Фільєрний комплект

Винахід належить до виробництва хімічних волокон, зокрема до фільєрних комплектів на одиночну фільєру для формування віскозної нитки з розчину. Він може бути застосований на прядильних машинах як центрифугального, так і безперервного способу виробництва віскозної нитки. Фільєрний комплект виконує важливу функцію - забезпечує ущільнення місця стикання між черв'яком, по якому до фільєри подають під тиском розчин, і фільєрою, при їх взаємодії через еластичні ущільнюючі прокладки. Вставлена в гайці фільєра з обох боків контактує з їдкими речовинами (з середини - з лужним прядильним розчином-віскозою, зовні з осаджувальною ванною, яка містить сірчану кислоту), тому вона виготовлена із сплаву дорогоцінних металів, наприклад, платини і паладію, платини і ірідію тощо, а гайка і футорка - з пластмас. Відомий фільєрний комплект для формування хімічних волокон з розчину (Зазуліна З.А. та інші, "Основи технології хімічних волокон", М, Хімія, 1985p., стор.66, мал.2.15а), який містить фільєру, металічну сітку, прокладки, гайку, футорку, черв'як. Недоліком даного фільєрного комплекту є складність у збиранні, недостатнє ущільнення місця стикання бурта фільєри і бурта черв'яка. Крім того, недоліком є застосування фільєри з відносно глибокою предкапілярною порожниною, на яку витрачається велика кількість дорогоцінного металу. Також відомий фільєрний комплект для формування віскозної нитки на прядильних машинах центрифугального і безперервного способу виробництва, який використовують на протязі десятків років на ВАТ "Черкаське хімволокно" згідно паспорту на прядильну центрифугальну машину ПЦ-250-И4 Ленінградське машинобудівне об'єднання ім. Карла Маркса. Цей фільєрний комплект є найбільш близьким за сукупністю ознак до заявляемого об'єкту і вибраний в якості прототипу. Недоліки пристрою-прототипу полягають в тому, що ущільнення прокладок, розташованих проміж гайкою і футоркою, потребує великих фізичних зусиль для утворення належної герметизації комплекту. Ненадійна герметизація викликає можливість просочування прядильного розчину назовні, що порушує стабільність процесу формування нитки або накопичення коагульованої віскози на поверхні дінця фільєри, забиванню капілярів в її дінці, що потребує негайної заміни фільєрного комплекту. Крім того, на виготовлення чашоподібної (циліндричної) фільєри з буртом і глибокою предкапілярною порожниною витрачається велика кількість дорогоцінних металів. Як показала багаторічна практика використання у виробництві відомого фільєрного комплекту, йому органічно притаманні ряд суттєвих недоліків, а саме: - мають місце численні випадки, коли віскоза просочується під тиском назовні у проміжок між поверхнею бурта черв'яка і еластичною прокладкою або проміж нижньою поверхнею бурта фільєри і еластичною ущільнюючою прокладкою , проходить між фільєрою і стінкою отвору гайки , що приводить до порушення стабільності технологічного процесу - зменшенню кількості віскози, яка повинна була йти в отвори фільєри. Внаслідок цього виникає такий суттєвий недолік як зміна номеру нитки; - мають також місце випадки, коли віскоза, яка просочилась через нещільність місця стикання буртів фільєри і черв’яка, накопичується на зовнішні поверхні дінця фільєри і зачиняє отвори в її дінці, що потребує негайної заміни фільєрного комплекту. Ці недоліки намагаються усувати шляхом подальшого затискання поверхонь стикання буртів фільєри і черв'яка навіть з допомогою спеціального ключа, що іноді призводить до зламу гайки або футорки , але не дає бажаного наслідку надійного ущільнення місця їх стикання. Аналіз багаторічної роботи відомого фільєрного комплекту показує, що ущільнення окрайка фільєри у вигляді бурта з буртом черв'яка через еластичну ущільнюючу прокладку притаманний суттєвий недолік, який не може бути усунутий відомими засобами т.