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

ния, гнезд для колес и других деталей. При больших усилиях износ деталей насоса ускоряется, что ведет к увеличению зазоров, утечке, пульсациям и уменьшению подачи.

Усилие, изгибающее ось ведомого колеса [29]

Л = (0,65-ь 0,75) drbp,

усилие, изгибающее ведущий вал

Р 2 = (0,6-ь0,7) dvbp,

где dr = 2гт.

Уменьшить давление на валы и оси можно уменьшением длины b зуба или введением специальных устройств в виде раз­ грузочных каналов в корпусе и плитках насоса. Разгрузочные каналы в корпусе соединяют камеру нагнетания с теми местами

скоростные режимы, можно рассчитать детали насоса на проч­ ность и износ.

При высоких частотах вращения дозирующих колес раствор или расплав не успевает заполнить впадины колес и объемный к. п. д. насоса уменьшается, поэтому принимают небольшую угловую скорость ведущего колеса (0,5—5,0 рад/с).

Основное внимание при проектировании дозирующих насосов следует уделять точности их изготовления, обеспечению обильной смазки, спрямлению подводящих раствор или расплав каналов и правильному выбору материала и режимов термообработки.

Спаренные напорно-дозирующие насосы

На многих машинах для формования химических волокон напор­ ные насосы устанавливают на некотором расстоянии от дозиру­ ющего с отдельным приводом.

Для создания компактной формовочной головки, упрощенной конструкции выпускают и применяют спаренные напорно-дозиру­ ющие насосы. Конструктивно — это один насос с двумя парами рабочих колес, разделенных промежуточной плиткой.

Ведущие колеса крепят на одном главном валу, а ведомые — на одной оси. Одна пара колес, находящихся в зацеплении, обра­ зует напорную часть насоса, а другая пара — дозирующую. Для повышения подачи напорной части насоса по сравнению с подачей его дозирующей части длину зубьев первой пары колес выбирают на 25—40% больше, чем у второй пары.

Нагнетающая камера напорной части соединена каналом в промежуточной плитке со всасывающей камерой дозирующей части насоса.

239

Материалы применяемые для изготовления основных деталей дозирующих насосов

Одним из основных недостатков зубчатых насосов является их быстрый износ, особенно, при выработке химических волокон с присадкой окиси титана.

Срок службы насосов зависит в первую очередь от правиль­ ного выбора материала трущихся деталей, точности и чистоты их обработки, вида термической обработки, культуры эксплуатации

иобслуживания.

Втабл. 1 указаны материалы деталей насосов, выпускаемых отечественными заводами.

Та б л и ц а 1

К материалам насосов, предназначенных для подачи распла­ вов, предъявляют особые требования в отношении повышенной жаропрочности и износостойкости. Таким требованиям больше всего отвечают специальные инструментальные стали с большим содержанием хрома и присадкой молибдена, а также быстрорежу­ щие стали с большим содержанием вольфрама. Плитки, колеса, валики и оси из этих материалов должны быть закалены до

HRC 61—65.

240

§ 6. ФИЛЬТРЫ ДЛЯ РАСТВОРОВ И РАСПЛАВОВ ПОЛИМЕРА

Фильтры служат для очистки растворов и расплавов полимера от нерастворимых и нерасплавленных твердых частиц.

Для окончательной фильтрации растворов полимера приме­ няют так называемые фильтр-пальцы, которые устанавливают перед фильерой.

Рис. 166. Фильтр-палец для фильтрации растворов полимера изнутри пальца

По принципу действия фильтр-пальцы делятся на два вида: с фильтрацией раствора изнутри пальца (рис. 166), с фильтрацией раствора внутрь пальца (рис. 167).

Рис. 167. Фильтр-палец для фильтрации растворов полимера внутрь пальца

Оба вида фильтр-пальцев имеют одни и те же детали, но кон­ структивно оформлены по-разному.

В фильтр-пальцах с фильтрацией из пальца (см. рис. 166) раствор полимера, нагнетаемый дозирующим насосом, поступает в головку 1 и заполняет пространство центрального отверстия а

241

пальца 3. В теле пальца 3 имеются сквозные радиальные отвер­ стия б, а снаружи продольные пазы в.

