紡紗噴嘴的製作方法

2023-05-30 03:35:21

專利名稱：紡紗噴嘴的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種紡紗噴嘴，利用噴射氣流將一股或多股紗線加工成捲曲變形紗線。
背景技術：
在已知的紡紗工藝中，多股原紗被擰結或交織，在某些情況下進一步捲曲變形成合股紗或鬆散紗。變形工藝通常使用噴嘴，該噴嘴構造成在其中產生渦流形式的噴射氣流。使伴隨著渦旋氣流的原紗穿過噴嘴，然後被加捻或變松，以具有特定結構。由於在穿行的紗線和噴嘴之間產生摩擦力，所以在紗線穿行進入噴嘴之前，將減小摩擦力的液體，例如水，施加到任一或所有紗線上。但是，一些包含在水中的物質例如鈣鹽或鎂鹽、粘在紗線上的油和作為紗線原料的單體，容易沉澱在噴嘴的內表面上。這種沉澱物嚴重地降低長紗的質量。為了防止質量的降低，工藝操作者必須經常停止加工以從噴嘴清除沉澱物。

發明內容
本發明的目的是提供一種紡紗噴嘴，利用噴射氣流生產捲曲變形紗，通過該噴射氣流減少了噴嘴上的沉澱物，並因此減少了去除沉澱物的勞動。
本發明的一個方面是一種紡紗噴嘴，用於在一股或多股紗線周圍提供噴射氣流，以擰結紗線並使紗線捲曲變形。該噴嘴設有芯，其具有入口端、出口端、紗線通道和注射管，該紗線通道從該入口端向該出口端穿過該芯，能使紗線在其中穿過，該注射管通向該紗線通道，以在紗線周圍提供噴射氣流；塗層，其主要包括碳或碳化合物的無機固體物質，該塗層覆蓋在該芯的入口端、出口端和紗線通道的內表面；和噴嘴殼，其氣密地支撐該芯。
優選地，在噴嘴中，該碳或碳化合物的無機固體物質選自金剛石、類金剛石碳、碳化鈦和碳氮化鈦之一。更優選地，紡紗噴嘴進一步包括介於該塗層和該芯之間的中間層。進一步優選地，塗層的厚度在0.05至50μm之間。更進一步優選地，該芯和噴嘴殼一體製成。再優選地，該紗線通道的內表面包括通向該入口端的錐形面和通向該出口端的圓形面。更加優選地，該噴嘴殼進一步包括供氣管和與該供氣管連通的中空部，該中空部和該芯形成一氣室，該氣室用於暫時地儲存該供氣管供給的氣體並向該注射管排放該氣體。


圖1為根據本發明實施例的紡紗噴嘴的側剖視圖；圖2A和2B為分別從圖1中所示箭頭IIA和IIB看的紡紗噴嘴的局部側視圖；圖2C為沿圖1中IIC-IIC線的剖視圖；圖3為應用了本實施例的噴嘴的紡紗機的示意立體圖；圖4為紡紗噴嘴比較示例的側剖視圖，其中，塗層從本實施例的噴嘴省略；圖5A和5B為分別從圖4中所示箭頭VA和VB看的紡紗噴嘴的局部側視圖；和圖5C為沿圖4中VC-VC線的剖視圖。
具體實施例本發明的實施例將在下文中參照附圖進行描述。
參照圖3，紡紗機1設有容納並支撐紡紗噴嘴5的外殼3。進一步結合圖3參見圖1，從紡紗噴嘴5的一側到另一側，長包芯紗C1和長包覆紗E1穿過紡紗噴嘴5並在其中被加工成長紗Y1。
紗線導向裝置17和19設置在外殼3的上壁3U，通過紗線導向裝置17和19，紗線C1和E1被引入外殼3中。外殼3進一步在其右壁3R上設置有紗線導向裝置23和25，以便將引入的紗線C1和E1導向紡紗噴嘴5。外殼3進一步在紡紗噴嘴5的斜向上方設有液體噴嘴13。液體噴嘴13設有液體施加部分15，該液體施加部分15構造成將適當的液體，在本例中為熱水，施加到長包芯紗線C1上。紗線導向裝置17和23以及液體施加部分15的尺寸製成使長包芯紗線C1穿過液體施加部分15。外殼3的前壁3F設有紗線導向裝置21，以將紡好的紗Y1從紡紗噴嘴5引到外殼3的外部。
