способ гофрирования жгута из полиэфирных волокон и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ гофрирования жгута из полиэфирных волокон, характеризующийся подачей жгута, обработкой его перегретым паром, уплотнением в жале питающих роликов, напрессовыванием и стабилизацией извитков, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества продукта, обработку жгута перегретым паром проводят под давлением 6 - 22 кг/см² при температуре 130 - 210^oС, при этом последняя превышает температуру жгута при подаче.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с целью экономичности, напрессовывание и стабилизацию осуществляют насыщенным паром под давлением 1 - 6 кг/см².

3. Устройство для гофрирования жгута из полиэфирных волокон, содержащее камеру обработки жгута перегретым паром, имеющую канал для прохода жгута и каналы для подачи перегретого пара, питающие ролики, примыкающую к ним пресс-камеру с каналами для продвижения извитого жгута и подачи теплоносителя, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных свойств при одновременном повышении качества продукта, камера обработки жгута перегретым паром имеет откидную крышку, шарнирно закрепленную на оси, примыкающей к питающим роликам, при этом каналы для подачи перегретого пара выполнены в крышке и в корпусе камеры наклонными в сторону питающих роликов под углом 30 - 65^o к оси канала для прохода жгута, причем длина каждого канала превышает его высоту в сечении в 10 - 50 раз, при этом расстояние от ближайшего канала для подачи перегретого пара, выполненного в откидной крышке, до оси шарнира не превышает пятнадцатикратное расстояние между рабочими поверхностями питающих роликов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности производства химических волокон, а именно к гофрированию полиэфирных волокон.

Известны способы и устройства для гофрирования жгутов химических волокон, согласно которым жгут перед гофрированием нагревают в термокамере, имеющей канал для прохода жгута и каналы для подачи теплоносителя, например насыщенного или перегретого пара, уплотняют жгут в зажиме питающих роликов, образуют на нем извитки, напрессовывают их в канал пресс-камеры и по мере продвижения жгута в пресс-камере стабилизируют извитость. Термокамеры известных гофрировочных машин имеют крышки, открывающиеся в плоскости, перпендикулярной к плоскости движущегося жгута.

Известен способ придания извитости жгуту химических нитей, выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что жгут проводят через камеру увлажнения, где его обрабатывают насыщенным или перегретым паром и гофрируют его набивкой парой питающих роликов в пресс-камеру. Затем движущуюся по пресс-камере спрессованную массу нитей продувают потоками сжатого воздуха, нагретого до 120-300^оС, подаваемого из отверстий в одной из двух колодок, образующих пресс-камеру, и отсасывают отработанный увлажненный воздух через отверстия, расположенные в другой колодке.

Недостатком известных способов и устройств является то, что они при гофрировании жгута из полиэфирных волокон не обеспечивают равномерного нагревания жгута, движущегося в термокамере с высокой скоростью, так как при этом наружные волокна нагреваются до температуры более высокой, чем волокна, расположенные внутри жгута. Это приводит к неравномерной жесткости волокон и, как следствие, к неравномерной извитости, что снижает прядильные качества полиэфирного волокна.

Недостатком прототипа является то, что до гофрирования применяется пар, а в пресс-камере - горячий сжатый воздух. Применение разных видов теплоносителя в одном технологическом процессе - не экономично. Недостатком прототипа является также стабилизация извитости в пресс-камере горячим воздухом, что менее эффективно, чем стабилизация насыщенным или перегретым паром, обладающим большей проникающей и теплопередающей способностью, чем горячий воздух. Подача теплоносителя на спрессованный слой полиэфирного жгута в пресс-камере со стороны только одной из колодок пресс-камеры не позволяют равномерно нагреть волокна по всему сечению слоя. Это приводит к неравномерной усадке волокон, и, как следствие, к неравномерности извитости и появлению доли волокон с меньшей устойчивостью извитости, что снижает прядильные качества волокна.

Ни прототип, ни существующие способы гофрирования не предусматривают подачи перегретого пара на жгут из полиэфирного волокна до его гофрирования в таком устройстве, которое обеспечивало бы равномерное и быстрое прогревание жгута по всему его сечению. Поэтому при необходимости увеличения интенсивности извитости возрастание напряжений в волокнах не компенсируется снижением их жесткости за счет нагревания, потери прочности в волокнах возрастают, что также снижает их прядильную способность.

Таким образом, указанные способы и прототип не обеспечивают получение высококачественного полиэфирного волокна.

Целью изобретения является улучшение качества продукта путем повышения количества извитков на единицу длины волокна, повышения равномерности и устойчивости извитости полиэфирного волокна.

