专利名称：加热机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及纺织机械中的加热机构，尤其是位于用于通过假捻形成变形纱、加热和冷却假捻纱以及卷绕这些纱线的纺织机械中的加热机构。此外，本发明还涉及加热这些纱线的方法，尤其是假捻纱线、加热和冷却纱线以及卷绕这些纱线的方法。
这种类型的纺纱机械是已知的。通常在许多假捻变形机中，纱线的加热是通过纱线与热盘的表面接触来实现的。在热盘的表面形成很多平行的槽，用来导纱，避免相邻纱线间的相互干扰。热盘在纱线通过其表面的长度方向上要具有相当大的曲率半径，以使纱线张力保持纱线与热盘的表面接触，并能在较长的纱线长度上保持这种控制。这种机构有利于热量从加热表面传递到纱线，从而，使纱线温度升高到精确工艺期望值所需的加热器的长度保持最短。加热器的长度从0.2米至3米，典型的曲率半径范围从5米至20米。
变形纱生产商旨在通过增加机器的速度以及纱线的生产速度使任何变形机的变形纱生产率达到最大。限制机器速度增加的因素之一就是“波起速度(surge speed)”即，动态丝条不稳定性发生时的速度。这个速度受纱线张力、捻度喂入速率和机器结构的影响。在这个速度，加捻纱的高速旋转易于在运行纱线中造成不可控的波动，这会引起张力以及由加捻器喂入纱线的捻度水平的快速变化，因此，产生不良纱线。一直以来被认为必须的是穿过加热和冷却区纱线中的波动被降到最低，以使波起速度尽可能多地增加。为此，为了使热量能最大限度地传递到纱线上，通过纱线张力和加热器的纵向弯曲控制纱线保持与加热器的表面接触。而对于高温度及非接触式的加热器，安装在加热器上的导纱器为加热表面上的纱线或与加热表面相邻的纱线提供一个弯曲的或波形的通道。
EP0900866(其内容在这里作为参考)披露了改进的加热机构，在该机构中，纱线被喂入穿过加热区并与基本上扁平的加热表面相接触。这种机构具有许多优点，主要是提高了纱线的生产速度，超过了传统的加热机构。EP0900866的加热机构的改进的特性归因于一个纱线稳定化振动，其在较高的纱线生产速度下被引入纱线并用于在这样高的速度下稳定纱线通路。EP0900866加热机构中的基本上扁平的加热表面与使用传统的纵向弯曲加热器的传统加热机构相比，传统的加热机构不能保持较高的波起速度，不能产生纱线稳定化振动。然而，EP0900866的技术也存在一些问题。尤其是，它的制造公差导致不能制造完全扁平的加热器。此外，还发现在纱线变形过程中这样的制造偏差会产生有害作用。这是因为，在表面缺陷导致与理想扁平度发生偏差的区域中纱线不能沿着加热表面的轮廓，而是，在这个区域内，加热表面和纱线之间形成空气隙。空气隙的出现引起热传递不同以及不可控的特性，这又引起加热机构性能的下降。本发明人发现即使是与理想扁平度发生0.25mm的偏差都会产生能降低加热机构性能的足够大的空气隙。因此，本发明人已经认识到需要高波起速度的加热机构，但是它的特性又不能象EP0900866中的加热机构那样受到形状(由制造公差引起的)的影响。
本发明不仅能满足上述需要，而且还提供一种纺织机械中使用的加热机构，该机构的波起速度高于传统的接触式加热器机构或引导式非接触加热器，允许较高的速度下进行加工而不会损伤纱线的特性，温度设定降到最低，从而降低加热器的能耗。
发明内容
本发明首先提供了一种通过假捻、加热和冷却假捻后纱线而使纱线变形的纺织机器中所使用的加热机构，该纺织机器包括喂纱装置、带有加热表面的加热装置、冷却区和假捻装置，其中，所述喂纱装置沿着从起始点到与所述加热表面接触的末端点基本纵向的纱线通道喂入纱线，并穿过所述冷却区和假捻装置，其特征在于所述加热表面沿着所述基本纵向的纱线通道弯曲，其半径或大半径在50-500m的范围内。
