способ получения волокна из тресты лубяных культур и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ получения волокна из тресты лубяных культур, включающий плющение слоя стеблей, дробление и обескостривание, причем дроблению и обескостриванию стебли подвергают неоднократно, отличающийся тем, что после плющения слой стеблей обжимают парой вальцов, один из которых имеет обрезиненную поверхность, а дробление и обескостривание осуществляют путем воздействия на перемещаемый ребристой перфорированной поверхностью поперечный слой стеблей последовательно вдоль волокнистой пряди механическим импульсом, направленным перпендикулярно слою стеблей, и последующей вибрацией, сообщаемой стеблям ребристой поверхностью.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой стеблей перемещают с постоянной линейной скоростью, причем скорость перемещения ленты стеблей и период воздействия на стебли механическим импульсом синхронны.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что интенсивность импульса дифференцируют при каждой повторной обработке слоя стеблей и по длине волокнистой пряди.

4. Устройство для получения волокна из тресты лубяных культур, содержащее узел плющения, выполненный в виде пары плющильных вальцов, механизм передачи тресты и несколько одинаковых модулей для дробления и обескостривания волокна, отличающееся тем, что узел плющения дополнительно снабжен парой обжимных вальцов, один из которых имеет обрезиненную поверхность, каждый модуль представляет собой камеру с установленными в ней создающим и передающим вибрации элементами, размещенную в корпусе устройства с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, а механизм передачи тресты выполнен в виде транспортера с ребристой перфорированной поверхностью и установлен под камерой с возможностью поступательного перемещения по ходу технологического процесса и возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости, кроме того, рабочая поверхность передающего вибрации элемента камеры параллельна ребристой перфорированной поверхности механизма передачи тресты.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что камера заполнена рабочей жидкостью, а в качестве создающего вибрации элемента внутри камеры установлены несколько разрядников, создающих электрогидравлические удары в жидкости.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в качестве создающего вибрации элемента внутри камеры установлены несколько электромагнитных элементов.

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в качестве создающего вибрации элемента внутри камеры установлены несколько эксцентриковых механизмов, каждый из которых выполнен в виде подпружиненного ударного элемента с эксцентриком или иным толкающим механизмом.

8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что передающий вибрации элемент выполнен в виде мембраны из эластичного материала.

9. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что механизм передачи тресты выполнен в виде цепочно-колкового транспортера, сформированного из звеньев, рабочие элементы которых выполнены в виде колосников с оголовками различной формы, кроме того, транспортер опирается на направляющие, установленные в корпусе устройства и снабженные пружинными устройствами с индивидуальными регулировочными механизмами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к первичной обработке лубяных культур, преимущественно льнотресты, и может быть использовано при получении из тресты длинного волокна.

Известен способ получения волокна из тресты лубяных культур (Марков В.В. и др. Первичная обработка лубяных волокон. М.: Легкая промышленность, 1974, с. 201-226), включающий плющение слоя стеблей, последующее мятье рифлями мяльных вальцов, зажим одного из концов стебля и обескостривание путем скользящего изгиба (скольжение материала относительно рабочих кромок трепальных барабанов).

Однако при данной технологии на долю длинного волокна приходится менее половины волокна, содержащегося в стебле, поскольку существующая технология базируется на разнохарактерных операциях, при которых волокно подвергается интенсивным механическим воздействиям. При удалении костры значительная часть волокон разрушается и попадает в отходы.

Известен способ приготовления однотипной волокнистой ленты из льносоломы и тресты (Новое в технике и технологии льна. Межвузовский сборник научных трудов. Ярославль, 1984, с.44, прототип), заключающийся в формировании равномерного по линейной плотности настила с продольным расположением стеблей, дроблении их неволокнистой части с целью отделения древесины от волокна путем сжатия стеблей в их продольном направлении и обескостривании встряхиванием ленты стеблей и удалением из нее костры.

