Агрегаты для отделки синтетических волокон, гофрировочные машины

Вариант №27

 

1 Агрегаты для отделки синтетических волокон, гофрировочные машины («кримперы»).

 

Химические волокна после формования имеют гладкую и ровную поверхность, а в отдельных случаях - слабо выраженную длинноволновую трехмерную извитость. Незначительная извитость возникает в процессе релаксации волокна при последующей обработке Такие волокна отличаются малой сцепляемостью по сравнению с натуральными волокнами (шерсть, хлопок, лен и т. д.).

При переработке химических волокон в смеси с натуральными необходимо придать химическим волокнам такую же объемность и извитость как у натуральных

В настоящее время существуют механические, химические, физические и комбинированные способы придания извитости хиическим волокнам. Наиболее распространены механические способы кручение и гофрирование.

Суть метода гофрирования заключается в искусственном создании гофр на ровном и гладком волокне.

Гофрировать можно все химические волокна. В настоящее время широкое распространение получило гофрирование термопластичных волокон. Принцип искусственного придания извитости методом гофрирования известен с 1880 г. 1351. В проышленности гофрирование хиических волокон применяют с первой половины текущего столетия

 

 

1-плита нагревательная неподвижная; 2- устройство направляющее; 3 – плита  нагревательная поворотная; 4 – ролики питающие; 5 – плита подвижная гофрировочной камеры; 6 – транспортер; 7 – пневмоцилиндр; 8 – каретка подвижная; 9 – корпус.

Рисунок 1.1 – Технологическая схема машины ГШ-4-И3

 

Гофрировочная машина ГШ-4-И3 (рис. 1.1) предназначенная для гофрирования полиакрилонитрильного штапельного волокна методом прессования, входит в состав агрегатов ШАН-6,75-ИЗ и ШАН-13-И

Перед гофрированием жгут обрабатывается паром и нагревается от плит 1, 8 длиной 720 мм, имеющих температуру 473 К. :Разогретый жгут подается питающими роликами 4 в щелевидную камеру, образованную плитами и щеками. Одна плита камеры закреплена неподвижно, а плита 5 укреплена шарнирно на оси вращения ролика 4. Эта плита вместе с грузовым устройством образует клапанный механизм, создающий в камере необходимое для гофрирования противодавление. К плитам с баков плотно прилегают неподвижные щеки

При заполнении жгутом камеры, образованной плитами и щеками, плотность предыдущего слоя волокна увеличивается. Возрастает при этом и нормальное давление на стенки плит. При соответствующем давлении слоя материала на подвижную плиту 5 она отклоняется вправо. В результате увеличивается ширина щели камеры, и часть сгофрированного жгута выходит из нее, попадая на ленту транспортера 6. После выхода из камеры части материала давление в ней уменьшается, и груз возвращает плиту 5 а исходное положение. Первоначальная фиксация извитости происходит в камере прессования.

Для окончательной фиксации извитости гофрированное волокно охлаждается в свободном состоянии на ленточном транспортере в течение 12 - 70 с.

Максимальная ширина ленты жгута 150 мм. Скорость движения жгута 0,33 - 0,67 м/с, транспортерной ленты - 0,022 - 0,028 м/с.

Развес жгута доходит до 0,100 кг/м.

 

 

1 – камера паровая; 2 – стол  направляющий; 3 – вал нижний питающего  механизма; 4 – ролик верхний питающего механизма; 5 – плита верхняя; 6 – плита подвижная гофрировочной камеры; 7 – клапан прижимной; 8 – лоток; 9 - пневмоцилиндр; 10 – пневмоустройство.

Рисунок 1.2 – Технологическая схема машины ГМ-ЗЛ

 

На рисунке 1.2 приведена схема гофрировочного устройства машины

ГМ-ЗЛ. Отличительные особенности этой схемы по сравнению с рассмотренной следующие:

- горизонтальное расположение жгута облегчает обслуживание машины;

- пневматический прижим подвижной плиты 5 вместо груза; плиты 5 и 6 выполнены из бронзы и притерты к стальным роликам питающего механизма;

- термофиксация извитости происходит на отдельном сетчатом транспортере.

Для окончательного охлаждения сгофрированного жгута через сетку транспортера продувается воздух.

Скорость подачи жгута достигает 2,87 м/с; скорость движения транспортерной ленты 0,0125 - 0,07 м/с. Усилие прижима цилиндров равно 9,81 - 10,79 МН .

 

Машина текстурирования 3D (3- мерная объемная извитость) для производства штапельного волокна фирмы INLINE HS.

 

 

Рисунок 1.3 – Машина гофрировки 3D

 

Рисунок 2.4 – Принцип гофрировки 3D

 

 

 

 

 

Гофрировочная машина 2D (2-мерная извитость)для производства штапельного волокна фирмы INLINE HS.