Из центрального отверстия а раствор через радиальные ка­ налы б поступает в пазы в.

Под действием разности давлений р 2и р г раствор просачивается через фильтровальный материал 4 и заполняет пространство между корпусом 2 и пальцем 3, откуда поступает к фильере.

Палец 3 обмотан фильтрующим материалом, состоящим обычно из трех слоев: двух слоев батистовой ткани и одного слоя ваты между ними.

Иногда применяют в качестве фильтрующего материала двух­ слойную ленту, состоящую из слоя свансбоя и слоя шифона.

Палец туго обматывают двумя-тремя витками фильтровальной ленты. Чтобы лента не разматывалась, палец обвивают ниткой, а на концах перевязывают суровой ниткой или шнуром 5. Наличие продольных пазов в и острых ребер на наружной поверхности пальца позволяет раствору полимера соприкасаться почти со всей внутренней поверхностью фильтровального материала 4.

В фильтр-пальцах с фильтрацией раствора полимера внутрь пальца раствор поступает в головку 1, заполняет свободное про­ странство между корпусом 2 и пальцем 3, проходит через фильтру­ ющий материал 4, заполняет продольные пазы в, а затем через радиальные каналы б попадает в центральное отверстие а пальца 3, откуда поступает в червяк и к фильере. Преимущество таких фильтр-пальцев заключается в том, что в них исключена возможность прохождения неочищенного раствора мимо фильтру­ ющего материала. Однако при сильном загрязнении фильтру­ ющего слоя давление внутри фильтр-пальца резко увеличивается, что приводит к разрушению корпуса 2.

На практике чаще применяют фильтр-пальцы с фильтрацией из пальца, когда при засорении фильтрующего материала почти не происходит разрушение (разрыв вдоль образующей) пальца при чрезмерном увеличении давления раствора внутри пальца. Это объясняется тем, что под действием внутреннего давления р 2 фильтровальный материал раздувается и раствор свободно про­ ходит через увеличенные поры фильтра.

Материал для изготовления основных деталей фильтр-пальцев выбирают в зависимости от вязкости идавления растворов полимера.

При фильтрации растворов с малой вязкостью (вискоза), когда давление внутри фильтр-пальца не превышает 0,5— 0,6 МН/м2, в качестве конструкционного материала можно брать эбонит (твердая резина), карболит, твердый винипласт и другие пластические массы, устойчивые в щелочной среде.

При фильтрации растворов полимеров с высокой вязкостью (ацетатный, хлориновый), когда давление достигает 1,0— 1,5 МН/м2, основные детали фильтр-пальцев изготовляют из фос­ фористой бронзы, коррозионностойкой стали, так как детали из пластмасс не выдерживают больших давлений и выходят из строя.

242

Расчет основных деталей фильтр-пальца на прочность и деформацию

Корпус 2 и палец 3 фильтр-пальца можно рассматривать как тол­ стостенную цилиндрическую трубу или толстостенный стакан, так как толщина б стенки только в 2—3 раза меньше среднего радиуса Rcp стакана (труба считается толстостенной, когда от­

ношение *\ср ^ 0 , Л/ .

Расчет на прочность корпуса 2 и пальца 3 следует вести по методике С. П. Тимошенко (задача Л яме).

Расчет корпуса фильтр-пальца« Корпус 2 нагружен внутрен­ ним давлением р х. Под действием этого давления в любой точке стенки корпуса возникают нормальные напряжения, величина которых зависит от расстояния г от этой точки до оси корпуса.

Эти напряжения определяют по формулам (см. рис. 166): в радиальном направлении

r 2 ( rl ~ r 3)2 ’

в тангенциальном направлении

(г2 + г\) Р\

о, =

W - i ) '

Под действием давления раствора на донышко корпуса возни­ кает продольная (осевая) растягивающая сила

Qz = ПГІРи

которая вызывает появление в стенке корпуса осевого растягива ющего напряжения

max —

243