레서 등의 고압공기공급원(도시없음)에 연통된다.

제2본체(23)에는 통공(35)을 천설하고, 블록(25) 내의 저압공기통로(36)를 저압공기분사구(24)와 연통시킨다. 이 저압공기통로(36)는 제1도의 개폐밸브(34)를 통하여 저류관(6)용의 블로우어(blower)(37)의 토출구에 연통된다.

제3도는 위입노즐(10)의 다른 실시예를 표시하는 것으로, 이것은 고압공기분사구와 저압공기분사구를 각각 다른 블록에 설치한 것이다. 즉 이 경우는 제1본체(18)의 축선의 연장상에 축선이 위치하는 제2본체(50)를 배치하고, 이 제2본체(50)의 축선에 따라서 위사(3)의 삽통공(51)을 설치하고, 이 삽통공(51)의 외측을 둘러싸는 통상(筒狀) 돌기를 가진 뚜껑(52)을 제2본체(50)에 감착시키는 것에 의하여, 제2본체(50)와 뚜껑(52) 사이에 한쪽 단면 형상이 J자형의 환상통공(53)을 형성하고, 이 환상통공(53)의 개방단부를 저압공기분사구(54)로 하여, 환상통공(53)에 저압공기통로(55)를 연통시킨다. 기타, 제2도와 동일한 부호는 제2도와 동일한 것이다.

다음에 상술한 바와 같이 구성한 본 발명장치의 작용을 설명한다. 제1도의 종광(11)에 의하여 경사(12)의 개구가 형성되면, 개폐밸브(34)가 개방되어, 제2도의 고압공기통로(33)에 고압공기가 공급됨과 동시에 저압공기통로(36)에 저압공기가 공급된다. 그리고 고압공기는 통공(32)를 통하여 분배환상홈(31)에 유입되고, 거기에서 직선구멍(21)으로 분출한다. 위사통공(17)에서 직선구멍(21)에 삽통되고 있는 위사(3)는, 이 고압공기의 분사에 의하여 제2도의 우측으로 견인됨과 동시에, 통공(35)을 통하여 저압공기분사구(24)로 유입된 저압공기는 분사구(24)에서 분출하여 고압공기류를 감싸, 상술한 바와 같이 고압공기류가 견인력을 상실한 후에도, 이들 양자의 기류가 협동하여서 위사(3)를 경사(12)의 개구내로 반송한다.

또 제3도의 것도 그 작용은 제2도의 것과 같으므로 설명은 생략한다.

다시 위사견인에 대하여 상세하게 기술하면, 위사(3)가 받는 견인력은 주로 직선구멍(21) 내를 흐르는 기류와의 마찰에 의하에 생기는 것이며, 따라서 견인력은 공기류의 속도와, 공기밀도와, 직선구멍의 길이의 3요소의 함수가 된다. 본 발명에 있어서는 고압공기의 분출공(22)을 조이는 것에 의하여 고압공기의 분출량을 적게하고, 이에 따라 직선구멍(21)의 직경을 작게 하는 것에 의하여 그 직선구멍(21) 내의 공기밀도와, 특히 중심부에 있어서의 유속을 종래와 대략 동일하게 유지하고, 이러한 조건하에서 직선구멍(21)의 길이를 종래와 같게 하면 위사의 견인력을 종래와 같이 할 수가 있다. 단 이들 3요소는 상호 조정하여도 된다는 것은 물론이다.

예를들면 종래 직선구멍(21)의 길이는 10~20㎝로 정하는 것이 보통이다. 이것은 10㎝ 이하이면 충분한 견인력을 얻을 수 없으며, 또 20㎝를 넘으면 직선구멍(21)의 관로(管路) 저항이 커지기 때문에 분출구(22)에서 나온 공기가 도사공(17)에 역류하는 경향이 생기므로 바람직하지 않다는 이유에 의한 것으로서, 본 발명에 있어서는, 직선구멍의 직경을 축소하는데서 상기 관로저항이 증대된다는 것을 고려하여 그 길이를 하여야 할 것이다. 후술하는 비와 같이 고압공기량을 1/4로 제한하는 조건하에서는 직선구멍 길이를 종래와 동일하게 설정할 수 있다는 것을 부언한다. 다음에 종래장치와 동일한 위입기능을 얻을 수 있는 본 발명 장치의 제원(諸元)의 일예를, 그 제원 설정을 위하여 행한 시험순서와 함께 상술한다.