Данная технология получения волокна из тресты лубяных культур позволяет сохранить длину волокон, увеличить выход однотипного волокна, однако такое механическое воздействие, как продольное сжатие, не может быть использовано для разрушения стеблей, т.к. при этих деформациях не нарушается связь между волокнистой частью стебля и древесиной. Для рационального разрушения связей элементов стеблей используют преимущественно только поперечное сжатие стеблей и их изгиб (В.В. Марков. Первичная обработка льна и других лубяных культур. М. : Легкая и пищевая промышленность, 1981, с.156). Поэтому волокно, получаемое таким способом, слишком закострено.

Известна мяльно-трепальная машина (Храмцов В.Н. Справочник по заводской первичной обработке льна. М., 1984, с.376-377), содержащая конвейер, вальцы плющильные, вальцы мяльные, барабаны трепальные, привод.

Данная мяльно-трепальная машина обеспечивает невысокий процент выхода длинного волокна из-за излишне интенсивного характера воздействия рабочих органов на материал на всех и прежде всего на начальных этапах его переработки. Наличие точек критических напряжений, возникающих в процессе трепания (в точках воздействия трепальных барабанов по линии зажима слоя сырца в зажимном конвейере машины), обуславливает повреждение материала и неизбежные потери длинного волокна. Кроме того, из-за наматывания волокна на рабочие органы мяльно-трепальной машины и их забивок снижается эффективность использования оборудования.

Известна автоматизированная поточная линия для приготовления однотипной волокнистой ленты из льносоломы и тресты (новое в технике и технологии льна. Межвузовский сборник научных трудов. Ярославль, 1984, с. 44-46, прототип), включающая плющильное устройство, несколько чередующихся гофрирующих устройств для дробления неволокнистой части стебля и узлов очистки в виде специальных вибрирующих пластин для обескостривания волокна и механизм передачи тресты.

Данная поточная линия включает в себя принципиально новые рабочие органы, исключающие недостатки вышеописанной мяльно-трепальной машины, но не обеспечивает выхода чистого волокна из-за специфики новых рабочих органов, например, гофрирующая коробка способна обеспечить скалывание и дробление неволокнистой части стеблей, но не нарушает связи между волокном и древесиной, а вибрирующие пластины не обеспечивают достаточно эффективного встряхивания ленты стеблей для удаления костры.

Задачей, решаемой данным изобретением, является увеличение выхода однотипного (длинного) волокна путем минимального повреждения его природной структуры.

Поставленная задача решена следующим образом. В способе получения волокна из тресты лубяных культур, включающем плющение слоя стеблей, дробление и обескостривание, причем дроблению и обескостриванию стебли подвергают неоднократно, после операции плющения слой стеблей обжимают парой вальцов, один из которых обрезинен, а дробление и обескостривание осуществляют путем воздействия на перемещаемый ребристой перфорированной поверхностью поперечный слой стеблей последовательно вдоль волокнистой пряди механическим импульсом, направленным перпендикулярно слою стеблей, и последующей вибрацией, сообщаемой стеблям ребристой поверхностью. Кроме того, слой стеблей перемещают с постоянной линейной скоростью, причем скорость перемещения ленты стеблей и период воздействия на стебли механическим импульсом синхронны. Интенсивность импульса дифференцируют при каждой повторной обработке слоя стеблей и вдоль волокнистой пряди.

Введение операции обжатия слоя стеблей парой вальцов, один из которых имеет обрезиненную поверхность, позволяет осуществить смещение слоев стебля относительно друг друга за счет увеличения площади сцепления поверхности стебля с поверхностью обрезиненного вальца по сравнению с гладким вальцом. Данная операция позволяет разрушить связь между волокнами в стебле и в дальнейшем осуществить операцию дробления без разрыва волокна.

Заявленный способ предполагает обработку стеблей в ненапряженном состоянии без зажима его в одной из точек, в результате что позволяет исключить значительные физико-механические воздействия на волокнистые комплексы стебля.

