способ пневмомеханической транспортировки длинномерной непрерывной волокнистой структуры и устройство для осуществления (варианты)

Формула изобретения

1. Способ пневмомеханической транспортировки длинномерной непрерывной волокнистой структуры, преимущественно ленты или ровницы, заключающийся в механической подаче волокнистой структуры и подаче воздуха с постоянными заданными скоростями непосредственно во входное отверстие транспортного канала, транспортировании указанной структуры по транспортному каналу воздушным потоком к выходному отверстию, отличающийся тем, что в промежутке между входным и выходным отверстиями транспортного канала, по меньшей мере, в одном месте, где внутреннее напряжение достигло критической величины, скорость воздуха уменьшают до величины, превышающей скорость перемещения волокнистой структуры.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в указанном месте скорость волокнистой структуры дополнительно механически фиксируют.

3. Устройство пневмомеханической транспортировки длинномерной непрерывной волокнистой структуры, преимущественно ленты или ровницы, включающее транспортный канал, питающий канал, камеру, охватывающую входное отверстие транспортного канала, выходное отверстие питающего канала, средство механической подачи волокнистой структуры и канал для подачи воздуха, отличающееся тем, что транспортный канал между входным и выходным отверстиями имеет, по меньшей мере, один конфузор, при этом площадь поперечного сечения транспортного канала после конфузора больше площади поперечного сечения перед ним, а отношение площади поперечного сечения волокнистой структуры в свободном состоянии к площади поперечного сечения транспортного канала составляет 0,04 – 0,7.

4. Устройство пневмомеханической транспортировки длинномерной непрерывной волокнистой структуры, преимущественно ленты или ровницы, включающее транспортный канал, питающий канал, камеру, охватывающую входное отверстие транспортного канала, выходное отверстие питающего канала, средство механической подачи волокнистой структуры и канал для подачи воздуха, отличающееся тем, что транспортный канал между входным и выходным отверстиями имеет, по меньшей мере, одно сообщающееся с внешней средой дросселирующее средство, снабженное механическим средством фиксации скорости волокнистой структуры.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что механическое средство фиксации выполнено в виде пары валиков.

6. Устройство пневмомеханической транспортировки длинномерной непрерывной волокнистой структуры, преимущественно ленты или ровницы, включающее транспортный канал, питающий канал, камеру, охватывающую входное отверстие транспортного канала, выходное отверстие питающего канала, средство механической подачи волокнистой структуры и канал для подачи воздуха, отличающееся тем, что транспортный канал между входным и выходным отверстиями имеет, по меньшей мере, одно механическое средство фиксации скорости волокнистой структуры, при этом площадь поперечного сечения транспортного канала после механического средства больше площади сечения перед ним.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что механическое средство выполнено в виде пары валиков.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано в поточных линиях прядильного производства для доставки длинномерных непрерывных, волокнистых непрочных структур, таких как волокнистые ленты и ровница, к приемным механизмам, например лентоукладчикам, питающим устройствам прядильных мест кольцепрядильных, пневмомеханических и пневматических прядильных машин при их непосредственном питании и т.п.

Известен способ доставки длинномерных непрерывных, волокнистых структур по патенту РФ №2036829, 1992, заключающийся в механической подаче волокнистой структуры и подаче воздуха с постоянными заданными скоростями и постоянным массовым расходом воздуха непосредственно во входное отверстие транспортного канала, транспортировании указанной структуры по транспортному каналу воздушным потоком к выходному отверстию.

Также из указанного патента известно устройство для осуществления указанного способа, включающее транспортный канал, питающий канал, камеру, охватывающую входное отверстие транспортного канала, выходное отверстие питающего канала, средство механической подачи волокнистой структуры и канал для подачи воздуха.

Недостатком указанных технических решений являются обрывы волокнистой структуры при транспортировке на большие расстояния. Это происходит вследствие постепенного увеличения скорости воздуха в транспортном канале, получаемой из-за постепенного падения давления воздуха по мере приближения к выходному отверстию транспортного канала. Регулярное увеличение скорости воздуха приводит к увеличению силы воздействия на волокнистую структуру, которая стремится увлечь последнюю за воздухом. В результате в волокнистой структуре постоянно растут внутренние напряжения. Когда внутренние напряжения достигают критической величины, происходит разрыв структуры в наиболее слабом месте. Как показали испытания, высота подъема или спуска ленты или ровницы в выбранном в качестве наиболее близкого аналога решении не может превышать 2-5 метров, а длина транспортного канала при этом - 3-15 метров.

