环锭细纱机加捻卷绕技术结构现状与创新(5)

图56 图57 图58

图59 图60 图61

4.3纱圈加捻卷绕

瑞士立达公司有一个研发纱圈加捻卷绕纺纱（Loop twisting 或 Loop spinning）新技术的研发小组，其在2003年之前就开始着手研究纱圈纺纱方法，在中国的专利申请包括200480011245.9、200510106349.4、200510048396.8和200610089810.4（见图62～65）等。

这些专利申请涉及纱圈纺纱相关的技术环节。采用钟形回转气圈罩、电锭驱动和电机直接驱动罩杯及锭子升降的基本结构，并从纱线圈环离心力对钢领和空气的摩擦阻尼作用中获得纺纱张力，根除了自由气圈和钢丝圈，纺纱速度得以提升。与4.2节中无钢丝圈的气圈筒纺纱技术比，纱圈纺纱的回转气圈罩不需要精密的转速跟踪伺服。虽然纱线圈环离心力对钢领和空气的摩擦可能会增加纱线毛羽，但与自由气圈和气圈控制环相比，对纱条的影响不会更大。此技术经历了多年研究，目前尚未见诸商业应用和报道，其实际应用的难度除了技术问题外，或许还在于锭子与罩杯双高速驱动及其控制等成本问题。

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图62 图63

图64 图65

4.4锭端加捻

锭端加捻也被称为指形加捻，因锭子的顶部具有弯曲的指尖状钩端而得名，其特点包括： a、加捻发生在锭子端部的上游，并以锭子转速进行加捻，纺纱段纱条捻度比传统气圈加捻的捻度大大提高，可增加纱线强度、降低断头率；

b、从锭端到钢丝圈一段气圈大幅减小，降低了纱线高速运转惯性，大幅度降低张力，从而降低断头率；

c、导纱钩到钢丝圈段存在纱条与纱管的接触摩擦，摩擦线速度为出条速度，其使纱条毛羽增加。

锭端加捻纺纱方法在数十年前就以开始应用，如二十世纪六十年代瑞士立达公司的H3型毛纺环锭细纱机。早期的锭端加捻纺纱由于纱条路径包缠于纱管表面，纱条与纱管在纺纱张力作用下的摩擦导致纱条毛羽增多，因而锭端加捻纺纱方法一般被用于毛纺，其只适于纺制允许有毛羽的织物用纱。

德国申请人申请号为99804726.0的专利申请（图66）提出了一种结合紧密纺的锭端加捻技术方案，同时采用导纱钩升降和锭速变化的特殊控制程序使纺纱过程在普通气圈纺纱和锭端加捻气圈纺纱两种模式中切换，该技术可以在增加产能的同时降低毛羽增量。

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图66

德国青泽公司该技术应用于毛纺环锭细纱机产品，称为“手指锭”。据称其能提升产能最大达33％（见图67）。在纺纱锭速为12000rpm左右的情况下，其纺纱张力约为普通环锭加捻的六分之一（见图68）。

图67 图68

锭端加捻纺纱技术有效缩小了气圈直径和高度，降低了纺纱张力，但其仍然使用钢领钢丝圈滑动摩擦运动副，因而在原本锭速不太高的毛纺生产中，可以配合紧密纺纱技术挖掘纺纱产能潜力，而在钢丝圈线速度接近极限的棉纺生产中，很难在纺纱速度方面再有突破，同时其具有纱条路径与纱管的接触摩擦会产生毛羽增量的弊端。因此尚未见有锭端加捻应用于棉纺、且能大幅提升纺纱速度的报道。

有报道意大利Gavdino公司生产了一种新型的锭端加捻细纱机，其最大锭速为17000rpm。

4.5滚动钢丝圈加捻卷绕

1999年俄罗斯科技人员用新的特种钢丝圈技术代替传统的钢丝圈运转技术，这种技术叫“滚动钢丝圈”（Rolling traveler）技术，使钢领钢丝圈之间的滑动摩擦运动改为滚动摩擦运动，可使锭子速度进一步提高，对提高纺纱质量，降低细纱断头都有改善，是环锭纺纱技术的一大突破。

