Пристрій для термообробки нитки

Реферат: Винахід належить до галузі виробництва хімічних волокон, конкретно до пристроїв нагріву ниток при текстуруванні методом несправжнього кручення. Пристрій для термообробки нитки з контактною поверхнею, що виконана у вигляді дротів, які в робочому положенні оточують нитку з усіх боків, вказані дроти розташовані у двох направляючих рамках з можливістю повздовжнього та поперечного переміщення, направляючі рамки ізольовані від монтажних площадок та під′єднані до електричного струму з регулятором напруги, направляючі рамки мають щілину для заправки нитки та пристрої для поперечного переміщення дротів. Запас дротів розміщено на накопичувачах, які з'єднані з сервоприводами, які забезпечують переміщення та натягування дротів за допомогою блока керування. Пристрій має футляр, з'єднаний з пневматичною магістраллю з регулятором тиску, який оточує дроти між направляючими рамками. Пристрій розроблено для економії електричної енергії, яку дозволяє отримати великий коефіцієнт тепловіддачі від дротів до нитки та мала площа нагрітих дротів разом з низьким коефіцієнтом тепловіддачі від дротів до потоку повітря. Мала теплова інерційність дротів забезпечує швидкий вихід нагрівача на робочий режим до заправки нитки, що підвищує продуктивність машини. Натягнуті дроти забезпечують прямий шлях нитки, завдяки чому зменшуються витрати часу виходу на робочий режим після заправки нитки, що зменшує витрати часу на перехідний процес зменшуючи кількість відходів сировини. UA 102790 C2 (12) UA 102790 C2 Введення між рамками нового відрізку дротів, усуває забруднену або зношену ділянку дроту новою, що усуває необхідність процесу чищення гріючої поверхні. UA 102790 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі виробництва хімічних волокон, конкретно до пристроїв нагріву ниток при текстуруванні методом несправжнього кручення. В даний час пристрої контактного нагріву ниток широко поширені при виробництві текстурованих ниток. Відомий пристрій для контактного нагріву нитки, що містить герметичний корпус, електронагрівач у вигляді герметичного, зануреного у рідинний теплоносій, циліндра, у якому розміщена електрична спіраль, оточена периклазом, а також містить контактну поверхню, по якій проходить нитка, і регулятор температури. [А.с. 1406234 МКИ D 02 J 13/00 Устройство для термообработки синтетической нити / Клинцов Л.Η., Баскаков Г.Г., Чаплинский СИ., Саповец В.Н., Голуб М.М. - № 4192359/23-12; заявл. 22.12.86 опубл. 30.06.88, Бюл № 24.] Але названий пристрій має ряд недоліків: великі витрати електричної енергії через значні втрати тепла крізь поверхню нагрівача; довгий час виходу на робочий температурний режим, що знижує продуктивність машини; непрямий шлях нитки, що збільшує час виходу робочого місця на режим і кількість відходів сировини при заправці. Відомий також пристрій для нагріву нитки [Усенко В.А. Производство кручених и текстурированных химических нитей (теория процессов, технология кручения и текстурирования химических нитей, оборудование).-2-е изд., перераб. и доп.- М.Ж Легпромбытиздат, 1987.-352 с] описаний на сторінці 262, Рис 122 б. Пристрій має контактну поверхню опуклої форми з канавками для ниток, електричний нагрівач з ніхромової спіралі, ізольований захисною скляною панчохою та скловолокном. Пристрій замкнено у металевий футляр з дверцятами та щілиною для заправки нитки. Але названий пристрій має ряд недоліків: великі витрати електричної енергії крізь контактну поверхню та поверхню металевого корпусу; довгий час виходу на робочий температурний режим, що знижує продуктивність машини; непрямий шлях нитки, що збільшує час виходу робочого місця на режим і кількість відходів сировини при заправці, великі витрати часу на чищення поверхні нагрівача від нагару. Задачею даного винаходу є зменшення витрат електричної енергії, зменшення часу виходу на робочий тепловий режим, зменшення витрат часу при заправці робочих місць та зменшення відходів сировини, усунення операції чищення поверхні від нагару. