物理除杂技术：打手和尘棒的作用及参数优化

（一）机械除杂

1.机械除杂过程 机械除杂是伴随着打手机械的开松作用同时进行的。杂质一般是黏附在纤维之上或包裹于纤维之中，纤维块的开松使纤维与杂质之间的联系减弱。在打手打击力的作用下，如果杂质获得的冲量比纤维大，杂质便脱离纤维而逐渐被分离出来，并通过打手周围的排杂通道（如尘棒间隙、漏底的网眼等）落下。打手的周围配置有尘棒间隔排列组成的尘格，其主要作用有三个：一是托持纤维，使之随打手回转及前方机台气流的吸引向前运动；二是尘棒间形成排杂通道，排除外形尺寸小于尘棒间隙的杂质及部分短纤维；三是对纤维向前运动形成一定阻力，辅助打手对纤维进行开松。被松解的纤维块在打手携带过程中受离心惯性力的作用而被抛向尘棒受到撞击，从而得到进一步的松解与除杂，因此，打手和尘棒是打手机械开松除杂的主要机件。杂质在尘棒间排除，有三种不同的情况。

（1）打击排杂。如图3-14 （a）所示为打击排除杂质的情况。在打手室内，原料受到打手的打击开松使纤维块与杂质获得分离。因杂质体积小，密度大，所以，在较大打击力的作用下，易克服打手室空气阻力，抛向尘棒工作面，在其反射作用下而排出。

（2）冲击排杂。如图3-14 （b）所示为冲击排杂的情况。若原料经打手的打击开松后，杂质与纤维未被分离，则共同以速度V 沿打手切向被抛向尘棒，设M1 为纤维块的质量，M2为杂质的质量，当纤维块撞击到尘棒时，尘棒的冲击使纤维块静止，而杂质在较大冲击力的作用下冲破松散的纤维块，从尘棒之间排出。

（3）撕扯分离排杂。如图3-14 （c）所示为撕扯分离排杂的情况。当纤维块的一端受到打手刀片的打击，另一端接触尘棒而受到阻力时，受到两者的撕扯而被开松，使杂质与纤维分离，分离后的杂质靠本身重力由尘棒间落下。

图3-14　打手与尘棒的排杂作用

2.影响机械除杂的因素

（1）尘棒形式的选择。尘棒的形状和配置对除杂效果有着显著的影响。尘棒截面形状有三角形和圆形两种，前者大多用于棉纺，后者大多用于毛纺。在长纤维加工中一般不宜采用三角形尘棒而宜用圆形尘棒，这主要是三角形尘棒会造成长纤维的钩挂、翻滚和损伤纤维等。

（2）三角形尘棒及其配置。三角形尘棒及其安装角如图3-15 所示。图3-15 （a）中，平面abef 为尘棒顶面，用以托持纤维，避免原料下落；平面acdf 为尘棒工作面，当杂质撞击其上时，利用反射作用被排出；平面bcde 为尘棒底面，与相邻尘棒工作面构成尘棒隔距，形成排杂的通道，以利于排出杂质。图3-15 （b）中的α 角为尘棒清除角，一般为40°～50°，其大小与开松除杂作用有关。α 角小，打手与尘棒作用强，开松与除杂效果好，但尘棒对开松纤维的托持作用减弱。

设尘棒工作面顶点与打手中心线的连线的延长线和尘棒工作面之间的夹角θ 为尘棒安装角。尘棒顶面与底面的交线be 至相邻尘棒工作面间的垂直距离称为尘棒间隔距。改变θ 角的大小，则尘棒之间的隔距随之改变。安装角θ 的变化对落棉、除杂和开松作用都有影响。即在一定范围内，θ 增大，尘棒间隔距减小，顶面对棉块的托持作用好，尘棒对棉块的阻力小，则开松作用较差且落杂减少；反之，θ 减小，尘棒间隔距增大，顶面托持作用削弱，易落杂和落棉，但尘棒对棉块的阻力增大，开松作用加强。为了兼顾这两方面的作用，一般尘棒的安装要使尘棒顶面与打手对棉块的打击投射线接近重合，图3-15 （b）中的DE 线为打手打击的投射线，β 为投射线与打手中心和尘棒顶点连线的夹角，即要求θ=β-α。R 为打手半径，r 为打手与尘棒间的平均隔距，则：