導管27將供水箱(未示出)和液體噴嘴13連接起來，以將裝在箱內的水供給液體噴嘴13。供氣管33將氣源(未示出)與紡紗噴嘴5連接起來，以將由氣源壓縮的氣體供給紡紗噴嘴5。
在外殼3上方，設有分別基本與紗線導向裝置17和19對準的進料輥35和37，以將長包芯紗線C1和長包覆紗線E1輸送進外殼3中。而且，在外殼3下方，設有基本與紗線導向裝置21對準的牽引輥39，以將紡好的紗Y1拉出外殼3。
參見圖1，紡紗噴嘴5設有可拆卸地支撐噴嘴芯9的噴嘴殼7。介於噴嘴座殼7和噴嘴芯9之間的O型密封圈8保證了氣密性。噴嘴殼7在放置O型密封圈8的凹槽之間設置有中空部31，並且中空部31與供氣管33連接。中空部31和噴嘴芯9的外周面尺寸設置成形成一個暫時儲存供氣管33提供的氣體的氣室。該氣室有助於氣體壓力的穩定性。
噴嘴芯9具有從一端部11C向另一端部11B穿過噴嘴芯9的紗線通道11，以使長包芯紗線C1和長包覆紗線E1以該方向穿過紗線通道11。為了便於將紗線引入紗線通道11，在端部11C的入口製成圓錐狀。而且，為了防止紗線被鉤住，端部11B處的出口的外周邊是圓形的。噴嘴芯9設有多個注射管29，注射管29與氣室相連並通向紗線通道11，以便圍繞在紗線通道11中穿行的紗線C1和E1提供來自氣室的氣流。注射管29設置並構造成使氣體轉變為噴射氣流，而且使噴射氣流在紗線通道11中形成渦流。
由於紡紗機1這樣構造，所以從供應卷包(未示出)提供的長包芯紗線C1和長包覆紗線E1通過進料輥35和37傳輸到紗線導向裝置17和19。隨後，長包芯紗線C1在穿過液體噴嘴13的過程中被供以熱水。接下來，帶有熱水的長包芯紗線C1穿過紗線導向裝置23，同時長包覆紗線E1穿過紗線導向裝置25。然後紗線C1和E1被引入噴嘴芯9的紗線通道11。
紗線C1和E1在紗線通道11中經受噴射氣流的渦流作用。因此，紗線C1和E1被擰結併合股或變松以具有特定結構。然後，連續地獲得紡好的紗Y1並將其引出紡紗噴嘴5，紡好的紗Y1稱為氣紡紗、膨體紗或溼紡紗。紡好的紗Y1通過牽引輥39抽出，並進一步由外部的卷紗輥(未示出)抽出。
結合圖1參照圖2A-2C，噴嘴芯9進一步設有塗層41(或43、45)，以減小紗線的摩擦力並抵抗由穿行的紗線引起的連續磨損。為了這個目的，任何具有低摩擦係數和高耐磨性並能形成光滑塗層的材料都可優選作為塗層。更加具體地，任何碳或碳化合物的無機固體物質都是優選的，而石墨和碳黑(soot)由於硬度低可能是較少選用的，雖然它們包括在碳的無機固體物質中。而且，在混凝土、金剛石、類金剛石碳、碳化鈦和碳氮化鈦中可以作為該種物質的示例。這些物質中的任何一種的塗層有助於防止從紗線上攜帶走的物質在紗線通道11上的沉澱。
在已知材料中，金剛石具有最低的摩擦係數和最高的耐磨性。類金剛石(後文中稱作「DLC」)是一種具有與金剛石相似性能的材料。在DLC中，每個碳原子具有四個與相鄰的四個碳原子形成的化學鍵，以便部分地形成金剛石晶體結構，而一些碳原子與氫原子鍵合，其結構缺少晶體的周期性，是非晶體。這個特徵與石墨和碳黑的不同，在石墨和碳黑中，每個碳原子只有三個化學鍵，並且它們不具有金剛石晶體結構。
碳化鈦和碳氮化鈦分別用化學式TiC和TiCN表示，並因此兩個都是無機碳化合物。這些物質也具有低摩擦係數和高耐磨性。
