纺织系统机和其纺织喷嘴 【技术领域】
本发明涉及纺织系统，或纱线加工设备，具有如权利要求前序部分所述的纺织喷嘴。普通类型的喷嘴，例如在德国公开被审查的申请2036856中的喷嘴。纱线从上端进入喷嘴，通过热气流传送到压缩部分，该压缩部分具有缝隙通道，例如是一狭缝。由于鼓入的热空气在侧面溢出，从而降低纱线在通道中的速度，连续的长丝纱线压缩，从而引起制动效果。纤维条(yarn strip)是相对缓慢地从喷嘴喷出并被冷却。在这种情况下，可以使用转动的冷却滚筒，压缩的纱线在滚筒表面，由于滚筒上的穿孔的作用，低温的空气吸入喷嘴中，例如环境空气，就具有冷却纱线的效果。
本发明还涉及到纺织系统的压缩部分，特别是用于高速率的BCF纺织喷嘴。传统设计中纺织喷嘴的压缩部分，通常是由上薄板支架、下薄板支架和若干薄板形成的。
背景技术
纺织气流和纱线从上端高速进入压缩部分，即，分别沿着纤维和气流的方向。压缩部分中的气流大体沿径向，冲击着通过薄板间地狭槽或中间部分，并主要从薄板处逸出。这导致喷嘴轴向通道的气流速度降低。从而纱线被制动并形成纤维条，缠绕狭槽部分即压缩部分的内径。该纤维条向下滑动，穿过纤维条引导管进入冷却滚筒或输送设备，最好是一对辊子。
喷嘴中形成的纱线带受到气流环境和喷嘴的几何条件的影响改成。如果出现中断或形成纱线带的特定参数改变了，则纤维的质量不可避免地受影响。
从申请号为5653010的美国专利说明书中可知如何纤维条从纺织喷嘴引到滚筒，及如何使该材料流到从表面上垂直伸出的其两排针之间的圆周表面上，然而，这样形成的纤维条，仅在喷嘴到滚筒的过渡点上才受到周围条件影响，在实践中，不能保证所需的稳定的纱线质量。
在申请号为1101849的欧洲专利申请中，纱线布置在滚筒的凹槽里，以便更好地控制纤维条的输送，并对其同时进行冷却。然而，在这种情况下，制造滚筒时必须保证极小的偏差。
【发明内容】
本发明要解决的问题是设计一种纱线的加工设备，可在保证稳定的纱线质量下，获得较高的产量。
根据独立权利要求中所述的纺织系统的技术特征，可实现上述目的。从属权利要求中记载了更优的实施例。
根据本发明的纱线处理设备提供的这种纺织系统，在其之后至少有一个滚筒用以控制纱线的引导，同时负担引导和冷却气流，如果可行，也还可有第二滚筒对纱线进行完全冷却。
所述纱线借助热压缩空气穿过喷嘴，传送到储存空间，在那里被压紧从而形成非常密实的纤维条。纤维条由引导管引导，到达相对小的第一冷却滚筒，在那里置于凹槽内，该凹槽非常精确，其宽度与纤维条的直径一样。所述的储存空间由一个具有纵向缝隙的短管的构成，在其下游扩张一个角度以至于仅仅沿着薄板的纱线摩擦不足以形成纤维条。由于纤维条在冷却滚筒上被精确引导，因而限定了纤维条的速度和密度。依照现有技术，该纤维条在压缩状态被吸入冷却滚筒的环境空气稍微冷却，然后又被引导部件或空气流从从凹槽中提出，置于较大的第二冷却滚筒中。该纤维条的膨胀系数为1.5到4，然后被吸入的环境空气完全冷却。然后纤维条被再次拉伸形成纱线并从单道或双道滚筒抽出。
本发明涉及一种在纺织系统中的纺织纱线的成形方法，该纺织系统具有纺织喷嘴和与之连接的滚筒，借此，纱线以纤维条的形式在滚筒的圆周的纺织喷嘴的出口侧被引导，并最好提供机械空气装置，其特征在于在滚筒的圆周，该纤维条被外界冷却，特别是借助鼓风设备，最好是通过鼓风孔直接吹向纱线行程。
