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噴氣引緯

來源：　發布時間：2011年05月09日

噴氣織機的引緯方法是用壓縮氣流牽引緯紗，將緯紗帶過梭口。噴氣引緯的原理早在1914年就由Brooks申請了專利，但直到1955年的第二屆ITMA上才展出了樣機，其筘幅也只有44cm。噴氣織機真正成熟是在此二十多年之后。之所以經過這么長的時間，是因為噴氣織機的引緯介質是空氣，而如何控制容易擴散的氣流，并有效地將緯紗牽引到適當的位置，符合引緯的要求，是一個極難解決的技術問題，直到一批專利逐步進入實用階段，這一難題得到解決。這些專利主要包括美國的Ballow異形筘、捷克的Svaty空氣管道片方式及荷蘭的Te Strake輔助噴嘴方式等。
最近十幾年，隨著電子技術、微機技術在噴氣織機上的廣泛應用，其機構部分大大簡化，工藝性能更為理想，在織物質量、生產率方面有了長足的進步。噴氣織機已成為發展最快的一種織機。
在噴氣織機的發展過程中，已形成了單噴嘴引緯和主輔噴嘴接力引緯兩大類型。在防止氣流擴散方面也有兩種方式：一種是管道片方式，另一種是異形筘方式。由引緯方式和氣流擴散方式的不同組合形成了噴氣織機的三種引緯型式。
（1）單噴嘴＋管道片?
該型式引緯完全靠一只噴嘴噴射氣流來牽引緯紗，氣流和緯紗是在若干片管道片組成的管道中行進的，從而大大減輕了氣流擴散。
（2）主噴嘴＋輔助噴嘴＋管道片?
前一種形式的噴氣織機雖簡單，但因氣流在管道中仍不斷衰減，織機筘幅只能到190cm，故人們在筘座上增設了一系列輔助噴嘴，沿緯紗行進方向相繼噴氣，補充高速氣流，實現接力引緯。
（3）主噴嘴＋輔助噴嘴＋異形筘?
前兩種形式的噴氣織機每引入一緯，管道片需在引緯前穿過下層經紗進入梭口與主噴嘴對準，引緯結束后，需再穿過下層經紗退出梭口。由于管道片具有一定厚度，且為有效地防止氣流擴散緊密排列，這就難以適應高經密織物的織造，加之為保證管道片能在打緯時退出梭口，筘座的動程較大，

也不利于高速。于是人們將防氣流擴散裝置與鋼筘合二為一，發明了異形筘。異形筘的筘槽與主噴嘴對準，引緯時，緯紗與氣流沿筘槽前進。由于這種引緯型式在寬幅、高速和品種適應性等方面優勢明顯，為噴氣織機廣泛采用。
一、噴氣引緯原理
（一）射流的性質
壓縮氣流從圓形噴嘴射出時即形成圓射流，它具有“噴射成束”的特點，噴嘴噴出的氣流速度為100～200m/s，當它們一旦接觸周圍空氣時，靠近射流邊界上的微團便要與相鄰的靜止空氣發生混合，其結果是射流將自己的一部分動量傳給周圍的空氣，使部分原來靜止的空氣被射流帶動向前運動（稱之為射流的卷吸作用），與此同時還使部分原來靜止的空氣獲得較低的垂直于射流軸向的速度而緩慢地運動（稱之為射流的擴散作用），這種現象沿射流的行進方向一直發生下去，導致射流能量的逐漸耗散，速度越來越低，射流截面也越來越大。
圖8-28所示為圓射流的結構圖，圖中Ｏ為射流的極點，射流以軸線ＯＸ為對稱軸，并沿

圖8-28? 圓射流結構
邊界ae和bf擴散成圓錐體，a、b之間的距離為噴嘴直徑d0，α稱為射流擴散角。在射流錐體中，除abc叫做射流的核心區外，其余部分叫做混合區，核心區內各點的流速相等，均等于噴口的流速v0，圓射流的擴散角一般為12°~15°，其核心區長度s0為：