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для термообробки нитки, що має електричний нагрівач, футляр з дверцятами та щілину для заправки нитки, контактну поверхню виконано у вигляді натягнутих дротів, що оточують нитку і контактують з нею. Дроти розташовано з можливістю повздовжнього переміщення у направляючих рамках, які під′єднанні до джерела електричного струму з регулятором напруги. Пристрій містить також пристрої для утримування нитки між дротами та накопичувачі дротів, під'єднані до сервоприводів, зв'язаних з пристроєм управління. Футляр, що оточує дроти між рамками, сполучено з повітряною магістраллю, обладнаною регулятором тиску. За рахунок одночасного контакту нитки з кількома дротами на кілька порядків зменшується площа теплообміну між нагрівачами та оточуючим середовищем. Це дає змогу збільшити в кілька разів інтенсивність теплообміну. У зв'язку з малою масою нагрітої ділянки дротів вихід на робочу температуру відбувається за декілька секунд, це зумовлює зменшення часу підготовки машини до роботи та економію електроенергії. Прямий хід нитки між дротами прискорює набір скручення в термокамері, зменшує час виходу робочих місць на робочий режим, зменшуючи кількість відходів. Переміщення сервоприводами дротів з накопичувачів у зону нагріву усуває необхідність операції чищення гріючої поверхні і попереджає перетирання дротів ниткою. На Фіг. 1 представлено схему розташування трьох дротів на направляючій рамці, де 1 направляюча рамка, 2 - заправочна щілина, 3 - нитка, 4 - дроти, 5 - пристрій для поперечного переміщення дротів, 6 - фіксуючий гвинт, 7 - регулюючий гвинт. На Фіг 2 представлено схему розташування трьох дротів на площадці, де 8 - накопичувачі з дротами, 9 - сервоприводи для переміщення та натягування дротів, 10 - верхня площадка на якій монтуються сервоприводи 9 та направляюча рамка 1,11 - блок керування сервоприводами 9. На Фіг 3 показано фронтальну проекцію пристрою для темообробки нитки де 12 - футляр; 13 - нижня площадка; 14 - шарніри; 15 - повітропровід. На Фіг 4 показано бокову проекцію пристрою для темообробки нитки де 15 - повітропровід; 16 - блок керування живленням дротів електричним струмом; 17 - стійка, на якій змонтовані площадки 10 та 13; 18 - дверцята футляру 12, які відчиняють під час заправки нитки 3. На Фіг 5 показано варіант виконання направляючої рамки з чотирма дротами. 1 UA 102790 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Пристрій для темообробки нитки складається з двох площадок: верхньої 10 і нижньої 13, закріплених на стійці 17. На них змонтовано направляючі рамки 1 та сервоприводи 9 з накопичувачами 8, на які намотано дроти 4. Направляючі рамки 1 ізольовані від площадок 10 та 13 і під'єднані до блока живлення дротів 16 електричним струмом, який нагріває дроти між верхньою та нижньою рамками. Пристрій працює наступним чином. Електричний струм подають від джерела живлення через блок керування 16, який нагріває дроти між рамками 1, рамки передають тепло нитці 3, нагріваючи нитку до потрібної температури. При роботі пристрою для термообробки нитки футляр 12 повинен бути зачиненим, а повітропровід 15 повинен відсмоктувати задану кількість повітря за рахунок регулювання тиску, стабілізуючи температуру дротів всередині футляра, разом з повітрям видаляються пари замаслювана і підтримується постійний коефіцієнт тепловіддачі від дротів до повітря. Заправка нитки відбувається при відчиненій дверці 18 і дротах відведених і положення показане пунктиром. Нитка вводиться крізь щілини 2, після чого за допомогою пристрою 5 дроти збираються разом і нитка утримується між дротами 4. Положення дротів регулюється гвинтом 7 і закріплюється гвинтом 6, після чого дверці 18 зачиняється і відбувається нагрів нитки. По мірі забруднення або зносу дротів сервоприводи 9 вводять між рамками новий відрізок дротів, замінюючи забруднену або зношену ділянку дроту новою. Температура дротів 4 визначається рівнянням теплового балансу, фізичний зміст якого, полягає в тому, що кількість теплоти Q в х , що надходить зі струмом, дорівнює кількості теплоти, що передана нитці та в оточуюче середовище. У загальному випадку ця формула виглядає так: Qв х  Qн  Qконв (1) де Qн - тепловий потік який за рахунок теплопровідності надходить до нитки, Qконв тепловий потік за рахунок конвекції в навколишнє середовище; Для обчислення Qн використовують рівняння Qн  Fн t   t н  (2) Де  - коефіцієнт тепловіддачі, Fн - площа поверхні нитки, t  - температура дротів, tн температура нитки,  -час. Позитивною відмінністю пропонованого пристрою є те, що коефіцієнт тепловіддачі  залежить від кількості дротів, що оточують нитку:   nп (3) де n - кількість дротів, а  п - коефіцієнт тепловіддачі