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喷气引纬

来源：　发布时间：2011年05月09日

喷气织机的引纬方法是用压缩气流牵引纬纱，将纬纱带过梭口。喷气引纬的原理早在1914年就由Brooks申请了专利，但直到1955年的第二届ITMA上才展出了样机，其筘幅也只有44cm。喷气织机真正成熟是在此二十多年之后。之所以经过这么长的时间，是因为喷气织机的引纬介质是空气，而如何控制容易扩散的气流，并有效地将纬纱牵引到适当的位置，符合引纬的要求，是一个极难解决的技术问题，直到一批专利逐步进入实用阶段，这一难题得到解决。这些专利主要包括美国的Ballow异形筘、捷克的Svaty空气管道片方式及荷兰的Te Strake辅助喷嘴方式等。
最近十几年，随着电子技术、微机技术在喷气织机上的广泛应用，其机构部分大大简化，工艺性能更为理想，在织物质量、生产率方面有了长足的进步。喷气织机已成为发展最快的一种织机。
在喷气织机的发展过程中，已形成了单喷嘴引纬和主辅喷嘴接力引纬两大类型。在防止气流扩散方面也有两种方式：一种是管道片方式，另一种是异形筘方式。由引纬方式和气流扩散方式的不同组合形成了喷气织机的三种引纬型式。
（1）单喷嘴＋管道片
该型式引纬完全靠一只喷嘴喷射气流来牵引纬纱，气流和纬纱是在若干片管道片组成的管道中行进的，从而大大减轻了气流扩散。
（2）主喷嘴＋辅助喷嘴＋管道片
前一种形式的喷气织机虽简单，但因气流在管道中仍不断衰减，织机筘幅只能到190cm，故人们在筘座上增设了一系列辅助喷嘴，沿纬纱行进方向相继喷气，补充高速气流，实现接力引纬。
（3）主喷嘴＋辅助喷嘴＋异形筘
前两种形式的喷气织机每引入一纬，管道片需在引纬前穿过下层经纱进入梭口与主喷嘴对准，引纬结束后，需再穿过下层经纱退出梭口。由于管道片具有一定厚度，且为有效地防止气流扩散紧密排列，这就难以适应高经密织物的织造，加之为保证管道片能在打纬时退出梭口，筘座的动程较大，

也不利于高速。于是人们将防气流扩散装置与钢筘合二为一，发明了异形筘。异形筘的筘槽与主喷嘴对准，引纬时，纬纱与气流沿筘槽前进。由于这种引纬型式在宽幅、高速和品种适应性等方面优势明显，为喷气织机广泛采用。
一、喷气引纬原理
（一）射流的性质
压缩气流从圆形喷嘴射出时即形成圆射流，它具有“喷射成束”的特点，喷嘴喷出的气流速度为100～200m/s，当它们一旦接触周围空气时，靠近射流边界上的微团便要与相邻的静止空气发生混合，其结果是射流将自己的一部分动量传给周围的空气，使部分原来静止的空气被射流带动向前运动（称之为射流的卷吸作用），与此同时还使部分原来静止的空气获得较低的垂直于射流轴向的速度而缓慢地运动（称之为射流的扩散作用），这种现象沿射流的行进方向一直发生下去，导致射流能量的逐渐耗散，速度越来越低，射流截面也越来越大。
图8-28所示为圆射流的结构图，图中Ｏ为射流的极点，射流以轴线ＯＸ为对称轴，并沿

图8-28 圆射流结构
边界ae和bf扩散成圆锥体，a、b之间的距离为喷嘴直径d0，α称为射流扩散角。在射流锥体中，除abc叫做射流的核心区外，其余部分叫做混合区，核心区内各点的流速相等，均等于喷口的流速v0，圆射流的扩散角一般为12°~15°，其核心区长度s0为：