?????????????????????????????? （8-12）
式中：

——噴嘴直徑；

——噴嘴紊流系數，圓形噴嘴為0.07；

?????? ——實驗常數，圓射流為0.035。
過了核心區之后的射流，在同一截面上速度分布的規律是越接近于軸線位置的速度越大，且射流軸線上的流速

可用下面的經驗公式計算：

??????????????????????????????? （8-13）
式中：

——距噴嘴出口為x處的射流中心點流速； <

——噴嘴出口處中心點流速；

——噴嘴紊流系數（因噴嘴特性而異）；

——噴嘴出口處直徑。
若以單個主噴嘴引緯型式為例，噴嘴直徑d0＝11mm，則射流軸線上的速度變化特征如圖8-29所示，在核心區長度范圍內，軸心速度相等，在這之后流速下降很快，當x=360mm

圖8-29? 射流軸心氣流速度的衰減
時，軸心的流速只有原來的

，而在s=740mm處，只有原來的

，難以滿足引緯要求，需設置防氣流擴散裝置。
對于圓形噴嘴，可根據圖8-28求出距噴口x處的射流截面直徑dx的大小。由圖中幾何關系可得：

?????????????????????? （8-14）
若α取中間值13.5°，則

以上討論的是圓射流的特性，若氣流從矩形或橢圓形孔口噴射出來，則稱之為扁射流，它的結構特征和參數計算與圓射流不同，較為復雜。
在采用接力引緯的噴氣織機上，主噴嘴和輔助噴嘴射流軸線之間呈一定夾角，兩者的射流在合流時發生碰撞，為使兩股射流碰撞后的能量損失小而利用率高，主噴嘴和輔助噴嘴之間的夾角應小些，使合流后的射流更有利于引緯。
（二）氣流引緯時緯紗的受力
緯紗在射流的控制下運動，緯紗所受的射流牽引力為：

?????????????????? （8-15）
式中：

——氣流對紗線的摩擦系數（在0.025～0.033之間，根據紗線的表面性質確定）；

——空氣密度（kg/m3）；

——作用在單元紗段上射流流速（m/s）；

——單元紗段的飛行速度（m/s）；

——單元紗段的直徑（m）；

——單元紗段的長度（m）。
由上式可知，在其它條件相同時，Cf值愈大的紗線，氣流對緯紗的摩擦牽引力也大。實驗表明：空氣阻力系數Cf與纖維種類、紗線表面的毛茸程度有關，如纖維表面光滑、紗身毛茸少的紗線的Cf

值較小，反之則較大。
上式中的πＤｄl是受氣流牽引的紗線微段的表面積，表面積愈大，紗線受到的摩擦牽引力也愈大，即紗線直徑粗時，紗線受到的摩擦牽引力大。紗線受到的摩擦牽引力，還與氣流和緯紗的相對速度的平方成正比。在引緯開始時，氣流速度很大，而緯紗處于靜止狀態，故兩者的相對速度最大。隨引緯的進行，氣流速度因擴散作用越來越低，而緯紗速度越來
越高，故氣流和緯紗的相對速度下降，對應的緯紗所受的摩擦牽引力減小，但受氣流牽引的
紗線長度在增加，且增加得很快，兩者增長的結果使Ｆ開始時迅速增加，經歷一段時間后，
Ｆ不再有明顯的增加。
實際引緯時，緯紗除了受到氣流的摩擦牽引力外，還受到阻力的作用，阻力主要是緯紗進噴嘴之前與導紗器的摩擦引起的。
在噴氣引緯時，緯紗飛行速度的平均值已突破50m/min，緯紗飛行速度的大小和變化特征與引緯時氣流速度的大小和變化特征密切相關。氣流與緯紗速度的理想配合應為：緯紗飛行速度ｕ盡量接近ｖ，但又不超過ｖ，這樣既能保證緯紗以高速飛行，縮短緯紗的飛行時間，又能保證緯紗挺直。在接力引緯的噴氣織機上，由于氣流能按需要得到及時補充，使氣流速度的波動范圍小，（ｖ－ｕ）的差值變化也小到更加理想的程度，如圖8-30所示，從而為提

圖8-30? 噴氣織機（ｖ－ｕ）的差值變化
高噴氣引緯質量和增加引緯幅寬，提供了良好的條件。
二、噴氣引緯裝置
（一）主噴嘴
緯紗經儲緯定長裝置后到達主噴嘴，通過進紗孔進入主噴嘴，主噴嘴與壓縮空氣管相通，因此它是用來直接噴射緯紗的。在單噴嘴織機上完全靠它完成引緯，主噴嘴的尺寸較大，結構也較簡單；而在接力引緯的噴氣織機上，主噴嘴的直徑較小，一般只有6mm左右，噴嘴的結構卻更為復雜和精密，以獲得理想的射流。
主噴嘴有多種結構形式，其中應用極為普遍的一種為組合式噴嘴，它的結構如圖

