轉(zhuǎn)杯紡紗器專利技術(shù)綜述

梁騰隆

轉(zhuǎn)杯紡紗是通過高速回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)杯及轉(zhuǎn)杯內(nèi)的負(fù)壓完成纖維輸送、凝聚、并合、加捻成紗的一種新型紡紗方法[1]。轉(zhuǎn)杯紡紗器通過分梳輥將喂入的條子分梳成連續(xù)不斷的單纖維并隨氣流均勻地輸入轉(zhuǎn)杯，通過轉(zhuǎn)杯的高速回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)加捻，再由引紗卷繞機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)杯中的紗引出并卷繞成紗筒，加捻和卷繞分開，解決了高速和大卷裝間的矛盾。

轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)包含喂給裝置、紡紗器以及卷繞裝置三大部分，其中紡紗器則是紡紗機(jī)的核心部件，轉(zhuǎn)杯紡紗過程中纖維輸送、凝聚、并合、加捻都是由紡紗器完成，轉(zhuǎn)杯紡紗器直接影響著成紗品質(zhì)、紗線質(zhì)量、紗線斷頭率、紗線穩(wěn)定性等方面[2]。絕大多數(shù)轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的技術(shù)革新都是圍繞紡紗器展開的，可以說一部轉(zhuǎn)杯紡紗器的發(fā)展史就是轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的進(jìn)步史。因此，有必要就國內(nèi)外轉(zhuǎn)杯紡紗器專利技術(shù)的發(fā)展情況進(jìn)行探究，以了解轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)發(fā)展的過去和現(xiàn)在，指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。

1 紡紗器的技術(shù)分類

由于轉(zhuǎn)杯紡紗器軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)直接影響紡紗生產(chǎn)效率和紡紗質(zhì)量，自從轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)誕生之日起，紡織企業(yè)和科研院校對(duì)其的研究從未間斷，主要圍繞提高轉(zhuǎn)杯軸承的轉(zhuǎn)速進(jìn)行改進(jìn)，其專利申請量最多，占申請總量的38.49%，涉及滾動(dòng)軸承、空氣靜力軸承、磁性軸承等方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在提高轉(zhuǎn)速的前提下，注重延長軸承的使用壽命、減少噪音以及降低能耗；涉及紡紗杯的申請量占總申請量的29.73%，主要包括紡紗杯凝聚槽槽型、凝聚槽數(shù)量、紡紗杯表面材料、紡紗杯的清潔等結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，以提高紡紗質(zhì)量和紡紗杯的使用壽命；涉及假捻盤的申請量占申請總量的3.05%，其用于增強(qiáng)剝離紡紗杯凝聚槽時(shí)紗線段的強(qiáng)力，主要圍繞在不損傷紗條質(zhì)量的前提下，提高盤面的摩擦性能而展開改進(jìn)，由于其結(jié)構(gòu)簡單，變型較少，因此申請量較少。轉(zhuǎn)杯紡紗器的具體分類參見表1。

表1技術(shù)分解及定義

2 技術(shù)發(fā)展概況

2.1 重要申請人分析

根據(jù)轉(zhuǎn)杯紡紗器專利文獻(xiàn)中申請人和申請量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，得到該領(lǐng)域全球范圍內(nèi)重要申請人申請量排名情況，如圖1所示。排名前5位的申請人依次為STAHLECKER、RIETER INGOLSTADT（立達(dá)）、SCHLAFHORST（賜來福）、上海淳瑞機(jī)械科技有限公司、SCHUBERT & SALZER（舒伯特·薩爾澤）。STAHLECKER、RIETER INGOLSTADT（立達(dá)）、SCHLAFHORST（賜來福）和SCHUBERT & SALZER（舒伯特·薩爾澤）均為德國申請人，其中除STAHLECKER外，其余三家均為大型紡織設(shè)備制造企業(yè)，尤其是立達(dá)公司和賜來福公司生產(chǎn)的轉(zhuǎn)杯紡紗器在全球市場廣泛應(yīng)用，為保護(hù)本公司轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，其在全球進(jìn)行了大量的轉(zhuǎn)杯紡紗器的專利申請。而從全球前5位的申請人中就有4席是德國申請人可知，德國在轉(zhuǎn)杯紡紗器領(lǐng)域具有雄厚的技術(shù)實(shí)力。中國由于在該技術(shù)領(lǐng)域起步較晚，在全球前5位申請量較大的申請人中只占了1席，技術(shù)實(shí)力與世界水平還有一定的差距。

2.2 重要申請人專利技術(shù)分布

下面對(duì)STAHLECKER、RIETER INGOLSTADT（立達(dá)）、SCHLAFHORST（賜來福）、上海淳瑞機(jī)械科技有限公司、SCHUBERT & SALZER（舒伯特·薩爾澤）的基本情況進(jìn)行簡要分析：

（1）STAHLECKER：STAHLECKER為德國專利代理機(jī)構(gòu)，代理發(fā)明人進(jìn)行有關(guān)轉(zhuǎn)杯紡紗器專利的申請，并且該代理機(jī)構(gòu)也作為發(fā)明人申請轉(zhuǎn)杯紡紗器相關(guān)專利，其主要的申請專利主要分布在轉(zhuǎn)杯軸承的高速化和分梳輥鋸齒表面材料的耐磨改進(jìn)兩方面。