（8-12）
式中：

——喷嘴直径；

——喷嘴紊流系数，圆形喷嘴为0.07；

——实验常数，圆射流为0.035。
过了核心区之后的射流，在同一截面上速度分布的规律是越接近于轴线位置的速度越大，且射流轴线上的流速

可用下面的经验公式计算：

（8-13）
式中：

——距喷嘴出口为x处的射流中心点流速； <

——喷嘴出口处中心点流速；

——喷嘴紊流系数（因喷嘴特性而异）；

——喷嘴出口处直径。
若以单个主喷嘴引纬型式为例，喷嘴直径d0＝11mm，则射流轴线上的速度变化特征如图8-29所示，在核心区长度范围内，轴心速度相等，在这之后流速下降很快，当x=360mm

图8-29 射流轴心气流速度的衰减
时，轴心的流速只有原来的

，而在s=740mm处，只有原来的

，难以满足引纬要求，需设置防气流扩散装置。
对于圆形喷嘴，可根据图8-28求出距喷口x处的射流截面直径dx的大小。由图中几何关系可得：

（8-14）
若α取中间值13.5°，则

以上讨论的是圆射流的特性，若气流从矩形或椭圆形孔口喷射出来，则称之为扁射流，它的结构特征和参数计算与圆射流不同，较为复杂。
在采用接力引纬的喷气织机上，主喷嘴和辅助喷嘴射流轴线之间呈一定夹角，两者的射流在合流时发生碰撞，为使两股射流碰撞后的能量损失小而利用率高，主喷嘴和辅助喷嘴之间的夹角应小些，使合流后的射流更有利于引纬。
（二）气流引纬时纬纱的受力
纬纱在射流的控制下运动，纬纱所受的射流牵引力为：

（8-15）
式中：

——气流对纱线的摩擦系数（在0.025～0.033之间，根据纱线的表面性质确定）；

——空气密度（kg/m3）；

——作用在单元纱段上射流流速（m/s）；

——单元纱段的飞行速度（m/s）；

——单元纱段的直径（m）；

——单元纱段的长度（m）。
由上式可知，在其它条件相同时，Cf值愈大的纱线，气流对纬纱的摩擦牵引力也大。实验表明：空气阻力系数Cf与纤维种类、纱线表面的毛茸程度有关，如纤维表面光滑、纱身毛茸少的纱线的Cf

值较小，反之则较大。
上式中的πＤｄl是受气流牵引的纱线微段的表面积，表面积愈大，纱线受到的摩擦牵引力也愈大，即纱线直径粗时，纱线受到的摩擦牵引力大。纱线受到的摩擦牵引力，还与气流和纬纱的相对速度的平方成正比。在引纬开始时，气流速度很大，而纬纱处于静止状态，故两者的相对速度最大。随引纬的进行，气流速度因扩散作用越来越低，而纬纱速度越来
越高，故气流和纬纱的相对速度下降，对应的纬纱所受的摩擦牵引力减小，但受气流牵引的
纱线长度在增加，且增加得很快，两者增长的结果使Ｆ开始时迅速增加，经历一段时间后，
Ｆ不再有明显的增加。
实际引纬时，纬纱除了受到气流的摩擦牵引力外，还受到阻力的作用，阻力主要是纬纱进喷嘴之前与导纱器的摩擦引起的。
在喷气引纬时，纬纱飞行速度的平均值已突破50m/min，纬纱飞行速度的大小和变化特征与引纬时气流速度的大小和变化特征密切相关。气流与纬纱速度的理想配合应为：纬纱飞行速度ｕ尽量接近ｖ，但又不超过ｖ，这样既能保证纬纱以高速飞行，缩短纬纱的飞行时间，又能保证纬纱挺直。在接力引纬的喷气织机上，由于气流能按需要得到及时补充，使气流速度的波动范围小，（ｖ－ｕ）的差值变化也小到更加理想的程度，如图8-30所示，从而为提

图8-30 喷气织机（ｖ－ｕ）的差值变化
高喷气引纬质量和增加引纬幅宽，提供了良好的条件。
二、喷气引纬装置
（一）主喷嘴
纬纱经储纬定长装置后到达主喷嘴，通过进纱孔进入主喷嘴，主喷嘴与压缩空气管相通，因此它是用来直接喷射纬纱的。在单喷嘴织机上完全靠它完成引纬，主喷嘴的尺寸较大，结构也较简单；而在接力引纬的喷气织机上，主喷嘴的直径较小，一般只有6mm左右，喷嘴的结构却更为复杂和精密，以获得理想的射流。
主喷嘴有多种结构形式，其中应用极为普遍的一种为组合式喷嘴，它的结构如图

