Гідродинамічний апарат для механохімічної обробки лубоволокнистої сировини

1 Гідродинамічний апарат для механікоХІМІЧНОІ обробки лубоволокнистої сировини, що має корпус у вигляді проточної ванни, щонайменше по одному патрубку для подачі у ванну свіжого рідкого середовища і для видалення з неї дисперсії продуктів механіко-хімічної деструкції речовинсупутників целюлози, засоби завантаження механічно очищеного волокна у ванну і вивантаження з неї механіко-хімічно обробленого волокнистого напівфабрикату і щонайменше один засіб збудження гідродинамічних імпульсів у рідкому середовищі усередині ванни, який відрізняється тим, що має ванну, у якій щонайменше дно виконане електропровідним і підключене до одного з полюсів імпульсного джерела струму, патрубок для подачі свіжого рідкого середовища підключений з боку виходу з ванни механіко-хімічно обробленого Корисна модель відноситься до конструкції електроімпульсних гідродинамічних апаратів для механохімічної обробки лубоволокнистої сировини типу коноплі (пеньки), джуту, кенафу, рамі і, особливо, льону в рідких (переважно водяних) середовищах Ці апарати призначені для застосування в складі потокових ЛІНІЙ ДЛЯ виготовлення гігроскопічної переважно медичної вати Потреба в такому устаткуванні обумовлена тим, що споживання гігроскопічної вати і виробів на її основі систематично зростає, і в економічно розвинених країнах уже досягло 2,5-3 кг/рік на одну людину, сировиною звичайно служить довговолокниста бавовна, обсяги виробництва якої в усьому СВІТІ давно стабілізувалися, волокна, а патрубок для видалення дисперсії продуктів механіко-хімічної деструкції речовинсупутників целюлози підключений з боку входу у ванну механічно очищеного волокна, засоби завантаження механічно очищеного волокна у ванну і вивантаження з неї механіко-хімічно обробленого волокнистого напівфабрикату виконані у вигляді тягових і тягово-віджимних валиків, що розташовані над ванною, а у ванні поблизу дна встановлені напрямні ролики, над дном ванни встановлений щонайменше один діелектричний обмежувач підйому стрічки або джгута механіко-хімічно оброблюваного волокна і засіб збудження гідродинамічних імпульсів у рідкому середовищі усередині ванни виконано у вигляді щонайменше двох практично вертикальних електродів, що підключені до другого полюса джерела імпульсного струму, і робочі наконечники яких розташовані усередині наскрізних отворів у зазначеному діелектричному обмежувачі 2 Гідродинамічний апарат за п 1, який відрізняється тим, що на вході в проточну ванну встановлений з можливістю поворотів на горизонтальній осі балансир, що має два напрямні ролики для стрічки або джгута волокна основні споживачі бавовни - прядильні і ткацькі або трикотажні фабрики по випуску істотно дорожчих пряжі, ниток, тканин і трикотажу - закуповують її по ЦІНІ 1500-2000 USD/т, застосування для промислового виготовлення вати лубоволокнистих матеріалів дозволило б різко знизити витрати на сировину (зокрема, до рівня менш 350 USD/т при використанні льоноволокна низьких номерів) На жаль, вміст целюлози в масі лубоволокнистих матеріалів звичайно менше 80%, тоді як у бавовні більш 97% Так, льон містить 72,0-74%, рамі 77,0-80,0% і джут 82,0-85,0% целюлози, а інше речовини-супутники целюлози, що важко видаляються Зокрема, домішка лігніноподібних речовин максимальна в джутовій сировині (14,0-18,0%), складає від 4,6 до 8,3% у лляній сировині, а в рамі 5141 рідко буває менш 5,0%. Далі, будь-яка така сировина може містити до 5% жирових, воскоподібних і азотистих речовин. Тому високопродуктивне, економічне і практично безпечне видалення зазначених домішок дотепер залишалося складною задачею. Так, загальновідома (див., наприклад: Вайнштейн Г.