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噴水引緯

來源: 發(fā)布時間:2011年05月09日

噴水織機是繼噴氣織機問世后不久出現(xiàn)的又一種無梭織機,由捷克人斯瓦杜(Svaty)發(fā)明,1955年第二屆ITMA上第一次展出了噴水織機。
噴水織機和噴氣織機一樣,同屬于噴射織機,區(qū)別僅在于噴水織機是利用水作為引緯介質(zhì),通過噴射水流對緯紗產(chǎn)生摩擦牽引力,使固定筒子上的緯紗引入梭口。由于水射流的集束性較好,噴水織機上沒有任何防水流擴散裝置,即使這樣它的筘幅也能達(dá)到兩米多。
噴水織機的水射流集束性好,加之水對緯紗的摩擦牽引力也大,從而使噴水織機的緯紗飛行速度、織機速度都居各類織機之首。
在噴水織機上,織物織成后需在織機上除去絕大部分水,故只適用于合成纖維、玻璃纖維等疏水性纖維紗線的織造,因此噴水織機在制織品種上有著局限性。
噴水織機與噴氣織機都是利用流體來引緯,所以引緯原理和引緯裝置都很相似,但其特有的裝置有噴射泵、水滴密封疏導(dǎo)和回收裝置、織物脫水干燥裝置等。噴水織機上與水接觸的部件要防銹。
一、噴水引緯原理
噴水織機的水射流與噴氣織機的射流相似,射流在噴嘴軸線上的速度最高,在等速核心區(qū)內(nèi)速度相等,可按離開噴嘴的距離分為三段,如圖8-37所示。

圖8-37? 水射流斷面結(jié)構(gòu)示意圖
(1)LA:被稱為初始段,這一段的長度就是核心區(qū)的長度,因此在初始段內(nèi)的軸線上,各點的流速相等,等于水流噴出的速度。
(2)LB:被稱為基本段,這一段中由于射流周圍的空氣不斷地進(jìn)入射流錐內(nèi),使射流的速度逐漸降低,射流截面逐漸擴大,但射流仍未出現(xiàn)分離現(xiàn)象,因而在基本段內(nèi)的水流仍能起著牽引緯紗的作用。
(3)LC:被稱為霧化段,這一段中射流中的水滴出現(xiàn)分離,射流束解體,水滴霧化而消散在大氣之中,因而在霧化段內(nèi)的水流已失去牽引緯紗的能力。
由此可見,噴水引緯主要依靠的是初始段和基本段內(nèi)水射流對緯紗的牽引作用,從而織
機的引緯幅寬與LA

、LB的長度有關(guān)。根據(jù)實驗,各段長度與孔徑d0有如下關(guān)系:



水射流能夠用于引緯的長度大約為:

若以較大的噴嘴內(nèi)徑d0=2.8mm代入,則

水射流中水滴的速度因受空氣阻力而下降。空氣阻力F可用下式表示:
???????????????????????????? (8-16)
式中:——空氣的密度;
——球體阻力系數(shù);
——水滴半徑;
——水滴速度。
由于????????????????????????????????????????

式中:——水滴質(zhì)量
——水的密度
則,?????????????????????????????????????????????????????
其中,???????????????????????????????
根據(jù)初始條件,可解得:

又有????????????????????????????????????????
則??????????????????????????????????????
根據(jù)初始條件可解得:

??????????????????????????????? ??(8-17)
由此可見,水滴速度隨其通過的距離s而呈負(fù)指數(shù)關(guān)系衰減,衰減的快慢還受到常量值的影響。
二、噴水引緯裝置
噴水引緯系統(tǒng)主要包括噴射泵和噴嘴。
(一)噴射泵?
噴射泵是噴水織機引緯裝置中的主要部分,每臺噴水織機上都配有一臺噴射泵,它在織機一回轉(zhuǎn)中能提供可引入一緯的高壓水流。
噴射泵的工作方式分為定速噴射方式和定角噴射方式兩種。定速噴射方式的噴射泵,其柱塞將水吸入缸體的運動是靠凸輪驅(qū)動產(chǎn)生的,同時實現(xiàn)對彈簧的壓縮,但對已吸入到缸體內(nèi)的水的加壓是利用彈簧的恢
復(fù)力驅(qū)使柱塞運動實現(xiàn)的,因此,與定速噴射方式對應(yīng)的噴射泵被稱為彈簧泵,定速噴射方式的水速、水量和水壓不隨車速變化,而噴射角(噴射過程占織機主軸的角度)隨車速增加而增加,其特點是壓力調(diào)整較容易,目前基本都采用這種工作方式。
定角噴射方式的噴射泵,其柱塞將水吸入缸體的運動也是靠凸輪驅(qū)動產(chǎn)生的,對已吸入到缸體內(nèi)的水的加壓也是由凸輪驅(qū)使柱塞運動實現(xiàn)的,因此,與定角噴射方式對應(yīng)的噴射泵被稱為凸輪泵。定角噴射方式的水量和噴射角不隨車速變化,而水速和水壓隨車速增加而增加,其特點是壓力調(diào)整相當(dāng)困難,故現(xiàn)很少采用。
噴射泵按其柱塞在織機上工作時的狀態(tài)又分為立式和臥式兩種。圖8-38所示為臥式吸入型彈簧泵,它由穩(wěn)壓水箱、進(jìn)水閥、出水閥、引緯水泵三個部分組成。

