本发明专利技术提供了一种纺制短纤维皮芯结构纱线的纺纱装置，通过设计大小径整体式前罗拉、具有两个同轴独立旋转自由度的大小径前上胶辊、前区集束器和导纱段限位导轮，并配合理论计算的纺纱工艺，实现环锭细纱机一步法纺制短纤维皮芯结构细纱，并实现全锭数装置设计。且不需要对原有细纱机的牵伸装置驱动系统进行改变，只需整体更换前罗拉和前上胶辊，加装前区集束器和纺纱段导纱限位轮。且克服了同轴嵌套式前罗拉面临的纤维由嵌套环与固定环缝隙进入嵌套环轴承内部引起的罗拉抱死问题。本发明专利技术装置结构简单，便于在原有环锭细纱机上改装，运转稳定，维修方便，易于推广等特点为高效纺制短纤维皮芯结构纱线提供了有效方法。纺制短纤维皮芯结构纱线提供了有效方法。纺制短纤维皮芯结构纱线提供了有效方法。
【技术实现步骤摘要】
一种纺制短纤维皮芯结构纱线的纺纱装置
[0001]本专利技术属环锭纺纱
，涉及一种纺制短纤维皮芯结构纱线的纺纱装置。
技术介绍
[0002]短纤包芯纱最早出现在20世纪60年代，当时为了改变纱线的强力及其织物的力学等性能，增大织物的强度，开发了以短纤维为芯纱的包芯纱，该结构以涤纶纤维为芯纱，棉纤维为外包纤维，大大增加了纱线的强度，改善了当时棉帆布力学性能差的缺陷，以涤纶为芯纱是因为涤纶在潮湿环境下，表现出耐水洗性、抗收缩性及其成纱硬挺等性能依然良好。
[0003]美国农业部南方研究中心的Sawhney等人在传统环锭细纱机的三对牵伸罗拉前加装前集束器，进行改造，以涤纶短纤维为芯纱外包棉纤维纺制短纤包芯纱的生产技术，其中涤纶纤维从一个槽中导入，棉纤维是从涤纶经过的槽的两边开放式弧形槽导入，这样通过加捻的作用，一条棉纤维在芯纤维的上面，另一条在芯纤维的下面，涤纶须条被包裹在两条棉条中间位置，然后卷绕成纱。该装置在前罗拉钳口加装导纱槽使纤维须条以固定通道输出在加捻点汇聚，其本质与三股赛络纺并无根本区别，虽然两侧须条更倾向于分布在纱体表面，但未考虑中间须条与两侧须条捻入纱体路径不同，中间路径短，纤维须条会周期性拱起露出纱体表面，不能形成很好的包缠结够。(参见A.P.S.Sawhney,C.L.Folk.Improved Method of Producing Cotton
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covered Polyester Staple
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core yarn on a Ring Spinning Frame[J].Textile Research Journal,1992,62(1)：21
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25.)。
[0004]专利CN200410054221.3公开了“一种适于环锭纺的皮芯纺纱方法与装置”，将两束纤维条(通常为粗纱)分别放入一具有双喂入口的、双层结构的喇叭形喂入装置中，该装置安装于环锭纺纱机后罗拉后的移动杆上；调节该喇叭形喂入装置输出尖端与后罗拉钳口的距离与位置，使纤维须条呈双层交叠结构进入后罗拉和牵伸区；在完成牵伸后，出前罗拉口时，因加捻作用形成下包上的结构纱。但是细纱机喂入原料为粗纱，而粗纱是经过加捻呈紧密圆柱状的纤维集合体，并且在牵伸过程中承受较大张力，结构紧实的两根圆柱状纤维集合体无法在前进过程中很好的呈上下分布位置稳定前进，另外两根粗纱在前罗拉钳口的牵伸是单纤维顺序牵出呈扁平状输出，此时也不具备条件使得两种纤维呈上下分布加捻成纱，再者环锭纺中扁平带状须条加捻成纱，并无原理表明扁平带状上层纤维被卷入纱体内侧。
[0005]短纤包芯纱的外包纤维通常选用的是天然短纤维，而芯纤维的选择具有多样性，可以是天然纤维或者是化纤短纤维。针对短纤包芯纱的工艺优化也在不断进步，其技术难点在于保证成纱的包覆效果和纱线性能。以短纤维包芯粗纱为基础的两步法纺制细纱短纤维包芯纱的方法出现了，参见(康强.涤纶短纤维包芯纱粗纱的生产[J].纺织导报,2011(11):70
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72；张红梅.粗纱包芯纱棉/涤针织纱的研究与开发[J].针织工业,2017(8):24