А. Справочник по ватному производству. - М.: Лёгкая индустрия, 1972, с.112-113) лужно-гіпохлоритна обробка ("варка"), яку застосовують для остаточного очищення розпушеної бавовни, практично неефективна після звичайної механічної обробки сухих лубоволокнистих матеріалів. Відповідно, для одержання вати з лубоволокнистої сировини в склад потокових ліній доцільно включати засоби механохімічної деструкції більшої частини зазначених речовин-супутників целюлози у водяному середовищі для їх наступного відмивання. Наприклад, з опису винаходу і креслень до UA 17136 А відомий гідродинамічний апарат періодичної дії для механохімічної обробки лубоволокнистого напівфабрикату в рідкому середовищі, виконаний на основі ванни з щонайменше одним імпульсним електричним розрядником. Вологу сировину завантажують у таку ванну у вигляді грудок переплутаних забруднених волокон, піддають електрогідравлічним ударам на час, достатній для механічного подрібнення більшої частини речовинсупутників целюлози і вивантажують для наступного відмивання і хімічного доочищення. Зрозуміло, що ударні коливання рідини, що викликані електрогідравлічними ударами, швидко затухають в масі волокна. Тому частинки продуктів короткочасної деструкції речовин-супутників целюлози суттєво розрізняються за розмірами, а збільшення часу і інтенсивності електроімпульсної обробки призводить до небажаної деструкції волокон як таких. Якщо ж взяти до уваги той факт, що забрудненість сировини речовинами-супутниками целюлози коливається в досить широких межах, то зрозуміло що в потокові лінії треба включати щонайменше один апарат для хімічного доочищення волокна. Алей навіть це не дає змоги організувати практично безперервну роботу таких ліній в цілому. Саме така лінія для виготовлення вати з лубоволокнистої сировини відома з UA 1096 UM або RU 19841 UM. Застосований в ній найближчий за технічною суттю до пропонованого далі гідродинамічний апарат для механохімічної обробки лубоволокнистої сировини має корпус у вигляді проточної ванни, щонайменше по одному патрубку для подачі у ванну свіжого рідкого (звичайно, на водяній основі) середовища і для видалення з ванни дисперсії продуктів механохімічної деструкції речовин-супутників целюлози, щонайменше один отвір для завантаження механічно очищеного волокна у ванну і вивантаження механохімічно обробленого волокнистого напівфабрикату з ванни і щонайменше один засіб збудження гідродинамічних імпульсів у рідкому середовищі, обраний з групи, що складається з щонайменше одного генератора ультразвукових коливань, звукопроводи якого введені у щільний акустичний контакт зі стінками ванни, кавітаційного сопла, вбудованого в патрубок для подачі рідкого середовища у ванну, і комбінації зазначених засобів. Як і вище описаний аналог, цей апарат обробляє грудки переплутаних забруднених волокон в повному об'ємі ванни і тому здатний працювати лише в періодичному режимі. Зрозуміло, що в таких умовах дуже важко концентрувати кінетичну енергію на оброблюваному волокні, досягти рівномірної об'ємної густини потужності і регулювати інтенсивність його обробки залежно від ступеню забруднення речовинами-супутниками целюлози. В основу корисної моделі покладена задача шляхом удосконалення засобів живлення лубоволокнистою сировиною і конструктивних умов концентрування кінетичної енергії на оброблюваному волокні і вирівнювання об'ємної густини потужності створити такий гідродинамічний апарат для механохімічної обробки лубоволокнистої сировини, який міг би безперервно працювати незалежно від ступеню забруднення сировини. Поставлена задача вирішена тим, що гідродинамічний апарат для механохімічної обробки лубоволокнистої сировини, що має: корпус у вигляді проточної ванни, щонайменше по одному патрубку для подачі у ванну свіжого рідкого середовища і видалення з неї дисперсії продуктів механохімічної деструкції речовин-супутників целюлози, засоби завантаження механічно очищеного волокна у ванну і вивантаження з неї механохімічно обробленого волокнистого