專利名稱：變型噴嘴和使長(zhǎng)絲紗變形的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種借助于變形噴嘴使長(zhǎng)絲紗變形的方法，有一個(gè)貫通的紗線通道，里面在紗線輸送方向上送入4bar以上的壓縮空氣，其中，在出口端上紗線通道以大于10°的擴(kuò)展角最好錐形擴(kuò)展，用于產(chǎn)生超音速流。此外，本發(fā)明還涉及一種利用貫通的紗線通道使長(zhǎng)絲紗變形的變形噴嘴，帶有一個(gè)入口端，一個(gè)帶進(jìn)風(fēng)孔最好圓柱體的中間段以及一個(gè)帶大于10°擴(kuò)展角的出口端。
背景技術(shù)：
變形的概念是指部分尚需整理紡絲絲束或相應(yīng)的長(zhǎng)絲紗，目的是賦予紗線紡織的特性。在下面的介紹中，變形的概念是指在單個(gè)長(zhǎng)絲上產(chǎn)生大量的扭結(jié)或制造噴氣變形絲。EP 0 088 254介紹了一種用于變形較過(guò)時(shí)的解決方案。將長(zhǎng)絲紗在變形噴嘴的入口端上輸送到導(dǎo)紗通道，并在喇叭口形出口端上通過(guò)超音速流的力變形。導(dǎo)紗通道的中間段在整個(gè)長(zhǎng)度上為橫截面不變的圓柱體。入口為容易導(dǎo)入未處理的紗線略微倒圓。處于喇叭口形出口端上的是一個(gè)導(dǎo)紗器，其中，在喇叭口造型和導(dǎo)紗器之間進(jìn)行紗線扭結(jié)。紗線以大量傳遞輸送到變形噴嘴。為紗線扭結(jié)需要在每個(gè)單個(gè)長(zhǎng)絲上傳遞，從而造成出口端上纖度增加的后果。
EP 0 088 254公開了一種裝置，用于利用供給壓力介質(zhì)的噴嘴變形至少一個(gè)由大量長(zhǎng)絲組成的長(zhǎng)絲紗，包括一個(gè)導(dǎo)紗通道以及至少一個(gè)徑向上通入通道內(nèi)的壓力介質(zhì)輸送裝置。這類噴嘴具有一個(gè)向外擴(kuò)展的通道出口和一個(gè)伸入通道內(nèi)與通道形成一個(gè)環(huán)形間隙的球形或半球形的導(dǎo)紗器?？梢钥闯觯谧冃渭喚€方面，無(wú)論是在加工過(guò)程期間還是在加工過(guò)程之后，成品上保持紗線特性是這些紗線可應(yīng)用性的重要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。此外，兩個(gè)或者多個(gè)紗線和變形紗線單個(gè)長(zhǎng)絲混合度的程度對(duì)取得均勻的織物外觀具有重要意義。穩(wěn)定性在此方面作為質(zhì)量概念使用。為確定紗線的不穩(wěn)定性I，在紗框上形成各一米范圍的四卷紗絞，正如借助纖度167f68分特聚酯復(fù)絲所說(shuō)明的那樣。然后將這些絞絲加載25cN一分鐘，隨后確定長(zhǎng)度X。對(duì)其然后同樣加載1250cN一分鐘。在去負(fù)載的一分鐘后對(duì)絞絲重新加載25cN一分鐘并在繼續(xù)一分鐘后確定長(zhǎng)度y。從中得出不穩(wěn)定值I=Y·XX·100%]]>不穩(wěn)定性說(shuō)明通過(guò)所施加的負(fù)載造成百分之幾的塑性伸長(zhǎng)。EP 0 088 254的目的在于提供一種所述類型的改進(jìn)的裝置，利用該裝置可以取得保證紗線高度穩(wěn)定性以及單個(gè)長(zhǎng)絲高度混合度的最佳變形效果。作為解決方案提出，通道凸起彎曲出口的外徑至少等于4倍的通道直徑并至少等于0.5倍的球形或半球形導(dǎo)紗器(5)的直徑。作為最佳效果生產(chǎn)速度處于100至高于600m/min的范圍內(nèi)。有趣的是這種事實(shí)，即申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)15年多的時(shí)間成功地將相應(yīng)的噴嘴市場(chǎng)化。由此生產(chǎn)的紗線質(zhì)量通過(guò)15年的時(shí)間得到非常好的評(píng)價(jià)。但要求增加效率的呼聲日益增長(zhǎng)。申請(qǐng)人利用依據(jù)EP 0 880 611的解決方案成功地將效率大幅度提高到1000m/min以上的紗線輸送速度。提高效率的核心思想在于加強(qiáng)擴(kuò)展超音速通道內(nèi)，也就是產(chǎn)生紗線扭結(jié)區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)比。作為特殊的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是來(lái)自變形噴嘴出口上的紗線張力。大量系列研究表明，在依據(jù)EP 0088 254的解決方案中，在約600m/min的紗線輸送速度后紗線張力大幅度下降。這一點(diǎn)最終表明這種類型噴嘴的效率極限。
EP 0 880 611加強(qiáng)超音速通道內(nèi)流動(dòng)的建議意外提高了紗線張力，這種張力可以將輸送速度提高到1000m/min以上。與此同時(shí)加工的紗線質(zhì)量也開始受到雖然同樣但并非更好的評(píng)價(jià)。但實(shí)踐表明在結(jié)果上就此而言是出乎意料的，似乎在大量應(yīng)用方面紗線質(zhì)量并不符合所期望的要求。