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26；卢锦川,张小格.涤纶短纤维皮芯结构粗纱的生产体会[C].陕西省纺织工程学会2012年学术年会论文集,西北一棉,2012:1
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5.)通过对粗纱机进行改造，在前罗拉与前胶辊握持口的罗拉座处，采用可以上下左右运动的特定托棉板，使两根须条的斜向移动距离不同，两束
纤维须条在成纱过程中实现不同的径向分布，一根纤维须条包覆另一根纤维须条，然后加捻成粗纱。再将包芯粗纱经细纱机牵伸加捻纺制成细纱。此种方法是两步法纺制短纤维包芯纱，纺纱效率较低，并且包覆效果理想的包芯粗纱经过细纱机牵伸，牵伸过程中纤维存在内外转移，具有不可控性，不利于形成包覆效果良好的短纤维包芯细纱。
[0006]专利CN200510044026.7公开了一种“短纤维包缠复合纱生产方法”的纺制包芯纱的方法，具体工艺过程是在三罗拉牵伸机构的前方加了一个转移胶辊，在转移胶辊的前方加一个带有沟槽的包缠罗拉，以一定横向间距喂入不同原料纺成的两根短纤维粗纱，经牵伸后，一根直接输送到包缠罗拉，另一根先转移到转移胶辊上，再输送到包缠罗拉，两根须条在沟槽里捻合为包芯纱。该方法未考虑两股输出速度相同的纤维须条加捻时，两根须条需要与成纱形成稳定的力学平衡结构，这种两根等速输出的纤维须条以不同路径进入纱体，纺制一定长度的包芯纱所需两根须条长度不同，两根等速输出的纤维须条无法形成稳定的力学平衡结构。
[0007]另有一种公开报导纺制包芯纱的方法是：两根短纤维须条间隔一定距离经过前罗拉输出，其中一根须条经过一个导槽，导槽装置阻止捻回传递并使该须条转向，从而使该须条的纤维包缠在另一根须条上。该方法的导槽形状尺寸以及安装位置都影响包覆效果(参见任学勤.用环锭纺生产包芯纱的一种新技术[J]。纺织机械,2002(1)：15.16.)
[0008]专利ZL201610241984.1公开了“一种用于纺制包芯纱的设备的前罗拉不等速输出机构”，如图10所示，前罗拉由中心轴、活套罗拉和固定罗拉组成，固定罗拉与中心转轴通过沉孔螺栓相固定连接；所述活套罗拉活套在中心轴上，该活套罗拉由加装转轴传动，加装转轴通过齿轮或带传动活套在所述中心轴上的活套罗拉，与前罗拉对应的上胶辊也相应做出改进，两列同轴独立旋转上胶辊，分别对应固定罗拉和活套罗拉两个部分；该结构在公开号2000
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110035的日本专利(申请日2000年4月18日)中早已出现，该专利公开了一种同轴3自由度的罗拉结构，如图11所示，中间轴套由罗拉轴传动，两侧的轴套分别由相连的齿轮传动。并将这种结构应用与粗纱机牵伸机构中；该结构在中国专利技术专利(ZL201010616326.9)公开的“等线密度环锭纺段彩纱成纱方法及装置”中出现，如图12所示，后罗拉牵伸齿面部分设计成两个并置的独立部分，一部分固定在后罗拉轴上，另一部分活套在后罗拉轴上，通过一根传动轴独立驱动。两根粗纱分别喂入两列并置的后罗拉，可以通过改变两列后罗拉的转速何喂入时间来控制喂入粗纱量纺制竹节纱和段彩纱。后面两个专利都将此结构应用在纺纱机罗拉牵伸机构的后罗拉，而专利ZL201610241984.1将该结构应用于纺纱机的前罗拉，通常的，对于普通罗拉，从结构上看，纺纱机前罗拉与后罗拉并无本质区别，但是前罗拉与后罗拉所面临的工作条件和原料形式有很大区别，前罗拉转速是后罗拉转速的数十倍(通常10～80倍)，后罗拉钳口握持的粗纱是具有捻度的紧密圆柱状纤维集合体，而前罗拉握持的是离散状扁平纤维须条，存在散纤维横向扩散，而两个嵌套的罗拉环中间存在缝隙，前罗拉采用活套罗拉，同轴嵌套的罗拉环与罗拉轴相对转速很高，活套罗拉环与罗拉轴之间需要采用轴承连接，散纤维卷入缝隙会使活套罗拉抱死，这种活套罗拉抱死会使纺纱无法正常进行，严重时会损坏设备，而纺纱机下罗拉是采用多根同轴连接(采用导孔和导柱连接)，单节罗拉无法单独停转，必须整台机器停车，这是正常本