圖8-38? 噴水織機的噴射泵
1-角形杠桿? 2-輔助桿? 3-凸輪? 4-彈簧座? 5-彈簧? 6-彈簧內(nèi)座? 7-缸套? 8-柱塞? 9-出水閥
10-進(jìn)水閥? 11-泵體? 12-排污口? 13-調(diào)節(jié)螺母? 14-連桿? 15-限位螺栓? 16-穩(wěn)壓水箱
1.穩(wěn)壓水箱?
由穩(wěn)壓水箱16(見圖8-38)向噴射泵提供引緯所需的水,其水位穩(wěn)定,消除氣泡并進(jìn)行了過濾。穩(wěn)壓水箱的水流通過車間內(nèi)的分配管路從進(jìn)水孔送入穩(wěn)壓水箱中,進(jìn)水孔處裝有一自動開關(guān),當(dāng)水位達(dá)到規(guī)定液面時,在浮球作用下關(guān)閉進(jìn)水閥,反之則開啟進(jìn)水閥。濾網(wǎng)防止雜物進(jìn)入泵體,通過橡膠管將穩(wěn)壓水箱的出水孔和泵體的進(jìn)水閥相連接。
2.進(jìn)水閥和出水閥?
出水閥9和進(jìn)水閥10(見圖8-38)都是一種球形閥,其作用原理也相同。當(dāng)進(jìn)水閥10的鋼球與閥座的下方密接封閉后能阻止水流進(jìn)入,而出水閥9的鋼球與閥座的上方密接后,水流能從閥座邊孔流出。當(dāng)柱塞8在凸輪作用下向左運動時,缸套7內(nèi)為負(fù)壓狀態(tài),進(jìn)水閥10的鋼球接觸閥座下方密接,阻止水流流
出。當(dāng)柱塞8在凸輪作用下向右運動,對水流加壓時,進(jìn)水閥10關(guān)閉,而出水閥9打開,水流通過出水閥形成射流從噴嘴噴出。
3.引緯水泵?
主要由缸套7、柱塞8、彈簧5、彈簧座4、彈簧內(nèi)座6、調(diào)節(jié)螺母13、凸輪3與角形杠桿1等組成(見圖8-38)。
凸輪3裝在織機墻板外側(cè)的副軸上,作順時針方向的轉(zhuǎn)動。當(dāng)凸輪3由小半徑轉(zhuǎn)向大半徑時,通過角形杠桿1和連桿14拖動柱塞8向左運動,則彈簧內(nèi)座6連同彈簧5一起向左運動,彈簧被壓縮,同時水流進(jìn)入泵體。當(dāng)凸輪3轉(zhuǎn)至最大半徑后,隨凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動,角形杠桿1與凸輪脫離,角形杠桿被迅速釋放,柱塞8在彈簧5的作用下向右運動,對缸套內(nèi)的水進(jìn)行壓縮,增大的壓力使出水閥9打開,射流從出水閥經(jīng)噴嘴射出,牽引著緯紗向前飛行。
引緯水泵的參數(shù)主要有柱塞動程、噴射水量、射流壓力和噴射開始時間等。
(1)柱塞動程的調(diào)節(jié):
柱塞的最大動程取決凸輪大小半徑之差和角形杠桿長短臂的比值。該比值一定時,可通過限位螺釘15將柱塞動程調(diào)小,限位螺釘?shù)奈恢迷礁?,柱塞動程越小?
(2)噴射水量的調(diào)節(jié):
在柱塞直徑一定時(從14~22mm共有5種,與織機筘幅有關(guān),筘幅越寬,柱塞直徑也越大),則由柱塞的動程決定噴射水量,柱塞的動程減小,水量也隨之減小。
(3)射流壓力的調(diào)節(jié):
射流壓力的大小與柱塞直徑、彈簧的剛度以及彈簧初始壓縮量有關(guān)。柱塞直徑和彈簧參數(shù)(彈簧的剛性系數(shù)為15~25N/mm范圍內(nèi))決定了噴射泵的射流最大壓力。當(dāng)柱塞直徑和彈簧一定時,射流壓力靠調(diào)節(jié)彈簧初始壓縮量進(jìn)行調(diào)整,將彈簧座4向右擰,則初始壓縮量增加,射流壓力增大,反之將減小。引緯水泵的最大壓力可達(dá)300~350N/cm2。
(4)噴射開始時間:
引緯凸輪大半徑脫離角形杠桿的瞬間即為噴射時間,因而由引緯凸輪在其軸上的固定相位決定。若要推遲噴射時間,只要松
開凸輪,逆時針轉(zhuǎn)過一個角度即可,反之,順時針轉(zhuǎn)過一個角度,就可提前噴射時間。
(二)噴嘴
噴水織機上只有一只噴嘴,整個引緯就是靠它完成的。由于水射流的集束性遠(yuǎn)較氣流好,因而噴水織機的噴嘴比噴氣織機的短,但結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜和精密。
1.噴嘴?
一種典型的噴嘴結(jié)構(gòu)如圖8-39所示。它由噴嘴體3、導(dǎo)緯管1、噴嘴座2和