更具體地，DLC塗層41、金剛石塗層43和碳化鈦或碳氮化鈦塗層45中的任一個塗覆在噴嘴芯9的端部11B和11C以及紗線通道11的內表面11A上。DLC塗層41、金剛石塗層43和碳化鈦或碳氮化鈦塗層45可以通過各種已知的氣相澱積方法中的任一種來形成，例如離子蒸鍍、熱絲CVD、RF放電等離子體CVD、電弧離子鍍和濺鍍。考慮到紗線等移動的容易性，紗線通道11的內徑應在0.3mm或更大和3mm或更小之間。利用任何一種汽相澱積方法形成內表面11A的塗層的過程中，這個直徑範圍沒有帶來任何困難，即使在離紗線通道11的兩端最深的地方。因此，沒有必要為了易於塗覆將噴嘴芯9構造成可分裂的兩部分或更多部分。噴嘴芯9可以一體製成，而且即使在這種情況下也能夠完成塗覆。
DLC塗層41、金剛石塗層43和碳化鈦或碳氮化鈦塗層45的厚度優選為0.05-50μm。原因在於極小的厚度會產生塗層不完美的連續性和差的粘結性，而且極大的厚度會導致高生產成本和塗層中裂紋的產生。
噴嘴芯9優選由特定的材料組成，因為塗層形成的可能性通常取決於塗層和其基底的材料的結合。
在DLC塗層41的情況下，氧化鋁和硬質合金優選作為噴嘴芯9的材料，其中「硬質合金」是常用的技術術語，指任一種燒結的重金屬碳化物，例如優選應用於切割工具或這樣器具的C-Co、WC-TiC-Co和WC-TiC-TaC-Co系列碳化物。在形成塗層之前，可以在噴嘴芯9的重要部位上形成鈦或矽的中間層。如果中間層介於噴嘴芯9和DLC塗層41之間，那麼噴嘴芯9可由不鏽鋼以及氧化鋁和硬質合金中的任一種構成。同樣的材料可以應用於金剛石塗層43的情況。
對於碳化鈦或碳氮化鈦塗層45的情況，不論是否形成中間層，氧化鋁、硬質合金和不鏽鋼都優選作為噴嘴芯9的材料。
噴嘴殼7和噴嘴芯9可以改進為一體形成。這種結構使得生產成本降低。
接下來，將描述紡紗機1的效果和優點。
用於噴嘴芯9的氧化鋁的維氏硬度為1400-1900Hv；表面粗糙度為0.1-0.17μm平均表面粗糙度和2.05-3.2μm最大表面粗糙度；摩擦係數為0.2-0.7。典型的硬質合金的維氏硬度為1650Hv；表面粗糙度為0.15-0.22μm平均表面粗糙度和1.7-6.3μm最大表面粗糙度；摩擦係數為0.9-1.0。典型的不鏽鋼的維氏硬度為500-1000Hv，摩擦係數為0.12-0.31。
相比之下，DLC塗層41的維氏硬度為2500-8000Hv，平均表面粗糙度為0.0073μm，摩擦係數為0.05-0.2。DLC在脫模能力、耐化學性能、抗腐蝕性和附著度方面是極好的。金剛石塗層43的維氏硬度為8000-11000Hv，表面粗糙度和摩擦係數都與DLC塗層41的相似或小於DLC塗層41的表面粗糙度和摩擦係數。而且，金剛石在脫模能力、耐化學性能、抗腐蝕性和附著度方面也是極好的。碳化鈦或碳氮化鈦塗層45的維氏硬度為3000Hv，附著度為60N，開始氧化溫度為500℃，摩擦係數為0.3。
因為紗線通道11中紗線穿過的特定部分由比上述任一種噴嘴芯9的材料硬得多的DLC塗層41、金剛石塗層43或者碳化鈦或碳氮化鈦塗層45覆蓋，所以具有塗層的噴嘴芯9能抵抗磨損，即使紗線持續在其上穿行很長時間。更加具體地，本實施例的噴嘴芯9能經受長期使用。而且，因為任一塗層41、43和45具有如此低的粗糙度和摩擦係數，並且在表面上不會形成微小的臺階和微小的間隙，所以例如包含在施加於紗線的水中的鈣鹽或鎂鹽、附著於紗線上的油和作為紗線原料的單體的物質不易附著在噴嘴芯9的塗層區域。