滚动“钢丝圈”体系（图69、70），采用双钢领，内钢领有一个斜槽，细纱由此进入两个钢领之间，而不需要像传统细纱机钢领那样将纱挂在钢丝圈上。滚动的“钢丝圈”实际上是个球形或圆柱形的滚动金属体，滚动“钢丝圈”在两个钢领之间受到纱线的推动而开始启动，启动后在外钢领跑道上与纱线一起运动，“钢丝圈”在离心力作用下几乎不再与内钢领接触。由于是滚动摩擦，倪 远 环锭细纱机加捻卷绕技术结构现状与创新评析 Page 23 of 25

因此“钢丝圈”与钢领之间的摩擦力很小，纺纱张力也小，纺纱质量稳定，断头低，毛羽少。

图69 图70

与普通环锭纺的钢领钢丝圈结构比，滚动钢丝圈加捻卷绕结构复杂，操作维护难度也较大。同时如上4.1节所述，对钢丝圈运行线速度极限的突破，可以解决钢领钢丝圈运行寿命问题，但未能解决进一步提升锭速时遇到的环锭纺纺纱气圈形态、张力波动状况对纺纱稳定性的影响。只要是有自由气圈的纺纱加捻形式，纺纱锭速的提高不得不考虑气圈对纺纱稳定性的影响。

4.6“钢领钢环”加捻卷绕

江苏申请人申请号为200610111975.7的发明专利申请（图71），公开了一种以金属环在“钢领”内侧沟槽中，以回转加偏心位移的复合运动代替钢丝圈滑动的加捻卷绕技术方案，笔者称其为“钢领钢环”加捻卷绕纺纱方式。该方案以纱线在“钢领”和金属环之间的摩擦阻力替代钢丝圈与钢领的摩擦阻力而获得纺纱张力，没有了钢丝圈，因而消除了钢丝圈与钢领的高速滑动摩擦损耗。

“钢领钢环”加捻卷绕纺纱方式结构简单，同时巧妙地将纱条卷绕张力的作功动能转换为推动钢环回转加偏心位移复合运动的动能，没有了机件相对高速运动带来的弊端，又将纱条与光滑的圆弧过渡的机件的摩擦阻尼转化为纺纱必需的加捻卷绕张力。只是“钢领钢环”的简单结构可能难以调整并适于不同的纺纱速度和纺制不同品种的纱线。因而该结构在进入商业化应用之前还有一段探索和改进的过程。

图71

5、结语

环锭纺钢领钢丝圈加捻卷绕技术是传统行业中的传统结构和工艺，同时，其又是制约单工位、单机甚至整个流程产能提升的关键所在。对此结构和工艺的创新突破是环锭细纱机诞生一百八十多年来业界一直祈盼并付之努力的事。

本文在数百项相关专利文献中检索出近百项具有代表性的专利申请案，作为讨论和研究环锭倪 远 环锭细纱机加捻卷绕技术结构现状与创新评析 Page 24 of 25

细纱机加捻卷绕结构发展和革新的背景技术，从中可以看到业界所关注的对象和积极变革的目标，或者还可以洞察到这些变革的发展趋向。

现今，新科技的发展势不可挡，新型纺纱技术不断进步和完善，高产能、高品质和高效能自动控制的纺纱形式，给予传统的环锭纺纱技术一种无形的压力，上述环锭纺纱加捻卷绕结构点点滴滴的革新积累是否会酝酿一种崭新变革的突起？但不管如何，钢领钢丝圈简单而巧妙的加捻卷绕结构，依然站在所有加捻卷绕技术结构之首，并继续地为人类绝大部分纺织产品的纺纱加工而服务。

特别说明：

1、 本文的形成得到了唐文辉先生和曹小华先生的帮助，在此一并表示感谢。

2、 本文涉及的专利技术大部分为非自由技术，仿制应用必须得到专利权人的许可。

参考文献：

1、唐文辉等，环锭细纱机断头分析与控制，纺织工业出版社，1986年版。 2、中国知识产权局专利局专利文献。

3、上海纺织专科学校教研组，棉纺工程（下），纺织工业出版社，1989年版。

4、李小兰等，一种环锭纺纱新装置（译文）〔J〕，棉纺织技术，2002；30（6）：60～62。 5、德国欧瑞康细纱机样本。

2009-03-18

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