Спосіб охолодження та зволоження прядильного гнізда центрифугальної прядильної машини для віскозної нитки і прядильне гніздо для його здійснення

1. Спосіб охолодження та зволоження прядильного гнізда центрифугальної прядильної машини для віскозної нитки, який полягає в тому, що в прядильне гніздо вводять рідину, яка змішується з віджимною ванною, стікаючою по внутрішній стінці циліндричного корпусу та видаляється через патрубок відводу газоповітряної суміші та рідини, який відрізняється тим, що для зволоження в прядильне гніздо подають крапельну ванну, а поверхню циліндричного корпусу гнізда охолоджують до температури, відповідній точці роси для повітря, що засмоктується в прядильне гніздо через підлійковий отвір і прядильну лійку з підкапсульного простору прядильної машини. A (54) СПОСІБ ОХОЛОДЖЕННЯ ТА ЗВОЛОЖЕННЯ ПРЯДИЛЬНОГО ГНІЗДА ЦЕНТРИФУГАЛЬНОЇ ПРЯДИЛЬНОЇ МАШИНИ ДЛЯ ВІСКОЗНОЇ НИТКИ І ПРЯДИЛЬНЕ ГНІЗДО ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ 30931 Найбільш близьким технічним рішенням, обраним як прототип, є спосіб охолодження та зволоження прядильного гнізда за рахунок введення в нього води і пару [2]. Введення пари забезпечує в гнізді 100% відносну вологість, що запобігає висадженню сульфатів на деталях прядильного гнізда. Значним недоліком прототипу є розведення віджимної ванни водою, що виключає можливість проведення її утилізації, та труднощі в забезпеченні стандартної подачі пари в кожне прядильне гніздо, необхідної для одержання нитки доброї якості. Відоме прядильне гніздо центрифугальної прядильної машини для формування віскозної текстильної нитки, що містить у верхній частині циліндричного корпусу горизонтальні отвори для подачі води на зрошення і в нижній частині - карман для заповнення рідиною [3]. Недоліком даної конструкції є неможливість повернення у виробництво віджимної ванни внаслідок її розведення водою, що вводиться в прядильне гніздо для зрошення. Найбільш близьким технічним рішенням, обраним як прототип [4], є прядильне гніздо, забезпечене у верхній частині циліндричного корпусу наскрізними вертикальними отворами, сполученими з не наскрізними горизонтальними отворами для подання води на зрошення циліндричного корпусу, внутрішнім кільцевим елементом з кільцевим виступом для збирання віджимної ванни та отвором для її відведення. Внутрішній кільцевий елемент, розташований всередині циліндричного корпусу, фактично являє собою негерметичну рубашку для охолодження прядильного гнізда. Відома конструкція гнізда дозволяє забезпечити розділення потоку віджимної ванни та води, яка подається усередину гнізда, і повернути у виробництво сірчану кислоту, сульфат цинку і сульфат натрію та знизити вміст цих компонентів у стічних водах, чим прототип вигідно відрізняється від аналога. Недоліком прототипу є недостатньо висока концентрація в зібраній ванні компонентів: сірчаної кислоти – 50 г/л, сульфату натрію – 130 г/л, сульфату цинку – 7 г/л, що потребує великих витрат тепла для її упарювання і встановлення додаткового обладнання. Це пояснюється попаданням невеликої кількості води через верхню частину наскрізних вертикальних отворів і край гнізда на внутрішню поверхню кільцевого елементу, де вода змішується з віджимною ванною, знижуючи концентрацію її компонентів. В основу винаходу поставлено задачу змінити конструкцію та спосіб зволоження і охолодження прядильного гнізда центрифугальної прядильної машини, що дозволило б підвищити концентрацію компонентів віджимної ванни (сірчаної кислоти, сульфату цинку, сульфату натрію) у рідині, яка видаляється з прядильного гнізда, і зробити більш економічною її утилізацію. Технічне рішення, що пропонується, досягається тим, що в прядильне гніздо для зволоження його стінок подають крапельну ванну, поверхню циліндричного корпусу охолоджують до температури, яка відповідає точці роси для повітря, яке засмоктується в прядильне гніздо через підлійковий отвір і прядильну лійку з підкапсульного простору прядильної машини. З метою створення необхід них для реалізації способу умов охолодження змінена конструкція прядильного гнізда. Конструкція прядильного гнізда, що пропонується, відрізняється тим, що циліндричний корпус розміщений в рубашці з боковими стінками та дном, з коаксикальним корпусу отвором, прикріпленій до нижньої поверхні стола гідрозатвору, з утворенням в зазорі між циліндричним корпусом та рубашкою порожнини для циркуляції холодоагенту, розділеній вертикальною перегородкою, приєднаною і прикріпленою до циліндричного корпусу, стола гідрозатвору, стінки і дна рубашки, яка забезпечена штуцерами для входу і виходу охолоджувача, розміщеними з різних боків вертикальної перегородки: штуцера входу - у нижній частині рубашки, а штуцера виходу - у верхній, причому в рубашку поміщено від одного до семи циліндричних гнізд. Технічний результат досягається забезпеченням збору віджимної ванни з високою місткістю компонентів шляхом надходження на внутрішню поверхню охолоджуваного циліндричного корпусу віджимної і краплинної