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噴水引緯

來源：　發(fā)布時(shí)間：2011年05月09日

噴水織機(jī)是繼噴氣織機(jī)問世后不久出現(xiàn)的又一種無梭織機(jī)，由捷克人斯瓦杜（Svaty）發(fā)明，1955年第二屆ITMA上第一次展出了噴水織機(jī)。
噴水織機(jī)和噴氣織機(jī)一樣，同屬于噴射織機(jī)，區(qū)別僅在于噴水織機(jī)是利用水作為引緯介質(zhì)，通過噴射水流對(duì)緯紗產(chǎn)生摩擦牽引力，使固定筒子上的緯紗引入梭口。由于水射流的集束性較好，噴水織機(jī)上沒有任何防水流擴(kuò)散裝置，即使這樣它的筘幅也能達(dá)到兩米多。
噴水織機(jī)的水射流集束性好，加之水對(duì)緯紗的摩擦牽引力也大，從而使噴水織機(jī)的緯紗飛行速度、織機(jī)速度都居各類織機(jī)之首。
在噴水織機(jī)上，織物織成后需在織機(jī)上除去絕大部分水，故只適用于合成纖維、玻璃纖維等疏水性纖維紗線的織造，因此噴水織機(jī)在制織品種上有著局限性。
噴水織機(jī)與噴氣織機(jī)都是利用流體來引緯，所以引緯原理和引緯裝置都很相似，但其特有的裝置有噴射泵、水滴密封疏導(dǎo)和回收裝置、織物脫水干燥裝置等。噴水織機(jī)上與水接觸的部件要防銹。
一、噴水引緯原理
噴水織機(jī)的水射流與噴氣織機(jī)的射流相似，射流在噴嘴軸線上的速度最高，在等速核心區(qū)內(nèi)速度相等，可按離開噴嘴的距離分為三段，如圖8-37所示。

圖8-37? 水射流斷面結(jié)構(gòu)示意圖
（1）LA：被稱為初始段，這一段的長(zhǎng)度就是核心區(qū)的長(zhǎng)度，因此在初始段內(nèi)的軸線上，各點(diǎn)的流速相等，等于水流噴出的速度。
（2）LB：被稱為基本段，這一段中由于射流周圍的空氣不斷地進(jìn)入射流錐內(nèi)，使射流的速度逐漸降低，射流截面逐漸擴(kuò)大，但射流仍未出現(xiàn)分離現(xiàn)象，因而在基本段內(nèi)的水流仍能起著牽引緯紗的作用。
（3）LC：被稱為霧化段，這一段中射流中的水滴出現(xiàn)分離，射流束解體，水滴霧化而消散在大氣之中，因而在霧化段內(nèi)的水流已失去牽引緯紗的能力。
由此可見，噴水引緯主要依靠的是初始段和基本段內(nèi)水射流對(duì)緯紗的牽引作用，從而織
機(jī)的引緯幅寬與LA

、LB的長(zhǎng)度有關(guān)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，各段長(zhǎng)度與孔徑d0有如下關(guān)系：

水射流能夠用于引緯的長(zhǎng)度大約為：

若以較大的噴嘴內(nèi)徑d0＝2.8mm代入，則

水射流中水滴的速度因受空氣阻力而下降。空氣阻力F可用下式表示：

???????????????????????????? （8-16）
式中：

——空氣的密度；


——球體阻力系數(shù)；

——水滴半徑；


——水滴速度。
由于????????????????????????????????????????

式中：

——水滴質(zhì)量

——水的密度
則，?????????????????????????????????????????????????????

其中，???????????????????????????????

根據(jù)初始條件

，

，可解得：

又有????????????????????????????????????????

則??????????????????????????????????????