本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種方法和變形噴嘴，可以提高效率，特別是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于1000m/min，但在盡可能所有應(yīng)用方面產(chǎn)生最高的紗線質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明方法的特征在于，壓縮空氣為加強(qiáng)紗線開松以大于48°，特別是大于50°的送風(fēng)角送入紗線通道。
利用迄今為止的所有研究只能證實(shí)，利用EP 0 088 254所述的變形噴嘴所測(cè)定的數(shù)據(jù)處理空氣的最佳送風(fēng)角為48°。只要超過(guò)48°就導(dǎo)致變形惡化。為此也可以參閱A.Demir刊登在1990年2月(Vol.112/97)“Journal of Engineering forIndustry”上的大量研究結(jié)果。文章作者有機(jī)會(huì)利用大量系列研究驗(yàn)證重要參數(shù)。在此采用30°、45°以及60°送風(fēng)角對(duì)噴嘴進(jìn)行研究。60°送風(fēng)角的噴嘴在各種情況下更差，特別是因?yàn)樵?0°時(shí)大部分能量擊中對(duì)面壁并消失。因此科學(xué)證明，在依據(jù)EP 0 088 254變形噴嘴開發(fā)的框架中它來(lái)自經(jīng)驗(yàn)，而且在結(jié)果上也是毋容置疑的。在EP 088 661的更新型噴嘴的開發(fā)中，沒有理由懷疑多年積累的專業(yè)意見，即45°-48°的送風(fēng)角為最佳范圍。這種特征也寫入EP 0 880 611解決方案的介紹中。正如已經(jīng)介紹的那樣，在尋求改善紗線質(zhì)量方面其中也重新開始考慮送風(fēng)角的影響。事實(shí)證明完全出乎意料的是，采用EP 0 880 611的噴嘴加大送風(fēng)角在初次系列試驗(yàn)中就意外提高了變形紗線的質(zhì)量。發(fā)明人結(jié)果認(rèn)識(shí)到，兩個(gè)過(guò)程區(qū)，即-紗線的開松和-紗線的變形必須相互最佳協(xié)調(diào)。多次反復(fù)的試驗(yàn)表明，在EP 0 088 254的解決方案中，變形區(qū)內(nèi)存在極限并因此提高紗線開松只能帶來(lái)缺陷。在紗線渦流變形方面公知在90°的送風(fēng)角時(shí)紗線開松效果最大。渦流變形的目的是在紗線上均勻打結(jié)。作為渦流變形的例子參閱DE 195 80 019。而在紗線變形時(shí)絕對(duì)不容許打結(jié)。對(duì)于打結(jié)和紗線扭結(jié)的兩種完全不同的方法來(lái)說(shuō)，必然存在送風(fēng)角的極限范圍。但是還沒有能夠確定這些極限。到目前為止，認(rèn)為送風(fēng)角的范圍為49°，但小于80°，最好50°至約70°。上限還沒有最終測(cè)定。紗線通道具有一個(gè)最好圓柱體的中間段，該段在輸送方向上無(wú)突變轉(zhuǎn)移到錐形擴(kuò)展部分內(nèi)，其中，壓縮空氣與錐形擴(kuò)展的超音速通道以足夠的距離送入圓柱體段內(nèi)。
與本發(fā)明相關(guān)的試驗(yàn)主要帶來(lái)三個(gè)新的認(rèn)識(shí)·如果將送風(fēng)角提高到48°以上的話，在依據(jù)EP 0 880 611帶有加強(qiáng)超音速流的變形噴嘴上任何紗線纖度情況下均可以提高質(zhì)量。
·隨著在48°以上將角度提高加大質(zhì)量開始顯著提高。
·在送風(fēng)角大于52°，部分達(dá)到60°和甚至65°時(shí)，紗線質(zhì)量令人驚異地保持不變。但最佳的送風(fēng)角也取決于紗線纖度。
因此提出，送風(fēng)角作為紗線質(zhì)量，特別是紗線纖度的函數(shù)在48°-80°，最好50°-70°的范圍內(nèi)確定。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以利用僅具有唯一一個(gè)孔的變形噴嘴，通過(guò)該孔將壓縮空氣以大于48°或50°送入。但優(yōu)選壓縮空氣通過(guò)三個(gè)在圓周上以120°位錯(cuò)的孔送入紗線通道內(nèi)。在任何情況下重要的是紗線開松通過(guò)將壓縮空氣送入紗線通道內(nèi)得到加強(qiáng)，但避免紗線上打結(jié)。
依據(jù)本發(fā)明變形噴嘴的特征在于，用于加強(qiáng)紗線開松的壓縮空氣以大于48°，最好大于50°的送風(fēng)角送入紗線通道。優(yōu)選圓柱體段內(nèi)的送風(fēng)部位與錐形擴(kuò)展部分間隔距離設(shè)置，其中，該距離至少大致相當(dāng)于紗線通道的直徑。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，開松和變形這兩個(gè)過(guò)程階段的長(zhǎng)度在依據(jù)較過(guò)時(shí)的EP 0 088 254的噴嘴情況下過(guò)短。這一點(diǎn)是采用依據(jù)該較過(guò)時(shí)解決方案類型的噴嘴限制輸送速度的原因之一。
本發(fā)明帶來(lái)不同的認(rèn)識(shí)1.紗線的開松以及紗線的變形本身必須得到優(yōu)化；2.兩個(gè)完全不同功能的優(yōu)化在位置上必須分開；3.但短時(shí)間依次進(jìn)行，使開松之后直接變形或紗線開松過(guò)程的結(jié)束直接轉(zhuǎn)入變形。