图3-15　三角形尘棒及其配置

尘棒之间的隔距一般由原料入口至出口由大变小，这是因为原料入口处棉块较大，当打手对原料开始打击时，原料向尘棒的冲击速度较大，开松效果明显，杂质排除较多，应充分发挥原料输入口处尘棒的除杂作用。随着原料的逐步开松，大棉块逐步松解成小棉块（束），落杂量也逐步减少且杂质逐步减少，尘棒之间的隔距逐渐减小，以防止长纤维的落出。

（二）气流除杂

1.尘笼的除杂作用 在开清棉机、开毛机和和毛机中，可以利用凝聚器和管道将各单机相互联接，组成一套连续的加工系统。凝聚器由尘笼、风扇等机构组成，如图3-16 所示，尘笼由冲孔（孔径约3mm）的钢板或钢丝编结成网眼板卷成圆筒，圆筒两端开口并且与机架墙板相通，两侧机架墙板构成通道与下风扇相连接。尘笼内表面周围有一定形式的隔板，使其表面只有一部分可吸附纤维，在机架上装有挡板，可以调节吸风量的大小。风扇回转时，向除尘室排风，在尘笼表面形成一定负压，吸引打手室中的气流向尘笼流动。纤维被吸附在尘笼表面形成纤维层，而砂土、细小杂质和短绒等则随气流通过小孔或网眼进入尘笼，经风扇排入尘道。当滤网上凝聚纤维时，形成孔径更小的过滤层，只有直径或尺寸比纤维层孔隙小的尘杂和短绒，才能透过孔隙而与可纺纤维分离。尘笼转速对尘杂的排除有影响，若提高其转速，尘笼表面凝聚的纤维层薄，对排除尘杂有利，但速度过高，气流急，纤维易形成块状积聚，严重时造成堵车。若尘笼速度过低，尘笼表面凝聚的纤维层厚，对吸除细小杂质不利。

图3-16　尘笼与风机的结构

2.气流喷口的除杂作用 气流喷口除杂主要应用于棉纺，其作用原理如图3-17 所示。棉块经打手开松除杂后，在其向外输送的梳棉管道中设置一段气流喷口管道，其截面逐渐减小，使纤维流逐渐加速，为增大棉流速度，可采用增压风机进行补风，当流速达到一定数值时，管道突然转折60°，使气流发生急转弯，管道在转弯处开有喷口。由于杂质与纤维相比，体积小，密度大，惯性大，在高速气流中不易改变方向而从喷口逸出；而纤维体积大，密度小，惯性小，则随高速气流继续向前输送，气流喷口的除杂作用即完成。气流除杂机的加工特点是纤维损失较少，能去除较大杂质，如棉籽、籽棉等。另外，采用此种方法除杂，要求原料应有一定的开松程度，以便能使纤维与杂质由于离心惯性力的不同而彼此分离，充分发挥喷口的除杂作用。

3.网眼板（除微尘机）除杂 除微尘机（强力除尘机）结合了尘笼除杂和气流喷口除杂的作用原理，利用气流吸附和气流换向除杂，如图3-18 所示。纤维与气流在机器内的运动路线如箭头所示。风机1 将后方机台输出的纤维吸入本机并沿着管道向上输送，纤维获得了风机的增压，换向后在两片摆动门2 的作用下，撞击分散到网眼板3 上，此时部分含尘空气透过网眼板的孔眼排出（通过管道输送到滤尘机组处理），部分杂质和短绒得以排出。被阻隔在网眼板表面的纤维在风机4 形成的气流作用下沿着输出管道输出。