від плоскої поверхні. Це робить теплообмін більш інтенсивним. Другим вирішальним фактором є мала поверхня дротів - F при цьому Qконв  к F t   t n  (4) Де  к - коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні дротів до повітряного потоку у кожусі 12, F - площа зовнішньої поверхні дротів, t  - температура дротів, tn - температура повітряного потоку,  -час. Коефіцієнт тепловіддачі  к - залежить від швидкості повітряного потоку, діаметра футляра і кута, під яким повітря обдуває дроти. Дроти розташовуються паралельно осі футляра, тому кут обдуву дорівнює нулю. Коефіцієнт тепловіддачі (при штучній конвекції й паралельному розташуванні стрижнів до напрямку руху потоку) виражається формулою: к  K k Re n (5) де K k - коефіцієнт, обумовлений конструкцією камери й фізичних властивостей потоку; Re критерій Рейнольдса; n - емпіричний коефіцієнт; При штучній конвекції коефіцієнт тепловіддачі для газів виражається формулою c  d n c  п  ( )  Re n , (6) d  d де d - діаметр футляра 12;  - швидкість руху повітря;  - кінематична в'язкість, рівна абсолютній в'язкості, віднесеної до густини речовини;  - теплопровідність газу; c і n є функціями швидкості газу й розмірів футляра й визначаються по попередньо розрахованій величині, названої критерієм Рейнольдса, Re  d /  . Наприклад: дроти встановлено в футлярі 12 діаметр якого d=30 мм. При швидкості потоку 5 м/с, що забезпечує Re  10039. 2 Розрахунковий п  1117 Вт/м К. , 2 UA 102790 C2 5 10 15 20 25 Для ниток лінійною щільністю 2,2-3,3 текс рекомендується нагрівач з трьома дротами Фіг. 1. Для ниток лінійною щільністю 5-15 текс з чотирма дротами Фіг. 5. Для заправки нитки відчиняють футляр 11 за допомогою шарнірів 14. Нитку заводять у направляючу рамку 1 через щілину 2. На фігурах 1 і 5 показано, що перед заправкою деякі дроти знаходяться в положенні, яке зображено пунктиром. Після того, як нитка 3 займає положення, показане на фіг. 1 і 5, за допомогою пристрою 5 дроти 4 вводяться в робоче положення, показане штриховкою, утримуючи нитку 3 у замкненому просторі. Пристрій для поперечного переміщення дротів має фіксуючий гвинт 6 та регулюючий гвинт 7 для заданої позиції положення дротів. Рамки 1 електрично ізольовані від площадок і підключені до блока 16 керування живленням дротів електричним струмом, який підтримує задану потужність струму. Живлення дротів проводиться постійним струмом, при цьому магнітні поля дротів притискають їх між собою. Для збереження працездатності пристрою та запобігання зношенню дротів внаслідок тертя з ниткою, передбачено накопичувачі 8, що мають запас дротів, зв'язаних з сервоприводами 9, які під'єднані до блока керування 16, який включає сервоприводи для заміни зношених або забруднених нагаром ділянок дротів за рахунок подачі дроту з накопичувачів. Сервоприводи 9 також підтримують заданий натяг дротів. Пристрій дозволяє економити електричну енергію за рахунок високого коефіцієнта тепловіддачі від дротів до нитки та малої площі нагрітих дротів при низькому коефіцієнті тепловіддачі від дротів до потоку повітря. Мала теплова інерційність дротів забезпечує швидкий вихід нагрівача на робочий режим до заправки нитки, що підвищує продуктивність машини. Натягнуті дроти забезпечують прямий шлях нитки, завдяки чому зменшуються витрати часу виходу на робочий режим після заправки нитки, що зменшує витрати часу на перехідний процес зменшуючи кількість відходів сировини. Шляхом введення між рамками нового відрізку дротів, який замінює забруднену або зношену ділянку дроту новою, усувається необхідність процесу чищення гріючої поверхні. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 Пристрій для термообробки нитки, що має контактну поверхню, електричний нагрівач, футляр з дверцятами та щілини для заправки нитки, який відрізняється тим, що контактна поверхня виконана у вигляді натягнутих дротів, що оточують нитку і контактують з нею, розташованих у направляючих рамках з можливістю повздовжнього переміщення, направляючі рамки під′єднані до електричного струму з регулятором напруги та мають пристрої для утримування нитки між дротами, також додано накопичувачі дротів, під′єднані до сервоприводів, зв'язаних з пристроєм керування, при цьому футляр, що оточує дроти між рамками, зв'язано з повітряною магістраллю з регулятором тиску. 3 UA 102790 C2 4 UA 102790 C2 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5