采取这种方式，加热机构不会受到由于在加热表面和纱线之间存在不可控的间隙而导致加热性能不可控的波动。不希望受到任何特殊理论的限制，可以认为在一个缓慢变化的弯曲表面上的圆形或近乎圆形的运动有利于保持纱线和加热表面之间的接触。令人惊讶的是，已经发现相当大的半径或大半径范围能支持高波起速度以及允许EP0900866中通常所述类型的纱线稳定化振动的发生。另一个优点是使用本发明中的加热机构可以利用高温。即使是当纱线稳定化振动没有引入的操作条件下，本发明的加热机构也能具有优良的性能。具体为，与传统的曲面加热机构相比，即使是在纱线稳定化振动没有引入的条件下，纱线加工速度也能提高30％。
半径或大半径可以大于或等于75m，优选的范围是75-200m，最优选的范围是90-110m。
加热表面沿着所述基本纵向的纱线通道可以是圆形，该圆形可以由单一半径表述。另外，加热表面也可以选择沿着所述基本纵向的纱线通道呈椭圆形，此时沿着所述纱线通道的加热表面被表述为大半径或小半径。
在加热装置的加热表面上也可以有一个槽用于接收在那里运行的纱线。该槽的底部的半径在0.5mm和4mm之间。另外，槽底部也可以选择为平的。槽也可以位于加热装置的向下面对的加热表面中。纱线就在接触加热装置前的未支撑长度介于25-35cm范围，优选的是约28cm的长度。
导纱器可以安装在加热装置的外面。
冷却区的安置要能使穿过冷却区的至少一部分的纱线通道所延伸的方向与在末端点处所述基本纵向的纱线通道的延伸方向不同。
冷却区可以倾斜于加热表面的平面。加热装置可以基本呈水平，冷却区也可以从加热装置到假捻装置朝下方延伸。所述基本纵向的纱线通道可以基本水平，所述冷却区向下方从加热装置到假捻装置倾斜。所述冷却区可以相对水平方向倾斜10-60度。优选的是，位于加热装置和假捻装置之间的纱线通道是弯曲的。冷却区内的纱线通道可以是弯曲的。冷却区可以包括管子形式的冷却装置，在管子的进口和出口端附近安装有导纱器，导纱器的安装位置可以使得沿着管子的外表面在基本螺旋的通道内导引所述运行纱线。操作中，所述运行纱线沿着冷却管的表面在进口和出口导纱器之间作很多个回转。冷却流体也可以从冷却管中通过。
加热表面沿着所述基本纵向的纱线通道相对于被喂入的纱线可以是凸形。
加热表面沿着所述基本纵向的纱线通道相对于被喂入的纱线可以呈凹形，在这种情形中，加热机构可以进一步包括在纱线和沿着所述基本纵向的纱线通道的加热表面水平面之间可提供间隙的装置。
其次本发明还提供了一种通过假捻、加热和冷却假捻后纱线来使纱线变形的方法，包括以下步骤沿着与一加热表面接触的基本纵向的纱线通道喂入纱线，所述加热表面沿着所述基本纵向的纱线通道弯曲，弯曲的半径或大半径在50-500m范围内；将所述纱线喂入穿过一冷却区；以及将所述纱线喂入穿过一假捻装置。
半径或大半径可以大于或等于75m，优选的在75-200m范围内，最优选的在90-110m范围内。
加热表面沿着基本纵向的纱线通道可以是圆形并且由单个半径表述。
纱线可以沿着基本纵向的纱线通道以大于1200m/min的速度被喂入。本发明的一个优点是获得这样高速度的同时可以保持传统上大约900m/min时产量的捻度水平。
沿着基本纵向的纱线通道可以在纱线中引入一个纱线稳定化振动(yarn stabilising vibration)。
下面将结合附图描述本发明
图1是机器第一个实施例的纱线流程图(threadline diagram)；图2所示为图1机器中的冷却管上一种备选的纱线通道；图3所示为图1机器的加热器的各种可选择的槽；以及图4是机器第二个实施例的流程图。
