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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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