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喷水引纬

来源: 发布时间:2011年05月09日

喷水织机是继喷气织机问世后不久出现的又一种无梭织机,由捷克人斯瓦杜(Svaty)发明,1955年第二届ITMA上第一次展出了喷水织机。
喷水织机和喷气织机一样,同属于喷射织机,区别仅在于喷水织机是利用水作为引纬介质,通过喷射水流对纬纱产生摩擦牵引力,使固定筒子上的纬纱引入梭口。由于水射流的集束性较好,喷水织机上没有任何防水流扩散装置,即使这样它的筘幅也能达到两米多。
喷水织机的水射流集束性好,加之水对纬纱的摩擦牵引力也大,从而使喷水织机的纬纱飞行速度、织机速度都居各类织机之首。
在喷水织机上,织物织成后需在织机上除去绝大部分水,故只适用于合成纤维、玻璃纤维等疏水性纤维纱线的织造,因此喷水织机在制织品种上有着局限性。
喷水织机与喷气织机都是利用流体来引纬,所以引纬原理和引纬装置都很相似,但其特有的装置有喷射泵、水滴密封疏导和回收装置、织物脱水干燥装置等。喷水织机上与水接触的部件要防锈。
一、喷水引纬原理
喷水织机的水射流与喷气织机的射流相似,射流在喷嘴轴线上的速度最高,在等速核心区内速度相等,可按离开喷嘴的距离分为三段,如图8-37所示。

图8-37  水射流断面结构示意图
(1)LA:被称为初始段,这一段的长度就是核心区的长度,因此在初始段内的轴线上,各点的流速相等,等于水流喷出的速度。
(2)LB:被称为基本段,这一段中由于射流周围的空气不断地进入射流锥内,使射流的速度逐渐降低,射流截面逐渐扩大,但射流仍未出现分离现象,因而在基本段内的水流仍能起着牵引纬纱的作用。
(3)LC:被称为雾化段,这一段中射流中的水滴出现分离,射流束解体,水滴雾化而消散在大气之中,因而在雾化段内的水流已失去牵引纬纱的能力。
由此可见,喷水引纬主要依靠的是初始段和基本段内水射流对纬纱的牵引作用,从而织
机的引纬幅宽与LA

LB的长度有关。根据实验,各段长度与孔径d0有如下关系:



水射流能够用于引纬的长度大约为:

若以较大的喷嘴内径d0=2.8mm代入,则

水射流中水滴的速度因受空气阻力而下降。空气阻力F可用下式表示:
                             (8-16)
式中:——空气的密度;
——球体阻力系数;
——水滴半径;
——水滴速度。
由于                                        

式中:——水滴质量
——水的密度
则,                                                     
其中,                               
根据初始条件,可解得:

又有                                        
则                                      
根据初始条件可解得:

                                  (8-17)
由此可见,水滴速度随其通过的距离s而呈负指数关系衰减,衰减的快慢还受到常量值的影响。
二、喷水引纬装置
喷水引纬系统主要包括喷射泵和喷嘴。
(一)喷射泵 
喷射泵是喷水织机引纬装置中的主要部分,每台喷水织机上都配有一台喷射泵,它在织机一回转中能提供可引入一纬的高压水流。
喷射泵的工作方式分为定速喷射方式和定角喷射方式两种。定速喷射方式的喷射泵,其柱塞将水吸入缸体的运动是靠凸轮驱动产生的,同时实现对弹簧的压缩,但对已吸入到缸体内的水的加压是利用弹簧的恢
复力驱使柱塞运动实现的,因此,与定速喷射方式对应的喷射泵被称为弹簧泵,定速喷射方式的水速、水量和水压不随车速变化,而喷射角(喷射过程占织机主轴的角度)随车速增加而增加,其特点是压力调整较容易,目前基本都采用这种工作方式。
定角喷射方式的喷射泵,其柱塞将水吸入缸体的运动也是靠凸轮驱动产生的,对已吸入到缸体内的水的加压也是由凸轮驱使柱塞运动实现的,因此,与定角喷射方式对应的喷射泵被称为凸轮泵。定角喷射方式的水量和喷射角不随车速变化,而水速和水压随车速增加而增加,其特点是压力调整相当困难,故现很少采用。
喷射泵按其柱塞在织机上工作时的状态又分为立式和卧式两种。图8-38所示为卧式吸入型弹簧泵,它由稳压水箱、进水阀、出水阀、引纬水泵三个部分组成。