8-31所示。组合式喷嘴由喷嘴壳体1和喷嘴芯子2组成。压缩空气

图8-31 PAT型喷气织机主喷嘴结构示意图
1－喷嘴壳体 2－喷嘴芯子 3－导纱孔 4－进气孔 5－整流室 6－环形气室 7－环状栅形缝隙
由进气孔4进到环形气室6中，形成强旋流，然后经过喷嘴壳体和喷嘴芯子之间环状栅形缝隙7所构成的整流室5，整流室截面的收缩比是根据引纬流速的要求来设计的。整流室的环状栅形缝隙起“切割”旋流的作用，它将大尺度的旋流分解成多个小尺度的旋流，使垂直于前进方向的流体的速度分量减弱，而前进方向的速度分量加强，达到整流目的。
在B处汇集的气流，将导纱孔3处吸入的纬纱带出喷口C。BC段为光滑圆管，称为整流管，对引纬气流进一步整流，当整流段长度与管径之比大于6～8时，整流效果较好，从主喷嘴射出的射流扩散角小，集束性好，射程也远。
喷嘴芯子在喷嘴壳体中的进出位置可以调节，使气流通道的截面积变化，从而改变射流的出流流量。
虽然主喷嘴将纬纱送出的距离较短，但有辅助喷嘴的接力作用，从而保证了引纬的要求。
主喷嘴出口到防气流扩散装置的距离不能太大，否则射流截面直径因扩散将大于防气流扩散装置的直径，使相当部分的气流不能进入防气流扩散装置。根据前面的公式，距离x应小于（ｄx－ｄ0）/4.8。
主喷嘴的固装有两种型式，一种是主喷嘴固定在机架上，不随筘座一起前后摆动，即分离式，最初几乎所有的喷气织机都采用这种方式，为使主喷嘴在引纬时能与管道片的孔或筘槽对准，要求筘座在后止点有相当长的相对静止时间，这会使筘座运动的加速度增大，不利于车速提高，加之筘座相对静止期间筘座仍有少量位移，这会造成防气流扩散装置内的气流压力出现驼峰，易造成纬纱头端的卷曲飞舞。另一形式是主喷嘴固装在筘座上，随筘座一起前后摆动，它可以保证喷嘴与筘槽或管道片始终对准，允许的引纬时间角延

长，加之筘座无需静止时间，打纬运动的加速度小，从而有利于宽幅、高速，同时可降低引纬所需的气压和耗气量。目前一些先进的喷气织机上在活动的主喷嘴之前，还附加一只辅助的固定喷嘴，可以使进入主喷嘴的纬纱更为稳定。
（一）防气流扩散装置
防气流扩散装置有两种，一种是管道片，另一种是异形筘。管道片组成管道，管道片之间要留有间隙以容纳经纱，在管道片的径向开有脱纱槽，以便完成引纬后，纬纱从管道中脱出留在梭口中。常见的管道片如图8-32所示，管道片上方的开口部分供引纬完成后，纬纱从

图8-32 各种管道片的形状
管道片脱纱槽中脱出，留在梭口中。管道片防气流扩散效果好，但对经纱干扰重，筘座动程大不利于高速，因此新型喷气织机上都采用异形筘防气流扩散。
异形筘也称槽筘，其筘片如图8-33所示。主喷嘴与筘槽对准，喷出的气流牵引纬纱在这

