Файл: Прошков А.Ф. Машины для производства химических волокон. Конструкции, расчет и проектирование учеб. пособие.pdf

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

головка фильерная; 5 — червяк; 6 — направляющая червяка; 7 — фильтр-палец; 8 — корпус грязевой ванны; 9 — корпус сливной ванны

ляется шириной грязевой ванны 9 (см. рис. 45), равной 100— 150 мм.

Ширину ванны В г в верхней части легко найти графически, если известно расстояние R от оси О до самой удаленной точки червяка или фильерной головки. Зазор Д6 между траекторией самой удаленной точки червяка и задней стенкой ванны не должен быть меньше 20 мм. Радиусом, равным R + Д6, следует провести дугу, а затем провести касательную к трубе 3 и этой дуге. В ре­ зультате получим ширину ванны В 2 в верхней части.

На рис. 142 изображена осадительная ванна машины ПН-180-И. Длина пути волокон в осадительном растворе 460 мм; схема рас­

200

положения волокон — вертикальная; глубина ванны 775 мм. Фиксированное положение фильерной головки 4 обеспечивается при опускании червяка 5 до упора в специальное углубление сек­ ционной решетки 3 (ложное дно), расположенной над трубой 2 для подвода осадительного раствора и обеспечивающей равномер­ ную подачу этого раствора в рабочее пространство ванны; поло­ жение головки фиксируется также специальной направляющей 6 для червяка. На машине ПН-180-И фильерная головка располо­ жена вблизи и несколько выше выходных отверстий секционных решеток. В этом случае свежий осадительный раствор вытекает из отверстий сетки рядом с фильерой и движется почти параллельно струйкам раствора полимера, ускоряя процесс омыления ксантогената.

Ширину дна ванны при таком расположении фильерной го­ ловки можно брать равной В х «=* 2D 3.

Фильерную головку следует помещать в средней части ванны, т. е. на расстоянии D от передней или задней стенки ванны.

Координата в мм

тивных соображений, но минимальная ее величина 100—150 мм. Координата в мм

Ушах < V d 2 + 2D[BTB + (50 -60)].

Ванны с горизонтальной схемой расположения волокон по конструкции аналогичны описанным. Однако нельзя не учитывать наличие направляющих крючков в ванне, направление движения волокон (вдоль ванны, под углом) и количество параллельно иду­ щих нитей.

Широкое применение общих осадительных ванн объясняется простотой и экономичностью их конструкций. Однако применение ванн целесообразно и возможно, если длина пути волокон в ванне не более 500 мм, фильерная вытяжка незначительна или отсут­ ствует, а гидравлическое сопротивление движению волокон в ванне не превышает их прочности на разрыв.

На машинах для формования химических волокон применяют следующие системы подачи и циркуляции осадительного раствора: продольную, точечную и щелевую.

При продольной системе осадительный раствор подают с одного торца ванны, а отработанный раствор отводят с другого (противо­ положного) торца. При такой системе циркуляции концентрация

201

и температура осадительного раствора снижаются по мере удале­ ния от входного отверстия трубы, что приводит к ухудшению условий формования волокна на последующих фильерах.

При точечной системе раствор подается в ванну из общего тру­ бопровода через несколько радиальных отверстий в каждой секции машины.

При щелевой системе (рис. 143, 144) раствор из общего трубо­ провода с радиальными отверстиями подается через щель, обра­ зованную дном ванны и специальным щитком (ложным дном).

В рассмотренных схемах линия, соединяющая место ввода осадительного раствора в рабочую зону ванны и место его слива, должна пересекать направление движения волокон несколько выше (на 20—30 мм) фильерной головки.

При высоких скоростях формования резко увеличиваются путь волокон в ванне и гидравлическое сопротивление их движению.

Размеры ванны также увеличиваются, а извлечение червяка из ванны усложняется. В этом случае вместо общих ванн при­ меняют индивидуальные трубки (формование в трубках) для каж­ дой фильеры.

202