具体实施例方式
参照图1，纺织机器10包括一个第一机架或筒子架11和第二机架12。安装在第一机架或筒子架11上的是几个供纱卷装13。安装在第一机架11上的还有第一喂纱装置14，是一对喂入夹持罗拉的形式。安装在第二机架12上的是第二喂纱装置15，也是一对喂入夹持罗拉的形式，还有一个假捻装置16。机架11，12互相间隔开设置，中间为操作人员走道。在操作人员走道的上方是一个基本水平安置的第一加热装置18，以及位于冷却区C中并安装第二机架12上的冷却装置19。图1所示为处于工作位置的冷却装置19。加热装置18的长度在0.2-1.5m之间，为一面向下并且纵向弯曲的加热表面20，该加热表面20中有一个槽(未示出)。为了减小满足纱线23的加热所需的加热装置的长度，加热装置18也可以在高于纱线23的熔融点温度以上进行操作，例如，大于150摄氏度，典型地大于260度或高达800度。冷却装置19是一个管子，具有安装在其进口和出口端附近的导纱器37，以便在一个螺旋的通道内导引运行的纱线23，在冷却管19的整个长度方向上运行时，形成半个到3个回转。沿着螺旋形的纱线通道也可以有附加的导纱器安装在管19上，在这个区域内有助于纱线23的稳定。如图2所示，可选择的是附加导丝器38可以被用来改变纱线23的螺旋通道的方向，以便易于穿过管19而又使纱线围绕管19的没有或只有一个回转，同时保持通道长度以及过程控制。冷却流体可以通过管19。这可以通过下述方式来实施，即通过密封的进口端附近的开口从管19中抽出空气而更冷一点的空气从开口端进入管19。可选择的是，冷却流体也可以由一个冷却流体供应装置循环穿过冷却管19。在上述任何一种情形中流体的流动可用来加强冷却效果，从而可以减少满足纱线23的冷却所需的冷却装置19的长度。冷却装置19可以向下朝假捻装置16相对水平方向倾斜10-60度，从而使输入的纱线以所需的角度对准穿过假捻装置16的第一工作摩擦盘24的表面。为导纱的目的，安装在冷却管19上进口端附近的导纱器26可以“下落”(drop-down)到一个位于冷却管19附近的轨道上(未示出)，这可以以位于轨道31上的滑板的形式实施，这在下文中将会解释。另外也可以将冷却管19安装成围绕它的出口端25向下枢转到导纱位置。在每一种布置中，纱线23都被引导通过处于下降位置的导纱器26，并且导纱器26能被升起或者管子19向上枢转使机器10回复到工作状态。在这个导纱阶段，纱线23在第一喂纱装置14和导纱器26之间延伸成一条直线。然后，纱线23穿过滑板29上的阻捻导纱器28，该滑板29采取气动或杆推动使其沿着在第一喂纱装置14和第一加热装置18的进口端32之间延伸的滑板轨道31向上滑动。在这个阶段，加热器门42是打开的，滑板29的运动使纱线23与精确安装在加热器18的箱体外部的导纱器40，41接触，以便接着将纱线23排列在沟槽内使其与面朝下的加热表面20相接触。即使是加热器门42关闭时，纱线23在穿过导纱器40，41时也是能看见的，这样，在操作时，能检验纱线23在加热器18内是否正确排列。在通过假捻装置16以后，纱线23通过第二喂纱装置15，经由一个可选的第二加热装置33到达安装在卷绕部35的卷装卷绕机构34。如果安装了该第二加热机构33，第二加热机构33和卷绕部35被安装在第二机架12内，卷绕部跨过操作人员的过道17面向第一机架11。在这种情况下，由操作人员或者在操作人员过道17上运行的自动落筒机构(未示出)将变形纱卷装36从机器10上取下。