8-31所示。組合式噴嘴由噴嘴殼體1和噴嘴芯子2組成。壓縮空氣

圖8-31? PAT型噴氣織機主噴嘴結構示意圖
1－噴嘴殼體? 2－噴嘴芯子? 3－導紗孔? 4－進氣孔? 5－整流室? 6－環形氣室? 7－環狀柵形縫隙
由進氣孔4進到環形氣室6中，形成強旋流，然后經過噴嘴殼體和噴嘴芯子之間環狀柵形縫隙7所構成的整流室5，整流室截面的收縮比是根據引緯流速的要求來設計的。整流室的環狀柵形縫隙起“切割”旋流的作用，它將大尺度的旋流分解成多個小尺度的旋流，使垂直于前進方向的流體的速度分量減弱，而前進方向的速度分量加強，達到整流目的。
在B處匯集的氣流，將導紗孔3處吸入的緯紗帶出噴口C。BC段為光滑圓管，稱為整流管，對引緯氣流進一步整流，當整流段長度與管徑之比大于6～8時，整流效果較好，從主噴嘴射出的射流擴散角小，集束性好，射程也遠。
噴嘴芯子在噴嘴殼體中的進出位置可以調節，使氣流通道的截面積變化，從而改變射流的出流流量。
雖然主噴嘴將緯紗送出的距離較短，但有輔助噴嘴的接力作用，從而保證了引緯的要求。
主噴嘴出口到防氣流擴散裝置的距離不能太大，否則射流截面直徑因擴散將大于防氣流擴散裝置的直徑，使相當部分的氣流不能進入防氣流擴散裝置。根據前面的公式，距離x應小于（ｄx－ｄ0）/4.8。
主噴嘴的固裝有兩種型式，一種是主噴嘴固定在機架上，不隨筘座一起前后擺動，即分離式，最初幾乎所有的噴氣織機都采用這種方式，為使主噴嘴在引緯時能與管道片的孔或筘槽對準，要求筘座在后止點有相當長的相對靜止時間，這會使筘座運動的加速度增大，不利于車速提高，加之筘座相對靜止期間筘座仍有少量位移，這會造成防氣流擴散裝置內的氣流壓力出現駝峰，易造成緯紗頭端的卷曲飛舞。另一形式是主噴嘴固裝在筘座上，隨筘座一起前后擺動，它可以保證噴嘴與筘槽或管道片始終對準，允許的引緯時間角延

長，加之筘座無需靜止時間，打緯運動的加速度小，從而有利于寬幅、高速，同時可降低引緯所需的氣壓和耗氣量。目前一些先進的噴氣織機上在活動的主噴嘴之前，還附加一只輔助的固定噴嘴，可以使進入主噴嘴的緯紗更為穩定。
（一）防氣流擴散裝置
防氣流擴散裝置有兩種，一種是管道片，另一種是異形筘。管道片組成管道，管道片之間要留有間隙以容納經紗，在管道片的徑向開有脫紗槽，以便完成引緯后，緯紗從管道中脫出留在梭口中。常見的管道片如圖8-32所示，管道片上方的開口部分供引緯完成后，緯紗從

圖8-32? 各種管道片的形狀
管道片脫紗槽中脫出，留在梭口中。管道片防氣流擴散效果好，但對經紗干擾重，筘座動程大不利于高速，因此新型噴氣織機上都采用異形筘防氣流擴散。
異形筘也稱槽筘，其筘片如圖8-33所示。主噴嘴與筘槽對準，噴出的氣流牽引緯紗在這