图3-17　气流喷口除杂

图3-18　除微尘机

1，4—风机 2—摆动门 3—网眼板

（三）机械与气流结合除杂

1.打手室除杂 打手室中的气流流动，是前方凝棉器的风扇和打手的高速回转共同造成的。气流的流动状态和气流速度，直接影响打手机械的除杂作用。由于气流对纤维块和杂质的阻力不同，则促使纤维块和杂质分离。杂质的相对密度大而体积小，受气流阻力小，容易从尘棒间落出，而纤维块体积大且密度小，易受尘棒阻滞和气流的托持作用而不易落出，即使落出，也还有可能随流回打手室的气流再次返回打手室，这种现象称为回收。通常希望形成这种理想的气流状态，既能使杂质充分下落，而可纺纤维不会落出。因此，必须了解气流的基本规律，并对其加以控制，以便发挥机械的效能，从而进一步提高开松除杂作用，减少可纺纤维的损失，达到节约用料和提高产品质量的目的。

（1）打手室的气流规律。以豪猪式开棉机为例，根据试验得出，打手室全部尘棒区纵向气流压力分布规律如图3-19 所示。在给棉罗拉附近的2～3 根尘棒处，由于打手回转而带动气流流动，但因有喂入棉层，形成封闭状态，因此，该处是负压区。如在此处开设后进风补风口，气流由外向打手室补入。在死箱（封闭状态，与外界没有气流交换）处，由于打手的高速回转带动气流流动，气压逐渐增加，并达到最大值，使得该区气压为正值，气流主要是沿尘棒工作面向外流动，也有少量气流沿尘棒底面补入。

在靠近活箱处，因前方凝棉器风扇的影响，压力逐渐降低，有些地方会出现负压，特别在死活箱交界处，气流压力非常不稳定。在活箱区，由于凝棉器风扇的作用，越靠近出口处，负压越大，如在该区开设补风口，气流将不断补入。根据流体力学定律，气流在管道内流动时，各截面的流量应相等。因此，对打手机械而言，风扇的吸风量应和打手室排风量相等。设打手回转形成的风量为，尘棒间有一部分气流流出，流出量为，则打手的剩余风量Q1 的值为：

图3-19　豪猪开棉机打手室纵向气流压力分布

通常为使原料在打手室出口处均匀地向前输送，要求风扇的吸风量Q2 略大于打手的剩余风量Q1，此时应在打手室尘棒间进行补风，设补风量为Q3，则可得到下列平衡式：

式（3-11）中补风量Q3 一般由三部分构成，一部分自尘棒的间隙补入，一部分自打手轴的两侧轴向补入，一部分由不同位置的补风门补入，这些都可以调节和控制。

由式（3-11）并且结合打手室气流分布规律看出，增加，会使打手室入口附近负压值增加，导致死箱部分正压值增加并向前扩展，从而引起其他气流量的变化，其中Q1″将显著增加，增加Q2 会使打手室出口附近负压值增加并向后扩展，也会引起其他气流量的变化，其中Q3 将显著增加。

（2）落物控制。在打手机械对原料的开松过程中，尘棒间既有气流流出又有气流流入，但在不同部位的流出量和流入量可以进行调节，流出气流有助于除杂，而流入气流对纤维有托持作用。运用气流对落物控制，应该从以下几方面考虑。

①合理配置打手和凝棉器（或风机）风扇速度。因打手和风扇速度直接影响打手室的纵向气流分布，因此要求风扇的吸风量大于打手的剩余风量。风扇速度增加，吸风量大，使打手室回收区加长，尘棒间补风量增加，回收作用加强，落物减少，除杂作用减弱，特别是减弱了细小杂疵的排除。随打手速度增加，打手产生的气流量以及尘棒间流出的气流量都增加，落物增加。在纤维块密度大、含杂多时，可适当提高打手速度。若打手速度不变，在原料正常输送的情况下，适当降低风扇速度，则落杂区加长，纤维在打手室内停留的时间延长，开松和除杂作用也会加强。