圖8-39? 噴嘴
1-導(dǎo)緯管? 2-噴嘴座? 3-噴嘴體? 4-襯管
襯管4等組成。壓力水流進(jìn)入噴嘴后,通過環(huán)狀通道a和6個沿圓周方向均布的小孔b、環(huán)狀縫隙c,以自由沉沒射流的形式射出噴嘴。環(huán)狀縫隙由噴嘴管1和襯管4構(gòu)成,移動噴嘴管1在噴嘴體2中的進(jìn)出位置,可以改變環(huán)狀縫隙的寬度,調(diào)節(jié)射流的水量。6個小孔b對渦旋的水流進(jìn)行切割,減小其旋度,提高射流的集束性。
水流壓力P與噴嘴噴出速度之間存在一定的關(guān)系,可利用伯努利定理計算:
????????????????????????? (8-18)
式中:——分別為大氣壓力和水的密度;
、——分別為噴嘴入口與出口直徑;
、——分別為局部阻力系數(shù)與流量系數(shù)。
通常計算的水速較實際水速高,計算水速、實際水速、和緯紗速度之間有如下經(jīng)驗公式:


由于水的質(zhì)量較空氣大得多,因此噴水織機要考慮水滴在飛行過程中因重力造成的下落,其進(jìn)出梭口落差與噴射的初速、噴嘴噴出射流的角度、織機筘幅有關(guān)。為了保證引緯質(zhì)量,工藝上要求在緯紗飛行的全過程中,水射流的軌跡不能與上、下層經(jīng)紗相觸及,故在決定梭口高度及筘座動程時要考慮落差。
噴嘴水平安裝即水平噴射時,其落差為:
??????????????????????? (8-19)
如果其它條件不變,只是以仰角α噴射,且使射流最高點在上機筘幅中點處,則這時水射流落差為:
??
?????????????????????? ??(8-20)

因α很小,cosα≈1,則

由此可見,采用仰角噴射較水平噴射落差要小3/4,可消除落差對引緯的影響。
上機調(diào)整時,可根據(jù)下式確定仰角α:
????????????????????? (8-21)
由于α值很小,需十分準(zhǔn)確地調(diào)整。
噴水引緯對水質(zhì)要求較高,這是因為水中含有的雜質(zhì)會腐蝕和堵塞水泵、管道及噴嘴,輕者影響引緯,造成織疵,重者損壞機件,縮短機器壽命。機上用水需凈化,指標(biāo)有濁度、pH值、硬度、正離子含量、負(fù)離子含量、高錳酸鉀消耗量和蒸發(fā)殘存物等。
三、噴水引緯的品種適應(yīng)性
噴水引緯以單向流動的水作為引緯工質(zhì),這有利于織機高速。在幾種無梭引緯織機中,噴水織機是車速最高的一種,適用于大批量、高速度、低成本的織物加工。
噴水引緯通常用于疏水性纖維(滌綸、錦綸和玻璃纖維等)的織物加工,加工后的織物要經(jīng)烘燥處理。
在噴水織物上,緯紗由噴嘴的一次性噴射射流牽引,射流流速按指數(shù)規(guī)律迅速衰減的特性阻礙了織機幅寬的擴展,最寬的織機幅寬為2.3m。因此,噴水織機只能用于窄幅或中幅的織物加工。
噴水織機可以配備多臂開口裝置,用于高經(jīng)密原組織及小花紋組織織物的加工,如縐紋呢、緊密緞類織物、席紋布等。噴水織機的選緯功能較差,最多只能配用兩只噴嘴,進(jìn)行混緯或雙緯色織造。使用兩只噴嘴的織機常用于織制緯紗左、右捻輪流交替的合纖長絲縐類或喬其紗類織物。
噴水引緯是消極引緯方式,梭口是否清晰是影響引緯質(zhì)量的重要因素。


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