книги из ГПНТБ / Прошков А.Ф. Машины для производства химических волокон. Конструкции, расчет и проектирование учеб. пособие

На гидравлических машинах жгут подводится к режущему инструменту жидкостью под давлением. На рис. 133 приведена схема резальной машины, в которой подачу жидкости в цилин­ дрическую часть эжектора регулируют поворотом воронки 3. Ножевой диск 7 вращается в горизонтальной плоскости. Штапель удаляется из резервуара 8 потом жидкости, поступающей по трубе 10.

На зажимных резальных машинах жгут подается к режущим ножам двумя соприкасающимися и движущимися телами (рис. 134). Жгут 1 движется вместе с бесконечной лентой 6, верхняя ветвь которой поддерживается неподвижным столом 3 и с помощью диска 2 подводится под нож 5, закрепленный на вращающемся барабане 4. При такой схеме подачи жгута лента 6 быстро изна­ шивается.

На рис. 135 приведена схема наиболее распространенной ре­ зальной машины типа Гру-Гру (Германия, 30-е годы). Жгут 1

Рис. 135. Схема резальной головки с зажимом жгута:

1 — жгут; 2 — ролик; 3, 4 — колеса делительные; 5 — диск ножевой; 6 — нож

снаправляющего ролика 2 поступает в зажим делительных колес 3

и4, вращающихся в противоположных направлениях и имеющих сквозные периодически совпадающие прорези. Ножи 6, закреп­ ленные на вращающемся диске 5, при работе машины проходят через прорези колес и разрезают жгут.

На машине можно получить четыре различные длины штапеля при изменении числа ножей в головке от 1 до 6 или до 8.

По этому принципу работает и резальная машина РЖ-542-ИС,

входящая в состав агрегата ША-24-Л.

Крючковая резальная машина, входящая в состав агрегата ШАК-15 И (рис. 136), снабжена двумя вращающимися дисками 1 и 2 с крючками. Оси дисков пересекаются под некоторым углом,

190

величину которого можно менять при изменении кратности вытя­ гивания волокна от 2,5 до 5. Диски вращаются синхронно. Для устранения проскальзывания нити в поле вытягивания за крюч­ ками расположены тарельчатые диски 4 с эластичным покрытием, которые прижимают разрезаемую нить к крючкам. В месте макси­ мального удаления вытяжных дисков один от другого установлен нож 5, разрезающий нить на штапельки. Последние отсасываются воздухом и попадают в емкость, откуда потоком горячей воды на­ правляются в отделочную машину. Дисковый нож закреплен на валу электродвигателя.

Рис. 136. Схема крючковой резальной головки:

1, 2 — диски; 3 — крючки; 4 — диски тарельчатые; 5 — нож ди­ сковый

В месте захвата нити диски максимально сближены, и их крючки, заходя один за другой, образуют желобок, в который направляется нить. При вращении дисков их крючки удаляются захватывая и вытягивая при этом нить.

Получить однородную вытяжку нити на всех ее участках не­ возможно при наличии зажимных устройств; в местах зажима штапельки толще.

На пневматических резальных машинах жгут подается к ре­ жущему инструменту потоком воздуха, а на центробежных — центробежной силой.

Резальная машина РШФ-20-И2 фрезерного типа (рис. 137) предназначена для резки свежесформованного вискозного жгута в мокром виде. В зону резания жгут подается двумя фрикцион­ ными цилиндрами. Жгут разрезается неподвижным и подвижным

191

ножами (принцип гильотины). Подвижный нож укреплен на вра­ щающемся барабане.

Нарезанный штапель попадает в воронку, а затем в трубу 18, из которой уносится потоком воды к следующей резальной ма­ шине.

Фрикционные цилиндры диаметром 124 мм имеют фарфоровые рубашки. В каждой фрикционной паре один цилиндр прижимной.

7 /О

Рис. 137. Схема резальной машины РШФ-20-И2:

1 — корпус; 2 — труба сливная; 3 — корыто; 4 — облицовка из стеклопластика; 5 — механизм ножевой; 6, 10 — цилиндры фрикционные; 7, 12 — скребки; 8 — жгутонаправитель; 9, 11 — цилиндры прижимные; 13 — кронштейн поворотный; 14, 15 — нож неподвижный, подвижный; 16—головка ножевая; 17—опо­ ра съемная ножевой головки; 18 — труба для отвода штапеля

Для прижима цилиндров служат пневмоцилиндры. При отсут­ ствии жгута цилиндры не должны касаться один другого. Зазор между цилиндрами первой пары в пределах 2—3 мм, второй —

1—2 мм.

Для предотвращения подмота волокон все цилиндры снабжены металлическими скребками. Зазор между лезвием скребка и по­ верхностью цилиндра должен быть меньше толщины элементар­ ного волокна (0,01 мм).