②合理调整尘棒间隔距。尘棒间隔距的大小，不但影响对原料的托持作用和落物的排除，而且会改变气流在尘棒间的流动阻力。根据除杂原则，尘棒间隔距从入口到出口应由大到小。在入口处，因气流回收作用强及迅速排杂的需要，可以按杂质的大小来调节隔距。因在此处的纤维块较大且有气流回收，故隔距放大有利于大杂质的排除，而且气流易于补入，使以后尘棒间气流补入量减少而增加落杂。在进口回收区之下是主要落杂区。在此区尘棒间因为排出的气流较急，所以一些能够落出的杂质多数由此区落出。而以后落下的杂质较少、较小，纤维块在此区已逐渐开松变小。因此，尘棒隔距应收小，以减少纤维的损失。在出口回收区，纤维块更小，落下的杂质也更小，故此处尘棒间隔距可更小些。但也可以采用加大此处隔距的方法，使补入气流增多，以减弱主落杂区的气流补入，充分发挥主除杂区的除杂作用。如果将出口处尘棒反装，会使尘棒对纤维的托持作用加强，补入气流增加，纤维回收作用也增强。

③合理控制各处进风方式和路线。根据流体的连续性原理，在气流总量不变时，改变上、下进风量的比例或补风口位置，就会改变纵向气流分布，从而影响落棉。控制尘棒各区补风量，原则上应是落杂区少补，回收区多补。因此，生产中将车肚用隔板分割成两个落杂区，靠近原料的入口处为主要落杂区，其周围封闭，很少有气流流入，做成“死箱”，其中大多数气流由打手室流出，因而排出较多的杂质。靠近原料的出口部分，侧面装有补风口，做成“活箱”，其中有较强的气流由尘棒间流入，能使落出的部分纤维和细小杂质又返回打手室，成为主要回收区。增加前后进风或减少侧进风，会使车肚落杂区扩大，由尘棒间排出的气流量增加，落棉增加，除杂作用增强，但落纤也会增加；反之，则作用相反。

2.刺辊除杂 刺辊除杂主要是利用纤维和杂质的物理性质及它们在高速旋转的锯齿上及周围气流中受力的不同进行除杂。锯齿上的纤维和杂质在刺辊高速回转时会受到空气阻力和离心力的作用。其中的杂质因离心力大而空气阻力小，易脱离锯齿落下，长而轻的纤维正相反，不易落下。在通过除尘刀时，露出锯齿的纤维尾部受刀的托持，杂质被刀挡住而下落。进入分梳板后，由于分梳板与刺辊针面的分梳配置，加强了对纤维的梳理（弥补了刺辊对棉层里层分梳的不充分），使得细小杂质和短绒更好地排出。由于刺辊部分有着良好的分梳作用，纤维与杂质得到充分分离，为刺辊除杂创造了极为有利的条件。

分离后的单纤维或小棉束，其运动也易受气流的影响。若控制不当会产生后车肚落白花、落杂少、小漏底塞网眼等不良情况，所以必须掌握刺辊部分的气流规律，加以控制使之有利于除杂和节约用棉。

（1）刺辊附面层气流的性能。刺辊高速回转时，锯齿会带动周围空气流动，由于空气分子间的摩擦和黏性，里层空气带动外层空气，层层带动，在刺辊周围形成气流层，称刺辊附面层。

①刺辊附面层厚度。在一定范围内，附面层厚度δ 与离附面层的形成点A 的距离有关，如图3-20 所示。离形成点A 越远，则附面层厚度越厚。在附面层形成过程中，其厚度变化可表示为：

式中：C——视具体条件而定的常数；

　　　m——与附面层性质（紊流附面层还是层流附面层）有关的指数；

　　　x——离附面层形成点的距离。

当x 达到一定值后，附面层的厚度也达到正常，厚度即为一常数。

②刺辊附面层内径向压力变化。在刺辊带动气流一起回转过程中，附面层内气体受到离心力的作用，在附面层内，层与层之间存在着径向压差，外层压力大于里层压力，最外层压力值近似等于大气压力，附面层内表压力均为负值。由实验数据可知，刺辊速度增加，径向压差加大，附面层厚度也有所增加。