本发明也可以同样应用到其它结构的机器上，例如，三个机架的机器或者第一加热器18与第一喂纱装置14处于基本相同的高度，而滑板29以及轨道31就省去了。
现在结合图3进行说明，图3所示为可采用的第一加热器18的加热表面20上的槽21的几种形式。图最上面所示的为第一种形式，槽21相对窄，槽21的底部半径与纱线的半径可比，例如，0.5mm。这种槽21是典型的现有传统使用的纵向弯曲形式的传统加热器的槽。但是，图左下方所示的第二种槽相对宽，槽底部半径比纱线半径大，例如，可达4mm。在图右下方所示的第三种槽是平底形式的。在第二和第三种形式中，纱线23比第一种形式横向振动可能性更大，而这种振动可以通过相对于所处理的纱线23而选择槽21的形状来控制。由于假捻装置的作用所述振动会自然产生，而且振动器或喷气射流也会引入振动，因此，进一步提供控制。这种振动持续地实现运行纱线23与槽21的加热表面各部分接触，该加热表面各部分还没有被先前紧接着的纱线23段的通过而变冷，因此，增强了从加热表面20到纱线23上的热传递。这种增强的振动也有助于清洁槽21的表面，有助于减少由于纱线23的断裂而粘附在表面的可能性，还有助于带走从加热器18而来的烟，以免沉积在向下的表面20的附近。此外，获得纱线23更加均匀一致的变形被认为是由于下述原因得来的，即加热器18上的纱线23的增强振动有助于掩盖来自筒子架11的供纱卷装13的纱线23上的瞬时张力波动。阻捻导纱器28和加热器门上的导纱器40之间的距离为25-35cm，优选的是大体为28cm。长度太大会导致纱线23的未受到支撑长度过大，从而导致加工不稳定，而长度太小又会阻止纱线23的振动。
已经发现，在本发明中，纵向基本扁平的加热器18联同在冷却区C对纱线23进行控制，与以前所认为的相反，以前认为传统加热器如果没有纵向弯曲或横向波形纱线通道不会降低波起速度或传递到纱线23上的热量。然而令人惊讶的是，与使用传统的具有相似尺寸和加热性能的、可能有也可能没有穿过加热和冷却区通常所必需的直线形纱线通道的、纵向弯曲加热器相比，使用本发明的加热机构可以使波起速度达到高达200m/min。这可能是由于因为接近熔融的纱线没有被牵引通过一个热的并且实质上纵向弯曲表面或者牵引通过导纱器周围形成的波纹状通道，所以能在较高的纱线张力下行进。纱线性能的改进被认为是由此带来的结果。另外，还发现提高纱线穿过加热器18的生产速度，同时保持加热器温度的恒定，能提高从加热器18排出的纱线23的温度。这个效果与传统的接触式加热器的经验相反。可以认为本发明中的加热器18上的纱线23的增强横向振动对本发明中波起速度和热量传递产生了有利的影响。有利的是，这种振动由于冷却管19而被限制在冷却区内。冷却管19相对于加热器表面的倾斜以及在管19附近的纱线通道的弯曲被认为是有助于冷却装置19作为振动限制器的作用，也有助于作为张力中断装置的作用，该张力中断装置作用使存在于假捻装置范围内的高纱线张力与观察到的穿过加热装置的纱线通道内的相对低纱线张力分离开。然而，也可以在冷却区内使用将加热器出来的纱线偏离其通道的导纱套筒(guide wraps)来限制冷却区内的振动。也可以在冷却机构内使用这种导纱套筒(guide wraps)，在冷却机构内，贯穿冷却机构的整个纱线通道与加热器外的纱线通道在一条直线上。另外还可以选择使用一种安装在加热器和冷却区之间的振动阻尼装置/张力中断装置。横向增强振动被认为可以削弱静摩擦，并且在远离加捻组件16的捻度生成区域处提供用于消散加捻能量的机构，该机构与围绕冷却管19的螺旋通道承受的封闭控制所产生的现象隔离开来。