Процесс дробления построен так, что достигнута полная проработка и достаточный промин всех частей стебля путем синхронизации скорости перемещения стеблей и периода воздействия на стебли механическим импульсом, соответствия интенсивности импульса характеру обрабатываемого материала, заданием количества его повторных обработок и изменения интенсивности импульса вдоль волокнистой пряди, что исключает многократные воздействия рабочих органов в одну точку обрабатываемого материала.

Воздействием на обрабатываемый материал механическим импульсом, направленным перпендикулярно обрабатываемому слою стеблей, достигается эффективный излом древесины на ребристой перфорированной поверхности, сопровождающийся вытряхиванием костры из волокнистого "чулка", без повреждения природной структуры волокна.

Вибрация, сообщаемая стеблю ребристой поверхностью, встряхивает ленту тресты, очищая волокно от костры.

Анализ отличительных признаков позволяет сделать вывод о том, что заявленный способ позволяет получать волокно из тресты лубяных культур с минимальными повреждениями его природной структуры и значительно увеличить выход однотипного волокна, в частности длинного.

Поставленная задача в устройстве для получения волокна из тресты лубяных культур, содержащем узел плющения, выполненный в виде пары плющильных вальцов, механизм передачи тресты и несколько одинаковых модулей для дробления и обескостривания волокна, достигается тем, что узел плющения дополнительно снабжен парой обжимных вальцов, один из которых имеет обрезиненную поверхность, каждый модуль представляет собой камеру с установленными в ней создающим и передающим вибрации элементами, размещенную в корпусе устройства с возможностью перемещения в вертикальной плоскости, а механизм передачи тресты выполнен в виде транспортера с ребристой перфорированной поверхностью и установлен под камерой с возможностью поступательного перемещения по ходу технологического процесса и возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости, кроме того, рабочая поверхность передающего вибрации элемента камеры параллельна ребристой перфорированной поверхности механизма передачи тресты.

Камера может быть заполнена рабочей жидкостью, а в качестве создающего вибрации элемента внутри камеры установлены несколько разрядников, создающих электрогидравлические удары в жидкости.

В качестве создающего вибрации элемента внутри камеры могут быть установлены несколько электромагнитных элементов.

В качестве создающего вибрации элемента внутри камеры может быть установлено несколько эксцентриковых механизмов, каждый из которых выполнен в виде подпружиненного ударного элемента с эксцентриковым или иным толкающим механизмом.

Передающий вибрации элемент может быть выполнен в виде мембраны из эластичного материала.

Механизм передачи тресты выполнен в виде цепочно-колкового транспортера, сформированного из звеньев, рабочие элементы которых выполнены в виде колосников с оголовками различной формы, кроме того, транспортер опирается на направляющие, установленные в корпусе устройства и снабженные пружинными устройствами с индивидуальными регулировочными механизмами.

Вышеописанный способ получения волокна из тресты лубяных культур реализуется с помощью заявленного устройства.

На фиг. 1 показана схема, поясняющая принцип построения устройств, осуществляющих заявленный способ, для которых характерно наличие следующих рабочих органов: создающего вибрации элемента (виброгенераторы различных типов) 1, передающего вибрации элемента (демпфер или мембрана из эластичного материала) 2, опоры с ребристой перфорированной поверхностью 3, имеющей возможность возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости посредством пружинного механизма 4. Пространство, образованное поверхностью передающего вибрации элемента 2 и ребристой перфорированной поверхностью опоры 3, является рабочей зоной, одной из характеристик которой является регулируемая величина зазора К.

Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 представлена схема, поясняющая принцип построения устройств, осуществляющих заявленный способ; на фиг. 2 - устройство для получения волокна из тресты лубяных культур, общий вид; на фиг. 3 - то же, разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - модуль дробления и обескостривания льнотресты с использованием электрогидравлического вибратора; на фиг. 3 - то же, с использованием электромагнитного вибратора; на фиг. 6 - то же, с использованием механического вибратора.