另外，提供纺织系统具有纺织喷嘴和与其连接的滚筒，借此，在纺织喷嘴的出口侧，在滚筒的圆周，提供纤维条的引导系统，并且提供机械空气装置，特别是用于加工操作，其特征在于至少在一个滚筒上提供冷却空气的输送点，使调节介质流向纤维条。
根据本发明，鼓风设备设置在滚筒的圆周，通常称为冷却装置，置于滚筒表面的纱线以规定的特定方式被冷却和调节。在这种情况下，刚开始被快速冷却的纤维条缠绕在圆筒的圆周表面上；换句话说，是借助滚筒上不缠纤维条区域的导向板，纤维条分别穿过提供冷却和调节介质的多孔系统，进行骤冷的结果。
另外，或作为本发明上述方案的替换，通过将空气偏转板设置在滚筒表面的纱线带区域，可实现对冷却滚筒的圆周进行顺应气候和同时的冷却，纤维条缠绕在滚筒表面，并向前移动，借此，冷却空气以180°的角度继续从纺织喷嘴输送到圆周表面。冷却空气引入空气偏转板一侧上偏向冷却滚筒的区域。在系统达到运转速度之前，这种偏转板不能妨碍纱线抽出工序，如果可能的话，偏转板可设计成旋转的方式。偏转板和冷却滚筒之间的间隙最好不大于5mm。偏转板的背向操作者的区域首选由树脂玻璃(有机玻璃)制成，以使操作者可估计纤维条是否形成。偏转板的设置必须促进流动，以避免压力损失。
如果冷却空气是作为调节介质引入的，则对于两线冷却滚筒要提供1200-2500Nm3/h的气流，也就是说，滚筒上的两根纤维条缠绕时相互平行。空气温度应在5℃和室温之间进行无极调节和无极控制。冷却设备所需要的冷却气流应为2500Nm3/h。在环境温度达到50℃时，必须保证排出空气的最高温度5℃。冷却空气输送到偏转板的表面受影响，例如，借助变形金属软管。该偏转板具有一排通道孔和，通过这些通道孔，冷却空气可均匀地分配到滚筒表面上纤维条的区域。偏转表面之间，具有通道孔和冷却空气的输送管线，并设置一个盖子，盖子上的进口侧有一个输送空气的孔，在出口侧盖子朝通道孔打开，在这种情况下，必须隔离环境空气。冷却滚筒接收空气的角度优选在180度到240度的范围内。空气偏转板以180度到240度的角度围绕着冷却滚筒，空气偏转板与冷却滚筒的表面之间的距离优选在3和5mm之间。
导向板上的通道孔或孔，在冷却滚筒上纤维条的出口点或在空气偏转板上，最好设计成多排的，并延伸至少超过冷却滚筒表面上凹槽的宽度，纤维条将缠在该凹槽上。所述孔的直径在0.5和1mm之间。对于纱线的冷却或调节介质，可以考虑以下几种：
—空气
—水雾
—水
—CO2
—N2
—纺丝油剂(水—油乳状液)
例如，具有的400mm直径的滚筒，就可以达到很高的纺织容量，纺织速度可达到5000m/min。
努力使纱线纤维条的冷却调节达到滚筒圆周的3/4。这样，可在纤维条最终从冷却滚筒表面脱开时至少获得所需的温度和优选的相对湿度。纱线纤维条从冷却滚筒的表面离开。
如果有两个冷却滚筒，第一个的直径要相对较小，从而制造时更经济，也更容易得到精确的同心度。可以根据关于纤维带沉积(在屏障上细微的穿孔)和横向纱带引导的函数关系来优化。第二冷却滚筒的同心度的精度和旋转速度的精度，不是重要的，从而可很经济地制造。仅由机械设计限定的第二滚筒的直径，考虑到基本的冷却长度，从而也考虑到很高的速度潜能。该系统显示出该系统在关键部件的相互定位上比，the Rolltex or the ZIP process from Honeywell等系统的要求低。
