Файл: Любутин О.С. Автоматизация производства стеклянного волокна.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.07.2024
Просмотров: 137
Скачиваний: 0
тельным парциальным давлением пара у поверхности материала и в воздухе. Влагообмен между материалом и воздухом прекращается при достижении гигротермического равновесия. Таким образом, если материал на ходится в равновесном состоянии с воздухом, то, опре деляя относительную влажность ср воздуха, можно су дить о влажности материала т. Очевидно, что каждому значению ф будет соответствовать вполне определенное значение m [25, 28, 29]. Для построения статической характеристики влагомера достаточно знать изотермы сорбции-десорбции контролируемого материала и ста тическую характеристику применяемого датчика влаж ности воздуха. Покажем, в каких случаях применение равновесного метода целесообразно.
Введем понятие коэффициента М, определяемого со отношением
|
|
|
M |
= |
Дер/Am, |
|
|
|
(6) |
|
где |
Дф и Д/7І — соответственно |
приращения |
влажности |
воздуха н |
||||||
материала, |
находящихся в гигротермическом равновесии. |
|
||||||||
|
Поскольку |
известные |
влагомеры |
воздуха |
имеют |
|||||
погрешность порядка 3% |
[29], для измерения |
влажнос |
||||||||
ти |
стекловолокнистых |
материалов |
і с погрешностью |
|||||||
0,02% необходимо условие: |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
М > - ^ - |
= 150. |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
0,02 |
|
|
|
|
|
|
|
Следует учитывать, |
что |
при использовании |
равно |
||||||
весного |
метода |
на показания |
прибора |
влияют |
|
инерци |
||||
онность |
влагообмена, сорбционпый |
гистерезис |
и коле |
бания температуры окружающей среды. Следовательно,
в случае М < 1 5 0 |
равновесный |
метод |
для измерения |
||
влажности стекловолокнистых |
материалов |
применять |
|||
нецелесообразно, |
так как погрешность |
метода |
составит |
||
более |
0,05%. |
|
|
|
|
Из |
рис. 16 видно, что в диапазоне |
изменения влаж |
ности воздуха 30—90% коэффициент M достаточно ве лик и равен 270—280. Это свидетельствует о возможно
сти |
использования равновесного метода для |
определе |
||
ния |
влажности стеклотканей. |
|
|
|
При |
установлении возможности применения |
равновесного мето |
||
да для |
измерения влажности стеклонитей, а |
также |
для оценки |
температурной погрешности были сняты изотермы сорбции и десорб ции стекловолокнистых материалов при разных температурах с до статочно высокой точностью. Работа проводилась в камере микро климата типа «Feutron». Над камерой были установлены аналити ческие весы (погрешность ±0,0001 г). К одному плечу весов через
46
отверстия для арретира и иллюминатора непосредственно в рабо чем объеме камеры подвешивали образец стеклонитей, вес которых
предварительно |
определяли |
в кондиционном |
аппарате типа АК-2. |
|
Относительная |
влажность |
воздуха в |
камере |
ступенчато менялась |
в диапазоне 30—90% (при постоянной |
температуре). При этом соот |
ветственно изменялся вес исследуемого образца и его регистрирова ли в каждой точке при установившихся значениях влажности и тем
пературы воздуха в камере. |
Наступление гигротермического |
равно |
|||
весия |
фиксировалось |
по |
достижении постоянного |
веса |
образца |
в каждой точке. Влажность |
в камере контролировали |
одновременно |
|||
по трем |
психрометрам |
типа |
М-34 (погрешность ± 2 % ) . За истинную |
величину брали среднее значение. Температуру во всем диапазоне измерения влажности воздуха поддерживали автоматически постоян
ной |
с точностью ±0,5° С. |
Были сняты |
изотермы |
сорбции |
и |
десорб |
|||||||
ции |
при температурах 20 |
и 40° С |
для |
стеклонитей двух |
типов: не |
||||||||
крученая нить из алюмоборосиликатного |
стекла: толщина 41,7 |
текс |
|||||||||||
(УѴм = 22-іг26), диаметр волокна 9—11 мк, |
замасливатель—парафино |
||||||||||||
вая эмульсия; крученая нить из того же стекла: толщина 13,3 |
текс |
||||||||||||
(Мм = 75), диаметр |
волокна |
5—7 мк, |
тот же замасливатель. |
|
|
||||||||
|
Зависимости |
на рис. 16 показывают |
достаточно вы |
||||||||||
сокие значения |
коэффициента |
|
М, что свидетельствует |
||||||||||
о высокой чувствительности |
метода измерения. |
Макси |
|||||||||||
мальная температурная |
погрешность измерения |
в |
диа |
||||||||||
пазоне температур |
20—40° С |
составляет |
± 0 , 0 1 % |
для |
|||||||||
крученых и ±0,02% |
для некрученых стеклонитей. В про |
изводственных условиях температура изменяется в мень
шем диапазоне, поэтому |
|
[как это |
следует |
из |
зависи |
|||||
мости (6) и рис.16] |
практически температурная погреш |
|||||||||
ность составляет примерно ±0,005% . |
|
|
|
|||||||
|
Суммарная |
максимальная |
абсолютная погрешность |
|||||||
AS измерения влажности стеклонитей равновесным ме |
||||||||||
тодом складывается |
из максимальной |
погрешности из |
||||||||
мерителя влажности |
воздуха |
Дер, погрешности |
градуи |
|||||||
ровки А и температурной |
погрешности Д^ |
|
|
|||||||
|
|
Д |
2 = |
^ |
+ |
А + |
Дг, |
|
|
(7) |
где |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А = - ^ - 100 + — |
100 + |
; |
|
|
|||||
|
|
А |
|
|
Ро |
|
M |
|
|
|
Др |
и Ара — погрешности |
при |
определении |
веса |
образца |
в камере |
||||
и |
кондиционном |
аппарате; |
Д'ср — погрешность |
при |
определении |
|||||
влажности в камере. |
|
|
|
|
|
|
|
|
При использовании влагомера воздуха с погрешно стью ± 3 % получим значения AS: для крученых стекло нитей AS — 0,023 °/о, для некрученых стеклонитей AS = = 0,026%..