至少變形噴嘴的圓柱體中間段以及錐形擴(kuò)展的出口段是噴嘴芯的部件。噴嘴芯優(yōu)選是變形噴嘴頭內(nèi)的插入件，并由一種由耐磨材料，特別是陶瓷組成的材料制成。
特別具有優(yōu)點(diǎn)的是噴嘴芯是更換芯，使其可以使用具有最佳內(nèi)部尺寸和入射角的噴嘴芯。因此可以例如采用較少的手工操作更換現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)有噴嘴芯并利用本發(fā)明的所有優(yōu)點(diǎn)。在錐形擴(kuò)展段的出口端上如現(xiàn)有技術(shù)那樣設(shè)置一個(gè)導(dǎo)紗器，它至少可橫向進(jìn)給直至接近錐形擴(kuò)展的出口段。因此可以達(dá)到進(jìn)一步穩(wěn)定紗線質(zhì)量的目的。變形噴嘴優(yōu)選是變形頭的部件，其中，空氣分配設(shè)置在變形頭內(nèi)的三個(gè)送風(fēng)孔上。下面參閱EP 0 880 611，只要涉及到變形的過(guò)程階段，它就是本發(fā)明的基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)。
EP 0 880 611認(rèn)為質(zhì)量的第一關(guān)鍵在于變形噴嘴后的紗線張力。只有在成功提高紗線張力情況下才能提高質(zhì)量。當(dāng)氣流的流動(dòng)提高到2馬赫以上的范圍時(shí)會(huì)產(chǎn)生斷線。大量系列試驗(yàn)證實(shí)，不僅要提高質(zhì)量，而且還要將因提高生產(chǎn)速度對(duì)質(zhì)量的消極影響保持在非常小的程度上。馬赫數(shù)略微超過(guò)2就會(huì)產(chǎn)生明顯后果。對(duì)相應(yīng)加強(qiáng)變形過(guò)程的最佳解釋在于，速度差在沖擊正面的前后直接加大，它直接影響到空氣對(duì)長(zhǎng)絲的相應(yīng)作用力。沖擊正面范圍內(nèi)提高的力引起紗線張力的增加。通過(guò)提高馬赫數(shù)直接提高了沖擊正面上的作用。依據(jù)本發(fā)明認(rèn)為規(guī)律性是更高的馬赫數(shù)＝更強(qiáng)的沖擊＝更強(qiáng)的變形。得到加強(qiáng)的超音速流在更寬的正面上并更強(qiáng)地控制已開松紗線的單個(gè)長(zhǎng)絲，從而紗線扭結(jié)不會(huì)從側(cè)面位錯(cuò)沖擊正面的作用區(qū)。因?yàn)榧铀偻ǖ纼?nèi)超音速流的產(chǎn)生以膨脹為依據(jù)，所以通過(guò)提高馬赫范圍，也就是例如以2.5馬赫取代1.5馬赫也可以提高或幾乎加倍增加有效出口橫截面。通過(guò)令人驚異的不同觀察并結(jié)合本發(fā)明可以證實(shí)-在使用提高馬赫范圍構(gòu)成的超音速通道時(shí)，與較過(guò)時(shí)的現(xiàn)有技術(shù)相比在相同的生產(chǎn)速度下變形得到質(zhì)量上的提高。
-采用單個(gè)紗線纖度的試驗(yàn)生產(chǎn)速度一直提高到1000-1500m/min，而變形沒有中斷。
-測(cè)量技術(shù)方面顯示紗線張力可以平均提高近50％。提高的數(shù)值為此在例如400-700m/min的較大速度范圍上幾乎不變。
-此外情況表明，在壓縮空氣的供給壓力上也存在顯著的影響因素。為確保更高的馬赫數(shù)，在許多情況下需要更高的供給壓力。該壓力大致處于6-14bar之間，但也可以提高到20bar和更高。
依據(jù)EP 0 088 254現(xiàn)有變形技術(shù)的比較試驗(yàn)和EP 0 880 611范圍內(nèi)新的解決方案，在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)產(chǎn)生下列規(guī)律性變形質(zhì)量在較高的生產(chǎn)速度時(shí)與利用低馬赫范圍構(gòu)成超音速通道的較低生產(chǎn)速度情況下的變形質(zhì)量相比至少相同或者更好。變形過(guò)程在沖擊正面高于2馬赫，也就是例如2.5-5馬赫的空氣速度情況下增強(qiáng)，使其在最高的紗線通過(guò)速度下也幾乎毫無(wú)例外地控制所有紗線扭結(jié)并在紗線上良好編入。在加速通道內(nèi)部高馬赫范圍產(chǎn)生空氣速度的作用是，變形直至最高速度也不會(huì)再中斷。其次是將整個(gè)復(fù)合絲從明確的外部通道邊緣均勻地并直接導(dǎo)入沖擊正面區(qū)內(nèi)。本發(fā)明積極作用本身的重要標(biāo)準(zhǔn)在于，紗線的穩(wěn)定性同時(shí)得到提高。如果對(duì)本解決方案的變形紗線施加拉伸力并重新松開，那么可以確定織物密度，也就是固定的復(fù)合部位和紗線扭結(jié)幾乎不變或保持不變。這一點(diǎn)對(duì)于后面的加工來(lái)說(shuō)是一個(gè)關(guān)鍵因素。
在加速通道內(nèi)，紗線由加速的氣流牽引過(guò)相應(yīng)的行程段，繼續(xù)開松并轉(zhuǎn)移到直接連接的變形區(qū)。氣流在加速通道后面無(wú)偏轉(zhuǎn)通過(guò)不連續(xù)和強(qiáng)擴(kuò)展段?？梢韵嗤蛘卟煌膫鬟f導(dǎo)入一個(gè)或者多個(gè)紗線并以400至高于1200m/min的生產(chǎn)速度變形。超音速通道內(nèi)的壓縮空氣流加速度到2.0-6馬赫，最好2.5-4馬赫。如果紗線通道的出口端通過(guò)一個(gè)沖擊體這樣限制，使變形的紗線基本與紗線通道軸線直角通過(guò)間隙排出，那么可以達(dá)到最佳效果。