192

Для обеспечения равномерного износа цилиндров установлены перемещающиеся вдоль их осей жгутонаправители 8.

Ножевая головка предназначена для установки на ней подвиж­ ных ножей. Число ножей зависит от заданной длины штапеля. Число ножей на машине РШФ-20-И2 равно 2 или 4. Ножевая го­ ловка крепится на конической части приводного вала, имеющего три опоры (две роликоподшипниковые и одна в виде сферического двухрядного шарикоподшипника). Сферический подшипник под­ держивает консольный конец приводного вала; при этом значи­ тельно уменьшается деформация и увеличивается критическая скорость вала.

Рис. 138. Кинематическая схема машины РШФ-20-И2:

Угловая скорость фрикционных цилиндров 6 или 10.

2ѵ

«в — — - щ .

где V — 0,5ч-1,5 м/с — скорость жгута при выходе из формовоч­ ной машины или аппарата для отгонки сероуглерода;

£ ф = 124 мм — диаметр фрикционного цилиндра. Следовательно, для указанного предела скоростей жгута ско­

рость соф должна изменяться в пределах 8—24 рад/с.

На машине РШФ-20-И2 для изменения частоты вращения пи­ тающих роликов и ножевого барабана введен цепной вариатор с передаточным числом 1 : 4,5, сблокированный с электродвига­ телем. Угловая скорость звездочки равна 16—70 рад/с.

Угловая скорость вала ножевой головки 16 в рад/с

194

нульное усилие эжектора регулируется перемещением воронки вдоль жгута (по вертикали). Зазор для воздуха между воронкой и корпусом колеблется в пределах 0,3—0,5 мм.

7*

Раз дел т р е т и й

КОНСТРУКЦИИ, РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАШИН ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

ГЛАВА I

КОНСТРУКЦИИ, РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ДЕТАЛЕЙ, УЗЛОВ И МЕХАНИЗМОВ МАШИН ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

§ 1. ВАННЫ И ТРУБКИ ДЛЯ ОСАДИТЕЛЬНОГО РАСТВОРА

Конструкция ванны для осадительного раствора зависит от схемы расположения волокон, свойств вырабатываемой нити, способа подачи и отвода осадительного раствора, скорости формования и других факторов.

Существуют три схемы расположения волокон в осадительном растворе: горизонтальная, вертикальная и комбинированная (рис. 140). Горизонтальную схему применяют при небольшой глу­ бине осадительного раствора в ванне (менее 200 мм), вертикаль­ ную — при глубине более 200 мм, комбинированную — при боль­ шой длине нити в осадительном растворе. Наиболее распростра­ нена вертикальная схема расположения волокон.

При вертикальной схеме шаг между соседними фильерами зна­ чительно меньше, чем при горизонтальной схеме. Однако при высоких скоростях формования глубина осадительной ванны при вертикальной схеме заправки резко увеличивается. Это затруд­ няет вывод червяка из ванны для замены или очистки фильеры, а главное, приводит к увеличению гидравлического сопротивле­ ния движению волокон и к их обрыву.

Мелкие ванны получили широкое распространение при формо­ вании текстильной нити, а глубокие — преимущественно при фор­ мовании штапельного волокна, когда отсутствуют бобинодержа­ тели и механизмы раскладки нити.

Время пребывания волокон в осадительной ванне зависит от содержания серной кислоты в осадительном растворе и скорости движения волокон. При формовании текстильной нити концентра­ цию серной кислоты подбирают таким образом, чтобы процесс омыления ксантогената (полимерного раствора) происходил во время пребывания волокна в осадительном растворе (0,1—0,2 с). Концентрация серной кислоты в осадительном растворе обычно равна 0,12—0,13 мкг/см3, но иногда достигает 0,135—0,140 мкг/см3.

196

При формовании вискозного кордного волокна концентрация сер­ ной кислоты составляет 0,08—0,10 мкг/см3.

Длина пути волокон в осадительном растворе

s = ѵнят,

где унд— окружная скорость нижнего транспортирующего диска или цилиндра (инд = 1,3-т-2,0 м/с при формовании вискозной текстильной нити и с/нд = 0,60rf-1,25 м/с при формовании вискозного кордного волокна);

т— время пребывания волокна в осадительном растворе (равно времени омыления ксантогената).

Рис. 140. Схемы расположения волокон в осадительных ваннах:

а — горизонтальная; б — вертикальная; в — комбинированная

При проектировании ванн следует учитывать: чем больше s, тем равномернее происходит формование волокна, тем больше прочность и мягкость нити, но вместе с тем и выше гидравлическое

При вертикальной схеме заправки длина пути волокна в оса­ дительном растворе редко превышает 350—400 мм. При большей длине пути волокна в растворе применяют горизонтальную или комбинированную схемы.