Целью заявляемой группы изобретений является устранение указанного недостатка и обеспечение возможности транспортирования волокнистой структуры на значительные большие расстояния.

Поставленная цель достигается тем, что в способе пневмомеханической транспортировки длинномерной непрерывной, волокнистой структуры, преимущественно ленты или ровницы, заключающемся в механической подаче волокнистой структуры и подаче воздуха с постоянными заданными скоростями непосредственно во входное отверстие транспортного канала, транспортировании указанной структуры по транспортному каналу воздушным потоком к выходному отверстию, в промежутке между входным и выходным отверстиями транспортного канала, по меньшей мере, в одном месте, где внутреннее напряжение достигло критической величины, скорость воздуха уменьшают до величины, превышающей скорость перемещения волокнистой структуры.

Поставленная цель достигается также тем, что в указанном месте скорость волокнистой структуры дополнительно механически фиксируют.

Поставленная цель в одном из вариантов достигается тем, что в устройстве пневмомеханической транспортировки длинномерной непрерывной, волокнистой структуры, преимущественно ленты или ровницы, включающем транспортный канал, питающий канал, камеру, охватывающую входное отверстие транспортного канала, выходное отверстие питающего канала, средство механической подачи волокнистой структуры и канал для подачи воздуха, транспортный канал между входным и выходным отверстиями имеет, по меньшей мере, один конфузор, при этом площадь поперечного сечения транспортного канала после конфузора больше площади поперечного сечения перед ним, а отношение площади поперечного сечения волокнистой структуры в свободном состоянии к площади поперечного сечения транспортного канала составляет 0,04-0,7.

В другом варианте поставленная цель достигается тем, что в устройстве пневмомеханической транспортировки длинномерной непрерывной, волокнистой структуры, преимущественно ленты или ровницы, включающем транспортный канал, питающий канал, камеру, охватывающую входное отверстие транспортного канала, выходное отверстие питающего канала, средство механической подачи волокнистой структуры и канал для подачи воздуха, транспортный канал между входным и выходным отверстиями имеет, по меньшей мере, одно сообщающееся с внешней средой дросселирующее средство, снабженное механическим средством фиксации скорости волокнистой структуры.

Далее цель достигается тем, что механическое средство фиксации выполнено в виде пары валиков.

В третьем варианте поставленная цель достигается тем, в устройстве пневмомеханической транспортировки длинномерной непрерывной, волокнистой структуры, преимущественно ленты или ровницы, включающем транспортный канал, питающий канал, камеру, охватывающую входное отверстие транспортного канала, выходное отверстие питающего канала, средство механической подачи волокнистой структуры и канал для подачи воздуха, транспортный канал между входным и выходным отверстиями имеет, по меньшей мере, одно механическое средство фиксации скорости волокнистой структуры, при этом площадь поперечного сечения транспортного канала после механического средства больше площади поперечного сечения перед ним.

Поставленная цель достигается также тем, что механическое средство выполнено в виде пары валиков.

Сравнительный анализ предлагаемого технического решения и аналогов показывает, что оно не известно и не следует явным образом из уровня техники, т.е. является новым и имеет изобретательский уровень.

Далее поясним изобретения с помощью рисунков.

На фигуре 1 изображен общий вид первого варианта исполнения устройства. На фигуре 2 изображен общий вид второго варианта исполнения устройства. На фигуре 3 изображен общий вид третьего варианта исполнения устройства. Устройство в первом варианте содержит транспортный канал 1 (фиг.1), выполненный в виде уплотняющей воронки питающий канал 2, камеру 3, охватывающую входное отверстие 4 транспортного канала, выходное отверстие 5 питающего канала, средство 6 механической подачи волокнистой структуры 7 и канал 8 для подачи воздуха, входное 4 и выходное 9 отверстия транспортного канала 1. Между входным 4 и выходным 9 отверстиями имеется два конфузора 10.