图3-20　刺辊附面层厚度变化

③刺辊附面层内速度分布。附面层内各点上的气流速度随其距刺辊表面距离不同而不同，在刺辊表面，气流速度接近刺辊表面速度，距刺辊表面越远，气流速度越小。刺辊附面层内气流速度分布如图3-21 所示。图中附面层内任一点的气流速度Vy 可用下式表示：(www.xing528.com)

式中：VT——刺辊表面速度，m/s；

　　　δy——附面层中任一点与刺辊表面距离，m；

　　　n——与附面层性质有关的指数。

（2）刺辊附面层内纤维或杂质的运动特点。图3-22 所示为脱离刺辊而存在于附面层内的纤维或杂质的受力情况。其中，Fe 为离心力，沿刺辊的法向方向，使纤维或杂质抛出附面层；Fd 为气流作用力，沿附面层气流流动的方向，使纤维或杂质随附面层一起回转；Pf 为是附面层内径向压差；Fc 为纤维向外运动时的空气阻力。Fc、Pf 与Fe 的方向相反，能阻止纤维或杂质脱离附面层；mg 为纤维或杂质的重量。受到以上力作用后，纤维或杂质在附面层内的运动发生变化，有的离开附面层成为落杂（落棉），有的随附面层一起运动。

图3-21　刺辊附面层内气流速度分布

图3-22　在附面层内纤维或杂质的受力情况

由于附面层中具有速度分布，使悬浮在附面层的纤维总是倾向于流线方向。图3-23 所示为在附面层内的一根纤维AB 的运动情况，其运动速度为Vf，取纤维微段dl，该处的气流速度为Vy，则在x 方向该段上的气流作用力Fdx 应为：

式中：ρ——空气密度；

　　　C0——空气阻力系数；

　　　df——纤维直径；

　　　θ——纤维与流线方向夹角；

　　　A——纤维的投影面积。

因附面层的速度分布由内向外是逐渐减小的，可使纤维AB 各点的Fdx 不同，从而会使纤维某一段上的气流速度Vy 等于纤维速度Vf，即该段上的Fdx 为零，则该段上部和下部的作用力Fdx 方向不同，使纤维上作用着回转力矩，直到纤维转至流线方向为止，这样就导致纤维受到的径向压差Pf 加强。又由于纤维质量小，受到的离心力Fe 小，重力mg 也小，因此，不易脱离附面层，而易随附面层气流一起运动并多数分布在附面层内层。杂质相对于纤维其质量大，投影面积小，在附面层内受到气流作用力Fd 及径向压差Pf 较小，而受到离心力Fe 较大，重力mg 也大，则杂质易冲破附面层气流而落下。杂质的大小及形状不同，在附面层内受到作用效果也不一样，较大较重的杂质受附面层作用弱，会直接冲过附面层落下。而较小较轻的杂质，就不易冲过附面层，还要在附面层内悬浮，但多数分布在附面层的外层。因此，悬浮在附面层内的纤维与杂质，受附面层作用后，会造成分层现象，纤维多数分布在内层，杂质多数分布在外层。造成这种分层现象，除了在附面层中受力外，还决定于在附面层内的悬浮时间（悬浮长度）。悬浮时间越长，纤维与杂质分层越清晰，杂质落下的概率就越大。

在附面层内，纤维与杂质的运动也是互相影响的。有些纤维与较大杂质粘连较紧会随杂质一起落下，一些纤维也会被大杂直接冲下成为落棉，也有些细小杂质与纤维的附着力较强而随纤维继续在附面层内前进。因此，要充分利用刺辊附面层对纤维与杂质的作用特点，合理控制刺辊落棉。

（3）刺辊周围气流的流动规律。如图3-24 所示，刺辊与给棉板隔距很小，且有纤维须丛，故该隔距点可以看作刺辊带动附面层的起点。在给棉板与除尘刀间的第一落杂区，刺辊带动的气流逐渐增加，附面层厚度也随之增加。附面层的形成与增厚，要求从给棉板下补入定向气流，这对刺辊上的纤维有托持作用。增厚的附面层至除尘刀处，因刀与刺辊间的隔距很小，大部分气流被刀背挡住，形成沿刀向下的气流。部分气流进入第一分梳板，顺导棉板流出后，附面层又开始逐渐增厚，至第二分梳板处（第二落杂区）其间气流情况与第一落杂区情况类似，附面层开始处的导棉板背有气流补入，在第二分梳板入口除尘刀处，部分气流沿刀向下，小部分气流进入第二分梳板。由于位于第二分梳板与三角小漏底间的第三落杂区长度很短，附面层厚度很小，此处落出的细小杂质和短绒比第二落杂区量少。