5000m/min的容量归功于冷却长度几乎没有限制，而这又归功于相应的机械设计。
在该纺织设备中，特别是具有最大长度为60mm压缩部分的系统，连接着具有同样最大长度的引导部分，沿着压缩部分和引导部分，纺织纱线以纤维条的形式引到滚筒表面，并且，在第一引导部分之后，偏转后，沿着滚筒的表面具有第二引导部分，借助第二引导部分对纺织纱线进行引导，在滚筒的径向和轴向上引导。还可以具有连接着的第三引导部分。借助后两部分，介质可引入纤维条。
下面将参考附图对本发明进行详细描述。这些附图是：
【附图说明】
图1，在图中，表示连接有冷却滚筒的纺织喷嘴的截面；
图1a，图中表示的是纺织系统的平面图；
图1b，穿过滚筒壁及纤维条截面的子午线视图；
图1c，喷嘴组相对位置以及，第一和第二滚筒的相互位置的视图；
图2，图中表示本发明喷嘴的横截面；
图3，具有辊子或滚筒的喷嘴的视图；
图4和图4a，冷却设备，及冷却气流输送设备；
图5，用于整个纱线制造系统的气流引导系统。
【具体实施方式】
图1中所示的喷嘴10和冷却滚筒22装配在一起。从上端引入的纱线通过进口部分12引到热气流或过热管通过向下的通道进入的地方；这些通道可有一个或多个。气流及纱线1流经随后的传输部分14，直到压缩部分16的入口。压缩部分最好由薄板或狭缝构成，薄板或狭缝绕纱线轴向定位，通过压缩部分热气流可径向流出。在压缩部分中，形成纤维带1’，沿随后第一引导部分18和第二引导部分20仍保留其形状和密度。与现有技术不同，以这种方式引导的纱线带不会膨胀，在第一引导部分10和第二引导部分20之间的过渡区域，纱线会倾斜横向其初始方向，在图中指向下。第二引导部分20沿着转动的多孔滚筒22的圆周延伸一段特定长度，在滚筒表面，纺织纱线被引入通道24。“第二引导部分”可以理解为，一方面可以是滚筒的套；另一方面，可以是套下面滚筒上的凹槽部分以及套/凹槽两部分的结合体，纤维条可在其各面引导。在引导部分20或导向板20的区域，分别设置有冷却空气的入口，在图1中用箭头52e表示。连接管在52e处持介质，连接管是用来调节纱线的，分别连接在引导件或导向板20上。所述引导板的内侧设置有钻孔系统，它朝着纤维条1’表面张开。在导线板内，52e处的输出管和钻孔系统52f连接。因此，纤维条，一方面被冷却滚筒表面吹出的介质调节或冷却，另一方面如下所述，被滚筒上的真空强行调节或冷却。
滚筒内保持真空，从而冷却气流就可通过滚筒22表面运动的纤维条，及滚筒上的穿孔进入滚筒内部。由于这些狭窄的引导装置，一方面由于通道中的侧壁，另一方面由于汇集的气流通过通道的基底，从而防止纤维条相对滚筒运动。因此纤维条在滚筒22圆周的轨道上引导，并保持其形状和密度，直到纱线借助输送设备从滚筒22上释放，图中未示出。只有在此阶段纤维条最可能发生膨胀。根据本发明设计的喷嘴10的主要特征是，喷嘴10与滚筒22连接，纤维条在离开压缩部分16后仍可避免膨胀。这主要是通过第一引导部分18和第二引导部分20之间的偏转实现的，也是由于这些区域的狭窄引导装置实现的，如第二引导部分20和穿孔滚筒22中的通道24之间的狭窄引导装置。使用传统的喷嘴，其中纺织纱线不受限制地缠绕在滚筒的表面，纤维条由于缺少侧面的引导而形成弯曲，结果是该纤维条会往部分膨胀。使用现有技术，如序言中描述的，由于在喷嘴的出口纤维条不受限制，因而在纤维条的形成中需要更强的制动作用，即，在压缩部分16中，为了获得所需的卷曲效果就需要如此。一旦运行状况改变，将会产生影响摩擦系数的问题。