根據上面的描述的理解，塗層主要由碳或碳化合物的無機固體物質組成，該塗層塗覆在噴嘴芯9的端部11C、相對端部11B和紗線通道11的內表面11A上，能防止沉澱物在其上的附著。由此可防止穿行狀態下紗線張力的降低，並因此抑制了合股或變松過程中的波動。這樣，本實施例的噴嘴芯9確保了紡好的紗的質量穩定性。而且噴嘴芯9能減少清洗的次數並延長清洗周期。此外，由於減小了摩擦力，顯著地延長了噴嘴芯9本身的壽命。
在證明效果和優點的過程中，進行了紡紗試驗。分別將具有DLC塗層、金剛石塗層、碳化鈦塗層和碳氮化鈦塗層的紡紗噴嘴設定為試驗例，DLC塗層、金剛石塗層、碳化鈦塗層和碳氮化鈦塗層分別根據本發明的前述實施例構造。而且，圖4中提供了作為對比示例的噴嘴，其具有相同的結構，但沒有塗層。使用如圖3中所示的紡紗機1，在紗線速度為400min/min、長包芯紗C1以超餵率+3％輸入和長包覆紗E1以超餵率+35％輸入的條件下實施試驗。
在對比示例中，在運行幾天後，如圖5A-5C所示，一定數量的沉澱物F附著在紗線通道的內表面上。對比示示例的噴嘴芯需要每一天或一天半清洗一次。相反，在根據本發明的示例中，如圖2A-2C中所示，幾乎沒有沉澱物附著在內表面11A以及端部11B和11C上。本示例的噴嘴芯僅需每八至十天清洗一次。更特別地，本發明的紡紗噴嘴提供了特別高的生產率。而且，本發明的紡紗噴嘴提供高質量和高質量穩定性的紡好的紗。
雖然前述的描述給出了兩股紗擰結的例子，但是紡紗噴嘴也可用於單股芯紗的生產。
雖然本發明已參考本發明的特定實施例進行了描述，但是本發明並不局限於上述實施例。根據上述教導，本領域的技術人員將想到上述實施例的修改和變化。
權利要求
1.一種紡紗噴嘴，用於在一股或多股紗線周圍提供噴射氣流，以將紗線擰結和捲曲變形，該噴嘴包括芯，具有入口端；出口端；紗線通道，從該入口端向該出口端穿過該芯，該紗線通道能使紗線在其中穿行；和注射管，其通向該紗線通道中，在紗線周圍提供噴射流氣流；塗層，其主要由碳或碳化合物的無機固體物質組成，該塗層覆蓋在入口端、出口端和該芯的紗線通道的內表面；和噴嘴殼，其氣密地支撐該芯。
2.如權利要求1所述的噴嘴，其中，該碳或碳化合物的無機固體物質選自金剛石、類金剛石碳、碳化鈦和碳氮化鈦之一。
3.如權利要求1所述的噴嘴，進一步包括介於該塗層和該芯之間的中間層。
4.如權利要求1所述的噴嘴，其中該塗層的厚度在0.05至50μm之間。
5.如前述任一項權利要求所述的噴嘴，其中該芯和該噴嘴殼一體製成。
6.如權利要求1所述的噴嘴，其中該紗線通道的內表面包括通向該入口端的錐形面和通向該出口端的圓形面。
7.如權利要求1所述的噴嘴，其中該噴嘴殼進一步包括供氣管和與該供氣管連通的中空部，該中空部和該芯形成一氣室，該氣室用於暫時儲存該供氣管供給的氣體並向該注射管排放該氣體。
全文摘要
公開了一種紡紗噴嘴，其減少了噴嘴上的沉澱物以提供高生產率。該噴嘴設有芯，該芯具有入口端、出口端、紗線通道和注射管，該紗線通道從該入口端向出口端穿過該芯，能使紗線在其中穿過，該注射管通向該紗線通道，在紗線周圍提供噴射氣流；塗層，其主要由碳或碳化合物的無機固體物質組成，該塗層覆蓋在該芯的入口端、出口端和紗線通道的內表面上；和噴嘴殼，其氣密地支撐該芯。
文檔編號D02G3/22GK101016666SQ20071000552
公開日2007年8月15日 申請日期2007年2月9日 優先權日2006年2月10日
發明者松本一, 岡田貞治 申請人:株式會社愛機力河科技