я. стикування їх поверхонь при взаємодії через ущільнюючу прокладку виконується по площі. Виготовлення гайки і футорки (фільєротримача) з металу, з метою створення умов для їх підвищеного затискання, не можливе т.я: вони працюють в агресивній осаджувальній ванні, яка містить в своєму складі сірчану кислоту, а пластмаси крихкі і під час затискання з допомогою ключа нерідко тріскаються. Ці обставини дозволяють зробити висновок, що конструкції відомого фільєрного комплекту органічно притаманний суттєвий недолік, який не можна усунути відомими засобами. Крім вищезгаданого, аналіз будови відомого фільєрного комплекту і циліндричної фільєри з буртом показує, що матеріал фільєри використовується нераціонально: - на утворення бурта фільєри; - на частку корпусу фільєри, яка охоплюється еластичною прокладкою ; - на підвищену товщину головки гайки, яку вимушені робити потовщеною для компенсації додаткових зусиль, які прикладають при затисканні гайки і футорки ключем. Задачею винаходу є стабілізація процесу формування віскозної нитки, за рахунок покращення місця стикання окрайка фільєри з поверхнею бурта черв'яка при їх взаємодії через еластичну ущільнюючу прокладку, і зменшення витрат на придбання фільєр шляхом зміни форми фільєри і її окрайка, а також зміни поверхні бурта черв’яка. Поставлена задача вирішена тим, що фільєрний комплект, який містить черв'як з буртом, співвісно розташовані на ньому, з можливістю обертання і взаємодії через нарізку футорку і гайку, еластичну ущільнюючу прокладку, фільєру у вигляді відрізаного конусу з кутом нахилу бічної поверхні до площини дінця в 100-105°, площа бічної поверхні фільєри перевищує площу дінця, а її окрайок виступає на 1-1,5мм за нижню поверхню отвору гайки і взаємодіє через еластичну ущільнюючу прокладку з поверхнею бурта черв'яка, на якому виконують два концентричних виступи вишиною 1-1,5мм з таким розрахунком, щоб проекція окрайка фільєри була розташована проміж цими виступами. Така будова фільєрного комплекту дозволяє покращити ущільнення місця стикування окрайка фільєри з буртом черв'яка пропорційно зменшенню площі окрайка фільєри, що видно з розрахунку: - площа бурта відомої фільєри становить Sб»118мм2; - площа окрайка конічної фільєри становить Sоф»1,5мм2 Sб:Sоф=118:11,5=10,24 рази. Тобто питомий тиск на еластичну прокладку окрайка конічної фільєри в порівнянні з питомим тиском бурта відомої фільєри зростає в 10 разів, що дозволяє при відносно невеликих зусиллях затискання фільєри проміж гайкою і футоркою при їх взаємодії через нарізку утруднити просочування розчину через місце стикування, тобто досягти надійного ущільнення місця стикування, усунути просочування розчину назовні - стабілізувати процес формування нитки. Одночасно досягається вирішення задачі зменшення маси фільєри на 40-50% від відомої за рахунок таких чинників: - усунення прокладок; - усунення бурта фільєри; - зменшення товщини головки гайки, в отворі якої розташовують фільєру, т. я. зусилля затискання зменшились в 10 разів. Сутність винаходу пояснюється кресленням, де на фіг.1, 2 зображено поперечний розріз запропонованого фільєрного комплекту. Запропонований фільєрний комплект містить фільєру 1 у вигляді відрізаного конуса, бічна поверхня якої перевищує площу її дінця, черв’як 2 з буртом, накидну гайку 3 з конічним отвором і внутрішньою нарізкою, футорку 4 з зовнішньою нарізкою, еластичну ущільнюючу прокладку 5. Бічна