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种纺制短纤维皮芯结构纱线的纺纱的装置，包括横杆(4)、双孔喇叭口(3)、在横杆(4)上的双孔喇叭口(3)、后罗拉(5)、中罗拉(6)、前区集束器(7)、大小径前罗拉、导纱辊、导纱钩(11)和钢丝圈(12)；其特征在于：皮纤维束(1)和芯纤维束(2)通过固定在横杆(4)上的双孔喇叭口(3)，经后罗拉(5)与后上胶辊(15)形成的握持钳口，再经后牵伸区进入中罗拉(6)与中上胶辊(16)形成的握持钳口，在上皮圈(161)和下皮圈(61)的握持下，输送进入前区集束器(7)；所述的前区集束器(7)包括宽通道(71)和集束通道(72)；皮纤维束(1)经过的前区集束器(7)的宽通道(71)，不对皮纤维束(1)的横向宽度进行收缩，而芯纤维束(2)经过的前区集束器(7)的集束通道(72)，集束通道(72)呈倒V型，芯纤维束(2)被集束成细束经前罗拉低速钳口(26)输出，作用是使前罗拉低速钳口(26)输出的芯纤维束(2)呈紧密聚集状态，而皮纤维束(1)以较大宽度从前罗拉高速钳口(25)输出，有利于皮纤维束(1)对芯纤维束(2)的包缠；所述大小径前罗拉包括大径环(81)、小径环(82)、前罗拉轴(83)和罗拉轴承(19)；所述两列同轴独立旋转自由度大小径胶辊如图4所示，包括中轴(174)、轴承(173)、大径胶辊(171)和小径胶辊(172)，所述的大径胶辊(171)与小径胶辊(172)具有独立的旋转自由度；所述的大小径前罗拉和大小径胶辊上下配合，所述的前罗拉大径环(81)与前上小径胶辊(172)形成的前罗拉高速钳口(25)和前罗拉小径环(82)与前上大径胶辊(171)形成的前罗拉低速钳口(26)，所述的前罗拉大径环(81)位置和前罗拉小径环(82)位置都与前罗拉轴(83)为一体，其旋转角速度相同，由于具有不同的直径，前罗拉大径环(81)的表面线速度V
q1
和前罗拉小径环(82)的表面线速度V
q2
不同，这样两根纤维束经过牵伸后，在前罗拉高速钳口(25)和前罗拉低速钳口(26)的输出速度不同，其中，芯纤维束(2)由前罗拉小径环(82)输出，皮纤维束(1)由前罗拉大径环(81)输出，芯纤维束(2)输出速度低于皮纤维束(1)的输出速度，会形成非等腰三角形的加捻三角区形态，配置相应的纺纱工艺参数使得加捻三角区形态呈直角三角形，芯纤维束与前罗拉轴向垂直而构成加捻三角区的一个直角边，皮纤维束呈倾斜状与芯纤维须条汇聚加捻，构成加捻三角区的斜边。2.如权利要求1所述的一种纺制短纤维皮芯结构纱线的纺纱的装置，其特征在于：所述的前罗拉低速钳口(26)对应纱线输出方向的横向位置加装具有纱线横向限位作用的导纱隔轮(91)，来控制下方纺纱气圈段纱线旋转所引起的导纱段纱线摆动，使加捻三角区形态稳定，穿过导纱隔轮(91)的皮芯结构纱再经过导纱钩(11)和穿套在钢领(13)上的钢丝圈(12)卷绕至纱管(14)，完成纺纱过程。3.如权利要求1或2所述的一种纺制短纤维皮芯结构纱线的纺纱的装置，其特征在于：所述的大小径前罗拉两端结构为导柱(84)和导孔(85)，可以将多根罗拉通过导柱(84)和导孔(85)组合连接，形成一根多节同轴的大小径前罗拉，实现纺纱单元的倍增；并通过改变导柱(84)和导孔(85)的螺纹正、反丝方向实现细纱机左、右两侧应用。4.如权利要求1或2所述的一种纺制短纤维皮芯结构纱线的纺纱的装置，其特征在于：多节所述的大小径前罗拉以导柱(84)和导孔(85)顺序相连，在前罗拉轴承(19)和前罗拉轴承(20)处固定于左罗拉座(23)和右罗拉座(24)处，整根前罗拉的一端为驱动端，在罗拉轴(83)上固定有传动齿轮(21)，罗拉轴(83)与传动齿轮(21)以键(22)限定径向位置；小径胶辊(172)与前罗拉大径环(81)形成前罗拉低速钳口(26...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭明瑞，高卫东，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
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