На фигуре 1 диаметр транспортного канала 1 обозначен буквой “d” с соответствующим подстрочным символом, где:

d₁ - диаметр транспортного канала перед первым конфузором 10,

d₂ - диаметр транспортного канала после первого конфузора 10 перед вторым конфузором,

d₃ - диаметр транспортного канала после второго конфузора 10. При этом d₁<d₂<d ₃.

Во втором варианте (фиг.2) между входным 4 и выходным 9 отверстиями транспортного канала 1 на месте конфузоров 10 имеются два одинаковых сообщающихся с внешней средой дросселирующих устройства 11. При этом диаметр транспортного канала 1 на всем протяжении транспортировки одинаков. Вместо дросселирующих устройств в этом варианте можно использовать перфорированные стенки транспортного канала.

В третьем варианте (фиг.3) между входным 4 и выходным 9 отверстиями транспортного канала имеются два одинаковых механических средства 12 фиксации скорости волокнистой структуры 7, которые в данном случае выполнены в виде двух валиков. Указанная пара может быть выполнена, например, в виде пары столик-валик. При этом как и в первом варианте d₁<d₂<d ₃.

Для каждого конкретного случая количество конфузоров 10, дросселирующих устройств 11 или механических средств 12 фиксации различно. Оно зависит от расстояния транспортировки волокнистой структуры 7. Чем больше расстояние транспортировки, тем больше потребуется указанных элементов. При большом количестве элементов возможны различные варианты их агрегирования.

Транспортный канал 1 во всех вариантах представляет собой гибкую или жесткую трубу, задающую траекторию транспортирования волокнистой структуры 7.

Способ и работа вариантов устройств осуществляются следующим образом. Волокнистая структура 7 под воздействием средства 6 механической подачи из питающего канала 2 подается с заданной скоростью в транспортный канал 1. Одновременно в этот же транспортный канал 1 через канал 8 для подачи воздуха и через камеру 3 подается с заданной скоростью и массовым расходом воздух, который осуществляет продвижение волокнистой структуры 7 вдоль транспортного канала 1. Для транспортировки волокнистой структуры 7 в ресивер подают сжатый воздух с массовым расходом в зависимости от требуемой скорости транспортировки путем установки инжектора (дросселя с регулируемым проходным отверстием).

При этом массовый расход воздуха будет равен

G=k· F_инж

где k= · _р· а,

- коэффициент расхода через инжектор;

_р - плотность воздуха в ресивере;

а - скорость звука в воздухе при давлении, равном давлению на выходе из инжектора;

F_инж - площадь поперечного сечения проходного отверстия дросселя инжектора.

Массовый расход воздуха должен быть равен:

G=(U+ U) · · F_канала

где U - скорость транспортировки волокнистой структуры 7;

(U+ U) - средняя скорость воздуха в начале транспортного канала 1;

- плотность воздуха в транспортном канале 1;

F_канала - площадь поперечного сечения транспортного канала 1.

Воздух, поступая в транспортный канал, проникает в волокнистую структуру 7 и прилипает к волокнам, обволакивая волокнистую структуру 7 и образуя пристенный слой, движущийся со скоростью транспортировки волокнистой структуры 7 и предотвращающий ее разрушение. При движении воздуха между пристенным слоем и основным воздушным потоком возникают силы внутреннего трения (вязкости), которые обеспечивают транспортировку волокнистой структуры 7 в транспортном канале 1. Силы вязкости воздуха тем выше, чем выше разность между скоростью воздушного потока и скоростью волокнистой структуры 7. Вместе с тем, толщина пристенного слоя тем меньше, чем больше разность между скоростью потока воздуха и скоростью волокнистой структуры 7. По достижении определенного, критического значения толщина пристенного воздушного слоя не может обеспечить целостности волокнистой структуры 7, а усиливающаяся турбулентность потока приводит к разрушению волокнистой структуры 7. Наряду с этим, по мере движения воздуха в транспортном канале 1 падает давление и пропорционально ему падает плотность воздуха. Неизбежно по ходу транспортировки возрастает скорость движения воздуха и соответственно возрастают силы вязкости воздуха, действующие на волокнистую структуру 7, меняется характер течения воздуха.

Так как выходное отверстие 9 транспортного канала 1 связано непосредственно с атмосферой, то по мере удаления от входного отверстия 4 давление воздуха падает, а его скорость соответственно возрастает.