由于纤维条在压缩部分16之后的引导件18或20处可防止被变形，因而在喷嘴的这一部分中纱线的纺织较在传统的喷嘴中更稳定。
如图1，喷嘴组100，其中有若干组合在一起的纺织喷嘴，设置在第一滚筒22附近，如图1所示。在各种情况中，喷嘴10和第二引导部分20紧靠凹槽220设置或在通道24内。滚筒壁在凹槽220的区域中穿孔，如图1a中凹槽220内的灰白区域所示。长丝纱线20的纱线行程，从喷嘴组100到第一滚筒22，再向前到第二滚筒23，如图中细虚线所示。滚筒23，首选滚筒22，在纱线1行程区域有穿孔，如图中滚筒周围标记的灰白区域所示。气流穿过这些穿孔，或钻孔，进入滚筒中，这是因为滚筒内部通过通道32与风扇30连接而处于真空。在这种情况下，滚筒22和滚筒23的个别内腔中具有不同的压力级。当空气，流经如图1b所示的钻孔222到达滚筒22的内部，横向经过纤维条1’，沿箭头所示的方向流入凹槽220中，如图1b所示通过钻孔进入内部，不仅可将纤维条1’固定到凹槽的基面，还可将其冷却，空气进入第二滚筒23的主要目的就是冷却纱线，从而纱线在滚筒23卸料侧被传送辊子抽出时，已被冷却到环境温度，可进一步缠到线轴上。第一滚筒22壁上的穿孔222最好由材料去除机械生产或通过腐蚀获得，而第二滚筒23由于制造时不需很小的制造公差因而可用一块穿孔的金属板。比较之下，第一滚筒33最好选用去除材料的方法特别是在其外圆周侧，这样，滚筒才可设置在距喷嘴组100很近的位置。下面的尺寸或参数，最好作为首选：—第一滚筒22的外直径 100...200mm—凹槽220的深度 4...8mm-凹槽220的宽度 6...10mm—穿孔222的直径 0.5...1mm—凹槽基板上穿孔222的数量 2000...10000—每个滚筒22上的纱线轨道或凹槽220的数量 2到6(8)—喷嘴10或第二引导部分20与滚筒22的外圆周之间的距离 0.5...2mm—第二滚筒23的外直径 300...1000mm—流入喷嘴10的空气其或流体的温度 160...200℃—纤维条1’从滚筒22卸下时的温度，和与缠绕到滚筒23时的温度 60...100℃—在第一滚筒22上纤维条从喷嘴1的进入点到引导部件22a的流出点的接触角 120...270℃—纱线进入喷嘴10时的速度与纱线在滚筒22的圆周速度的比率 50...120
注意到纤维条实际是在纺织喷嘴10中形成的，但是其离开速度和装填密度不在喷嘴中控制，这是由于纤维条在压缩部分16中或引导部分18中微小的摩擦力导致其在喷嘴中不适当的制动造成的。如果压缩部分16或引导部分18的内壁分别设计成圆锥形压缩部分16或第一引导部分18中的通道的横截面沿着物料流动的方向急剧变小，则上述制动就使相应锥角是从1到10度。
如上所述，纺织喷嘴10的精确而狭窄的定位对于第一滚筒22上的纱线轨道是必须的，因为纤维条离开速度和装填密度并非由纺织喷嘴本身决定，而仅在于第一滚筒的圆周。为了把纱线引入纺织系统，第一滚筒22必须分别从喷嘴组100或纺织喷嘴10处移开，这有利于滚筒22从喷嘴组100转动或滑动离开。同样的，也可以通过滑动装置使喷嘴组100或单个的纺织喷嘴分别从第一滚筒22上移开。根据图1a，滚筒22可通过轴如图中虚线表示，连接到具有轴承的驱动单元224，该驱动单元固定在传输元件226中。