시험장치로서는, 위입 방향으로 선단이 가늘게 된 테이퍼진 안내공을 가진 원환상의 공지의 안내체를 다수개 위입 방향으로 삽설하여 만든 공지의 공기집속식(集涑式) 에어가이드를 위입노즐의 축선상에 배치하고, 위입노즐의 선단에서 에어가이드까지의 거리를 15㎝로 하고, 안내체는 두께 2.9mm의 것을 0.8mm 간격으로 배치한 것을 사용하였다.

또 에어가이드의 상기 안내공 내에는 피토우(pitot) 관을 삽입하여 위입노즐 선단에서 약 50cm 떨어진 부위의 유속을 계측하도록 하였다. 즉 이 부위 부근에서, 고압공기 분사에 의한 중심부의 기류와, 저압공기 분사에 의한 주변부의 기류가 협동하여 위사 반송작용을 행하게 되므로, 이 부위의 유속을 종래장치에 있어서의 그것과 비교하는 것에 의하여 반송능력의 동일성이 판단되기 때문이다. 또한 이 시험장치에는 개폐밸브(34)에 상당하는 개폐밸브가 설치되어 있다. 시험에 제공된 종래 장치로서의 위입노즐은 제2도에서, 제2본체(23), 저압공기통로(36) 등 저압공기 관계의 기구를 제외한 것이며, 그 주요 칫수는 제1본체(18)의 분출구(22) 및 직선구멍(21)의 내경이 다같이 6mm, 분출구(22)에 있어서의 위사도사관(15)의 외경이 3.6mm, 직선구멍(21)의 길이가 150mm의 종래의 하나의 표준노즐을 사용하고, 한편, 본 발명의 노즐은 제2도에 표시한 구조를 사용하고, 주요 칫수는 제1본체(18)의 분출구(22) 및 직선구멍(21)의 내경이 다같이 3mm, 분출구(22)의 위사도사관(15)의 외경이 7.8mm, 직선구멍(21)의 길이가 상기 종래 장치와 동일하게 150mm로 한 것을 시작(試作)하였다. 즉, 이 시작품의 고압공기 유로(流路) 면적은 종래의 것의 1/4이다.

시험은 먼저 상기한 종래의 위입노즐을 상기 시험장치에 설치하고, 여기에 압력 4kg/㎠의 고압공기를 송급하여 분사시켜, 그 공기소비량이 1.60ℓ/분(대기압환산, 이하 공기소비량에 대하여 동일함)이 되도록 개폐밸브(34)의 개폐도수(매분당 위입회수에 상당)를 설정하고, 위사 장력을 계측하여 상기 견인력을 구함과 동시에, 상기 피토우관에서 유속을 측정하였다. 또한 상기 압력(4kg/㎠) 및 소비량(160ℓ/분)은 직기의 하나의 표준 방법에 의하여 정한 것이다.

다음에 상기한 시작품 고압공기 분사노즐을 시험기에 다시 설치하고, 개폐밸브(34)의 개폐도수를 그대로 하고 이 개폐밸브를 통하여 동일하게 4kg/㎠의 고압공기를 송급하면서 견인력을 구한 결과, 이 시작품 노즐에서도 종래와 같은 견인력을 얻을 수 있다는 것이 확인되었다.

