以加工流体连续处理纱线的设备 【技术领域】
本发明涉及以加工流体(process fluids)处理纱线，在所述纱线最终用于生产织物或者其它最终产品之前使它们具有期望的特性。在纺织工艺学，以流体处理纱线，或更具体的是用例如染料、漂白剂、丝光溶液、浆液等加工流体处理纱线的方法被多种工艺流程所采用，用于例如棉、毛、丝、亚麻等不同类型的纤维，其给予纱线期望的特性或去除不希望的降低纱线质量和生产最终产品/成品的使用可能性的成分。例如对于棉，这种类型的处理可涉及到染色、丝光、漂白、清洗、上浆等等。背景技术
在现有技术中，这些处理操作一般通过在许多分散的，特别是准备成筒管或绞纱的纱线上成批量操作而实现，所述纱线然后必须在成品的生产线上被抽出和重新整理。
由于需要大量的劳动、加工流体的低效能、高地设备投资和与废水一同排放的试剂最终对环境影响所需的保证排放废水符合规范的进一步花费，纱线的成批量处理一般非常繁重费力。根据例如温度、次数、浓度等每单个批次处理参数的不同，成批量处理也具有其它的对于每个处理批次的产品质量恒定性问题。
以连续加工工艺处理纱线的的经济性、高效性和质量恒定性对于所有纱线生产方法商业上的成功是决定性的。
为了对以加工流体连续处理纱线的系统的特征提供更好的说明，在本发明的说明书中，参照丝光处理对棉纱的反应进行说明，其代表了一种典型的以处理溶液处理纱线的情况；其将被明确地进行详细说明，然而，这种根据本发明的连续处理纱线的系统也能有利地用于纺织技术中纱线的其它处理方法中。
在现有技术中，丝光处理典型地是对成绞纱线起作用，特别是通过成批进行丝光处理的络纱步骤，且随后有拉伸、洗涤、干燥、抽丝和重新准备成筒管而准备。概括地说，丝光处理包括在较高浓度下用碱溶液对纱线进行性处理，典型的是用氢氧化钠，但也可能是其它的碱性水合物(alkaline hydrates)，接下来进行拉伸，其基本上显著地提高纱线的光泽、更高机械性能和改进的可染色性，改变构成纱线的单根纤维的化学特性和形态。发明内容
本发明的目的是提供一种用于以加工流体连续处理纱线的设备，这种设备克服了现有技术中公知设备的缺陷。
根据本发明，上述目的是通过如权利要求1最概括限定的设备和从属权利要求2至8中对每个最优或可能的实施例所限定的设备而实现的。附图说明
参照附图1中反应器的布置方案，本发明中用于以加工流体连续处理纱线的设备的特性和优点将在接下来的对在张紧状态下的棉纱进行连续丝光处理的示例性的、非限制性文字说明中变得更加清楚。
附图1A、1B和1C表示了本发明中连续处理设备的说明性实施例的结构和功能特性。附图1A表示了反应器及其辅助设备的侧视图，附图1B表明了其左视图，附图1C表明了反应器5的剖视图。附图2A、B、C表明了本发明设备的一变型实施例。优选实施方式
下文叙述的实施例中表明的处理方法对单根纱线也有效，但在本发明的工业应用中，对于该设备的生产率从经济学上讲，在处理一系列纱线，最好接合成一束形成一组线/纱线，并且一般具有20至200根线或根据被处理的纱线数量会更多的时候会更好。
在线束1中一个或更多的单根纱线断头的情况下，最好让线束1中的纱线成分团结起来，以防止它们在整个处理设备中继续运转，允许它们通过连续的添料在一连续操作的机器内侧聚积。为了增加要送往处理的线束1中纱线的团结程度，例如，在对线束进行准备的先前阶段(出于简化原因未在附图中表示)可以在它们周围临时缠绕一根或更多的辅助纱线，后者可在整个处理过程中携带线束，而后再被分离且再使用。
这种临时措施，在一个或多个单根纱线1断头的情况下可防止它们不再继续在整个机器中运转，但是通过继续添料，允许它们在连续处理器机之一中聚积。用于增强线束1的纱线间的粘合力的另一方法是对线束本身进行轻微的加捻，每米几捻，根据制绳技术，在一旋转的支撑上，从纱线被单独送入的筒管处装配筒管的筒子架。