本发明人发现半径在一定范围内的弯曲加热机构具有许多优良的性能。首先，本发明可以解决EP0900866中存在的由于加热器表面的不理想性产生的小空气隙所引起的加热问题。不希望受任何特殊理论的限制，在缓慢变化的弯曲表面上圆形或近似圆形的旋转被认为有助于保持纱线和加热表面之间的接触。由上述可知，使用弯曲加热表面的现有加热机构(典型的半径范围在5-20m)并不支持高波起速度以及高纱线生产速度，会引起有害的和破坏性的不受控制的纱线振动。在考虑到这种现有技术状况下，令人惊讶的是，一定范围内弯曲加热表面(相当大的半径或大半径)可以支持高波起速度，并允许纱线稳定化振动的出现。使用相对大曲率半径的加热表面被认为可以在加热表面和纱线之间导致相对低的压力，这可以降低作用在纱线上的限制力和阻尼力，这又使得纱线稳定化振动产生。应该注意的是加热表面和纱线之间的低压力即使是当纱线稳定化振动不出现时也具有优点，因为，与本发明提供的大曲率半径相联系的低压力条件能减少纱线损伤。如果纱线生产速度降低到临界速度以下，纱线稳定化振动将不会出现，而临界速度取决于若干因素，例如，所使用的纱线种类和施加在纱线上的旋转速度。此外，应当注意的是，存在一个明显的半径范围，大于该范围，才享有这些优点。如果曲率半径太大，加热表面开始接近平坦，倾向于出现与EP0900866相关的加热问题。如果曲率半径太小，则会产生一些问题，并且纱线和加热表面之间束缚纱线的高压力会导致纱线断裂，抑制或阻止纱线稳定化振动的引入能力。具体结合加热器1.2-1.5m的长度，优选的约1.3m，发现大约100m的半径是最优选的值。
图1所示的机构适合于处理相对较重的纱线，例如，聚酯。为了变形处理稍轻的纱线，例如尼龙，使用稍作改进的机构也比较有利。聚酯纱线通常为78-167dtex，而尼龙的较低，通常在22-78dtex范围内。较细的尼龙纱线具有较低的断裂强度，使用低摩擦牵引来处理这些纱线是有利的。在用于变形尼龙纱线的优选实施例中，可以减少一些导纱器和冷却管套(cooling tabe wrap)，而这些在变形聚酯纱线时却对保持稳定性很重要。还发现，尽管尼龙比聚酯的比热高，但是尼龙可以在比聚酯高的温度下退捻。这个特征再加上比聚酯纱线低的平均分特值能缩短冷却区长度，从而减少摩擦牵引。图4是纺织机械40的第二个实施例。纺织机械40的第二个实施例与图1中的纺织机械10有很多共同的结构，用相同的附图标记来表示这些相同的特征。主要区别在于纺织机械40的第二实施例使用了较短的冷却管19，使冷却区C缩短。第二个实施例中的冷却管19也相对于加热器18倾斜较浅的角度。
在本发明的范围内可以进行多种形式的变型。例如，可以使用具有下凹的弯曲加热表面的加热装置来代替向上凸起的加热表面。在这种机构中，可以在加热表面的两端使用导纱器以确保纱线在加热表面的上方被轻微升起，典型的是小于0.5mm的距离。在这个实施例中，被认为纱线稳定振动会相对加热表面的横向和上下方向上都产生，从而以可控的方式使纱线向下接触加热表面。另外，也可以选择使用向下凹的加热表面，纱线在每一端都直接与加热表面接触，加热表面两末端之间区域内的加热表面和纱线之间的接触是由纱线稳定化振动引起的。
权利要求
1.一种通过假捻、加热和冷却假捻后纱线而使纱线变形的纺织机器中所使用的加热机构，该纺织机器包括喂纱装置、带有加热表面的加热装置、冷却区和假捻装置，其中，所述喂纱装置沿着从起始点到与所述加热表面接触的末端点基本纵向的纱线通道喂入纱线，并穿过所述冷却区和假捻装置，其特征在于所述加热表面沿着所述基本纵向的纱线通道弯曲，其半径或大半径在50-500m的范围内。