Способ получения волокна из тресты лубяных культур включает следующие операции:

- плющение слоя стеблей парой гладких вальцов;

- обжатие слоя стеблей парой вальцов, один из которых имеет обрезиненную поверхность;

- воздействие на перемещаемый ребристой перфорированной поверхностью поперечный слой стеблей последовательно вдоль волокнистой пряди импульсом, направленным перпендикулярно слою стеблей;

- воздействие на слой стеблей вибрацией, сообщаемой стеблям ребристой перфорированной поверхностью.

Две последние операции повторяют неоднократно.

Заявленный способ получения волокна из тресты лубяных культур осуществляют следующим образом.

Равномерный по толщине, выровненный по комлям слой тресты из слоеформирующей машины, уложенный в виде поперечной ленты, подвергают плющению парой гладких вальцов, в результате чего происходит поперечное сжатие стеблей. Все предварительно проплющенные стебли в дальнейшем ломаются по схеме тонкостенного излома без разрыва волокна, что очень важно для получения длинного волокна из тресты лубяных культур, для которого характерно раскалывание стеблей на ряд отдельных секторов с незначительной связью между ними.

Проплющенный слой стеблей подвергается обжатию парой вальцов, один из которых имеет обрезиненную поверхность. В результате данной операции происходит более интенсивное смещение слоев стебля относительно друг друга.

Далее поперечная лента стеблей транспортируется с постоянной линейной скоростью ребристой перфорированной поверхностью, которая кроме поступательного перемещения по ходу технологического процесса имеет возможность возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости. На перемещающийся слой стеблей последовательно вдоль волокнистой пряди воздействуют механическим импульсом, в результате чего происходит излом стеблей на участки, длина которых задается параметрами ребристой перфорированной поверхности, сопровождающийся нарушением связи волокна с древесиной и ее частичным удалением - вытряхивание древесины из волокна в виде костры.

Далее на слой стеблей воздействуют вибрацией со стороны ребристой перфорированной поверхности, в результате чего происходит окончательное обескостривание волокна.

Скорость перемещения ленты стеблей и период воздействия на стебли механическим импульсом синхронны.

Последовательные импульсы, воздействующие на разные части слоя стеблей, имеют изменяемую интенсивность импульса вдоль волокнистой пряди.

Порядок следования импульсов обеспечивает равные условия для всей обрабатываемой поверхности слоя тресты. Частота следования импульсов составляет примерно 30 Гц.

Полное и окончательное удаление древесины и остатков покровных и паренхимных тканей из волокна получают в результате неоднократного повторения операций воздействия на перемещаемый ребристой перфорированной поверхностью слой стеблей механическим импульсом и последующей вибрации со стороны ребристой поверхности, причем интенсивность импульса изменяют при каждой повторной обработке слоя стеблей, поскольку обрабатываемый материал изменяет свои свойства.

Заявленный способ получения волокна из тресты лубяных культур реализуется с помощью устройства, состоящего из корпуса 1, в котором размещены узел плющения 2 с парой гладких плющильных вальцов 3 и парой обжимных вальцов 4, один из которых имеет обрезиненную поверхность, несколько одинаковых модулей 5 для дробления и обескостривания слоя тресты, механизма передачи тресты 6, выполненного в виде цепочно-колкового транспортера, сформированного из звеньев 7, рабочие элементы которых выполнены в виде колосников 8 с оголовками различной формы. Транспортер 6 опирается на подпружиненные направляющие 9, установленные в корпусе 1 устройства.

Модуль 5 (вариант 1) для дробления и обескостривания выполнен в виде камеры 10 с емкостью 11, заполненной рабочей жидкостью 12 и размещенными в ней электродами 13. Камера 11 снабжена мембраной 14 из эластичного материала, посредством которой электрогидравлический удар преобразуется в механический импульс, имеющий крутой передний фронт, что позволяет достигать достаточно большой амплитуды рабочего перемещения мембраны 14. Поверхность мембраны 14 параллельна рабочей поверхности транспортера 6. Пространство, образованное поверхностью мембраны 14 и ребристой перфорированной поверхностью транспортера 6, является рабочей зоной.