поверхня фільєри 1 нахилена до поверхні її дінця під кутом 100¸105°, тобто конусність її становить 20¸30°. Окрайок фільєри 1 виступає за нижню поверхню головки гайки 3 на 1-1,5мм, а концентричні виступи на поверхні бурта черв'яка 2 також мають вишину 1-1,5мм. В залежності від прийнятого кута нахилу бічної стінки фільєри 1, концентричні виступи на поверхні бурта черв'яка 2 розташовують так, щоб проекція окрайка фільєри 1 містилась проміж ними. Це створює передумови для найкращого ущільнення місця стикання окрайка фільєри 1 з поверхнею бурта черв'яка 2 при їх взаємодії через ущільнюючу прокладку 4 з мінімальними зусиллями затискання місця стикання фільєри 1 і бурта черв'яка 2 гайкою 3 і футоркою 5. Запропонований фільєрний комплект збирають так: - в отвір гайки 3 вкладають фільєру 1 і еластичну ущільнюючу прокладку 5; - шляхом обертання футорки 4 навколо черв'яка 2 згвинчують її з гайкою З через нарізку і затискають фільєру 1 в отворі гайки 3. При цьому окрайок фільєри 1 вминається в еластичну ущільнюючу прокладку 5 по лінії на глибину 11,5мм, а виступи на бурті черв'яка 2 також вминаються в прокладку на глибину 1-1,5мм чим і утворюється надійне ущільнення місця їх стикання. Дослідна перевірка запропонованого фільєрного комплекту на стенді, коли в якості фільєри був використаний її макет з дюралюмінію товщиною 0,3мм у вигляді відрізаного конуса з дінцем без капілярних отворів конусністю 28°, показала, що при подаванні рідини (масла) в порожнину черв'яка 2 під тиском 0,8МПа на протязі 15 годин він працює надійно, а саме: - фільєра самоцентрується і стало утримується в отворі гайки 3; - сліди масла на еластичній прокладці 5 за зовнішньою поверхнею окрайка фільєри 1 і в місці стикання поверхні бурта черв'яка 2 з еластичною прокладкою зовні виступів - відсутні, тобто запропонований фільєрний комплект якісно виконує свою основну функцію ущільнення місця стикування окрайка фільєри 1 з поверхнею бурта черв'яка 2 при їх взаємодії через ущільнюючу еластичну прокладку. Запропонований фільерний комплект працює наступним чином. При подаванні розчину в порожнину черв'яка 2 він проходить через капілярні отвори в дінці фільєри 1, контактує з осаджувальною ванною, елементарні волоконця коагулюють і сукупно утворюють віскозну нитку, яку по виході з фільєри 1 направляють на подальші технологічні операції. Згідно законам фізики, тиск в рідині - віскозі, яку подають в порожнину фільєри 1 і черв'яка 2 розповсюджується на всі боки однаково, тому якщо площа бічної поверхні фільєри 1 буде більше площі дінця фільєри 1, яка виконана у вигляді відрізаного конуса, вона буде знаходитись в отворі гайки 3 в стані статичної рівноваги навіть при забиванні всіх отворів в її дінці, не буде зминатися під дією тиску розчину і виштовхуватися через отвір гайки 3 назовні. Надійному закріпленню фільєри 1 в отворі гайки 3 сприяє також жорсткість її бокової стінки і вминання окрайка фільєри 1 в еластичну прокладку 5. Таким чином, при використанні у виробництві запропонованого фільєрного комплекту відпадає необхідність в застосуванні 2-х еластичних ущільнюючих прокладок, виникає можливість суттєво стабілізувати процес формування віскозної нитки за рахунок покращення ущільнення місця стикання окрайка фільєри і бурта черв'яка, полегшити операцію збирання його, зменшити загальну масу фільєри на 40-50% і, відповідно, зменшити витрати на придбання фільєр. Джерела: 1. З.А. Зазуліна та інші "Основи технології хімічних волокон ", Москва, Хімія, 1985р., стор.66, мал.2.15а. 2. Паспорт прядильної центрифугальної машини ПЦ-250-И4. Ленінградське машинобудівне об'єднання ім. Карла Маркса.