（a）???????????????????????? （b）
圖8-33? 異形筘的形狀
種特殊筘齒的凹槽內通過梭口。因此，在引緯時，筘槽必須位于梭口中央，如圖8-33（a）所示，而到打緯時織口接觸筘槽上部，緯紗被打入織口，如圖8-33（b）所示。顯然異形筘防氣流擴散的效果不及封閉較多的管道片組成的管道，但它能適應高經密織物的制織，并為織機高速提供了可能。
筘片的槽口十分光滑，槽口的高度和寬度各為6mm左右，梭口滿開的尺寸也很小，在鋼筘處的梭口高度（即有效梭口高度）只有15mm左右，鋼筘打緯的動程也只有35mm，這些均有利于織機的高速。筘齒的密度和間隙與普通筘一樣，按上機筘幅和每筘穿入數確定筘號。
（二）輔助噴嘴
為在噴氣織機上實現寬幅和高速，必須采用接力引緯方式，靠輔助噴嘴補充高速氣流，保持氣流對緯紗的牽引作用。在異形筘防氣流擴散的噴氣織機上采用的輔助噴嘴，它單獨安裝在異形筘筘槽的前

方，氣流從調節閥輸出后，進入電磁閥氣室中心，電磁閥開啟后，氣流通過軟管進入輔助噴嘴內腔，將氣流噴出。
輔助噴嘴的噴孔大致可分為單孔型和多孔型。單孔型輔助噴嘴的圓孔直徑在1.5mm左右，而后發展起來的多孔型的孔徑在0.05mm左右。多孔型較典型的有19孔輔助噴嘴，19只孔分５排分布，各排的孔數分別為3、4、5、4、3只。多孔型還有設置成放射條狀或梅花狀的。就噴出氣流的集束性而言，多孔型要比單孔型理想，這是因為輔助噴嘴的壁厚很薄，而壁厚和孔徑之比＜１時，氣流的噴射錐角增大，集束性也差。在壁厚一定的情況下，用多個微孔取代單個圓孔將有助于增大壁厚與孔徑之比值，提高了氣流的集束性。
輔助噴嘴上噴孔所在的部位通常是微凹的，這樣可防止噴孔的毛頭刺破或刮毛經紗。輔助噴嘴的噴射角度與主射流的夾角要小，約9°左右，這使得兩股射流碰撞后的變化率小，可充分利用合流后的氣流速度。輔助噴嘴固裝在筘座上，其間距取決于主射流的消耗情況，一般在靠近主噴嘴的前、中段較稀，而后段較密，這樣有助于保持緯紗出口側的氣流速度較大，減少緯縮疵點。
用了輔助噴嘴后大大地增加了噴氣引緯的耗氣量，為節約壓縮空氣，一般采用如圖8-34

圖8-34? 多噴嘴分組接力噴氣
所示的分組依次供氣的方式，一般2～5只輔助噴嘴成一組，由一只閥門控制，各組按緯紗行進方向相繼噴氣。控制主噴嘴和輔助噴嘴的閥門均為電磁閥，電磁閥對噴射時間調節方便，便于實現自動控制。在噴氣織機上所采用的電磁閥具有工作頻率高、響應快的特性，以適應織機的高速。
在一些噴氣織機的出口側外加裝一只特殊的輔助噴嘴，也稱延伸噴嘴，它的作用是拉伸引緯結束時的緯紗，可有效減少噴氣引緯緯縮疵點。
（三）供氣裝置
制備高質量壓縮空氣的空氣壓縮系統如圖8-35所示。空氣壓縮機1將空氣壓入儲氣罐2。