根據(jù)初始條件

，

可解得：

??????????????????????????????? ??（8-17）
由此可見，水滴速度隨其通過的距離ｓ而呈負(fù)指數(shù)關(guān)系衰減，衰減的快慢還受到常量

值的影響。
二、噴水引緯裝置
噴水引緯系統(tǒng)主要包括噴射泵和噴嘴。
（一）噴射泵?
噴射泵是噴水織機(jī)引緯裝置中的主要部分，每臺(tái)噴水織機(jī)上都配有一臺(tái)噴射泵，它在織機(jī)一回轉(zhuǎn)中能提供可引入一緯的高壓水流。
噴射泵的工作方式分為定速噴射方式和定角噴射方式兩種。定速噴射方式的噴射泵，其柱塞將水吸入缸體的運(yùn)動(dòng)是靠凸輪驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)彈簧的壓縮，但對(duì)已吸入到缸體內(nèi)的水的加壓是利用彈簧的恢

復(fù)力驅(qū)使柱塞運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，因此，與定速噴射方式對(duì)應(yīng)的噴射泵被稱為彈簧泵，定速噴射方式的水速、水量和水壓不隨車速變化，而噴射角（噴射過程占織機(jī)主軸的角度）隨車速增加而增加，其特點(diǎn)是壓力調(diào)整較容易，目前基本都采用這種工作方式。
定角噴射方式的噴射泵，其柱塞將水吸入缸體的運(yùn)動(dòng)也是靠凸輪驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的，對(duì)已吸入到缸體內(nèi)的水的加壓也是由凸輪驅(qū)使柱塞運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，因此，與定角噴射方式對(duì)應(yīng)的噴射泵被稱為凸輪泵。定角噴射方式的水量和噴射角不隨車速變化，而水速和水壓隨車速增加而增加，其特點(diǎn)是壓力調(diào)整相當(dāng)困難，故現(xiàn)很少采用。
噴射泵按其柱塞在織機(jī)上工作時(shí)的狀態(tài)又分為立式和臥式兩種。圖8-38所示為臥式吸入型彈簧泵，它由穩(wěn)壓水箱、進(jìn)水閥、出水閥、引緯水泵三個(gè)部分組成。

圖8-38? 噴水織機(jī)的噴射泵
1－角形杠桿? 2－輔助桿? 3－凸輪? 4－彈簧座? 5－彈簧? 6－彈簧內(nèi)座? 7－缸套? 8－柱塞? 9－出水閥
10－進(jìn)水閥? 11－泵體? 12－排污口? 13－調(diào)節(jié)螺母? 14－連桿? 15－限位螺栓? 16－穩(wěn)壓水箱
1．穩(wěn)壓水箱?
由穩(wěn)壓水箱16（見圖8-38）向噴射泵提供引緯所需的水，其水位穩(wěn)定，消除氣泡并進(jìn)行了過濾。穩(wěn)壓水箱的水流通過車間內(nèi)的分配管路從進(jìn)水孔送入穩(wěn)壓水箱中，進(jìn)水孔處裝有一自動(dòng)開關(guān)，當(dāng)水位達(dá)到規(guī)定液面時(shí)，在浮球作用下關(guān)閉進(jìn)水閥，反之則開啟進(jìn)水閥。濾網(wǎng)防止雜物進(jìn)入泵體，通過橡膠管將穩(wěn)壓水箱的出水孔和泵體的進(jìn)水閥相連接。
2．進(jìn)水閥和出水閥?
出水閥9和進(jìn)水閥10（見圖8-38）都是一種球形閥，其作用原理也相同。當(dāng)進(jìn)水閥10的鋼球與閥座的下方密接封閉后能阻止水流進(jìn)入，而出水閥9的鋼球與閥座的上方密接后，水流能從閥座邊孔流出。當(dāng)柱塞8在凸輪作用下向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，缸套７內(nèi)為負(fù)壓狀態(tài)，進(jìn)水閥10的鋼球接觸閥座下方密接，阻止水流流