线束1的输送是通过一对导辊2实现的，所述导辊2以一个可控速率旋转，并决定了被处理的线束1的直线流动速率，一般是以一个几百米/分钟的数量级速率将其送入丝光处理阶段。
本发明一个重要特征就是反应器的结构，其中线束1被加工流体有效处理，所述加工流体比如由高浓度的氢氧化钠的碱性溶液构成。该操作在一罐式反应器中进行，该罐式反应器内部装配有一马鞍形的盘旋纱线层的导向面。附图1所表示的实施例中，反应器5为管形并且形状为一个J形或不对称的U形，其意味着线束连续地移动，先是向下运动浸入浴液中，接着是一个向上的脱出处理浴的运动。
线束1通过偏转轮4发生偏转并且通过一供应有如碱性丝光溶液的加工流体增压流的文杜里管喷嘴10被引入丝光处理反应器5。线束1穿过该文杜里管的一个侧开口11被插入到文杜里管中，与驱动流体的收缩脉管(contracted vein)的凹陷处相一致。流体因此将被导辊2释放的线束1吸起，并且随后送入到处理反应器中。从文杜里管10中出来通过分配器13，线束1被盘旋地引入反应器5的外周内部空间中。
该分配器13连接于文杜里管10的末端部分，由处理溶液以导辊2允许的速率携带着线束1一起流动。分配器1 3的这种连接通过竖直的圆柱形接头14形成，所述竖直的接头终止于一个偏转管15，所述偏转管15具有一偏心的能够绕圆柱形接头14的轴线旋转的终端部分，将纱线盘绕着沉积在反应器5的套筒与中央鞘之间的内部空间30中。一个带轮16被楔装在偏转管15的最初圆柱形部分上，并且受马达18驱动而旋转，在所述马达18的轴上装配有一类似的带轮19，其承载着一个传动带20。
根据本发明的最优实施例，马达18是一个电动机，具有顺时针和逆时针的交变可控旋转频率，摆动角度α在90°和180°之间，例如无刷马达，或频率被一处理器控制的步进马达，所述处理器允许纱线沉积的速率与导辊2的速率相一致，并且其盘绕形式具有与偏转管15端部的摆角相应的角幅度。文杜里管10和反应器5的上部设置成使其轴线处于竖直方向或接近竖直方向，接近竖直方向也就是说相对于竖直方向偏离几度。
正在被处理的线束1的盘绕沉积成纱线层34，其慢慢地降到难以接近的鞘36的凹入部分的鞍状物35上，而后又通过导出辊40的拉拽升起到出口部分38。
溢出口42被置于处理反应器的套筒41的出口边缘处，由此例如丝光处理的溶液溢出到下置的罐43中，从那里处理溶液又被分离和重新使用。
在正被处理的线束1具有相同线性流速的条件下，反应器5中线束1中纱线的接触类型和滞留时间会根据大量变化因素而被调整和控制。例如，该参数可能是——共同的或是独立的——通过对驱动马达18的控制进行干涉而带来的分配器13的偏转管15的α摆角或者摆动频率的变化，或是由于对驱动的干涉而带来的导出辊40的延迟和牵引速率的变化。
如已经说明的，在反应器内侧有一个盘绕纱纱线层的鞍形导向面35。在图1的实施例中，它包括例如——但不是必须——一个不可接近的金属鞘36，也是J形的，其构成了一个具有圆冠形横截面的内部空间，其上鞍状物35上盘绕定位的纱线体从进口向出口移动，并与充满反应器内部空间至溢出水平的苯性丝光溶液相接触。这个优化结构允许处理反应器5的内部容积与处理溶液的数量和滞留时间一起减小到最小。
所述线束中的溶液渗滤液沿着必须时与处理溶液相接触的J形管慢慢移动，所述线束在鞘36的外表面以例如Z字形盘绕沉积。
在附图1的实施例中，反应器5的套筒对应于线束1和处理流体的入口和线束的分开的出口和溢出的溶液而完全开放。在某些处理过程中，最好避免在有显著流量的入口处处理流体有任何可能的泄漏和损失。附图2A、2B表明了本发明中设备的另一个实施例，其对于入口处的流动有更好的控制和密封，例如对于纱线的染色操作。
附图2A表示了反应器和其辅助装置的侧视图，而附图2B表明了其左视图，附图2C表明了旋转分配器的顶视图。
在附图2所示的实施例中，反应器5的罐状套筒是一J或L形的外壳，其意味着线束在第一次浸入后至从处理浴中脱出都是连续的。