（2）RIETER INGOLSTADT（立達(dá)）：其在發(fā)展過程中通過兼并捷克烏斯季公司和西德因果耳斯塔特公司而成為世界著名大型紡織機(jī)械企業(yè)，也體現(xiàn)了轉(zhuǎn)杯紡紡機(jī)制造企業(yè)開始中心化和集聚效應(yīng)，立達(dá)公司在轉(zhuǎn)杯紡紗器技術(shù)上逐漸形成技術(shù)壟斷，旨在通過專利申請使本公司獨(dú)有的科研成果受到保護(hù)。

（3）SCHLAFHORST（賜來福）：德國傳統(tǒng)的紡織機(jī)械公司，從上世紀(jì)80年代開始就已經(jīng)有支撐盤支承轉(zhuǎn)杯軸的相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，其專利申請的分布重點(diǎn)還在于紡紗器分梳輥的表面除雜。

（4）上海淳瑞機(jī)械科技有限公司：盡管上海淳瑞的成立時(shí)間較晚（成立于2006年），但上海淳瑞較早將公司的發(fā)展規(guī)劃布局在轉(zhuǎn)杯紡技術(shù)方面，因此其轉(zhuǎn)杯紡專利申請數(shù)量較多，致力于轉(zhuǎn)杯紡研究的團(tuán)隊(duì)人數(shù)也較為突出，主要涉及轉(zhuǎn)杯紡紗器軸承的減震、制動(dòng)以及轉(zhuǎn)杯紡紗器假捻盤的改進(jìn)設(shè)計(jì)等。

圖1全球申請量前5位申請人申請量分布圖

（5）SCHUBERT & SALZER（舒伯特·薩爾澤）：德國紡織機(jī)械制造商，其申請的重點(diǎn)布局在紡紗器軸承密封和凝聚槽表面耐磨材料兩方面。

2.3 技術(shù)演進(jìn)路線

轉(zhuǎn)杯紡紗器領(lǐng)域早期的專利申請集中在轉(zhuǎn)杯中的凝聚槽和軸承兩方面的改進(jìn)，這主要是紡紗工業(yè)生產(chǎn)過程中對(duì)紡紗質(zhì)量和產(chǎn)量的內(nèi)在要求決定的，例如轉(zhuǎn)杯表面材料的性能對(duì)紗條在轉(zhuǎn)杯內(nèi)摩擦具有重要影響，進(jìn)而影響所紡紗線表面光潔程度，同時(shí)紗條始終與轉(zhuǎn)杯表面高速摩擦，又對(duì)轉(zhuǎn)杯表面材料的耐磨性提出了很高的要求，從而影響轉(zhuǎn)杯的使用壽命。而其中專利申請量最多的是轉(zhuǎn)杯的軸承，由于轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)就是應(yīng)高產(chǎn)量、大卷裝的要求而產(chǎn)生[3]，因此在圍繞紡紗器的改進(jìn)過程中，一條主線就是轉(zhuǎn)杯軸承轉(zhuǎn)速的不斷提高，從最初的每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)到如今的最快16萬轉(zhuǎn)/min，圍繞轉(zhuǎn)子軸與軸承支承面之間的有無接觸，開發(fā)設(shè)計(jì)出滾動(dòng)軸承、空氣靜力軸承、磁性軸承，并且隨著軸承轉(zhuǎn)速的提高，噪聲和能耗反而下降；而對(duì)于紡紗器分梳輥，由于其起到將纖維條梳理成單纖維的作用，因此，其改進(jìn)點(diǎn)主要圍繞分梳輥的鋸齒齒形、鋸齒表面硬度，以增強(qiáng)對(duì)纖維的梳理、除雜作用，并同時(shí)注重分梳輥?zhàn)陨砟湍バ阅?，而設(shè)置更多的分梳輥則是為了利用轉(zhuǎn)杯紡紡制多組分混紡紗，以拓寬轉(zhuǎn)杯紡紗的產(chǎn)品品種；而在紡紗過程中，轉(zhuǎn)杯凝聚槽內(nèi)不可避免地會(huì)沉積短纖維以及雜質(zhì)[4]，這就需要定期清理，圍繞轉(zhuǎn)杯的清潔，主要有三種方式，一種是利用轉(zhuǎn)杯自身負(fù)壓，在紗尾的攪動(dòng)下，雜質(zhì)會(huì)被吸出轉(zhuǎn)杯進(jìn)入收集裝置，二是用正壓空氣將轉(zhuǎn)杯內(nèi)雜質(zhì)吹離轉(zhuǎn)杯底部的出口，三是外置的刮刀組件伸入轉(zhuǎn)杯凝聚槽內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)清除。

3 結(jié)語

本文主要梳理了轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)中最核心部件紡紗器的相關(guān)專利申請，從技術(shù)分支分布、重要申請人、技術(shù)演進(jìn)等方面進(jìn)行了分析，為行業(yè)內(nèi)相關(guān)企業(yè)的技術(shù)革新提供一定參考。