喷气织机三种功能型辅助喷嘴的设计与应用

异形筘接力喷气引纬已是唯一可选的喷气织机的机型。辅助喷嘴在喷气引纬过程中,担负着将纬纱高速、平稳地输送过梭口的重任。喷气织机的引纬质量、能耗大小及效率高低都与辅助喷嘴的品质质量和性能一致性密切相关。因此,对辅助喷嘴精心设计、精密加工、精细调试和维护是十分必要的。

如图1所示,当前国内外所有不同型号的喷气织机辅助喷嘴都是由底座1、喷嘴座2及喷嘴体3等部分组成。由于辅助喷嘴在筘座上的安装位置较低,为把气流射入异形筘槽内,必须要将气流向上和向内射向筘槽内才行。所以,就要使辅助喷嘴的喷嘴体顶端具有向上的仰角,此仰角称为喷射角α;喷嘴体和喷嘴座之间的粘接偏角为β1,喷嘴座与底座之间的组装偏角为β2,其中β1固定不可调节,而β2可根据工艺需要进行调节,β1+β2统称为喷向角。

基于多年的深入研究和生产实践,得知现用的辅助喷嘴主要存在三方面的缺陷。90%以上的辅助喷嘴是因磨损而报废;辅助喷嘴的能耗大,约占整机能耗的70%以上;出口风速低,与主喷气流汇交点的风速更低。

针对上述问题,在此扼要介绍已经获得国家专利的减磨型、节能型及提速型等三个功能型辅助喷嘴的设计要点及使用效果,希望能对辅助喷嘴的生产厂家及使用厂家有所帮助。

一 功能型辅助喷嘴的设计要点

1 减磨型辅助喷嘴的设计要点

从辅助喷嘴进、出梭口时经纱张紧的程度来讲,当然进梭口时的经纱张紧程度要大得多。所以,造成辅助喷嘴加快磨损的原因有辅助喷嘴插入经纱时与织口之间的距离、现有方式的喷向角β及纱线种类、经密大小等。但就辅助喷嘴本身来讲,现有方式的β角是主要原因。

因现有方式的β角使辅助喷嘴不得不侧身进出于梭口,从而在其厚度B方向产生了一个厚度增量ΔB,如图2所示。

为了使辅助喷嘴仍能以其原有厚度B平行于经纱进出梭口,所以减磨型辅助喷嘴将β角上移至喷嘴体的头端一次压制而成。这样既保证了工艺上所必需的β角大小一致;而且也避免了原有喷嘴上的β1和β2在组装时所造成的人为误差。

图3为减磨型辅助喷嘴的工作状态。此时它就能以厚度B进出梭口,从而减轻了辅助喷嘴与经纱之间的相互摩擦,同时按工艺要求通过调节螺钉对β角进行调节。

2 提速型辅助喷嘴的设计要点

测试结果表明,喷嘴座和喷嘴体的结构尺寸与辅喷气流的速度有着密切的关系。而现有的各种辅助喷嘴都存在出口风速偏低、集束性差及扩散快的缺陷,严重影响了辅喷气流射入主喷气流时的有效速度。根据流体力学基本原理,如果气体在喷管中的流动为等熵流动时,管道中流动的速度变化率与管道截面积变化率之间的关系为：

由上式可知,亚音速(Ma<1)流动时,气流速度增大比密度减小得快,所以喷管截面缩小(渐缩)才能使气流加速,气体在渐缩喷管中具有提速的效应。

为此,我们根据上述流体力学连续方程基本原理,对辅喷气流的通道进行了优化设计。图4为提速型辅助喷嘴的结构图,其渐缩形气流通道的大小端内径之比的取值范围为D/d=1.02～3.0。

3 节能型辅助喷嘴的设计要点

喷气引纬工艺要求引纬的气流必须具有一定的速度和流量,为此辅助喷嘴射入筘槽内的气流也必须具有一定的速度和流量。当辅助喷嘴一定时,每次引纬所喷射的气流所具有的速度和流量与其供气压强成正比。