图8-38  喷水织机的喷射泵
1-角形杠杆  2-辅助杆  3-凸轮  4-弹簧座  5-弹簧  6-弹簧内座  7-缸套  8-柱塞  9-出水阀
10-进水阀  11-泵体  12-排污口  13-调节螺母  14-连杆  15-限位螺栓  16-稳压水箱
1.稳压水箱 
由稳压水箱16(见图8-38)向喷射泵提供引纬所需的水,其水位稳定,消除气泡并进行了过滤。稳压水箱的水流通过车间内的分配管路从进水孔送入稳压水箱中,进水孔处装有一自动开关,当水位达到规定液面时,在浮球作用下关闭进水阀,反之则开启进水阀。滤网防止杂物进入泵体,通过橡胶管将稳压水箱的出水孔和泵体的进水阀相连接。
2.进水阀和出水阀 
出水阀9和进水阀10(见图8-38)都是一种球形阀,其作用原理也相同。当进水阀10的钢球与阀座的下方密接封闭后能阻止水流进入,而出水阀9的钢球与阀座的上方密接后,水流能从阀座边孔流出。当柱塞8在凸轮作用下向左运动时,缸套7内为负压状态,进水阀10的钢球接触阀座下方密接,阻止水流流
出。当柱塞8在凸轮作用下向右运动,对水流加压时,进水阀10关闭,而出水阀9打开,水流通过出水阀形成射流从喷嘴喷出。
3.引纬水泵 
主要由缸套7、柱塞8、弹簧5、弹簧座4、弹簧内座6、调节螺母13、凸轮3与角形杠杆1等组成(见图8-38)。
凸轮3装在织机墙板外侧的副轴上,作顺时针方向的转动。当凸轮3由小半径转向大半径时,通过角形杠杆1和连杆14拖动柱塞8向左运动,则弹簧内座6连同弹簧5一起向左运动,弹簧被压缩,同时水流进入泵体。当凸轮3转至最大半径后,随凸轮继续转动,角形杠杆1与凸轮脱离,角形杠杆被迅速释放,柱塞8在弹簧5的作用下向右运动,对缸套内的水进行压缩,增大的压力使出水阀9打开,射流从出水阀经喷嘴射出,牵引着纬纱向前飞行。
引纬水泵的参数主要有柱塞动程、喷射水量、射流压力和喷射开始时间等。
(1)柱塞动程的调节:
柱塞的最大动程取决凸轮大小半径之差和角形杠杆长短臂的比值。该比值一定时,可通过限位螺钉15将柱塞动程调小,限位螺钉的位置越高,柱塞动程越小。
(2)喷射水量的调节:
在柱塞直径一定时(从14~22mm共有5种,与织机筘幅有关,筘幅越宽,柱塞直径也越大),则由柱塞的动程决定喷射水量,柱塞的动程减小,水量也随之减小。
(3)射流压力的调节:
射流压力的大小与柱塞直径、弹簧的刚度以及弹簧初始压缩量有关。柱塞直径和弹簧参数(弹簧的刚性系数为15~25N/mm范围内)决定了喷射泵的射流最大压力。当柱塞直径和弹簧一定时,射流压力靠调节弹簧初始压缩量进行调整,将弹簧座4向右拧,则初始压缩量增加,射流压力增大,反之将减小。引纬水泵的最大压力可达300~350N/cm2。
(4)喷射开始时间:
引纬凸轮大半径脱离角形杠杆的瞬间即为喷射时间,因而由引纬凸轮在其轴上的固定相位决定。若要推迟喷射时间,只要松
开凸轮,逆时针转过一个角度即可,反之,顺时针转过一个角度,就可提前喷射时间。
(二)喷嘴
喷水织机上只有一只喷嘴,整个引纬就是靠它完成的。由于水射流的集束性远较气流好,因而喷水织机的喷嘴比喷气织机的短,但结构更为复杂和精密。
1.喷嘴 
一种典型的喷嘴结构如图8-39所示。它由喷嘴体3、导纬管1、喷嘴座2和