С возрастанием скорости воздуха усиливается воздействие на волокнистую структуру 1. При этом в волокнистой структуре 7 постепенно нарастает внутреннее напряжение. При транспортировке волокнистой структуры 1 на значительные расстояния внутреннее напряжение возрастает настолько, что в слабом месте происходит нарушение ее целостности, то есть обрыв, и прекращение процесса транспортировки. Чтобы этого не произошло в заданном месте, где внутренне напряжение достигло критической величины, скорость воздуха уменьшают, используя один из трех вариантов устройств. При этом на всем протяжении транспортного канала разность между скоростью воздушного потока и скоростью транспортировки должна быть меньше критической, при которой волокнистая структура разрушается.

По одному их них волокнистая структура 1 и воздух попадают в первый конфузор, в котором происходит расширение воздуха, и, соответственно, уменьшается его скорость. В результате снижается воздействие на волокнистую структуру, и, соответственно, понижается напряжение. Долее процесс повторяется со вторым конфузором, и так происходит нужное количество раз. При этом диаметр d транспортного канала 1 после каждого конфузора больше предыдущего.

По второму варианту воздушно-волокнистая масса попадает в первое дросселирующее устройств 11, где выпускается в атмосферу излишек воздуха, что приводит к уменьшению скорости воздуха и как следствие уменьшению внутреннего напряжения в волокнистой структуре 1.

Далее волокнистая структура 7 попадает в первое механическое средство 12 фиксации скорости волокнистой структуры 7 в виде пары валиков 13. Здесь происходит фиксация скорости волокнистой структуры 7. Процесс повторяется со вторым механическим средством 12, и так происходит нужное количество раз. В результате использования механических средств 12 между ними внутреннее напряжение волокнистой структуры поддерживается на одинаковом уровне.

По третьему варианту воздушно-волокнистая масса поступает сразу в первое механическое средство 12 фиксации скорости волокнистой структуры 7 в виде пары валиков 13. Так как валики расположены внутри транспортного канала, то на нем образуется утолщение, которое выполняет роль конфузора 10, уменьшая тем самым скорость воздуха и соответственно отрицательное воздействие на волокнистую структуру 7. Далее процесс повторяется нужное количество раз. В этом случае d₁ <d₂<d₃.

Во всех вариантах отношение площади поперечного сечения волокнистой структуры 7 в свободном состоянии к площади поперечного сечения транспортного канала 1 составляет 0,04-0,7.

Варианты устройств с механическим средством 12 фиксации скорости волокнистой структуры 7 дают возможность изменять ее скорость в процессе транспортировки от входного 4 к выходному 9 отверстию транспортного канала 1. Скорость после очередного механического средства 12 либо равна, либо превышает скорость пневматической транспортировки на величину транспортной (не разрушающей) вытяжки волокнистой структуры 7. Скорость транспортировки может изменяться по заданному закону путем соответствующего изменения скорости механической подачи волокнистой структуры 7 и скорости воздуха в транспортном канале 1, которая должна превышать скорость механической подачи на величину, устанавливаемую экспериментально из условий неразрушения волокнистой структуры 7.

При этом на всем протяжении транспортного канала разность между скоростью воздушного потока и скоростью транспортировки должна быть меньше критической, при которой волокнистая структура 7 разрушается.

При движении волокнистой структуры 7 в транспортном канале 1 возрастают усилия, действующие на волокнистую структуру 7, особенно, при спуске волокнистой структуры 7, когда к силам вязкости, обеспечивающим транспортировку, добавляется также вес спускающегося участка волокнистой структуры 7. В связи с этим, для транспортировки на большие расстояния или с большей скоростью, а также при транспортировке по спускающейся траектории устанавливаются промежуточные механические средства 12, на которых гасятся действующие на волокнистую структуру 7 растягивающие силы. Скорость подачи каждого механического средства при этом должна быть выше предыдущего на величину транспортного вытягивания волокнистой структуры.

Проведенные испытания показали возможность транспортирования волокнистой структуры на расстояния не менее 30 метров.

Предложенное изобретение полезно для предприятий легкой промышленности, так как позволит упростить и облегчить транспортировку волокнистых структур из одного цеха в другой, с одного рабочего места на другое и от одного оборудования к другому.

Предложенное изобретение также технически осуществимо с помощью общедоступных промышленным предприятиям технических, материальных и производственных средств и ресурсов.