在相同供气压强的条件下,辅助喷嘴的喷孔个数、孔径大小、形状及加工精度等因素的差异,都会影响其射流的速度和流量。在对分析各种辅助喷嘴的气流性能后得知,通过降低供气气压和节省流量都可以达到节能的目的。所以,节能型辅助喷嘴的设计要点在于降低每次引纬的耗气量。

为了避免目前单孔和19孔辅助喷嘴存在的缺陷,采用异径多孔方式进行创新设计,使辅喷气流“群龙有首”,提高其集束性,并易于与主喷气流汇交,以达到降低气流衰减率及减少堵塞目的。图5为节能型辅助喷嘴的头部示意图,其特征为异径多孔,即中间1大孔,四周均布7小孔。

二 功能型辅助喷嘴的使用效果

三种功能型辅助喷嘴的气流性能测试是在专用的SX-1型喷气引纬气流测试仪上进行的,并在西安五环集团公司和唐华四棉等公司进行了18个月的生产使用。涉及ZA203、ZA205、ZAX-e、Delta、PAT-U等机型近20个织物品种。现将测试结果和使用效果分述如下:

1 减磨型辅助喷嘴的使用效果

减磨型辅助喷嘴因将喷射角β移至头端,使喷嘴能够以厚度B进出于平行张紧的经纱,经计算,当β=7°时,它与经纱之间的挤压摩擦程度可降低26%。勿庸质疑,可减轻辅助喷嘴的磨损,延长使用寿命,同时也有利于保护经纱不被磨毛、磨断。上机使用一年多来,其肩部、喷孔及表面未见磨痕。减磨型辅助喷嘴非常适用于织造高支纱、长丝和玻璃丝等怕磨毛、易磨断的织物。

2 提速型辅助喷嘴的性能测试分析

测得的数据表明,提速型单孔辅助喷嘴在供气压力为0.25MPa时,分别比国产普通型和进口锥孔型单孔辅助喷嘴的出口风压(速)平均提高21%和18%左右。

从图6中可以看出,无论在何种供气压强条件下,与普通型和锥形孔型辅助喷嘴相比,提速型辅助喷嘴的出口风压(速)都明显地有所提高。

3 节能型辅助喷嘴的使用效果

节能型8孔辅助喷嘴的气流性能是在SX-1型专用气流测试仪下使用CYG1101型压强传感器,分别与各种辅助喷嘴进行了多项目的对比测试。测试结果表明,节能型8孔辅助喷嘴不仅具有突出的节能效果,而且还具有气流平稳、纬纱飞行稳定及纬向停台次数减少等优良性能。

① 供气压力P与流量Q的相关测试

测量是在供气压力从0.2～0.5MPa间每相差0.05MPa为一档条件下进行的。结果表明,在相同的供气压力下,节能型8孔辅助喷嘴的流量最小。

现将常用的0.20、0.25、0.30、0.35MPa4档供气压力下的流量对比列于表1。

② 辅助喷嘴中心流速对比测试

在0.3MPa的供气压力下,仍在SX-1型专用气流测试仪上,每隔5mm测得其中心流速数值,并依此求得两点间流速变化率q值列于表2。

图8为各种辅助喷嘴两测点处流速中心的压力(速度)变化率q曲线图。从表1、表2及图7、图8所示图形中,可以看出:

由表1知,在同样供气压力下,节能型8孔辅助喷嘴的流量最小,这表明减少流量可以节能。由图7知,节能型8孔辅助喷嘴的工作压力不宜超过0.4MPa。

由图8知,节能型8孔辅助喷嘴的q值波动幅度最小,从一般辅喷气流入射距离在15～35mm之间的压力(速度)波动不匀率δ来看,也是节能8孔型辅助喷嘴入射风速平稳。一方面可减轻对主喷射流的冲击,另一方面也有利于纬纱的平稳飞行。