Камера 11 установлена над транспортером 6 в корпусе 1 устройства в направляющих 15 с возможностью перемещения ее в вертикальной плоскости, чем задается расстояние между мембраной 14 и поверхностью транспортера 6 (зазор или высота рабочей зоны).

Под транспортером 6 установлен бункер 16, в котором собираются измельченная древесина, покровные и паренхимные ткани, отделенные от волокна.

Количество модулей для дробления и обескостривания задается требованиями к качеству конечного продукта. В реальных условиях количество модулей равно 2-4. Модули 5 сообщаются между собой транспортером 6. На выходе из модуля 5 (последнего в корпусе 1 устройства) установлен транспортер 17, с которого очищенное волокно укладывается на стол-приемник 18.

В верхней части корпуса 1 размещен генератор импульсных токов 19, являющийся источником высоковольтных электрических разрядов в жидкости и обеспечивающий такую последовательность разрядов, которая обеспечивает равные условия для всей обрабатываемой поверхности слоя тресты в рабочей зоне устройства.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от характера обрабатываемого материала проводят предварительную подготовку устройства к работе:

- устанавливают камеру 11 в направляющих 15 на определенном расстоянии от ребристой перфорированной поверхности транспортера 6, тем самым задавая определенный зазор, или высоту рабочей зоны;

- осуществляют установку оголовков колосников 8, регулируют пружины механизма направляющих 9, чем задают характер распределения интенсивности и расположения точек воздействия на обрабатываемый материал.

Механизм передачи тресты - цепочно-колковый транспортер 6 перемещает поперечный слой стеблей лубяных культур с постоянной линейной скоростью, предварительно проплющенных парой гладких вальцов 3 и обжатых парой вальцов 4, в рабочую зону устройства, ограниченную сверху поверхностью мембраны 14 и ребристой перфорированной поверхностью транспортера 6 - снизу.

В момент прохождения слоем тресты рабочей зоны в камере 11 происходят высоковольтные электрические разряды в жидкости последовательно через все электроды 13, в результате в жидкости образуются ударные гидравлические волны, которые посредством мембраны 14 воздействуют на обрабатываемый слой тресты в виде механического импульса. Происходит излом стеблей на рифленой поверхности оголовков колосников 8 транспортера 6, сопровождающийся нарушением связи волокна с древесиной, и частичное ее удаление. Транспортер 6, опираясь на подпружиненные направляющие 9, установленные в корпусе 1, получая толчок импульсом, в свою очередь, отвечает вибрацией, встряхивая слой тресты, размещенный на его поверхности, способствуя обескостриванию волокна. Отходы просыпаются через перфорированную поверхность транспортера 6 и собираются в бункере 16.

Скорость перемещения слоя тресты транспортером 6 и период воздействия на стебли механическим импульсом синхронны. Алгоритм следования высоковольтных электрических разрядов в жидкости задается генератором импульсных токов 19 и обеспечивает обработку всей поверхности слоя тресты в рабочей зоне устройства.

Из рабочей зоны последнего модуля 5 льноволокно захватывается конвейером 17 и транспортируется на стол-приемник 18.

Вариант 2. В качестве создающего вибрации элемента используют электромагнитные элементы, каждый из которых представляет собой сердечник 20, охватываемый катушкой 21 и установленный в камере 11 посредством пружины 22. За счет периодического пропускания тока через катушку 21 создают вибрацию. Посредством мембраны 14 механический импульс воздействует на обрабатываемый материал.

Вариант 3. В качестве создающего вибрации элемента используют эксцентриковые механизмы, каждый из которых выполнен в виде подпружиненного ударного элемента 23 с вращающимся эксцентриком 24.

Принцип воздействия устройств на обрабатываемый материал с использованием в качестве элемента, создающего вибрацию, электромагнита и эксцентрикового механизма аналогичен вышеописанному.