技术 | 网格圈负压集聚纺纱技术的创新探索（上）

一、网格圈集聚纺纱技术的应用状况

1.1集聚纺纱技术行业应用特征

集聚纺纱技术的大规模产业化应用已有20多年的历史，已成为环锭纺纱技术发展史上最有影响力的一项技术进步，应用规模不断增大，产业效应不断体现。国内运行数量已超过5000万锭并将继续扩张。国内的集聚纺纱装置应用中，在数量方面有四大特点：

（1）存量细纱机的改造数量大大超越增量新机配套。

（2）国产化装置数量大大超过进口装置。

（3）以网格圈为集聚元件的三罗拉和四罗拉负压集聚装置占据集聚纺纱装置总应用规模的90%以上。

（4）在五种成熟的集聚纺纱技术结构中，四罗拉网格圈负压集聚形式的应用量大大超过其它结构形式。

在采用网格圈等柔性集聚元件的三罗拉和四罗拉负压集聚结构中，驱动包括网格圈在内的阻捻钳口运动的结构，占据集聚纺纱装置应用投资和运行成本不小的部分。

网格圈集聚纺纱装置在行业应用的20多年来，基于三罗拉和四罗拉负压集聚结构的小改小革层出不穷，形成了一大批专利申请，但在集聚与牵伸部分的关系、集聚元件与阻捻钳口的驱动等方面没有大的突破，在很大程度上影响到投资与运行效应。

1.2两种网格圈集聚纺纱技术的比较

由于传动与集聚结构方面的差异，同样采用网格圈与负压管集聚的三罗拉（见图1）和四罗拉（见图2）负压集聚，在投资成本、运行成本、管理难度和集聚效应等方面都有一定的差异，两者因结构差异而导致应用效应差异的比较可以先参考德国绪森公司发表的一篇文章。该文刊载于2012年5月德国纺纱革新杂志SPINNOVATION 第26期上，名为“三罗拉与四罗拉集聚纺纱装置的比较”，通过比较分析，该文认为三罗拉集聚纺纱装置在七个方面的性能效应上，比四罗拉集聚纺纱装置具有优势：

（1）网圈传动可靠性：即依靠阻捻上胶辊柔性体对网格圈的摩擦驱动力，要优于第四罗拉刚性体对网格圈的摩擦驱动力。

（2）张力牵伸适配性：张力牵伸由牵伸或集聚上胶辊直径决定，可以根据工艺需要任意调整，但在胶辊维护时，牵伸或集聚上胶辊必须同时磨砺。

（3）集聚效应高效性：三罗拉集聚槽下游槽口与阻捻钳口的距离，远小于四罗拉结构，这对集聚品质、特别是高支纱集聚效果的改善是非常有利的。同时三罗拉集聚负压管腔体截面积较大，负压损失较小。

（4）传动部件密闭性：四罗拉每节罗拉都有开放的齿轮传动组，易于嵌花、绕花，而三罗拉为齿轮盒与胶辊握持器一体密封的齿轮传动，没有这个问题。

（5）装置转换便利性：三罗拉改造过程不需要更换牵伸前罗拉，不增加附加的阻捻罗拉，便于改造和拆卸。

（6）运转操作安全性：四罗拉装置具有外露的阻捻罗拉齿轮，易于导致操作工手指受伤。

（7）装置投资经济性：在配置相近的条件下，三罗拉可比四罗拉节省不小的万锭投资成本。

从这些比较项目看来，三罗拉装置似乎项项占优，且都是直接影响投资与应用的技术经济指标，也是行业选型的决定性因素。

但是，现实市场无情地否定了三罗拉集聚纺纱装置的这些优势！

新世纪之初，在中国纺织行业的市场上，德国绪森公司的三罗拉网格圈负压集聚装置是最早推广应用的集聚结构，但以日本丰田公司集聚纺纱结构为原型的四罗拉集聚纺纱装置后来者居上，占据了绝对的市场优势，虽然两者都有国产化的产品，但国内所有的集聚纺纱装置供应商都将四罗拉集聚纺纱装置作为主打产品。在一些进口细纱机的机型上，纺厂甚至忍痛更换掉原装进口的前罗拉，也要替换为国产带齿轮的前罗拉，以便改造为四罗拉集聚纺纱装置细纱机。

分析两种集聚纺纱装置应用效应的差异，影响用户使用体验的最主要有两个方面：

一是上述比较项目（2）张力牵伸适配性带来的问题，三罗拉集聚纺纱装置的集聚区张力牵伸，是由牵伸和集聚上胶辊的线速度比决定的，这与两者的直径直接相关，由于集聚纺应用中必须采用小横动甚至无横动工艺，因而牵伸前胶辊的磨砺维护周期就会显著缩短为2-4个月，并且三罗拉集聚纺纱装置必须同时磨砺前胶辊和阻捻胶辊，以使集聚区的张力牵伸保持不变，磨砺操作前后都要拆卸、安装齿轮盒组件，维护保养显得特别繁琐。而四罗拉集聚形式只需要磨砺牵伸前胶辊，胶辊拆装便利，并且两档胶辊都是通用胶辊，这就凸显了三罗拉集聚结构形式在日常工作中的维护用工、维护成本及维护管理难度方面的弊端，成为被行业诟病的重要缺陷。