напівфабрикату і щонайменше один засіб збудження гідродинамічних імпульсів у рідкому середовищі усередині ванни, згідно з винахідницьким задумом має ванну, у якої щонайменше дно виконане електропровідним і підключене до одного з полюсів джерела імпульсного струму, патрубок для подачі свіжого рідкого середовища підключений з боку виходу з ванни механохімічно обробленого волокна, а патрубок для видалення дисперсії продуктів механохімічної деструкції речовин-супутників целюлози підключений з боку входу у ванну механічно очищеного волокна, засоби завантаження механічно очищеного волокна у ванну і вивантаження з неї механохімічно обробленого волокнистого напівфабрикату, виконані у вигляді тягових і тяглово-віджимних валиків, що розташовані над ванною, а у ванні поблизу дна встановлені напрямні ролики, над дном ванни встановлений щонайменше один діелектричний обмежник підйому стрічки або джгута механохімічно оброблюваного волокна і засіб збудження гідродинамічних імпульсів у рідкому середовищі усередині ванни виконано у вигляді щонайменше двох практично вертикальних електродів, що підключені до другого полюса джерела імпульсного струму і робочі наконечники яких розташовані усередині наскрізних отворів у зазначеному діелектричному обмежнику. Такий апарат дозволяє проводити безупинну механохімічну деструкцію міцно зчеплених з волокном речовин-супутників целюлози й у широких межах регулювати швидкість протягання стрічки або джгута залежно від ступеня забруднення волокна цими домішками. При цьому найкраще диспергування домішок досягається тим, що первинні електрогідравлічні і вторинні кавітаційні удари концентровано і практично рівномірно наносяться 5141 по стрічці або джгуту волокна, що знаходиться в тонкому шарі рідкого середовища, технологічно «замкненому» між дном проточної ванни і кожним діелектричним обмежником Додаткова ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що на вході в проточну ванну встановлений з можливістю поворотів на горизонтальній осі балансир, що має два напрямні ролики для стрічки або джгута волокна Це полегшує подачу волокна на механохімічну обробку Фахівцям зрозуміло, що при виборі конкретних варіантів здійснення корисної моделі можливі ДОВІЛЬНІ комбінації зазначених додаткових відмінностей з основним винахідницьким задумом, що цей задум у межах, визначених формулою корисної моделі, може бути доповнений і/або уточнений з використанням звичайних знань і що описані далі приклади втілення корисної моделі ніяким чином не обмежують обсяг прав на її основі Далі суть корисної моделі пояснюється докладним описом конструкції і роботи запропонованого апарату з посиланнями на креслення, де схематично у поздовжньому розрізі зображений електроімпульсний гідродинамічний апарат для механохімічної обробки лубоволокнистої сировини у водяному середовищі Запропонований апарат має корпус у вигляді проточної ванни 1, у якої щонайменше дно виготовлено з електропровідного матеріалу і яка оснащена, щонайменше одним живильним патрубком 2 для подачі свіжого рідкого (переважно водяного) середовища і щонайменше одним ВІДВІДНИМ патрубком 3 для видалення водяної дисперсії продуктів механохімічної деструкції речовин-супутників целюлози (при тому, що ці патрубки 2 і 3 можуть бути оснащені не показаними особливо кранами або вентилями для регулювання подачі рідкого середовища і витрати водяної дисперсії і, тим самим, для регулювання рівня рідини у ванні 1), установленим з можливістю поворотів на горизонтальній осі балансиром 4 з двома особливо не позначеними напрямними роликами на вході волокна у ванну 1, засобами безупинного протягання стрічки або джгута волокна у вигляді щонайменше двох (на вході і виході), а переважно трьох (на вході, у середній частині і на виході) пар тягових 5 і тяглово-віджимних 6 валиків, що розташовані над ванною 1, переважно двома діелектричними