Рисунок 1.5 – Машина гофрировки 2D

 

 

Рисунок 2.6 – Принцип гофрировки 2D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гофрировочная машина фирмы Neumag

 

 

 

Рисунок 2.7 - Гофрировочная машина типа BALTIK 460 для жгута 5млн.денье

 

Рисунок 2.8 - Принцип работы гофрировочной машины типа BALTIK

 

 

 

 

 

2 Оборудование кислотной станции. Кварцевые фильтры. Выпарные аппараты. Кристаллизаторы. Флотаторы.

 

Назначение кислотной станции - бесперебойное снабжение прядильных машин чистой профильтрованной осадительной ванной, поддерживание концентрации компонентов и температуры ее в соответствии с технологическим регламентом. Кроме того, на кислотной станции проводится регенерация осадительной ванны.

 

 

1 - распределительный желоб; 2 - сборные  барки; 3 - кислотоупорные насосы;       4 - барометрический бачек; 5 - вакуум  насос; 6 - закрытые фильтры; 7 - вакуум-выпарной  аппарат; 9 - дозатор; 10 - растворитель  солей; 11 - напорные барки;      12 - подогреватель; 13 - бак для серной  кислоты.

Рисунок 2.1 - Схема кислотной станции

 

Приготовленная для прядильного цеха осадительная ванна собирается в напорных барках 11 (рис. 2.1), расположенных на верхнем этаже кислотной станции, и по свинцовым или стальным гуммированным трубопроводам через подогреватели 12 подается на прядильные машины.

От магистральных трубопроводов, расположенных в цехе над машинами, свежая осадительная ванна подводится к поддонам машин. Отработанная осадительная ванна, имеющая несколько меньшую концентрацию и пониженную температуру, самотеком направляется в сборные барки 2. Одновременно, помимо отработанной ванны, в приемные барки через коллектор-смеситель поступают в виде добавок серная кислота и концентрированные pacтворы сульфатов, модификаторы и поверхностно-активные вещества, необходимые для укрепления осадительной ванны. Серная кислота хранится на станции в расходном баке 13.

Укрепленная ванна центробежными насосами 8 подается через  кварцевые фильтры 6 в напорные барки 11, и описанный цикл повторяется.

Для регенерации осадительной ванны путем испарения избытка воды на кислотной станции устанавливают вакуум-выпарные аппараты 7 или установки контактной выпарки.

 

Аппаратура кислотной станции

 

Осадительная ванна содержит от 110 до 150 г/л серной кислоты, различные сульфаты и имеет высокую температуру - от 500С (рабочая зона) до 65 - 70 0С (при регенерации в вакуум-выпарных аппаратах). Пластификационная ванна подогревается до -90-100 0С, концентрация H2SO4 в ней составляет 10 — 15 г/л.

Вследствие этого выбор материалов для изготовления аппаратуры и трубопроводов для осадительной ванны весьма ограничен.Довольно стойки к воздействию осадительной ванны лишь очень немногие виды нержавеющей стали.

Наиболее стоек свинец, но и он при температуре 70 - 800С корродирует. В промышленности вискозных волокон ранее широко использовался свинец. Из него изготовляли трубопроводы, им покрывали деревянные или бетонные барки для ванны и облицовывали прядильные машины. В настоящее время для этих целей применяются полимерные материалы.

Для изготовления кислотоупорных насосов применяют свинчак (сплав свинца с сурьмой) и другие кислотоупорные материалы например термосилид (чугун с большим содержанием кремния), керамику, чугун (при условии гуммирования всех поверхностей соприкасающихся с осадительной ванной).

Воздействию осадительной ванны очень хорошо сопротивляются различные виды пластических масс, в частности, винипласт, полипропилен, которые применяются для изготовления отдельных деталей прядильных машин. Винипласт хорошо поддается механической обработке и вполне стоек к действию осадительной ванны. Его недостаток - невысокая термостойкость; при температурах выше 65 - 700С он теряет прочность и легко разрушается при механических воздействиях. В этом случае наиболее пригоден пропилен.

Особое внимание должно быть уделено аппаратуре для пластификационной ванны. Из-за высокой температуры и низкой концентрации серной кислоты она значительно более агрессивна, чем осадительная ванна. По этой причине выбор материалов для изготовления аппаратуры еще более ограничен. Для такой среды даже свинец мало пригоден. Поэтому он постепенно вытесняется более коррозионностойкими материалами (фаолит, стеклопластики и др.).

Необходимо отметить, что проблема создания доступных материалов, обладающих высокой стойкостью к действию осадительной, и особенно пластификационной ванн, полностью не разрешена; в этом направлении ведутся исследования, и свинец все больше вытесняется полимерными материалами.

 

Фильтры. Для очистки осадительной ванны используют открытые и закрытые фильтры. В качестве фильтрующего материала используют кварц.