特別優(yōu)選氣流在本發(fā)明中也按照徑向原則從紗線通道圓柱體段內(nèi)的輸送部位直接在軸向上以基本恒定的速度一直輸送到加速通道。如在EP 0 880 611的現(xiàn)有技術(shù)中那樣，也可以利用本解決方案以極其不同的傳遞變形一個(gè)或者多個(gè)紗線。超音速通道理論上全部有效的擴(kuò)展角從最小到最大直徑應(yīng)高于10°，但低于40°，最好處于15°-30°內(nèi)。根據(jù)目前通用的粗糙系數(shù)，與系列生產(chǎn)相關(guān)形成35°-36°的最高極限角(總角度)。在錐形加速通道內(nèi)壓縮空氣基本上連續(xù)加速。直接處于超音速通道前的噴嘴通道段優(yōu)選基本圓柱體構(gòu)成，其中，利用輸送元件在對(duì)著加速通道的方向上向圓柱體段內(nèi)送風(fēng)。紗線上的拉入力隨著加速通道的長(zhǎng)度加大。噴嘴擴(kuò)展或馬赫數(shù)的提高產(chǎn)生變形的強(qiáng)度。加速通道應(yīng)具有至少一個(gè)1∶2.0，優(yōu)選1∶2.5或者更大的橫截面擴(kuò)展區(qū)。此外提出，加速通道的長(zhǎng)度大于加速通道首端上紗線通道直徑的3-15倍，最好4-12倍。加速通道可以全部或者部分連續(xù)擴(kuò)展，具有錐形段和/或者略微球面的形狀。但加速通道也可以精細(xì)分級(jí)構(gòu)成并具有不同的加速區(qū)，帶有壓縮空氣流的至少一個(gè)大加速區(qū)以及至少一個(gè)小加速區(qū)。此外，加速通道的出口區(qū)圓柱體或者近似圓柱體和入口區(qū)強(qiáng)擴(kuò)展，但小于36°擴(kuò)展。如果依據(jù)本發(fā)明遵守加速通道的邊緣條件，那么證明加速通道所稱的變化是幾乎等值的或者至少是等效的。紗線通道在超音速通道后面具有強(qiáng)凸起的優(yōu)選喇叭口形以大于40°擴(kuò)展的紗線通道口，其中，從超音速通道到紗線通道口內(nèi)的過(guò)渡最好不連續(xù)。關(guān)鍵因素在于，利用沖擊體主要對(duì)變形空間內(nèi)的壓縮比例產(chǎn)生積極影響并可以保持穩(wěn)定。變形噴嘴優(yōu)選方案的特征在于，它具有一個(gè)帶里面通入空氣的圓柱體中間段的貫通紗線通道以及一個(gè)在紗線運(yùn)行方向上直接連接在圓柱體段上張開角(α2)大于15°的錐形加速通道，以及一個(gè)張開角(α)大于40°連接的擴(kuò)展段。


現(xiàn)借助具有其他細(xì)節(jié)的幾個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。其中圖1示出依據(jù)本發(fā)明處于紗線開松區(qū)和變形區(qū)范圍內(nèi)的紗線通道；圖2示意示出變形時(shí)紗線張力的檢測(cè)；圖3以放大比例示出依據(jù)本發(fā)明的噴嘴芯；圖4示出帶有加速通道出口端上沖擊體的噴嘴芯；圖5示出帶有沖擊體的整個(gè)噴嘴頭；圖6示出依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的變形紗線與本發(fā)明在紗線張力方面的比較；
圖7a-7c和8a-8c示出從以48°送風(fēng)角的現(xiàn)有技術(shù)噴嘴出發(fā)于不同送風(fēng)角相關(guān)的試驗(yàn)結(jié)果；圖9示出在與變形結(jié)合下使用加熱階段；圖10a-10d示出通過(guò)加熱絲加熱的應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式
下面參閱圖1。變形噴嘴1具有一個(gè)帶圓柱體段2的紗線通道4，該段同時(shí)也相當(dāng)于直徑為d的最窄橫截面3。紗線通道4從最窄的橫截面3無(wú)橫截面突變過(guò)渡到加速通道11內(nèi)并然后喇叭口形擴(kuò)展，其中，喇叭口造型可利用半徑R確定。根據(jù)產(chǎn)生的超音速流可以測(cè)定相應(yīng)的沖擊正面直徑DAE。根據(jù)沖擊正面直徑DAE可以相當(dāng)精確地測(cè)定開松部位或者分離部位A1、A2、A3或者A4。對(duì)于沖擊正面的作用參閱EP 0 880 611。空氣的加速區(qū)也可以通過(guò)最窄橫截面3部位以及草圖部位A的長(zhǎng)度l2確定。因?yàn)樯婕罢嬲某羲倭?，所以可以從中大致?jì)算出空氣速度。
圖1示出錐形的加速通道11，它相當(dāng)于長(zhǎng)度l2。張開角α2標(biāo)注為20°。開松部位A2在超音速通道的末端上標(biāo)出，紗線通道從那里以張開角α＞40°過(guò)渡到不連續(xù)強(qiáng)錐形或者喇叭口形的擴(kuò)展部分12內(nèi)。根據(jù)幾何形狀產(chǎn)生一個(gè)沖擊正面直徑DAE。作為舉例大致產(chǎn)生下列關(guān)系L2/d＝4.2；vd＝330m/sec.(1馬赫)； 延長(zhǎng)帶有相應(yīng)張開角的加速通道11的作用是加大沖擊正面直徑DAE。直接在沖擊正面形成的區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)最大可能的壓縮沖擊正面13連同斷續(xù)連接的增壓區(qū)14。真正的變形在壓縮沖擊正面13的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行?？