图3-23　在附面层内流动的纤维

图3-24　刺辊周围气流的流动规律

1—喂给罗拉 2—给棉板 3—气流 4—刺辊 5—分梳板 6—三角漏底 7—吸尘罩 8—锡林

（4）刺辊除杂作用分析。刺辊部分的除杂主要发生在给棉板和除尘刀之间的第一落杂区及第一分梳板和第二分梳板之间的第二落杂区两个区域，此外还有部分短绒和尘屑从小漏底尘格和网眼中排入后车肚。在刺辊高速回转时，较重的杂质离心惯性力大，而空气阻力较小，易脱离锯齿而下落。长而轻的纤维则离心惯性力小而空气阻力较大，在通过除尘刀时，露出锯齿的纤维受到除尘刀的托持，而杂质则由除尘刀挡住，脱离刺辊而下落。小漏底是利用漏底内气压的作用，借尘棒和网眼排除部分小尘杂，而较长的纤维很少会成为落棉。刺辊部分的三个除杂区中，第一除杂区以排除较大、较重杂疵为主，落棉率最高；第二除杂区以排除重量较轻和表面附有蓬松纤维的小杂疵为主，落棉率较第一除杂区少；小漏底除杂区以排除短绒和细小杂疵为主，落棉率最少。在正常情况下，刺辊部分能除去棉卷含杂的50%～ 60%，落棉含杂率达40%左右，但是分离后的单纤维或小棉束，其运动也容易受气流的影响。如果气流控制不当，落棉会不正常，如后车肚落白花、落棉或落杂太少，除尘刀、小漏底入口处集结纤维甚至挂花，小漏底塞网眼等。

（5）影响刺辊除杂的因素。影响落棉率及除杂效果的因素可归纳为两大类：一类是刺辊分割效果对除杂的影响，刺辊分割效果好，纤维与杂质分离程度好，除杂效果也会显著；另一类是合理采用机械方式控制刺辊部分气流来达到除杂目的。

①刺辊速度。提高刺辊速度，有利于分解棉束和暴露杂质，故落杂增加，除杂作用加强，但刺辊速度受到刺辊分割度的限制，不能过快，否则纤维损伤多，还会因抛落作用加强而易产生后车肚落白花。

②除尘刀工艺与落杂区的长度。除尘刀工艺包括除尘刀高低、安装角度和其与刺辊的隔距。当采用低刀、大角度、隔距适当时，有利于第一除杂区的除杂作用。但除尘刀的高低位置改变后，会同时使第一与第二除杂区长度发生变化，对两个除杂区落棉都有影响。放低除尘刀位置，第一除杂区落棉增加，第二除杂区减少。但第一除杂区落棉增加量比第二除杂区落棉减少量要多，使后车肚的落棉率仍然增加。抬高除尘刀位置与上述情况相反。

除尘刀工艺要根据喂入原料的含杂种类和含杂率等进行合理调整。例如，棉卷含大杂较多、含杂率较高时，应采用低刀工艺。

③小漏底与刺辊间的隔距。小漏底与刺辊间的隔距自入口至出口逐渐缩小，气流流动顺利，气压变化较平稳，气流从尘棒间和网眼中排除均匀而缓和，有利于排除短绒和细小杂质。小漏底内静压的大小，影响漏底落杂区的落棉量，压力高，落棉量增加，但压力过大，易产生网眼堵塞。小漏底进、出口隔距的大小，影响进入小漏底的气流量以及带出漏底的气流量，因此同样影响落棉率和落棉含杂率的多少。