③ 使用效果

在同机型、同车速及同品种条件下进行供气压力和10万纬纬停次数对比实验。现以实验的三个品种为例,列表如下:

④供气压力对比

织物品种：T65/JC3518.5X2/58472/228160(32/2X10120X5863″)半线卡(见表3)。

织物品种：JC11.7/11.7567/315160(50X50144X8063″)夫绸(见表4)。

织物品种：JC14.5/14.5433/354261.6(40X40110X90103″)细布(见表5)。

由表3、表4、表5可看出:

机型和织物品种不同时,(P主+P辅)压力降的总和也不相等。

节能8孔型辅助喷嘴与进口的单孔和19孔型辅助喷嘴相比,三种机型的(P主+P辅)压力降总和为:ZA-203型为26.5%;ZAX-e型为17.1%;PAT-280型为19.7%。

节能8孔型辅助喷嘴与国产的单孔和19孔型辅助喷嘴相比,两种机型的(P主+P辅)压力降的总和分别为:ZA-203型为18.9%;PAT-280型为19.5%。

⑤ 10万纬纬停次数对比

表6所示,10万纬纬停次数减少率,3种品种平均节能型8孔辅助喷嘴比进口的单孔和19孔型辅助喷嘴减少18.9%;比国产的单孔和19孔型辅助喷嘴减少21.5%。由此得出的结论是节能型8孔辅助喷嘴因气流速度变化小、流动“风和”、纬纱飞行稳定,而使探纬器误探率减少,从而有利于提高运转效率,增加产量而获得经济效益。

⑥ 小结

概括地讲,无论是理论分析、创新设计、专用仪器测试,还是生产使用,都可证明采用节能型8孔辅助喷嘴,具有如下优点:

1、节能型8孔辅助喷嘴互换性强,可适用于各种机型。比现用的单孔和19孔型国产和进口辅助喷嘴都节能,可使(P主+P辅)降低的总和平均为21.5%。

2、节能型8孔辅助喷嘴中因气流速度变化小且平稳,提高了气流的合成质量,使纬纱飞行稳定,探纬器捕抓率提高,10万纬纬停次数平均可降低20.2%。有助于提高产量,增加经济效益。

3、采用节能型8孔辅助喷嘴,可取得投入少,回收快,净增效益显著的效果。因此认为,采用节能型辅助喷嘴不失为解决喷气织机能耗大的理想新措施。

三 功能型辅助喷嘴的个性、复合性和互换性

唯有具有功能性辅助喷嘴的个性才能突显出来。如节能型、减磨型及提速型等辅助喷嘴,一看便知它的个性或是节能或是减磨、或是提速。复合性指的是具有两个以上功能的辅助喷嘴所具有的多功能性,如提速与节能两者复合而成的提速节能辅助喷嘴;提速与减磨两者复合而成的提速减磨型辅助喷嘴;节能与减磨两者复合而成的节能减磨型辅助喷嘴;以及提速、节能与减磨三者复合而成的提速、节能、减磨型辅助喷嘴等。如此一来,3种功能型辅助喷嘴相互加以组合后,便可复合成四种新型的具有复合性能的辅助喷嘴。3项专利可提供7种功能型辅助喷嘴的产品,从而奠定了它们的功能独特优异和具有强大市场竞争力的基础。

为了和市场接轨,用功能型辅助喷嘴去更换或取代现有的各种辅助喷嘴,就必须保留一些与现有的各种辅助喷嘴相符的安装尺寸,以达到互换性强的目的。这样一来,无论喷气织机制造厂家和纺织厂需要那种型号的功能型辅助喷嘴,便可快速、方便、可靠地进行替换,这也是3种及至7种功能型辅助喷嘴能以其各自显著的优异功能,保证产品具有强大市场竞争力的技术所在。

四 总结

3种具有节能、减磨和提速功能的辅助喷嘴,又可以相互组合成四种具有多项功能的新型辅助喷嘴,为企业作强作大和进行市场竞争提供拥有专利。