諝獯笾驴煊诩喚€運(yùn)動(dòng)50倍。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)可以測(cè)定，開松部位A3、A4也可以轉(zhuǎn)移到加速通道11內(nèi)，也就是在供給壓力下降的情況下。實(shí)踐上適用于為每個(gè)紗線測(cè)定最佳的供給壓力，其中，加速通道的長(zhǎng)度(l2)根據(jù)不利情況確定，也就是寧可過(guò)長(zhǎng)選擇。MB表示送風(fēng)孔15的中心線，MGK表示紗線通道4的中心線SM表示，MB和MGK的交點(diǎn)。Pd為加速通道11首端上最窄橫截面的位置，l1表示SM和Pd的距離，l2表示從Pd到加速通道(A4)末端的距離。Lff大致表示紗線開松區(qū)的長(zhǎng)度，Ltex大致表示紗線變形區(qū)的長(zhǎng)度。B角越大，紗線開松區(qū)向后擴(kuò)大得越多。
圖2示出內(nèi)裝噴嘴芯5的整個(gè)變形頭或噴嘴頭20。未加工的紗線21通過(guò)輸出羅拉22輸送到變形噴嘴1，并作為變形紗線21′繼續(xù)輸送。處于變形頭出口區(qū)13內(nèi)的是沖擊體23。壓縮空氣連接管P側(cè)面設(shè)置在噴嘴頭20上。變形紗線21′以輸送速度VT通過(guò)第二輸出羅拉25運(yùn)行。將變形紗線21′從質(zhì)量傳感器26導(dǎo)過(guò)，例如商標(biāo)名稱HemaQuality所稱的ATQ，在里面測(cè)量變形紗線21′的拉伸力(單位cN)以及瞬時(shí)拉伸力的偏差(Sigma％)。測(cè)量信號(hào)輸送到計(jì)算機(jī)單元27。相應(yīng)的質(zhì)量測(cè)量是最佳監(jiān)測(cè)生產(chǎn)的前提條件。這些數(shù)值也是紗線質(zhì)量的指示器。就此而言，在氣流變形過(guò)程中當(dāng)不存在確定的紗線扭結(jié)規(guī)格時(shí)質(zhì)量確定變得困難。對(duì)用戶的反映比對(duì)好的質(zhì)量更容易確定。利用ATQ-系統(tǒng)可以做到這一點(diǎn)，因?yàn)榧喚€結(jié)構(gòu)及其偏差通過(guò)紗線張力傳感器26確定、分析并通過(guò)唯一的特性數(shù)值A(chǔ)T-值顯示。紗線張力傳感器26以模擬電子信號(hào)測(cè)定變形噴嘴之后的紗線拉伸力。在此方面，從紗線拉伸力測(cè)量值的平均值和變化中連續(xù)計(jì)算出AT-值。AT-值的大小取決于紗線的結(jié)構(gòu)并由使用者根據(jù)其自身的質(zhì)量要求確定。如果在生產(chǎn)期間紗線拉伸力或者紗線張力的變化(均勻性)有所改變，那么AT-值也會(huì)變化。上下極限值所處的位置可以利用紗線水平面、針織或者織物樣品測(cè)定。它們根據(jù)質(zhì)量要求有所不同。ATQ-測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)在于同時(shí)測(cè)定生產(chǎn)過(guò)程中不同類型的干擾，例如變形的位置相同性、紗線潤(rùn)濕、斷絲、噴嘴污染、沖擊球距離、熱針-溫度、壓縮空氣差、插入?yún)^(qū)、紗線喂入等等。
下面參閱圖3，該圖以放大橫截面示出整個(gè)噴嘴芯5的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式。外部配合形狀優(yōu)選與現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴芯精確配合。這一點(diǎn)主要涉及臨界安裝尺寸、孔直徑BD、總長(zhǎng)度L、噴嘴頭高度KH以及壓縮空氣連接管PP′的距離LA。試驗(yàn)表明，最佳送風(fēng)角β必須大于48°。相應(yīng)壓縮空氣孔15的距離X與加速通道相關(guān)臨界。紗線通道4在紗線的入口區(qū)內(nèi)(箭頭16)具有導(dǎo)紗錐6。通過(guò)在紗線輸送方向上定向的壓縮空氣通過(guò)傾料的壓縮空氣孔15，向后的排氣流有所減少。“X”(圖6)表示空氣孔優(yōu)選至少大致以最窄橫截面3直徑d的尺寸后移。在輸送方向上看(箭頭16)，變形噴嘴1或噴嘴芯5具有導(dǎo)紗錐6、圓柱體的中間段7、同時(shí)相當(dāng)于加速通道11的錐面8以及擴(kuò)展的變形空間9。變形空間與氣流橫交由喇叭口造型12限制，它也可以作為敞開的錐形喇叭頭構(gòu)成。圖3示出帶有三個(gè)壓縮空氣孔的變形噴嘴1，壓縮空氣孔各以120°位錯(cuò)并在同一點(diǎn)Sm上通入紗線通道4。
圖4以相對(duì)于實(shí)際尺寸放大數(shù)倍示出噴嘴芯5連同沖擊體14。該新型噴嘴芯5可以作為用于現(xiàn)有技術(shù)迄今為止的噴嘴芯的更換芯設(shè)計(jì)。特別是尺寸Bd、EL作為安裝長(zhǎng)度LA+KH以及KH因此優(yōu)選不僅相同，而且也以相同的公差制造。此外優(yōu)選外部出口區(qū)內(nèi)的喇叭口造型也與現(xiàn)有技術(shù)相同，帶有相應(yīng)半徑R。沖擊體14可以具有任意的形狀球面、球形扁平面或者甚至球窩形的形狀。沖擊體14在出口區(qū)上的準(zhǔn)確位置通過(guò)保持外部尺寸獲得，相應(yīng)地還有一個(gè)落紗間隙Spl。變形空間18向外保持不變，但向后定向并通過(guò)加速通道11確定。變形空間也可以根據(jù)所選擇的壓縮空氣的程度加大進(jìn)入加速通道內(nèi)。噴嘴芯5如現(xiàn)有技術(shù)中那樣由陶瓷、硬金屬或者特殊鋼這種高級(jí)材料制造并也是變形噴嘴本身的貴重部件。在該新型噴嘴方面重要的是圓柱體壁表面21也同壁表面22一樣在加速通道的區(qū)域內(nèi)具有最高的質(zhì)量。喇叭口擴(kuò)展的特性在考慮到紗線摩擦的情況下確定。