2.根据权利要求1所述的加热机构，其特征在于所述半径或大半径大于或等于75m，优选的范围是75-200m，最优选的范围是90-110m。
3.根据权利要求1或2所述的加热机构，其特征在于所述加热表面沿着所述基本纵向的纱线通道是圆形，并且该圆形由单一半径限定。
4.根据权利要求1-3之一所述的加热机构，其特征在于在所述加热装置的加热表面上有一个槽用于在其中接收运行的纱线。
5.根据权利要求4所述的加热机构，其特征在于所述槽的底部的半径在0.5mm和4mm之间。
6.根据权利要求4或5所述的加热机构，其特征在于所述槽处于所述加热装置的向下面对的加热表面。
7.如权利要求1至6之一所述的加热机构，其特征在于，导纱器安在所述加热装置的外部。
8.如权利要求1至7之一所述的加热机构，其特征在于，就在与所述加热装置接触前，纱线未受到支撑的长度介于25-35cm。
9.根据前述权利要求之一所述的加热机构，其特征在于冷却区的安置要使穿过所述冷却区的至少一部分的纱线通道所延伸的方向与所述基本纵向的纱线通道在末端点处所延伸的方向不同。
10.根据权利要求1-9之一所述的加热机构，其特征在于所述基本纵向的纱线通道基本上水平，并且所述冷却区从所述加热装置到所述假捻装置向下方倾斜。
11.根据权利要求1-10之一所述的加热机构，其特征在于位于所述冷却区内的纱线通道是弯曲的。
12.根据权利要求1-11之一所述的加热机构，其特征在于所述冷却区包括一管子形式的冷却装置，在该管子的进口和出口端附近安装有导纱器，该导纱器的安装位置可以使得沿着该管子的外表面在基本螺旋的通道内导引所述运行纱线。
13.根据权利要求1-12之一所述的加热机构，其特征在于所述加热表面沿着所述基本纵向的纱线通道相对于被喂入的纱线呈凸形。
14.根据权利要求1-12之一所述的加热机构，其特征在于所述加热表面沿着所述基本纵向的纱线通道相对于被喂入的纱线呈凹形。
15.一种通过假捻、加热和冷却假捻后纱线来使纱线变形的方法，包括以下步骤沿着与一加热表面接触的基本纵向的纱线通道喂入纱线，所述加热表面沿着所述基本纵向的纱线通道弯曲，弯曲的半径或大半径在50-500m范围内；将所述纱线喂入穿过一冷却区；以及将所述纱线喂入穿过一假捻装置。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于所述半径或大半径大于或等于75m，优选在75-200m范围内，最优选的在90-110m范围内。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于所述加热表面沿着所述基本纵向的纱线通道是圆形的，并且由单个半径来限定。
18.根据权利要求15-17之一所述的方法，其特征在于所述纱线可以沿着所述基本纵向的纱线通道以大于1200m/min的速度被喂入。
19.根据权利要求15-18之一所述的加热机构，其特征在于沿着所述基本纵向的纱线通道，在纱线中引入纱线稳定化振动。
全文摘要
一种通过假捻、加热和冷却假捻后纱线而使纱线变形的纺织机器中所使用的加热机构，该纺织机器包括喂纱装置、带有加热表面的加热装置、冷却区和假捻装置，其中，所述喂纱装置沿着从起始点到与所述加热表面接触的末端点基本纵向的纱线通道喂入纱线，并穿过所述冷却区和假捻装置，其特征在于所述加热表面沿着所述基本纵向的纱线通道弯曲，其半径或大半径在50－500m的范围内。
文档编号D02G1/02GK1826437SQ200480020873
公开日2006年8月30日 申请日期2004年7月9日 优先权日2003年7月19日
发明者G·内勒, B·朝翰 申请人:里特纺织机械法国公司