На рис. 45 показана осадительная ванна машины ПЦ-250-И7. Ванна 1 сварной конструкции, изготовленная из листового вини­ пласта, установлена на деревянном настиле и с двух сторон по длине машины покрыта досками для обеспечения теплоизоляции. По дну ванны проложен винипластовый трубопровод 4. В каждой секции машины к этому трубопроводу приварены вертикальные свечи 3, закрытые съемными гильзами 13 с радиальными отвер­ стиями в нижней части. По трубопроводу 4, свечам 3 и отверстиям в гильзах 13 в ванну поступает раствор серной кислоты (осади­ тельный раствор).

19 7

К передней стенке ванны 1 прикреплена сливная труба 8 оваль­ ного сечения. В верхней части этой трубы имеются отверстия, через которые сливается излишек осадительного раствора. Для полного слива раствора в дне ванны 1 имеется сливное отверстие, которое при работе Машины закрыто пробкой 2. Дно ванны 1 и сливная труба 8 имеют небольшой уклон в сторону пробки 2.

Схема расположения волокон внутри ванны — наклонная в вертикальной плоскости. Длина пути волокон в осадительном растворе достигает 360 мм. Направления течения раствора и дви­ жения струек полимера должны совпадать.

Конструкция ванны машины ПНШ-180-И2С2 мало отличается от рассмотренной. Ванна изготовлена из винипластового листа толщиной 10 мм. Трубопровод (растворопровод) диаметром 76 мм и толщиной стенки 5 мм тоже изготовлен из винипласта. Осади­ тельный раствор поступает в хвостовую часть машины. В каждой секции имеются четыре свечи, диаметр отверстий в которых уве­ личивается по мере удаления от хвостовой части машины. Сливная труба имеет пять щелей в каждой секции. В начале машины уста­ новлен термометр сопротивления для замера температуры осади­ тельного раствора. Схема расположения волокон в ванне — верти­ кальная. Дл"ина пути волокон в осадительном растворе 280 мм.

На машинах ПШ-ЗОО-ИЗ, ПШ-180-И2, К1 из агрегата АВК-0.6-И ванны для осадительного и отработанного раствора изготовлены из листовой стали и освинцованы (футерованы из­ нутри) рольным свинцом. Толщина футеровки 5 мм. Осадительный раствор подается по свинцовой трубе. Над трубой имеются сек­ ционные решетки, улучшающие равномерность подачи раствора в ванну. Скорость циркуляции определяется допустимым перепа­ дом концентрации серной кислоты в местах ввода и вывода оса­ дительного раствора. Обычно разность концентраций не должна превышать 0,002—0,003 мкг/см3. Для обеспечения такого пере­ пада скорость циркуляции осадительного раствора на одну филь­ еру при формовании вискозной текстильной нити составляет 8,3— 14,0 см3/с, кордной нити — 56— 112 см3/с, штапельного волокна —

700—830 см3/с.

Площадь F живого сечения растворопровода в см2

р _ Яі^Ф

Ѵср *

где <7Х— объем осадительного раствора, подаваемого в одну се­ кунду, на одну фильеру;

&Ф— число фильер в одной ванне; ѵср = 0,30ч-0,50 м/с — средняя скорость течения осадитель­

ного раствора через рассматриваемое сечение трубы. Глубина осадительной ванны при вертикальной схеме распо­

ложения волокон (рис. 141)

h = s cos а + /і1 + Д 1 + Д2 = ѵилт cos а -f ~Г /іх + Д2 + Д2;

198

а— угол наклона нити к вертикали;

— конструктивный размер червяка с учетом раз­

мера фильерной головки; А4 = 10-1-15 мм, А2 = 20-г-ЗО мм — гарантийный за­

зор (А2— расстояние от верхнего края ванны до зеркала осадительного раствора).

Ширина ванны определяется размерами червяка с фильерной головкой, размерами труб, находящихся внутри ванны, глубиной

пальца.

Величину зазора А4 обычно выбирают из конструктивных со­ ображений таким образом, чтобы был обеспечен минимальный зазор А6 между растворопроводом и траекторией движения самой удаленной от оси О точки червяка (А5 = ІО-г-15 мм).

При выборе координат х, у оси О необходимо учитывать сле­ дующее: 1) с уменьшением у увеличивается ширина ванны и рас­ стояние от пола до фильеры в ее нерабочем положении; 2) с уве­ личением у червяк должен получить еще большее искривление, что создает дополнительное сопротивление движению раствора поли­ мера по червяку; 3) если фильтр-палец должен опираться на край ванны, то при этом реакция в шарнире О от неуравновешенности фильтр-пальца, червяка и фильерной головки должна быть мини­ мально возможной. Это облегчает поворот фильтр-пальца при извлечении червяка из ванны и уменьшает износ шарнира О.

Полагая в первом приближении силу тяжести червяка с рас­ твором полимера и фильерной головкой равной выталкивающей

199