圖5示出整個(gè)噴嘴頭20連同噴嘴芯5以及沖擊體14，后者通過(guò)臂27可調(diào)固定在公知的外殼28內(nèi)。為了引線，沖擊體14利用臂27按照公知的方式與箭頭29相應(yīng)從變形噴嘴的工作區(qū)30中拉出或擺出。壓縮空氣從外殼室31通過(guò)壓縮空氣孔輸送。噴嘴芯5通過(guò)夾緊夾32固定在外殼33上。取代球形沖擊體也可以具有球窩形。
圖6左下純示意示出依據(jù)EP 0 088 254現(xiàn)有技術(shù)的變形。在此方面強(qiáng)調(diào)兩個(gè)主要參數(shù)。一個(gè)開松區(qū)Oe-Zl，一個(gè)沖擊正面直徑DAs，從直徑d出發(fā)與噴嘴相應(yīng)，如同EP 088 254中所介紹的那樣。與此相應(yīng)右上示出依據(jù)EP 0 880 611的變形。在此方面可以清楚地看出，數(shù)值Oe-Z2以及DAE更大。紗線開送區(qū)Oe-Z2在壓縮空氣輸送P區(qū)域內(nèi)的加速通道之前不久開始，并與依據(jù)EP 088 254的解決方案相當(dāng)短的紗線開送區(qū)相關(guān)已經(jīng)明顯加大。
圖6主要說(shuō)明依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)(曲線T311)＜2馬赫的曲線張力以及依據(jù)本發(fā)明(曲線S315)＞2馬赫的變形噴嘴以及新型噴嘴的曲線圖比較。在曲線圖的垂直線中，紗線張力單位為cN。在水平線中，生產(chǎn)速度Pgeschw.單位為m/min?？梢钥闯?，在生產(chǎn)速度為500m/min時(shí)紗線張力明顯重合。高于約650m/min時(shí)，變形與依據(jù)EP 0 880 254的噴嘴連結(jié)。與此相反，曲線S315利用EP 0 880 611的相應(yīng)噴嘴示出，紗線張力不僅非常高，而且在400-700m/min的范圍內(nèi)幾乎不變，在更高的生產(chǎn)范圍內(nèi)也僅緩慢下降。馬赫數(shù)的提高是加強(qiáng)變形的最重要的參數(shù)之一。加大送風(fēng)角是變形質(zhì)量最重要的參數(shù)之一，正如利用新型噴嘴作為第三實(shí)施例左上所示的那樣。作為舉例列出采用50°-60°范圍的送風(fēng)角。紗線開松區(qū)Oe-Z3大于右上(依據(jù)EP 0 880 611)的解決方案并明顯大于左下(依據(jù)EP 088 254)的解決方案。其他方法技術(shù)上的方法參數(shù)在所有三個(gè)解決方案中均相同。除了45°-48°范圍不同的送風(fēng)角和新的高于45°外，令人驚異的積極效果在于紗線開松區(qū)的第一段，如Z1以及Z2或如相應(yīng)的圓圈中所標(biāo)注的那樣。如利用圖7和8所示，外部區(qū)別僅在于送風(fēng)角的改變。紗線張力的明顯上升在角度高于48°時(shí)開始，并只有利用組合的作用才能理解。至少目前在這種程度上這種令人驚異的效果得到理解，它意味著48°送風(fēng)角是一道門檻，但只有在依據(jù)EP 0 880 611的變形噴嘴中是這樣。這種類型的變形噴嘴具有足夠的功率儲(chǔ)備，從而自動(dòng)把略微加強(qiáng)的紗線開松轉(zhuǎn)換成提高紗線質(zhì)量。
圖7a-7c和8a-8c曲線示出與現(xiàn)有技術(shù)(T341K1以及S346)以及依據(jù)本發(fā)明送風(fēng)角50°-58°的變形噴嘴相關(guān)不同參數(shù)的關(guān)系。在圖8a中，紗線張力從左至右顯著地從約20CN-56cN上升。紗線張力在所示的實(shí)施例中采用本發(fā)明平均翻了一番。圖7a示出紗線張力開始時(shí)不太陡峭地上升。到目前的所有試驗(yàn)均說(shuō)明了兩個(gè)曲線圖7a和8a框架內(nèi)的變化并因此帶來(lái)新的認(rèn)識(shí)，高于48°的送風(fēng)角紗線張力明顯增高。圖7c如圖8c一樣示出各三個(gè)不同變形的紗線圖形。上面的紗線圖形采用現(xiàn)有技術(shù)的噴嘴產(chǎn)生，最上面依據(jù)EP 0 088 254(T-噴嘴)和中間依據(jù)EP 0 880 611(S-噴嘴)。最下面的圖形利用依據(jù)本發(fā)明的變形噴嘴產(chǎn)生。在現(xiàn)有技術(shù)的紗線圖形中，立即可以看出相當(dāng)遠(yuǎn)的紗線扭結(jié)，在緊湊部位上存在缺陷。尺寸B1和B2表示大部分遠(yuǎn)離的紗線扭結(jié)的距離尺寸。在下部?jī)蓚€(gè)紗線圖形中，尺寸B3明顯變小。但可以看出特別是在短距離內(nèi)非常緊湊的部位和帶有許多紗線扭結(jié)的相當(dāng)緊密的部位。但重點(diǎn)現(xiàn)在在于這些紗線圖形在負(fù)荷下狀態(tài)極其不同。如果依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的紗線圖形(上部和中間)經(jīng)受拉伸力，紗線扭結(jié)過(guò)強(qiáng)扯松并在取消拉伸力后部分消失。與此相反，依據(jù)本發(fā)明的紗線圖形上的紗線扭結(jié)在取消拉伸力后仍幾乎完全保留。這意味著，變形的質(zhì)量可以在雙方面顯著提高，這一點(diǎn)在迄今為止進(jìn)行的所有檢驗(yàn)的紗線纖度中得到驗(yàn)證。此外有趣的是，在依據(jù)WO99/45182的熱作用下，利用本發(fā)明也可以驗(yàn)證質(zhì)量和效率的提高。EP 1 058 745對(duì)相應(yīng)附加的組合效果作為一體化的組成部分進(jìn)行了說(shuō)明。