Поставленная цель достигается тем, что в способе гофрирования жгута из полиэфирных волокон, характеризующемся подачей жгута, обработкой его перегретым или насыщенным паром, уплотнением в жале питающих роликов, напрессовыванием и стабилизацией извитков, обработку жгута перегретым паром производят под давлением 6-22 кг/см² и при температуре 130-210^оС, при этом последняя превышает температуру жгута при подаче. Как вариант термообработку при напрессовывании и стабилизации извитости осуществляют насыщенным паром под давлением 1-6 кг/см².

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит камеру обработки жгута перегретым паром, имеющую канал для прохода жгута и каналы для подачи перегретого пара, питающие ролики, примыкающую к ним пресс-камеру с каналами для продвижения извитого жгута и подачи теплоносителя. Камера обработки жгута перегретым паром имеет откидную крышку, шарнирно закрепленную на оси, примыкающей к питающим роликам. Каналы для подачи перегретого пара выполнены и в крышке, и в корпусе камеры наклонными в сторону питающих роликов под углом 30-65о к оси канала для прохода жгута, причем длина каждого канала для подачи перегретого пара превышает его высоту в сечении в 10-50 раз, при этом расстояние от ближайшего канала для подачи перегретого пара, выполненного в откидной крышке до оси шарнира, не превышает пятнадцатикратное расстояние между рабочими поверхностями питающих роликов.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Теплоноситель с заявленными параметрами подается на жгут и, имея большую кинетическую энергию, проникает в глубь жгута до его гофрирования, а также в глубь спессованного слоя в пресс-камере, благодаря чему термообрабатывается каждое волокно. Поскульку температура теплоносителя выше температуры термообрабатываемых волокон, он конденсируется на каждом волокне, охлаждаясь при этом до температуры, близкой к 100^оС, что обеспечивает быстрое и равномерное нагревание каждого волокна. Непрерывность термообработки стабильно поддерживает температуру конденсата и волокон близкой к 100^оС. При этой температуре снижается жесткость волокон. Это позволяет увеличивать количество извитков на единицу длины волокна посредством гофрирования с предварительной термообработкой без увеличения потери прочности волокна.

Равномерное нагревание волокон до гофрирования способствует также повышению равномерности извитости вследствие повышения стабильности структуры спрессованного слоя волокна в пресс-камере.

Подача перегретого или насыщенного пара с заявленными параметрами в пресс-камеру на каждое волокно обеспечивает стабильность и равномерность поддержания температуры волокон близкой к 100^оС в течение всего времени их пребывания в пресс-камере. Это облегчает и ускоряет релаксационные процессы в волокнах, стабилизирует усадку волокон и способствует повышению равномерности и устойчивости извитости.

Заявляемые технические решения отличаются от прототипа тем, что до гофрирования волокон осуществляют их термообработку перегретым паром под давлением 6-22 кг/см² с температурой пара 130-210^оС; в пресс-камере волокна термообрабатывают либо перегретым паром под давлением 6-22 кг/см² и с температурой 130-210^оС, либо насыщенным паром под давлением 1-6 кг/см²; при термообработке образуют конденсат на каждом волокне и равномерно нагревают все волокна до температуры, близкой к 100^оС; в камере для обработки жгута перегретым паром выполнены каналы для подачи теплоносителя, длина которых больше их высоты не менее, чем в 10-50 раз, а угол наклона этих каналов выполнен равным 30-65^о к оси канала для прохода жгута, вершина угла направлена к питающим роликам; ближайший к оси откидной крышки канал для подачи теплоносителя расположен от оси шарнира откидной крышки на расстоянии не большем пятнадцатикратного расстояния между рабочими поверхностями питающих роликов, а ось шарнира откидной крышки расположена по оси канала для прохода жгута.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство состоит из камеры 1 обработки жгута перегретым паром, имеющей канал 2 для прохода жгута, образованный корпусом 3 и откидной крышкой 4, установленной на корпусе посредством шарнира 5. Корпус и откидная крышка имеют каналы 6 для подачи теплоносителя. Камера 1 примыкает к питающим роликам 7. Ось шарнира откидной крышки расположена по оси канала для прохода жгута у питающих роликов. Каналы 6 наклонены под углом к оси канала для прохода жгута. Ось канала для прохода жгута совпадает с осью пресс-камеры 8. Пресс-камера 8 состоит из верхней 9 и нижней 10 плит. В плитах расположены каналы 11 для подачи теплоносителя в пресс-камеру.

Устройство работает следующим образом.