驱动单元224首选包括由变频器控制或支配的(异步的)电机，在结构单元中有减速齿轮系统，由此，滚筒轴22W被驱动单元224的至少两个轴承所引导。传输部分226可以设计成一个箱体，既可置于枢轴轴承226’的结构中，也可安装在引导轴承229中。在第一个变型中，枢轴设备228a用以从喷嘴组100处移动滚筒22，在其它情况中，在引导轴承229中具有移换能力的传输装置226需有移换设备228b。设备228b首选气压或液压缸的驱动设备。
如同第一滚筒22，第二滚筒23设置有具有轴承的驱动单元234，其中该设备同样是独立控制转速的电动机。
如图1所示，密集装填的纤维条1’分别在具有引导部分20的第一滚筒22的周围或在凹槽220中引导，直至脱出点，从而脱出的纤维条朝着第二滚筒23的方向引导部件22a或鼓风设备22b的影响。
根据图1c，纱线1或纤维条1’的接触区在滚筒22上，以及滚筒23上。纱线或纤维条在e区域的偏转优选180...270度，在f区域为90到270度之间。纱线或纤维条的运动方向如一系列的箭头所示。
滚筒在每根纱线的移动点存在一个凹陷处，优选为一凹槽220。
根据图1c，冷却空气的第二和/或第三鼓风设备20a、20b，可以设置在滚筒22和23的圆周，滚筒22和23上具有朝向纱线行程的吹风孔。
如果第二和/或第三鼓风设备合适的话，可按照图4对第二或第三鼓风设备进行设计安装。
根据图2，喷嘴10同样被分成传输部分14、压缩部分16和引导部分16，其中后者也称作纤维条引导管。在传输部分14中，按照顶部的箭头，空气从侧面进入传输通道，在通道中将被纺织的纱线向下引导。根据实施例，压缩部分被分成薄板支架26，其中薄板28位于底部，它们排列成多个圆圈，从而在薄板之间形成了缝隙或狭缝，通过这些狭缝，在压缩部分10中，空气沿箭头方向，在薄板28处大体径向地通过薄板间的狭缝。薄板支架26可设计成法兰，可设计成与插入到薄板支架的薄板28结合在一起的单一部件，例如可通过焊接连在一起。所述薄板的外轮廓线28’，如延长线所示，向空气的流动方向或纱线的输送方向偏斜，或所述的薄板，如虚线所示，设置成与空气流动的方向基本平行并且至少在纱线的出口侧的走向一致，向输送纱线的方向偏斜，于是，在出口侧，薄板的外边缘基本上是形成一个圆台的形状，所述的圆台伸入到端部件18’或引导部分或纱线引导管18中，端部件18’或引导部件18分别具有同样的圆台表面。最好，出口侧的薄板28，和入口侧的端部件18’或引导件18，都被设计成在薄板28的外轮廓线28’和端部件18’与引导件18的内表面之间，形成高度基本恒定的狭窄缝隙。这个缝隙同样具有圆台的形状。
通常，在薄板28的出口侧轮廓线28’的第一延长线或投影线a’，与引导部分18的入口侧的圆台轮廓的第二延长线b’之间的夹角，形成第一夹角a；同时第二延长线b’和喷嘴10的边缘10a之间形成角b。最好采用，下面建议的角a和角b的数值范围：a＝0...1...4°，b＝30...45...60°，其中有下划线的数值径实践得知是优选的。分隔平面18”位于端部件18’和第一引导部分18之间。
在图3中，再次展示了，喷嘴10的后面，既有一对传输辊子22’，可将已经形成的纤维条抽出，还有单个滚筒22，纤维条在其表面以受控模式引导出，如德国专利申请DE19955227所描述的。后一申请可被看作是本申请的组成部分。