下面參閱圖9，該圖示出與新型變形過(guò)程相關(guān)的示意概況圖。從上至下連續(xù)示出單獨(dú)的過(guò)程階段。平整紗線100從上面通過(guò)第一輸出羅拉LW1以規(guī)定的輸送速度V1輸送到變形噴嘴101并通過(guò)紗線通道104。通過(guò)連接在壓縮空氣源Pl上的壓縮空氣通道103，最好不加熱的高壓縮空氣以角α在紗線的輸送方向上送入紗線通道104。紗線通道104此后直接錐形這樣打開，使錐形段102內(nèi)出現(xiàn)超音速最好超過(guò)2馬赫的強(qiáng)加速氣流。如在前面提到的WO97/30200中詳細(xì)介紹的那樣，沖擊波產(chǎn)生固有的變形。從紗線通道104內(nèi)送風(fēng)部位105的第一段到錐形擴(kuò)展部位102的第一段內(nèi)用于開松和打開平整紗線，從而單個(gè)長(zhǎng)絲經(jīng)受超音速流。變形根據(jù)可供使用氣壓的程度(9...12至14bar或更高)或者還在錐形部分102的內(nèi)部或者出口區(qū)內(nèi)進(jìn)行。馬赫數(shù)和變形之間存在直接的比例關(guān)系。馬赫數(shù)越高，沖擊效果越強(qiáng)，變形也就越明顯。對(duì)于生產(chǎn)速度來(lái)說(shuō)產(chǎn)生兩個(gè)臨界參數(shù)·所要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以及·在繼續(xù)提高輸送速度時(shí)會(huì)導(dǎo)致變形中斷的擺動(dòng)。
其中Th.vor.熱預(yù)處理，可能僅采用紗線加熱或者采用過(guò)熱蒸汽。
G.mech利用壓縮空氣流(超音速流)的機(jī)械作用進(jìn)行紗線處理。
Th.nach.采用過(guò)熱蒸汽進(jìn)行熱后續(xù)處理(可能僅利用熱量和熱空氣)。
D 蒸汽。PL 壓縮空氣。
生產(chǎn)速度可以利用附加的熱處理無(wú)變形中斷和無(wú)擺動(dòng)地一直提高到1500m/min，其中，極限通過(guò)現(xiàn)有的試驗(yàn)設(shè)備規(guī)定。在遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于800m/min生產(chǎn)速度的情況下可以取得最佳的變形質(zhì)量。令人驚異的是，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一個(gè)或兩個(gè)全新的質(zhì)量參數(shù)，其中，上述其他規(guī)律性(更高的馬赫數(shù)＝更強(qiáng)的沖擊＝更強(qiáng)的變形)在所有試驗(yàn)中就能得到驗(yàn)證。所發(fā)現(xiàn)的參數(shù)一方面處于變形前置和/或者后置的熱處理方面，而另一方面處于通過(guò)提高氣壓以及相應(yīng)構(gòu)成加速通道提高馬赫數(shù)方面。
a)熱后續(xù)處理或者松弛變形方面一個(gè)重要的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是專業(yè)人員借助于出自變形噴嘴紗線的紗線張力的評(píng)價(jià)，該紗線也被認(rèn)為是變形強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。紗線張力在變形噴嘴(TD)以及輸出羅拉LW2之間的變形紗線106上出現(xiàn)。在變形噴嘴(TD)和輸出羅拉LW2之間的該區(qū)域內(nèi)，現(xiàn)在對(duì)處于拉伸力下的紗線進(jìn)行熱處理。
在此方面，將紗線加熱到約180℃。無(wú)論是采用熱針或者加熱的導(dǎo)絲輥還是采用熱片(無(wú)接觸式)，均可以卓有成效地結(jié)束初次試驗(yàn)，令人驚異的結(jié)果是，質(zhì)量極限與輸送速度相關(guān)得到大幅度提高。目前設(shè)想所介紹的熱后續(xù)處理對(duì)變形的紗線施加一種定位并同時(shí)施加一種收縮效果并由此支持變形。
b)熱預(yù)處理令人更加驚異的是，熱預(yù)處理有規(guī)律地對(duì)變形過(guò)程具有積極影響。在這里，紗線通道內(nèi)送風(fēng)部位之間的該段和超音速速度區(qū)域內(nèi)錐形擴(kuò)展部分的第一部件內(nèi)收縮以及紗線開松之間的一種組合效果是成功的原因。通過(guò)紗線加熱降低了剛性，從而改善了變形過(guò)程中紗線扭結(jié)的前提條件。為此無(wú)論是采用熱片或熱針還是熱源均可以成功地結(jié)束試驗(yàn)。利用紗線的熱預(yù)處理還可能有助于避免由于變形噴嘴上的空氣膨脹造成的消極冷卻作用，并因此在紗線加熱時(shí)改善變形。當(dāng)輸送速度非常高時(shí)，紗線內(nèi)的一部分熱量自動(dòng)保存在紗線扭結(jié)的區(qū)域內(nèi)。