出。當(dāng)柱塞8在凸輪作用下向右運(yùn)動(dòng)，對(duì)水流加壓時(shí)，進(jìn)水閥10關(guān)閉，而出水閥9打開，水流通過出水閥形成射流從噴嘴噴出。
３．引緯水泵?
主要由缸套7、柱塞8、彈簧5、彈簧座4、彈簧內(nèi)座6、調(diào)節(jié)螺母13、凸輪3與角形杠桿１等組成（見圖8-38）。
凸輪3裝在織機(jī)墻板外側(cè)的副軸上，作順時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)凸輪3由小半徑轉(zhuǎn)向大半徑時(shí)，通過角形杠桿１和連桿14拖動(dòng)柱塞8向左運(yùn)動(dòng)，則彈簧內(nèi)座6連同彈簧5一起向左運(yùn)動(dòng)，彈簧被壓縮，同時(shí)水流進(jìn)入泵體。當(dāng)凸輪3轉(zhuǎn)至最大半徑后，隨凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，角形杠桿１與凸輪脫離，角形杠桿被迅速釋放，柱塞8在彈簧5的作用下向右運(yùn)動(dòng)，對(duì)缸套內(nèi)的水進(jìn)行壓縮，增大的壓力使出水閥9打開，射流從出水閥經(jīng)噴嘴射出，牽引著緯紗向前飛行。
引緯水泵的參數(shù)主要有柱塞動(dòng)程、噴射水量、射流壓力和噴射開始時(shí)間等。
（１）柱塞動(dòng)程的調(diào)節(jié)：
柱塞的最大動(dòng)程取決凸輪大小半徑之差和角形杠桿長(zhǎng)短臂的比值。該比值一定時(shí)，可通過限位螺釘15將柱塞動(dòng)程調(diào)小，限位螺釘?shù)奈恢迷礁撸麆?dòng)程越小。
（２）噴射水量的調(diào)節(jié)：
在柱塞直徑一定時(shí)（從14～22mm共有5種，與織機(jī)筘幅有關(guān)，筘幅越寬，柱塞直徑也越大），則由柱塞的動(dòng)程決定噴射水量，柱塞的動(dòng)程減小，水量也隨之減小。
（３）射流壓力的調(diào)節(jié)：
射流壓力的大小與柱塞直徑、彈簧的剛度以及彈簧初始?jí)嚎s量有關(guān)。柱塞直徑和彈簧參數(shù)（彈簧的剛性系數(shù)為１５～２５N/mm范圍內(nèi)）決定了噴射泵的射流最大壓力。當(dāng)柱塞直徑和彈簧一定時(shí)，射流壓力靠調(diào)節(jié)彈簧初始?jí)嚎s量進(jìn)行調(diào)整，將彈簧座4向右擰，則初始?jí)嚎s量增加，射流壓力增大，反之將減小。引緯水泵的最大壓力可達(dá)300～350N/cm2。
（４）噴射開始時(shí)間：
引緯凸輪大半徑脫離角形杠桿的瞬間即為噴射時(shí)間，因而由引緯凸輪在其軸上的固定相位決定。若要推遲噴射時(shí)間，只要松

開凸輪，逆時(shí)針轉(zhuǎn)過一個(gè)角度即可，反之，順時(shí)針轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，就可提前噴射時(shí)間。
（二）噴嘴
噴水織機(jī)上只有一只噴嘴，整個(gè)引緯就是靠它完成的。由于水射流的集束性遠(yuǎn)較氣流好，因而噴水織機(jī)的噴嘴比噴氣織機(jī)的短，但結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜和精密。
1．噴嘴?
一種典型的噴嘴結(jié)構(gòu)如圖8-39所示。它由噴嘴體３、導(dǎo)緯管１、噴嘴座２和