обмежниками 7 вертикального переміщення стрічки або джгута механохімічно оброблюваного волокна, що жорстко закріплені паралельно дну ванни 1 і мають наскрізні отвори, напрямними роликами 8, що призначені для проводки стрічки або джгута механохімічно оброблюваного волокна під обмежниками 7 і які під час механохімічної обробки знаходяться у ванні 1 під шаром рідини, і практично вертикальними електродами 9, робочі наконечники яких розташовані усередині наскрізних отворів в обмежниках 7 Живильний патрубок 2 підключений до борта ванни 1 апарата з боку виходу механохімічно обробленого волокна, а ВІДВІДНИЙ патрубок 3 підключений до дна ванни 1 з боку входу волокна на механохімічну обробку Фахівцю зрозуміло, що для роботи апарат підключають до придатного джерела імпульсного струму (наприклад, конденсаторної батареєю з засобами зарядки і керування розрядом) і що дно ванни 1 і електроди 9 пщключаюьбі до різних полюсів такого джерела Гідродинамічну механохімічну обробку лубоволокнистої (наприклад, лляної) сировини проводять в описаному апараті у такий спосіб Спочатку її розпушують, відокремлюють механічні включення, перетворюють у рівницю, з якої безупинно формують ущільнений напівфабрикат у вигляді джгута або стрічки Далі, періодично включаючи і виключаючи ВІДПОВІДНІ приводи, напівфабрикат заправляють у засоби протягання, якими оснащений ванна 1, так, як це показано на кресленні Зрозуміло, що рідке середовище для механохімічної обробки волокна і промивну рідину подають в ванну 1 тільки після заправлення джгута або стрічки в усі засоби протягання, тобто під перший («нижній») і на другий («верхній») напрямні ролики балансира 4 і далі в зазор між тяговими валиками 5 на вході в ванну 1, під усі напрямні ролики 8 і діелектричні обмежники 7 і в зазори між тяглово-віджимними валиками 6 Після пуску з урахуванням фактичного забруднення волокна домішками, що важко видаляються, встановлюють режим механохімічної обробки (тобто об'ємну густину потужності і тривалість електричних розрядів між електродами 9 і дном ванни 1) і вирівнюють подачу рідкого середовища на механохімічну обробку в ванну 1 через живильний патрубок 2 і ВІДВІД забрудненого продуктами механохімічної деструкції речовин-супутників целюлози рідкого середовища з ванни 1 через ВІДВІДНИЙ патрубок З Механохімічне очищене волокно передають на подальшу обробку для перетворення у вату як цільовий продукт Ефективність корисної моделі підтверджують порівняльні дані для вати з бавовни і вати з льону (див таблицю) Додатково слід зазначити, що механохімічна обробка волокна в запропонованому гідродинамічному апараті різко скорочує потребу в реагентах для ХІМІЧНОГО доочищення отриманого з лубоволокнистої сировини целюлозного волокна і практично забезпечує екологічну безпеку процесу в цілому Таблиця Порівняльні дані про якість медичної гігроскопічної вати з бавовни і з льону Показники якості вати згідно з ГОСТ 5556-81 1 1 Не розчесані скупчення, % мас Очна 2 1,5 Вата з бавовни Хірургічна Гігієнічна 3 4 ЗО 5,0 Вата з льону Типі Тип 2 5 6 0,9 0,2 8 5141 Продовження таблиці 1 2 Коротке волокно, % мас 3 Засміченість, % мас 4 Сторонні домішки 5 Зольність, % мас 6 Жирові і воскоподібні речовини, % мас 7 Вологість, % мас 8 Поглинальна здатність, г 9 Капілярність, мм 10 рН витяжки 11 Частка хлоридів, % мас 12 Частка сульфатів, % мас 13 Частка кальцію, % мас 14 Відновники 15 Білизна, % стрічка або джіуг Комп'ютерна верстка М. Клюкін 2 0,15 0,1 0,2 0,3 0,3 0,35 21,0 77,0 20,0 70,0 80,0 73,0 4 0,25 0,7 відсутні 0,4 3 0,2 0,3 0,5 5 0,1 0,07 6 0,14 0,03 0,14 0,12 0,018 0,017 8,0 9 19,0 67,0 7±0,5 до 0,04 до 0,02 до 0,06 Сліди 70,0 24,0 84,0 81,0 до инпульсного джерела Підписне менш 8,0 32,0 93,0 89,0 ~ Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ МСП, 03680 Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова 1, м Київ - 42, 01601