二是上述比较项目（4）传动部件密闭性带来的问题，三罗拉集聚纺纱装置每锭都涉及三个传动齿轮，传动齿轮数量是四罗拉形式的6倍，每双锭设有一个上胶辊握持器兼齿轮盒，传动齿轮虽然“密封”在齿轮盒中，但由于存在四个动态轴端，及每次磨砺胶辊都要拆装开合上下齿轮盒结合部，日常运行中无法保证真正的密封性，飞花尘杂的进入影响齿轮特别是中间尼龙齿轮的使用寿命，成为一个突出的故障点，增加维护成本和管理难度。相比四罗拉集聚纺纱装置，虽然在更换前罗拉和附加阻捻罗拉上的一次性投入成本较大，但每一节罗拉只有一组中间开式齿轮，相比而言故障点较少，维护较为便利。

如果不以市场份额为依据，也许发明者、设计人员、制造商，以致整个行业都难以预料到这样的结果与局面。

事实上，同一类功能效应的不同产品，由于设计结构的不同，会产生投资成本、使用成本、产品质量、维护管理等方面的差异，在接受某种产品时，是在接受其比较优势的同时退让地接受了其比较劣势。从上面三罗拉与四罗拉集聚纺纱装置的比较状况来看，三罗拉集聚纺纱装置在日常应用与维护方面的劣势，是行业较难退让接受的重要方面。在多个方面的性能选项中，应用与维护方面的性能在实际生产中的占比较重，因此在两种产品性价比的比较中，价格优势让位于特定的性能优势，市场与时间作出了见证。

日常应用与维护的便利性对传统纺纱行业的影响度，在这里可见一斑。这一方面随用工难、用工贵局势的加剧而加剧；另一方面也反应出简化管理是行业发展的大趋势。这正是工艺研究、装备研发人员必须关注的重要问题。开发新产品应当慎重避开行业敏感度较高的负面选项。

二、集聚纺纱技术的创新发展

2.1 ITMA2019集聚新技术

在ITMA2019纺机展会上展示的细纱机集聚纺纱技术，除了近二十多年来产业化应用的立达大吸鼓、绪森三罗拉、丰田四罗拉、苏拉带孔皮圈四种负压集聚形式，以及RoCoS罗卡斯机械集聚形式外，瑞士立达公司近期还隆重推出了三种便捷改造的新型集聚纺纱装置（中文名称为笔者所加）：

（1）COMPACTdrum单排小孔金属吸鼓负压集聚装置（见图3）。

（2）COMPACTeasy二次复合机械集聚装置（见图4）。

（3）COMPACTapron三罗拉大前胶辊小吸管网格圈负压集聚装置（见图5）。

三种新型集聚装置采用了三种不同的集聚元件：新一代小直径刚性抽吸鼓、新一代机械集聚器和新一代紧凑型网格圈。三种新型集聚装置都采用了便于在细纱机上加载与拆卸的结构，集聚区张力牵伸都是小于或等于1，且不可调整设置。集聚区具有无张力牵伸的特征，基本上与ComforSpin卡摩纺和RoCoS罗卡斯是一致的。

图5所示的COMPACTapron集聚纺纱装置，被瑞士立达公司称为全球首创的第二代网格圈集聚解决方案，其相关技术已经在中国获得了实用新型专利权，从申请文件附图（见图6）可知，环绕在三角形小吸管17上的网格圈18直接由大直径前上罗拉6摩擦接触驱动，从而省略了集聚元件的附加驱动机构，前上罗拉6与网格圈18的摩擦接触点同时成为阻捻钳口，使集聚区和集聚结构非常紧凑简洁。

此外，在ITMA2019纺机展会上，多家国际厂商实样展示了环锭纺集聚形式的变化与发展，可以概况说明以下几个技术应用和发展态势：

（1）环锭纺附加集聚技术继续被行业普遍看好，其应用仍会向着纵深发展。

（2）多家公司集聚形式的更替或创新，表明集聚技术依然存在进步空间，集聚牵伸倍数为1是几种新推出集聚纺纱新技术的共性特征。

（3）国内应用量最大的四罗拉网格圈集聚装置，也是展会上展示细纱机配置最多的集聚形式。

（4）带孔皮圈作为集聚元件的应用厂商减少，目前只有意大利马佐理公司还在应用。

（5）集聚技术的发展方向还是集聚效果、装置成本、集聚能耗、改造和应用便利性。

2.2网格圈集聚形式的劣势

除了ITMA2019展示的COMPACTapron，三罗拉和四罗拉集聚纺纱装置都存在着阻捻钳口的驱动问题。

三罗拉集聚纺纱装置因为两档胶辊的传动与维护问题而在市场上败给了四罗拉集聚纺纱装置。四罗拉网格圈负压集聚装置阻捻钳口的驱动，是由特制的带有齿轮的前下罗拉通过过桥齿轮传动阻捻罗拉来完成的，由于不依赖于前上胶辊和阻捻胶辊传递驱动力，其可以采用通用的胶辊芯，前上胶辊磨砺维护时不必同时磨砺阻捻胶辊，日常操作维护相对三罗拉集聚形式较为便利、运行成本较低。

四罗拉集聚纺由于改造时需要更换普通的前下罗拉为每节都带有齿轮的前下罗拉，以及增加每节都带有齿轮的阻捻罗拉，因而改造过程麻烦，投资成本较高。同时在前述与三罗拉集聚形式的比较中，除了比较项目（2）和（4）外，确实有多个项目与三罗拉集聚装置相比处于相对劣势状态。

此外，集聚纺纱的牵伸胶辊也存在着比非集聚纺胶辊磨砺周期短、运行维护成本高的问题。有关胶辊运行成本和管理难度的敏感性问题，还是集聚纺纱形式普遍存在于行业生产中的一系列痛点。

（未完待续）

来源：王腊保 铜陵松宝智能装备股份有限公司、吕林军 江苏金荣泰新材料科技有限公司、倪远 纺之远（上海）纺织工作室

编辑：中国纱线网新媒体团队

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