④漏底弧长。小漏底弧长大小直接影响第三除杂区的长度。小漏底弧长短时，第三除杂区长度增加，隔距条件相同时，切割附面层厚度加厚，除杂作用加强。

⑤结构改进。如图3-25 所示，通过增加刺辊个数提高刺辊的开松除杂作用，同时减少纤维损伤，纤维在转移过程中，多刺辊的针布密度和角度是相互关联的，并且要求在纤维流的方向线速度逐渐增大，600r/min （第一刺辊）经过1200r/min （第二刺辊）增大到1800r/min（第三刺辊）。同时取消了刺辊下面的漏底，所有刺辊被密封在一个罩壳内，由于这些罩壳内配有分梳板和除尘刀，因而有开松和除杂作用，经除尘刀除去的杂质和短绒被吸风管道吸收到废物收集器中。

图3-25　三刺辊梳棉机

1—给棉板 2—给棉罗拉 3—除尘刀、分梳板 4—第一刺辊 5—第二刺辊 6—第三刺辊 7—吸风管道 8—锡林

（四）感应除杂

随着传感技术的发展，可利用纤维和杂质性状的差异，采用电容式、电磁式、光电式等传感器检测杂质并去除，目前感应排杂主要有以下几种装置。

1.除金属杂质装置 除金属杂质装置如图3-26 所示，在输棉管的一段部位装有电子探测装置，当探测到棉流中含有金属杂质时，由于金属对磁场起干扰作用，发出信号并通过放大系统使输棉管专门设置的活门1 短暂开放（图中虚线位置），使夹带金属的棉块通过支管道2，落入收集箱3 内，然后活门立即复位，恢复水平管道的正常输棉。棉流仅中断2～3s，而经过收集箱的气流透过筛网4，进入另一支管道2，汇入主棉流。

此外，还有一种直接安装在管道上的桥式除铁杂装置，如图3-27 所示。装有永久性磁铁部分输棉管道呈倒V 字形，棉流自右向左运动，当棉流中有铁杂时，永久性磁铁可将其吸住。被磁铁吸附的铁杂可定期清除。

图3-26　金属除杂质装置

1—活门 2—支管道 3—收集箱 4—筛网

2.火星探除装置 纤维原料中的火星（一般为机件间或机件与金属杂质间碰击产生）是引起车间火灾的严重隐患。火星探除装置就是用于管道中输送的纤维原料内可能存在的火星进行探测与排除。该装置外形如图3-28 所示，由火星探测控制箱1、金属探测装置2 和排杂执行机构3组成，火星探测装置采用红外线探测传感器探测快速运动的棉流中可能存在的火星，如果发现棉流中存在火星，则执行机构的旁路活门打开，将带有火星的棉流排除，然后再关闭旁路活门，继续生产。

3.异性纤维探除装置 异性纤维是指与在加工的纤维性质与类型不同的纤维，这些纤维由于染色性质与所加工的纤维不同，最终会在织物染色后形成布面疵点，影响织物外观质量，必须在纺纱加工过程中去除。异性纤维探除装置如图3-29 所示。棉流由入口1 进入，由出口5 输出。光电感应器方阵2 实时辨别异性纤维和异类杂质，发现异性纤维或异类杂质后，由高速气流喷嘴喷射的气流将含有异性纤维或异类杂质的棉流经排出通道3 吹落到落棉收集箱4 中。该装置可以排除与在加工的纤维光学性质不同的异物或纤维，包括毛发、纸、丙纶丝、羽毛、叶屑、染色纤维等。

图3-27　桥式吸铁装置

图3-28　火星探除装置

1—火星探测控制箱 2—金属探测装置 3—排杂执行机构

图3-29　异性纤维探除装置

1—入口 2—光电感应器方阵 3—排出通道 4—收集箱 5—出口

4.重杂分离装置 重杂分离装置是利用纤维与密度大的重杂的性质差异排除重杂，原理类似前述气流除杂。图3-30 所示为重杂分离器工作原理图。高速纤维流入U 形弯道时，在离心力的作用下撞击底部尘格，重杂便从尘棒间隙落入收集箱中，一般与桥式吸铁组合，以去除金属杂物。