（a）（b）
图8-33 异形筘的形状
种特殊筘齿的凹槽内通过梭口。因此，在引纬时，筘槽必须位于梭口中央，如图8-33（a）所示，而到打纬时织口接触筘槽上部，纬纱被打入织口，如图8-33（b）所示。显然异形筘防气流扩散的效果不及封闭较多的管道片组成的管道，但它能适应高经密织物的制织，并为织机高速提供了可能。
筘片的槽口十分光滑，槽口的高度和宽度各为6mm左右，梭口满开的尺寸也很小，在钢筘处的梭口高度（即有效梭口高度）只有15mm左右，钢筘打纬的动程也只有35mm，这些均有利于织机的高速。筘齿的密度和间隙与普通筘一样，按上机筘幅和每筘穿入数确定筘号。
（二）辅助喷嘴
为在喷气织机上实现宽幅和高速，必须采用接力引纬方式，靠辅助喷嘴补充高速气流，保持气流对纬纱的牵引作用。在异形筘防气流扩散的喷气织机上采用的辅助喷嘴，它单独安装在异形筘筘槽的前

方，气流从调节阀输出后，进入电磁阀气室中心，电磁阀开启后，气流通过软管进入辅助喷嘴内腔，将气流喷出。
辅助喷嘴的喷孔大致可分为单孔型和多孔型。单孔型辅助喷嘴的圆孔直径在1.5mm左右，而后发展起来的多孔型的孔径在0.05mm左右。多孔型较典型的有19孔辅助喷嘴，19只孔分５排分布，各排的孔数分别为3、4、5、4、3只。多孔型还有设置成放射条状或梅花状的。就喷出气流的集束性而言，多孔型要比单孔型理想，这是因为辅助喷嘴的壁厚很薄，而壁厚和孔径之比＜１时，气流的喷射锥角增大，集束性也差。在壁厚一定的情况下，用多个微孔取代单个圆孔将有助于增大壁厚与孔径之比值，提高了气流的集束性。
辅助喷嘴上喷孔所在的部位通常是微凹的，这样可防止喷孔的毛头刺破或刮毛经纱。辅助喷嘴的喷射角度与主射流的夹角要小，约9°左右，这使得两股射流碰撞后的变化率小，可充分利用合流后的气流速度。辅助喷嘴固装在筘座上，其间距取决于主射流的消耗情况，一般在靠近主喷嘴的前、中段较稀，而后段较密，这样有助于保持纬纱出口侧的气流速度较大，减少纬缩疵点。
用了辅助喷嘴后大大地增加了喷气引纬的耗气量，为节约压缩空气，一般采用如图8-34

图8-34 多喷嘴分组接力喷气
所示的分组依次供气的方式，一般2～5只辅助喷嘴成一组，由一只阀门控制，各组按纬纱行进方向相继喷气。控制主喷嘴和辅助喷嘴的阀门均为电磁阀，电磁阀对喷射时间调节方便，便于实现自动控制。在喷气织机上所采用的电磁阀具有工作频率高、响应快的特性，以适应织机的高速。
在一些喷气织机的出口侧外加装一只特殊的辅助喷嘴，也称延伸喷嘴，它的作用是拉伸引纬结束时的纬纱，可有效减少喷气引纬纬缩疵点。
（三）供气装置
制备高质量压缩空气的空气压缩系统如图8-35所示。空气压缩机1将空气压入储气罐2。