根据图4，由于已在图1中详细表示了，并且结合相应的描述进行了解释，滚筒22上的纱线出口点设置有引导区域20或导向板20，进口点52e引导冷却空气或其它介质进入引导区域20或导向板20的内部，在其内部，如上所述，有穿孔或通道孔。图4a表示，从左面看图4中的部件，导向板20朝向滚筒侧面的平面视图，或是鼓风设备20a中的气流偏转板侧面的平面视图。所述的气流偏转板，同样用于鼓风设备20b，清晰画出的弯曲实线所表示。根据图4a通道孔可以是圆形通道或其它形状的通道。在图4中，冷却空气的空气入口点在滚筒23处表示，以及52e处箭头附近的连接短管和一个盖子，盖子一端连到连接短管，另一端连到气流偏转板，盖子在冷却滚筒的表面上张紧，冷却滚筒用23表示。因而鼓风设备20a能被抽出。介质或是冷却空气，特别是对于冷却空气，可设计成具有两个冷却滚筒22和23，通过导向板20引导，并进一步借助鼓风设备20a和20b，最好是借助连接短管和具有气流偏转板盖子，如图4中20c表示。
图5表示纺织细丝纱线的生产系统40，考虑到冷却空气或加热空气的气体流动。塑料材料被挤压机加热，被传输到纺纱设备42，该纺纱设备具有纺纱箱体和冷却轴。下面是具有纺织喷嘴10的纺织系统44，如图1中所示，并已进行了详细的描述。所述的纺织系统44还包括至少一个，或，如图5中所示的，，具有进口点52e的两个冷却滚筒22、23，类似于纺纱设备42处冷却空气的入口点52d。按顺序在纺织系统44下面的是纺织材料的拉伸设备和缠绕设备46。
对于大型生产系统，最好提供能量交换设备借助冷却系统50冷却或加热空气。在冷却系统50中有用于周围空气的空气入口点52a，也有冷却空气的引出点52b，用虚线箭头表示。该冷却系统还包括，例如，具有冷却介质的热交换器的蒸发器52，其中，通过冷却介质的蒸发，在52a处从周围空气中抽出的能量流走，在其中空气被冷却到所需的温度并通过输出点52b导入生产系统40。在此情况下，每时间单位E2或每功率单位从流入的环境空气中提出的能量传递到蒸发器52中由箭头E2所示。在冷却介质的循环过程中，冷却介质通过另一侧进入压缩机54中，该压缩机具有冷却冷却介质的换热器，该冷却介质已被压缩机加热了。在压缩机54的另一个换热器中，从介质中传递出的热能量E1，由E1处的箭头表示，该能量被传递到在进口点54a处引入的环境空气。这些已被加热的空气，从冷却系统的移出点54b导出，可被利用，例如，传输到进口点54c，用以加热挤压机41，或用于纺织喷嘴10处进行纺织，至少可以在该处加热所需空气。另一方面，在引出点52b处被冷却的空气，在进口点52e传输到冷却滚筒22、23，如图4所示。所述空气进口路线是通过简单的形式表示的；可以理解，为了维持各个情况中所涉及的点的所需温度，还需要有另外的措施，例如在挤压机41处的电加热设备或补充空气的混合装置，如52e处的实线箭头所示。冷却空气分别在纺纱设备42和纺织系统44线框处的进口点52d和52e，用虚线箭头表示；在进入点54c和54f处加热空气的相应入口点用实线箭头表示。
导入相应热交换器中蒸发器的冷却循环中的能量E2，在每时间单位或在相应的能量输出情况下，小于压缩机54中热交换器所转换的能量，即每单位时间和单位功率E1引入流入空气中的能量。此差异相应于在冷却系统50中施加到压缩机54中冷却介质的功率。