К фильтрам открытого типа относится фильтр-барка, на ложном дне которой находится слой кварца. Недостаток такого фильтра - низкая скорость фильтрования (4 - 5 м3/ч) через 1 м2 фильтрующей поверхности.

Кварцевый кислотоупорный фильтр дренажного типа (фильтр- бак) представляет собой закрытый освинцованный или гуммированный стальной котел 1 диаметром 3 м (емкостью 10 м3), поверхность фильтрации которого составляет 7 м2 (рис. 2.2). В отверстия ложного дна 2 вставлены 620 трубок из нержавеющей стали и дренажные свечи 8. К свечам сверху привинчены фарфоровые колпачки с прорезями, которые сообщаются с полостью трубочек и с нижней частью корпуса фильтра. Прорези являются дренажными каналами для прохода осадительной ванны при фильтрации. На ложное дно насыпается слой кварца высотой 800 мм (размер зерен 1,5 - 2 мм). В центре фильтра проходит труба 4 диаметром 300 мм, оканчивающаяся сверху воронкой 5.

Осадительная ванна поступает в центральную трубу, переливается через воронку, фильтруется через кварц, стекает через прорези фарфоровых колпачков, собирается в нижней перфорированной отводящей трубе 7, а затем через нижний штуцер попадает в коллектор для профильтрованной ванны.

Промывку фильтра проводят под давлением сжатого воздуха в обратном направлении (снизу вверх) в течение 5 - 7 мин. Шлаковая ванна собирается в отдельной барке и отстаивается или фильтруется. Осветленная часть шламовой ванны возвращается в производство, а загрязненная спускается в канализацию.

Производительность дренажного фильтра составляет 70 - 100 м3/ч, скорость фильтрования 10 - 15 м3/(м2 ч).

 

 

1-корпус фильтра; 2- ложное дно; 3 – дренажные свечи; 4 – центральная  труба;     5 – воронка; 6 –  слой кварца; 7 – отводящая перфорированная  труба; 8 – вентили.

Рисунок 2.2 - Дренажный кварцевый фильтр

 

Выпарные аппараты. Избыточную воду из осадительной ванны удаляют в вакуум - выпарных аппаратах различных конструкций и установках контактной выпарки. Пониженная температура кипения воды под вакуумом (55 - 650C) в этих аппаратах способствует увеличению коррозионной стойкости материалов, из которых они изготовлены. Применяя многокорпусное выпаривание, можно резко снизить расход пара (при трехкорпусном аппарате до 0,5 кг на 1 кг выпариваемой воды). Однако из-за большой агрессивности среды в промышленности искусственного волокна чаще применяются наиболее простые вакуум-выпарные аппараты (одно- или двухкорпусные).

Вакуум-выпарная установка с выносным трубчатым подогревателем (рис. 2.3) включает выпарной аппарат, состоящий из подогревателя 1 и испарителя 4; вакуум-насос; нейтрализатор и конденсатор 8 (поверхностный или оросительный).

Производительность установки зависит от величины поверхностей нагрева и зеркала испарения; чем они больше, тем больше испаряется воды в единицу времени.

 

 

1 - подогреватель; 2 - манометр; 3 - термометр; 4 - испаритель; 5 - паропровод;      6 - нейтрализатор; 7 - паропровод к  конденсатору; 8 - конденсатор; 9 - трубки, по которым циркулирует охлаждающая  вода; 10 - каплеотделитель; 11 - гидравлический затвор; 12 - труба для отвода охлаждающей воды; 13-15- барометрические бачки; 16 - барометрическая труба для отвода концентрированной ванны.

Рисунок 2.3 Схема вакуум-выпарной установки:

 

Контактная выпарная установка. Вакуум-выпарные установки подвергаются значительной коррозии. даже при тщательном освинцовывании установка часто выходит из строя и ее приходится останавливать для ремонта. Особенно часто портятся нагревательные трубки. Все это приводит к возрастанию расходов на ремонт и снижению производительности установки.

 

l - дутьевой вентилятор; 2 - обводной канал; 3 - мазутная топка; 4 - напорная топка; 5 - камера смешения; 6 - растопочный клапан; 7 - отключающий клапан; 3 - разбрызгиватели ванны; 9 - скруббер; 10 - керамические кольца; 11 - выхлопная труба; 12 - гидравлический затвор; 13 - приемные барки.

Рисунок 2.4 Схема выпарной контактной установки:

 

Схема выпарной контактной установки приведена на рис. 8.4. Вентилятор 1 подает воздух в обводной канал 2 и топку 8, т. е. часть воздуха используется для сжигания топлива (газа, мазута, угля и др.), а остальное количество его направляется в камеру 5, где смешивается с горячими газами и нагревается до нужной темературы, а затем поступает в скруббер 9.