线束1通过供给有处理流体的增压流的文杜里管10进入处理反应器5的引入系统即按照附图1的实施例的介绍。
通过分配器113，线束1从文杜里管10被引入，还是以盘绕构形在反应器5内侧的鞍形表面上。该反应器在其入口上端装配有一相对于罐5的套筒旋转的盖子111，其阻止了由于分配器的移动而带来的流体的外部泄漏。
与上文描述相类似，该分配器113通过一竖直圆柱接头114连接于文杜里管10最末端部分，该接头终止于具有能够绕该圆柱形接头114的轴旋转的偏心的末端部分的偏转管115，分配器使纱线盘绕沉积。在偏转管115的末端偏心部分，还有一个连接接头116楔装有一个与圆柱接头114同轴的圆形旋转盖111。该旋转盖受插入有低摩擦滑动装置的套筒支撑，如已知，且受马达118控制往复旋转，通过插入现有类型的传动装置，例如一个齿轮传动装置119。该齿轮传动装置119适配于相应的连接于旋转盖111的齿形部分120。该往复旋转马达可通过传统的电影连接杆/手柄系统起源于马达的连续旋转运动。
为了能适用于不同处理过程需求的目的，该实施例包括利用一电动机118驱动分配器113，电动机118受顺时针和逆时针的90°和180°之间的α摆角的往复受控旋转频率导向，附图1A、B、C中所示的实施例的有关描述仍然有效。
正在被处理的盘绕线束1以纱线层134的形式沉积，纱线层134沉积在罐5的套筒和内表面136之间的内部空间130中，并且慢慢地降到所述内表面136的凹入部分的鞍状物135上。这个表面可以是开放的或者是不可接近的，由于与纱线层134接触的表面具有的直的横截线或是具有凸出的趋势，纱线层134通过导出辊140的牵引沿该表面上升至出口部分138。在附图2B中该表面136表示为具有一直的横截线趋势(straight transversal trend)，而在附图1中，其是凸出的。
还是为了限制处理流体的损失，一个或多个溢出嘴142被设置在处理反应器的套筒141的出口边缘，从那里该处理溶液溢出至一个周边通道143中，后者收集这些溢出流体并将其送至底部的罐144中，从那里该处理溶液通过一重起泵(relaunching pump)被移走。
根据本发明的纱线处理设备相对于现有技术具有显著的优点。其中特别应当提到下文应的这些特性。出于对产品质量和处理完整性的考虑，纱线和溶液之间的接触动力学是极其重要的。该接触事实上发生在两个步骤中并且保证了一个有效的处理。该第一步骤是以高速在文杜里管10和分配器13(或113)内部实施的：在这些设备中有一涡流和强烈的缠绕，当然也包括定位在线束1内的纱线。该第二步骤经过长时间发生并且是在反应器5的内部空间中，是在具有层状的流动的盘绕沉积的线束之上，在其中在单根纱线内溶液的渗透和反应逐步完成。
反应设备5的结构也克服了涉及到处理过程中纱线的尺寸变化问题。在丝光处理的特殊情况下，在纱线的处理过程中纱线的长度有一个相当大的变化。通过在带有分配器13的反应器中盘绕着分配线束1，该长度上的这些变化完全补偿了，并且通过启动该导出辊40以对应于最初辊2的线速度运转，这样可计算由于丝光处理所带来的缩短变化。
通过本发明中的设备，这些处理操作可以连续进行，并且不再是小批量，不需要预先准备成筒管或绞纱而后又将其退绕并重新准备。通过本发明中的设备，纱线的连续处理因此更经济、因为具有更少的劳动力、处理流体和洗涤水更高的性能、更高的设备生产率和同样生产能力下更低的所需设备投资，以及最后更少的随废水排放的反应剂数量引发的环境问题。由于在每个工艺步骤中能获得理想的温度、时间、浓度值等等参数的恒定性，所以根据本发明的连续处理系统所获得的产品质量的恒定性明显改善了。
具有流体和纱线的相对双倍运动方式的处理反应器的特殊构造、一文杜里管喷嘴和底部罐，允许在较宽范围内调节工艺条件和次数，而不影响处理能力。