47
Таким образом, если для определенного вида стекловолокнистого материала градуировать какой-либо влагомер воздуха по средней кривой, расположенной на
равных расстояниях |
от изотерм |
сорбции |
и десорб |
ции этого материала, |
снятых в |
требуемом |
диапазоне |
изменения температур, то получим достаточно точный и
надежный влагомер данного материала. Для |
измере |
ния влажности стекловолокнистых материалов |
в среде |
Рис. 16. Кривые равновесного влагосодержания
1,5 |
— изотермы |
сорбции |
при |
температуре |
20 и 40° С крученых стеклонитей |
(со |
|||
ответственно) ; 2, |
6 - |
ю |
ж е , |
некрученых |
стеклонитей; |
3, 7 — изотермы |
десорб |
||
ции |
при температуре |
20 |
и 40° С крученых |
стеклонитей |
(соответственно); |
4, |
8—то |
||
|
|
|
|
ж е , |
некрученых |
стеклонитей |
|
|
|
48
с быстроменяющейся влажностью необходимо приме нять малоинерционный кварцевый датчик влажности воздуха [31].
Для контроля влажности стекловолокна в жгутах, бухтах, паковках и т.п. во ВНИИСПВ разработан прибор, принципиальная схема которого приведена на рис. 17. В качестве датчика в схеме используется конден-
Рис. 17. Принципиальная электрическая схема влагомера стеклово локна
сатор Сх в виде двух стержней, между которыми поме щают контролируемый материал (нить, жгут). При контроле влажности стекловолокна, находящегося в па ковках, стержни вводят непосредственно в контролиру емый материал. Расстояние между стержнями (электро дами) датчика составляет 10—15 мм, что позволяет избежать его загрязнения и создает удобство в эксплу
атации |
прибора. Схема |
измеряет |
главным |
образом ак |
|||
тивную |
составляющую |
комплексного |
сопротивления. |
||||
В основу |
преобразователя |
параметров |
датчика |
||||
в электрический сигнал |
положен |
параметрический пре |
|||||
образователь эквивалентного сопротивления |
кварцевого |
||||||
резонатора |
[31], который отличается |
высокой |
чувст |
вительностью, стабильностью и применяется для произ водственного контроля параметров кварцевых резонато ров и измерения влажности воздуха при помощи специ альных резонаторов. Преобразователь содержит изме рительный мост (Ri—Rs, Ci, Сх, Сп, Ди KB), усилитель, собранный на двух полупроводниковых триодах Тх и Г2 , цепочку обратной связи (Rie, Си Rt и Ді), детектор
4—55 |
4? |
(Ди Д2) и указатель У. В одно из плеч измерительного моста включается высокостабильный вакуумный квар цевый резонатор KB последовательно с емкостным дат чиком Сх . Рабочая емкость такого датчика невелика и составляет в зависимости от конструктивного испол нения и свойств контролируемого материала 5—10 пф. Вход усилителя соединен с выходом через измеритель ный мост, при разбалансе которого возникает автогене рация. Режим h амплитуда автоколебаний поддержива ются автоматически за счет цепи обратной связи. Детек тируемое на выходе усилителя напряжение имеет линей ную зависимость от эквивалентного сопротивления дат чика, включенного в схему измерительного моста, и из
меряется |
указателем. |
Электрический |
монтаж такого |
||||
прибора |
был выполнен |
на |
печатной |
плате |
размером |
||
110X35 мм, |
помещенный в |
тонкостенную трубку. С од |
|||||
ной стороны |
торца трубки |
устанавливали |
емкостный |
||||
датчик, с |
другой — индикатор (микроамперметр). |
Дат |
|||||
чик соединяли с прибором |
с помощью |
разъема. |
Пита |
||||
ние прибора |
осуществлялось |
от сухого элемента |
типа |
КГС-4,5 в или полупроводникового стабилизатора. В качестве вторичного регистрирующего прибора исполь зовали потенциометр со шкалой 0—10 мв.
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ МЕТРИЧЕСКОГО НОМЕРА (ТЕКСА) СТЕКЛОНИТИ
Метрический номер характеризует толщину или не который условный диаметр первичной стеклонити. Ус ловность диаметра первичной стеклонити вытекает из особенностей ее производства. Стеклонить представля ет собой пучок из 100, 200 и более стеклянных волокон, частично склеенных замасливателем. Сечение стеклонити на разных участках, как правило, различно по форме, и поэтому в производстве стеклянного волокна не могут быть использованы методы измерения диаметра, хорошо
отработанные для проволок, тонких трубок, |
прутков |
и т. п. Факторами, затрудняющими измерение |
метриче |
ского номера первичной стеклонити, являются также пе ременная влажность стеклонити в момент измерения и наличие в ней замасливателя: содержание его в среднем составляет 2%, однако на отдельных участках оно может достигать 5—7%.
В промышленности стеклянного волокна задача ав-
50