다음에 본 시작품 노즐을 사용하여 제2도에 표시한 상태의 위입노즐을 구성하고, 저압공기원을 블로우어(37)(제1도)에 구하고, 저압공기통로(36)의 압력을 조절하면서 저압공기 분가구(24)의 유로면적을 여러가지로 변경시켜서 피토우관에서의 유속이 상기 종래의 경우와 동일하게 되는 조건을 구하였다. 그 결과는 저압공기통로(36)의 압력은 0.16kg/㎠이며, 유량은 대기압 환산 160ℓ/분이었다. 그때의 노즐(10)의 제1본체(18)의 개구단부의 외경은 4mm, 그 부위의 제2본체(23)의 내경이 11.5mm이었다. 첨언하면 상기 피토우관에서 측정한 유속은 160m/초이었다. 여기에서 이 실험결과에 의거하여 위입용 공기를 만들기 위한 직기 1대당의 전력 소비량을 계산하면 다음과 같이 된다. 또한, 시작품 노즐의 고압 공기 유로 면적은 상술한 바와 같이 종래의 것의 1/4이며, 또 이 종류의 노즐의 분출구(22)에 있어서의 유속은 음속에 가까운 대략 일정치가 되는 것으로 해서, 다음 계산에서는, 고압 공기 유량은 단순히 종래의 1/4가 되는 것으로 한다.

따라서 상기 시작품 노즐을 사용할 때에는 전력 소비량이 종래의 약 1/3로 족하게 되며, 일반적으로 여러가지의 위입조건에 대응시켜서 노즐제원을 변경시켜도, 본 발명의 사용에 의하여 소비전력을 대폭 삭감할 수 있다는 것을 알 수 있다.

또한 근래 1공장당 설치되는 직기의 대수는 증가되는 경향에 있고, 많은 공장에서는 수십대의 직기를 배치한다. 이 경우에 각 직기마다 고압 콤프레서를 배치한다는 것은 경비가 많아지므로 한대의 콤프레서에서 각 직기에 배관하여 고압공기를 분배한다. 여기에서 상술한 방법에 의거하여 각 직기에 4kg/㎠의 고압공기를 공급하는 데에는 배관도중의 관 밸브 저항이나 각 직기를 균일한 사용압으로 유지하기 위하여 콤프레서의 토출압을 7kg/㎠ 정도로 하지 있으면 안 된다. 이런 경우에는 본 발명과, 종래 장치와는 소비전력에 있어 더욱 차가 생긴다. 이것은 압축압력을 높이면 높일수록 소비전력은 가속적으로 증가하기 때문이다. 즉 종래의 노즐로서는 직기 1대당 160ℓ/분의 공기를 7kg/㎠로 압축하므로, 소비전력은 0.72kw가 되며, 본 발명의 노즐로서는 7kg/㎠으로 압축하는 공기는 40ℓ/분으로 되므로, 1/4의 0.18kw가 되어, 저압공기는 상술한 바와 같이 소비전력 0.05kw이므로, 합계 0.23kw이다. 즉 상술한 경우 1대당 전력의 삭감량은 0.56kw-0.19kw=0.37kw인데 대하여, 이 경우는 0.72kw-0.23kw=0.49kw가 되어 다시 대폭적인 절약이 가능하다.

또 본 발명 장치의 경우, 고압공기를 비교적 소량밖에 사용하지 않으므로 고압펌프의 용량도 작아도 되므로 설비비를 경감할 수 있으며, 다시 각 직기에 소형 고압펌프를 배치하는 것도 가능하다. 이 후자의 경우에는 고압펌프로 4kg/㎠의 고압공기를 만들면 된다. 따라서 40ℓ/분의 공기를 4kg/㎠으로 압축하기 위한 소비전력은 0.14kw로 되며, 소비에너지를 보다 적게 할 수도 있다.

본 발명 장치에 의하면, 상술한 바와 같이 단위 유량당의 비용이 높은 고압공기의 사용량을 대폭 감소시키고, 그 대신 단위 유량당의 비율이 낮은 저압공기를 사용할 수 있으므로, 직기의 성능을 저하시키지 않고, 성동력화를 촉진함과 동시에, 운전 경비를 경감할 수 있다고 하는 우수한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 공기 분사식 직기의 위입장치에 있어서, 위입노즐이, 위사도사관을 둘러싸는 고압 공기 발생원에 접속시킨 고압 분사구와, 상기한 고압 공기보다도 저압의 공기를 분사하는 송풍기에 접속시킨 저압 분사구를 가지는 것을 특징으로 하는 공기 분사식 직기의 위입장치.

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