Жгут из полиэфирных волокон, имеющий толщину h, проводят питающими роликами 7 по оси канала 2 камеры 1. Через каналы 6 на жгут под давлением подаются потоки перегретого пара, который проникает вглубь жгута, омывает каждое волокно и поскольку волокна имеют температуру ниже 100^оС, образуют конденсат с температурой, близкой к 100^оС, благодаря чему каждое волокно равномерно нагревается до температуры, близкой к 100^оС. При этом жесткость волокон снижается и можно за счет этого увеличить количество извитков на единицу длины волокна. При продвижении гофрированного жгута в пресс-камере 8 формируется спрессованный слой волокна, на который с обеих сторон подаются под давлением потоки перегретого или насыщенного пара, который проникает вглубь спессованного слоя волокна. В пресс-камере теплоноситель контактирует с конденсатом, образованным на волокнах до гофрирования, и поддерживает температуру волокон, близкой к 100^оС, что ускоряет релаксацию волокон и обеспечивает более равномерную осадку каждого волокна и повышение устойчивости извитости. Благодаря этому же, спрессованный слой волокна становится более равномерным по плотности, противодавление его стабилизируется, уменьшается пульсация вершины слоя, на которую опирается жгут при выходе из жала питающих роликов 7, что повышает равномерность извитости.

Перегретый пар подается под давлением 6-22 кг/см² с температурой 130-210^оС. При давлении пара ниже 6 кг/см², как показали эксперименты, не обеспечивается необходимая кинетическая энергия пара, а при давлении выше 22 кг/см² затруднена эксплуатация оборудования, что нецелесообразно.

Как показали эксперименты, при температуре пара ниже 130^оС не обеспечивается нагревание всех волокон из-за теплопотерь в камере обработки жгута перегретым паром, а при температуре пара выше 210^оС возможна частичная деструкция волокна, что недопустимо.

Насыщенный пар подается под давлением 1-6 кг/см². Как показали эксперименты, при давлении пара ниже 1 кг/см² не обеспечивается необходимая проникающая способность теплоносителя, что снижает эффективность термостабилизации извитости. При давлении пара выше 6 кг/см² возрастают эксплуатационные расходы, что нецелесообразно.

В камере обработки жгута перегретым паром длина каждого канала для подачи теплоносителя больше его высоты не менее, чем в 10-50 раз. Превышение указанного верхнего предела нецелесообразно по конструктивным соображениям, так как затрудняется сверление канала. Снижение нижнего предела, как показали эксперименты, не обеспечивает сохранение скорости струи теплоносителя и снижает ее проникающую способность и эффективность нагревания волокон. Угол наклона каждого канала для подачи теплоносителя к оси канала для прохода жгута равен 30-65^о. Как показали эксперименты, при угле наклона, меньшем 30^о, увеличивается длина пути теплоносителя и снижается эффективность термообработки, а при увеличении угла наклона более 65^о часть теплоносителя выбрасывается из камеры в направлении против хода жгута, что нецелесообразно, так как затрудняет эксплуатацию. Канал для подачи теплоносителя в откидной крышке камеры обработки жгута перегретым паром, ближайший к оси шарнира откидной крышки, расположен от оси шарнира на расстоянии не больше пятнадцатикратного расстояния между рабочими поверхностями питающих роликов, так как при большем расстоянии при откидывании крышки увеличивается длина пути струи теплоносителя и снижается эффективность термообработки жгута.

Предлагаемые способ и устройство были реализованы при реконструкции гофрировочной машины, установленной в составе поточной линии для производства полиэфирного волокна на ПСВ-3 Могилевского ПО "Химволокно". При этом в соответствии с изобретением камера обработки жгута перегретым паром имела длину канала для подачи перегретого пара, равную 4 мм, что больше высоты канала в 20 раз, и находится в заявленных пределах, равных 10-50 раз. Угол наклона канала для подачи перегретого пара к оси канала для прохода жгута был равен 45^о, что находится в заявленных пределах, равных 30-65^о. Ось шарнира откидной крышки камеры обработки жгута перегретым паром была расположена около питающих роликов по оси камеры, а расстояние от оси шарнира до ближайшего к ней канала для подачи теплоносителя, расположенного в откидной крышке камеры, составило 13 мм, что меньше пятнадцатикратного расстояния между рабочими поверхностями питающих роликов, равного 20 мм. Перегретый пар подавался на жгут до гофрирования и в пресс-камеру под давлением 18 кг/см² и с температурой 170^оС. Испытывалась также подача перегретого пара на жгут до гофрирования под давлением 18 кг/см² и подача насыщенного пара в пресс-камеру под давлением 4 кг/см², что находится в заявленных пределах значений этих параметров. Получены опытные партии волокна в количестве до 10 т, которые по своим качественным показателям соответствовали нормам действующих ТУ на волокно, кроме количества извитков на единицу длины волокна, равномерности извитости и устойчивости извитости, которые были выше показателей производственного волокна. Согласно лабораторным данным количество извитков составило до 8 на 1 см (обычно 3-5), устойчивость извитости составила до 75% против обычных 60-70%, равномерность извитости стала большей (параметр не нормируется). Расположение оси шарнира откидной крышки камеры обработки жгута перегретым паром и приближение канала для подачи теплоносителя к оси откидной крышки обеспечили термообработку жгута во время его заправки, что позволило сохранить необходимое качество жгута.