圖8-39? 噴嘴
1－導(dǎo)緯管? 2－噴嘴座? 3－噴嘴體? 4－襯管
襯管４等組成。壓力水流進(jìn)入噴嘴后，通過環(huán)狀通道a和6個(gè)沿圓周方向均布的小孔b、環(huán)狀縫隙c，以自由沉沒射流的形式射出噴嘴。環(huán)狀縫隙由噴嘴管1和襯管4構(gòu)成，移動(dòng)噴嘴管1在噴嘴體2中的進(jìn)出位置，可以改變環(huán)狀縫隙的寬度，調(diào)節(jié)射流的水量。6個(gè)小孔b對(duì)渦旋的水流進(jìn)行切割，減小其旋度，提高射流的集束性。
水流壓力P與噴嘴噴出速度

之間存在一定的關(guān)系，可利用伯努利定理計(jì)算：

????????????????????????? （8-18）
式中：

、

——分別為大氣壓力和水的密度；

、

——分別為噴嘴入口與出口直徑；

、

——分別為局部阻力系數(shù)與流量系數(shù)。
通常計(jì)算的水速

較實(shí)際水速高，計(jì)算水速

、實(shí)際水速

、和緯紗速度

之間有如下經(jīng)驗(yàn)公式：

由于水的質(zhì)量較空氣大得多，因此噴水織機(jī)要考慮水滴在飛行過程中因重力造成的下落，其進(jìn)出梭口落差與噴射的初速、噴嘴噴出射流的角度、織機(jī)筘幅有關(guān)。為了保證引緯質(zhì)量，工藝上要求在緯紗飛行的全過程中，水射流的軌跡不能與上、下層經(jīng)紗相觸及，故在決定梭口高度及筘座動(dòng)程時(shí)要考慮落差。
噴嘴水平安裝即水平噴射時(shí)，其落差為：

??????????????????????? （8-19）
如果其它條件不變，只是以仰角α噴射，且使射流最高點(diǎn)在上機(jī)筘幅中點(diǎn)處，則這時(shí)水射流落差為：

?????????????????????? ??（8-20）

因α很小，cosα≈１，則

由此可見，采用仰角噴射較水平噴射落差要小３／４，可消除落差對(duì)引緯的影響。
上機(jī)調(diào)整時(shí)，可根據(jù)下式確定仰角α：
????????????????????? （8-21）
由于α值很小，需十分準(zhǔn)確地調(diào)整。
噴水引緯對(duì)水質(zhì)要求較高，這是因?yàn)樗泻械碾s質(zhì)會(huì)腐蝕和堵塞水泵、管道及噴嘴，輕者影響引緯，造成織疵，重者損壞機(jī)件，縮短機(jī)器壽命。機(jī)上用水需凈化，指標(biāo)有濁度、ｐＨ值、硬度、正離子含量、負(fù)離子含量、高錳酸鉀消耗量和蒸發(fā)殘存物等。
三、噴水引緯的品種適應(yīng)性
噴水引緯以單向流動(dòng)的水作為引緯工質(zhì)，這有利于織機(jī)高速。在幾種無梭引緯織機(jī)中，噴水織機(jī)是車速最高的一種，適用于大批量、高速度、低成本的織物加工。
噴水引緯通常用于疏水性纖維（滌綸、錦綸和玻璃纖維等）的織物加工，加工后的織物要經(jīng)烘燥處理。
在噴水織物上，緯紗由噴嘴的一次性噴射射流牽引，射流流速按指數(shù)規(guī)律迅速衰減的特性阻礙了織機(jī)幅寬的擴(kuò)展，最寬的織機(jī)幅寬為2.3m。因此，噴水織機(jī)只能用于窄幅或中幅的織物加工。
噴水織機(jī)可以配備多臂開口裝置，用于高經(jīng)密原組織及小花紋組織織物的加工，如縐紋呢、緊密緞?lì)惪椢铩⑾y布等。噴水織機(jī)的選緯功能較差，最多只能配用兩只噴嘴，進(jìn)行混緯或雙緯色織造。使用兩只噴嘴的織機(jī)常用于織制緯紗左、右捻輪流交替的合纖長(zhǎng)絲縐類或喬其紗類織物。
噴水引緯是消極引緯方式，梭口是否清晰是影響引緯質(zhì)量的重要因素。