圖8-35? 空氣壓縮

系統示意圖
1－空氣壓縮機? 2－貯氣罐? 3－干燥器? 4－主過濾器? 5－輔助微粒過濾器? 6－微粉霧過濾器
由空氣壓縮機作用，空氣壓力被提高到7×105Pa（該壓力可調），空氣溫度也上升到40℃。這時，空氣中的大量水分凝結為冷凝水，由儲氣筒的排水管中排出，空氣中90%以上水分被排除。空氣壓縮機有活塞式、螺桿式和渦輪式三種，目前以螺桿式和渦輪式應用較為廣泛。空氣壓縮機又可分為加油式和不加油式，相應地產生了含油和不含油壓縮空氣。
儲氣罐2作為織造車間的壓縮空氣供氣源，應具有很大的容氣量，它衰減了來自空氣壓縮機的空氣壓力脈動，使供氣壓力保持穩定。同時，空氣在儲氣罐內流動緩慢，讓水分和一些有害雜質能從中分離出來。
儲氣罐流出的壓縮空氣經干燥器3進一步除去水分，通常采用的是冷凍式干燥器。壓縮空氣被冷卻到20℃，于是水分被進一步冷凝出來，經干燥器之后，空氣中99.9%的水分被排除，其大氣壓露點溫度降為-17℃。
主過濾器4對來自干燥器的壓縮空氣進行過濾。主過濾器的過濾材料為陶瓷，過濾精度達3～5μm，過濾對象是粒子較大的水、油、雜質。經過濾后，空氣中3～5μm以上的雜質和99%的含油被除去。
過濾精度為0.3～1μm的輔助微粒過濾器5和過濾精度為0.01μm的微粉霧過濾器6，其過濾目的主要是除去經過主過濾器過濾后壓縮空氣中殘留的油分，使空氣含油量幾乎下降為零，同時把相應尺寸的雜質微粒過濾出來。使用蝸輪式和不加油螺桿式空氣壓縮機時，由于壓縮空氣中不含油分，因此輔助微粒過濾器和微粉霧過濾器可以不用，或者只使用輔助微粒過濾器。經這種流程生產的壓縮空氣能滿足噴氣織機用壓縮空氣的干燥、無油要求。
三、噴氣織機的混緯與多色緯制織
噴氣織機在制織多色緯時，每一種緯紗需要配置一只主噴嘴，以防紗線之間的纏繞，且要使每一只主噴嘴與防氣流擴散裝置對準，以達到良好的

防擴散效果。由于異形筘的筘槽尺寸較小，在多個主噴嘴的情況下，難以保證每個主噴嘴噴射的氣流都處于筘槽中的最佳位置，
因此，對多色緯制織，噴氣織機不及劍桿織機。同片梭織機一樣，噴氣織機目前較為成熟的
最大色緯數為四種，此外還有兩色任意引緯（可用來混緯）。
圖8-36為JAT500型噴氣織機上兩色任意順序織造的控制系統，結構很簡單。兩只

圖8-36? 噴氣織機兩色織造控制系統
1－操作鍵盤? 2－微機控制系統? 3－儲緯控制器? 4、5－主噴嘴
主噴嘴4、5挨在一起，通過各自的儲緯控制器３供緯，上機時，需將引緯順序由操作鍵盤
１輸入微機控制系統２。在織造過程中，由微機控制在相應的時刻打開與色緯排列對應的主
噴嘴的電磁閥，引入該種緯紗，而另一只噴嘴的電磁閥未被打開，不引緯。噴氣織機上四色緯織造的控制也類似。
四、噴氣引緯的品種適應性
噴氣引緯以慣性極小的空氣作為引緯工質，并且引緯工質單向流動，因此織機車速很高，具有高入緯率的特點（可達2000m/min以上），實現了高速高產，織機的占地面積也小。
隨著噴氣引緯技術的迅速發展，噴氣引緯的品種適應性和產品質量也得到了相應的提高，可用于輕薄直至重厚各種類型的織物加工，緯紗能選擇4～6色，原料主要為短纖紗和化纖長絲。噴氣引緯特別適宜于細薄織物加工，在生產低特高密單色織物時具有明顯的優勢。
與劍桿引緯機構和片梭引緯機構相比，噴氣引緯機構的結構簡單、零件輕巧、振動也小，可以采用非分離式筘座，將引緯部件直接安裝在筘座上，隨同筘座擺動，這為連桿式打緯機構的使用創造了條件。連桿式打緯機構為低副傳動，共軛凸輪打緯機構為高副傳動。因此，連桿式打緯機構加工比較方便，零件磨損較少。由于前述原因，噴氣織機的價格較低（為相同裝備水平的劍桿織機價格80%～90%左右），投資成本較少。 <

噴氣引緯產量高、質量好、成本低，十分適宜于面大量廣的單色織物生產，經濟效益較好。采用管道式噴氣引緯，進行需求量極大的中檔和部分高檔織物的中速生產，則經濟效益和節能效果較為明顯。
噴氣引緯屬于消極引緯方式，引緯氣流對某些緯紗（如粗重結子線、花式紗等）缺乏足夠的控制能力，容易生產引緯疵點。氣流引緯對經紗的梭口清晰度也有很嚴格的要求，在引緯通道上不允許有任何的經紗阻檔，否則會引起緯停關車，影響織機效率。應該注意：噴氣織造的高速度和經紗高張力特點（經紗高張力有利于梭口清晰）對經紗的原紗質量和前織準備工程的半成品質量有很高的要求。