图8-35 空气压缩

系统示意图
1－空气压缩机 2－贮气罐 3－干燥器 4－主过滤器 5－辅助微粒过滤器 6－微粉雾过滤器
由空气压缩机作用，空气压力被提高到7×105Pa（该压力可调），空气温度也上升到40℃。这时，空气中的大量水分凝结为冷凝水，由储气筒的排水管中排出，空气中90%以上水分被排除。空气压缩机有活塞式、螺杆式和涡轮式三种，目前以螺杆式和涡轮式应用较为广泛。空气压缩机又可分为加油式和不加油式，相应地产生了含油和不含油压缩空气。
储气罐2作为织造车间的压缩空气供气源，应具有很大的容气量，它衰减了来自空气压缩机的空气压力脉动，使供气压力保持稳定。同时，空气在储气罐内流动缓慢，让水分和一些有害杂质能从中分离出来。
储气罐流出的压缩空气经干燥器3进一步除去水分，通常采用的是冷冻式干燥器。压缩空气被冷却到20℃，于是水分被进一步冷凝出来，经干燥器之后，空气中99.9%的水分被排除，其大气压露点温度降为-17℃。
主过滤器4对来自干燥器的压缩空气进行过滤。主过滤器的过滤材料为陶瓷，过滤精度达3～5μm，过滤对象是粒子较大的水、油、杂质。经过滤后，空气中3～5μm以上的杂质和99%的含油被除去。
过滤精度为0.3～1μm的辅助微粒过滤器5和过滤精度为0.01μm的微粉雾过滤器6，其过滤目的主要是除去经过主过滤器过滤后压缩空气中残留的油分，使空气含油量几乎下降为零，同时把相应尺寸的杂质微粒过滤出来。使用蜗轮式和不加油螺杆式空气压缩机时，由于压缩空气中不含油分，因此辅助微粒过滤器和微粉雾过滤器可以不用，或者只使用辅助微粒过滤器。经这种流程生产的压缩空气能满足喷气织机用压缩空气的干燥、无油要求。
三、喷气织机的混纬与多色纬制织
喷气织机在制织多色纬时，每一种纬纱需要配置一只主喷嘴，以防纱线之间的缠绕，且要使每一只主喷嘴与防气流扩散装置对准，以达到良好的

防扩散效果。由于异形筘的筘槽尺寸较小，在多个主喷嘴的情况下，难以保证每个主喷嘴喷射的气流都处于筘槽中的最佳位置，
因此，对多色纬制织，喷气织机不及剑杆织机。同片梭织机一样，喷气织机目前较为成熟的
最大色纬数为四种，此外还有两色任意引纬（可用来混纬）。
图8-36为JAT500型喷气织机上两色任意顺序织造的控制系统，结构很简单。两只

图8-36 喷气织机两色织造控制系统
1－操作键盘 2－微机控制系统 3－储纬控制器 4、5－主喷嘴
主喷嘴4、5挨在一起，通过各自的储纬控制器３供纬，上机时，需将引纬顺序由操作键盘
１输入微机控制系统２。在织造过程中，由微机控制在相应的时刻打开与色纬排列对应的主
喷嘴的电磁阀，引入该种纬纱，而另一只喷嘴的电磁阀未被打开，不引纬。喷气织机上四色纬织造的控制也类似。
四、喷气引纬的品种适应性
喷气引纬以惯性极小的空气作为引纬工质，并且引纬工质单向流动，因此织机车速很高，具有高入纬率的特点（可达2000m/min以上），实现了高速高产，织机的占地面积也小。
随着喷气引纬技术的迅速发展，喷气引纬的品种适应性和产品质量也得到了相应的提高，可用于轻薄直至重厚各种类型的织物加工，纬纱能选择4～6色，原料主要为短纤纱和化纤长丝。喷气引纬特别适宜于细薄织物加工，在生产低特高密单色织物时具有明显的优势。
与剑杆引纬机构和片梭引纬机构相比，喷气引纬机构的结构简单、零件轻巧、振动也小，可以采用非分离式筘座，将引纬部件直接安装在筘座上，随同筘座摆动，这为连杆式打纬机构的使用创造了条件。连杆式打纬机构为低副传动，共轭凸轮打纬机构为高副传动。因此，连杆式打纬机构加工比较方便，零件磨损较少。由于前述原因，喷气织机的价格较低（为相同装备水平的剑杆织机价格80%～90%左右），投资成本较少。 <

喷气引纬产量高、质量好、成本低，十分适宜于面大量广的单色织物生产，经济效益较好。采用管道式喷气引纬，进行需求量极大的中档和部分高档织物的中速生产，则经济效益和节能效果较为明显。
喷气引纬属于消极引纬方式，引纬气流对某些纬纱（如粗重结子线、花式纱等）缺乏足够的控制能力，容易生产引纬疵点。气流引纬对经纱的梭口清晰度也有很严格的要求，在引纬通道上不允许有任何的经纱阻档，否则会引起纬停关车，影响织机效率。应该注意：喷气织造的高速度和经纱高张力特点（经纱高张力有利于梭口清晰）对经纱的原纱质量和前织准备工程的半成品质量有很高的要求。

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