圖9示出加工介質(zhì)的影響，它可以通過(guò)熱空氣、過(guò)熱蒸汽或者其他的熱氣在運(yùn)行的紗線上短時(shí)間或直接依次進(jìn)行。工藝作用按照這種方式并不是孤立的，而是匯集在兩個(gè)輸出羅拉之間的共同作用之中。這意味著，紗線僅在開始和結(jié)束時(shí)保持，在此期間既進(jìn)行機(jī)械的空氣作用，也進(jìn)行熱作用。熱處理在處于通過(guò)壓縮空氣產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力下的長(zhǎng)絲或紗線上進(jìn)行。
圖10a-10d示出位置分開的機(jī)械和熱作用的例子。熱作用在空間上處于真正的變形之前或之后。在此方面，盡管程度很小，但紗線加熱對(duì)變形仍能產(chǎn)生積極影響。圖10a-10d示出將所謂的加熱和傳動(dòng)導(dǎo)絲輥用于具有幾個(gè)重要應(yīng)用可能性的熱處理。導(dǎo)絲輥上的溫度數(shù)據(jù)各自示出是否涉及到加熱位置。具有意義的是，在所有圖示中分別也僅使用一個(gè)熱片或者依據(jù)本發(fā)明的直通蒸汽室。
權(quán)利要求
1.借助于變形噴嘴使長(zhǎng)絲紗變形的方法，有一個(gè)貫通的紗線通道，里面在紗線輸送方向上送入4bar以上的壓縮空氣，其中，在紗線通道的出口端上以大于10°的擴(kuò)展角最好錐形擴(kuò)展，用于產(chǎn)生超音速流，其特征在于，壓縮空氣為加強(qiáng)紗線開松以大于48°，最好大于50°的送風(fēng)角送入紗線通道。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，送風(fēng)角為49°-80°，最好為50°-70°。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，紗線通道具有一個(gè)最好圓柱體的中間段，該段在輸送方向上無(wú)橫截面突變轉(zhuǎn)移到錐形擴(kuò)展部分內(nèi)，其中，壓縮空氣與圓柱體段內(nèi)的錐形擴(kuò)展部分間隔距離送入紗線開松段內(nèi)。
4.按權(quán)利要求1-3所述的方法，其特征在于，送風(fēng)角作為紗線纖度的函數(shù)在48°-80°，最好50°-70°的范圍內(nèi)確定。
5.按權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，紗線開松通過(guò)將壓縮空氣以大于48°但小于80°的角送入紗線通道進(jìn)行，其中，避免長(zhǎng)絲的渦流變形。
6.按權(quán)利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，在變形段的前面和/或者后面紗線經(jīng)受熱作用。
7.利用貫通的紗線通道使長(zhǎng)絲紗變形的變形噴嘴，帶有一個(gè)入口端，一個(gè)帶進(jìn)風(fēng)孔的最好圓柱體的中間段以及一個(gè)帶大于10°但小于40°的擴(kuò)展角最好圓錐形的出口端，其特征在于，送風(fēng)孔與紗線輸送方向以大于48°但小于80°的送風(fēng)角設(shè)置。
8.按權(quán)利要求7所述的變形噴嘴，其特征在于，僅具有一個(gè)送風(fēng)孔。
9.按權(quán)利要求7所述的變形噴嘴，其特征在于，具有三個(gè)以120°位錯(cuò)的送風(fēng)孔，它們?cè)谕凰惋L(fēng)部位上通入。
10.按權(quán)利要求7-9之一所述的變形噴嘴，其特征在于，送風(fēng)部位與錐形擴(kuò)展部分間隔距離設(shè)置在圓柱體段內(nèi)，其中，該距離至少大致相當(dāng)于紗線通道的直徑。
11.按權(quán)利要求7-10之一所述的變形噴嘴，其特征在于，至少圓柱體的中間段以及錐形擴(kuò)展的出口段是噴嘴芯的部件，其中，噴嘴芯最好是變形噴嘴體內(nèi)的插入件，并由一種由耐磨材料，特別是陶瓷組成的材料制成。
12.按權(quán)利要求11所述的變形噴嘴，其特征在于，噴嘴芯是更換芯，使具有最佳內(nèi)部尺寸和入射角的噴嘴芯可作為備件使用，并在錐形擴(kuò)展段的出口端上最好設(shè)置一個(gè)導(dǎo)紗器，它至少可橫向進(jìn)給直至接近錐形擴(kuò)展的出口段，其中，變形噴嘴最好是變形頭的部件，而且空氣分配特別是最好設(shè)置在變形頭上紗線通道內(nèi)的三個(gè)送風(fēng)孔上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于長(zhǎng)絲紗借助于變形噴嘴變形的方法，帶有一個(gè)貫通的紗線通道，里面在紗線輸送方向上送入4bar以上的壓縮空氣，其中，在出口端上紗線通道以大于10°的擴(kuò)展角最好錐形擴(kuò)展，用于產(chǎn)生超音速流，此外，本發(fā)明還涉及一種長(zhǎng)絲紗利用貫通的紗線通道變形的變形噴嘴，帶有一個(gè)入口端，一個(gè)帶進(jìn)風(fēng)孔最好圓柱體的中間段以及一個(gè)帶大于10°但小于40°擴(kuò)展角最好圓錐形的出口端。
文檔編號(hào)D02G1/16GK1759209SQ03826226
公開日2006年4月12日 申請(qǐng)日期2003年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者G·伯奇, K·克萊塞爾 申請(qǐng)人:希伯萊因纖維技術(shù)公司