图8-39  喷嘴
1-导纬管  2-喷嘴座  3-喷嘴体  4-衬管
衬管4等组成。压力水流进入喷嘴后,通过环状通道a和6个沿圆周方向均布的小孔b、环状缝隙c,以自由沉没射流的形式射出喷嘴。环状缝隙由喷嘴管1和衬管4构成,移动喷嘴管1在喷嘴体2中的进出位置,可以改变环状缝隙的宽度,调节射流的水量。6个小孔b对涡旋的水流进行切割,减小其旋度,提高射流的集束性。
水流压力P与喷嘴喷出速度之间存在一定的关系,可利用伯努利定理计算:
                          (8-18)
式中:——分别为大气压力和水的密度;
——分别为喷嘴入口与出口直径;
——分别为局部阻力系数与流量系数。
通常计算的水速较实际水速高,计算水速、实际水速、和纬纱速度之间有如下经验公式:


由于水的质量较空气大得多,因此喷水织机要考虑水滴在飞行过程中因重力造成的下落,其进出梭口落差与喷射的初速、喷嘴喷出射流的角度、织机筘幅有关。为了保证引纬质量,工艺上要求在纬纱飞行的全过程中,水射流的轨迹不能与上、下层经纱相触及,故在决定梭口高度及筘座动程时要考虑落差。
喷嘴水平安装即水平喷射时,其落差为:
                        (8-19)
如果其它条件不变,只是以仰角α喷射,且使射流最高点在上机筘幅中点处,则这时水射流落差为:
  
                         (8-20)

因α很小,cosα≈1,则

由此可见,采用仰角喷射较水平喷射落差要小3/4,可消除落差对引纬的影响。
上机调整时,可根据下式确定仰角α:
                      (8-21)
由于α值很小,需十分准确地调整。
喷水引纬对水质要求较高,这是因为水中含有的杂质会腐蚀和堵塞水泵、管道及喷嘴,轻者影响引纬,造成织疵,重者损坏机件,缩短机器寿命。机上用水需净化,指标有浊度、pH值、硬度、正离子含量、负离子含量、高锰酸钾消耗量和蒸发残存物等。
三、喷水引纬的品种适应性
喷水引纬以单向流动的水作为引纬工质,这有利于织机高速。在几种无梭引纬织机中,喷水织机是车速最高的一种,适用于大批量、高速度、低成本的织物加工。
喷水引纬通常用于疏水性纤维(涤纶、锦纶和玻璃纤维等)的织物加工,加工后的织物要经烘燥处理。
在喷水织物上,纬纱由喷嘴的一次性喷射射流牵引,射流流速按指数规律迅速衰减的特性阻碍了织机幅宽的扩展,最宽的织机幅宽为2.3m。因此,喷水织机只能用于窄幅或中幅的织物加工。
喷水织机可以配备多臂开口装置,用于高经密原组织及小花纹组织织物的加工,如绉纹呢、紧密缎类织物、席纹布等。喷水织机的选纬功能较差,最多只能配用两只喷嘴,进行混纬或双纬色织造。使用两只喷嘴的织机常用于织制纬纱左、右捻轮流交替的合纤长丝绉类或乔其纱类织物。
喷水引纬是消极引纬方式,梭口是否清晰是影响引纬质量的重要因素。


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