ванни, що подаються на зрошення гнізда, і створення 100% відносної вологості повітря в гнізді за рахунок конденсації води з повітря, яке поступає в гніздо, при охолодженні його до точки роси в результаті контакту з охолодженою поверхнею циліндричного корпусу. Вода, що надходить у рубашку для охолодження поверхні циліндричного корпусу, багаторазово циркулює в замкненому контурі, не попадає всередину прядильного гнізда і не змішується з віджимною та крапельною ванною. Для рівномірного охолодження всієї поверхні циліндричного корпусу в рубашці кожного гнізда встановлена вертикальна герметична перегородка, а штуцера для входу і виходу охолоджувача розміщені з різних боків вертикальної перегородки, причому штуцер входу розміщений в нижній частині рубашки, а штуцер виходу - у верхній, що забезпечує рух потоків охолоджувача в поперечному і поздовжньому напрямках. Поміщення в одну рубашку декількох циліндричних корпусів знижує матеріалоємність і громіздкість конструкції та сприяє стабілізації режиму охолодження поверхні циліндричних корпусів. Таким чином, всі відмітні ознаки вказують на причинний зв'язок з технічним результатом - забезпеченням збору віджимної ванни з високім вмістом компонентів. Порівняльний аналіз з прототипом дозволяє зробити висновок, що запропоновані спосіб охолодження та зволоження прядильного гнізда центрифугальної прядильної машини для віскозної нитки і прядильне гніздо для його здійснення відрізняються тим, що для зволоження прядильного гнізда використовується крапельна ванна і вода, яка конденсується на стінці циліндричного корпусу з повітря, яке засмоктується з підкапсульного простору прядильної машини, а охолодження стінки циліндричного корпусу прядильного гнізда здійснюється за допомогою рубашки, яка розділена вертикальною перегородкою, прикріпленою до циліндричного корпусу, стола гідрозатвору, стінки і дна рубашки, яка забезпечена штуцерами для входу і виходу охолоджувача, розміщеними з різних боків вертикальної перегородки, з розміщенням штуцерів входу у нижній частині рубашки, а штуцерів ви 2 30931 ходу - у верхній, причому в рубашку поміщено від одного до семи циліндричних гнізд. Таким чином, запропоноване технічне рішення відповідає критерію "новизна". Аналіз відомих технічних рішень (аналогів) в досліджуваній та суміжних галузях дозволяє зробити висновок про відсутність в них ознак, схожих з суттєвими ознаками в запропонованому винаході, і визнати дане рішення відповідним критерію "суттєва відмінність". Винахід пояснюється кресленням. На фіг. 1 зображена запропонована конструкція прядильного гнізда центрифугальної прядильної машини для віскозної нитки для здійснення способу його охолодження та зволоження (вигляд зверху), на фігурі 2 - те ж саме в розрізі по А-А з кришкою верхнього вузла герметизації. Прядильне гніздо, яке використовується для здійснення запропонованого способу (фіг. 1, 2) включає прядильний кухоль 1, насаджений на електроверетено 2,циліндричний корпус 3 з патрубком 4 для виводу газоповітряної суміші та рідини, охоплюючий нижній вузол герметизації 5, стіл гідрозатвору 6, кришку верхнього вузла герметизації 7 з отвором 8 і підлійковим отвором 9. Циліндричний корпус 1-7 прядильних гнізд розміщено в одну рубашку 10 з боковими стінками 11 і 12 та дном 1З з коаксикальним корпусу отвором 14, прикріплену до нижньої поверхні стола гідрозатвору 6 з утворенням в зазорі між циліндричним корпусом і рубашкою порожнини охолоджування, розділеною вертикальною перегородкою 15, що приєднана і прикріплена до циліндричного корпусу З, стола гідрозатвору 6, стінки 11 і дна 1З рубашки 10. Рубашка забезпечена штуцерами для входу 16 та виходу 17 охолоджувача, розміщеними з метою створення умов для рівномірного охолоджування поверхні циліндричного корпусу з різних боків вертикальної перегородки, причому штуцер входу розміщений в нижній частині рубашки, а штуцер виходу - в верхній. Запропонований спосіб охолодження та зволоження прядильного гнізда центрифугальної прядильної машини для віскозної нитки і прядильне гніздо для його здійснення працюють таким чином (фіг. 1, 2). Циркуляція води для охолодження циліндричного корпусу. В рубашку через штуцер 16 подається охолоджувач, наприклад, річкова вода, яка омиває стінки циліндричного корпусу 3 ззовні, доходить до перегородки 15, виходить через штуцер 17 і циркулює в замкненому колі за схемою: бак - насос теплообмінник - рубашка прядильного гнізда. Вода, що використовується для охолодження, всередину циліндричного корпусу не попадає і не змішується з віджимною і крапельною ванною. Рух крапельної ванни. При формуванні віскозна нитка після виходу з осадової ванни віджимається від її надлишку на прядильних дисках з утворенням крапельної ванни, яка збирається в жолобки. Крапельна ванна містить 107 г/л сірчаної кислоти, 255 г сульфату натрію і 14 г/л сульфату цинку. При охолодженні гнізда відомим способом крапельна ванна з жолобків самопливом стікає в корито осадової ванни і проходить разом з нею усі підготовчі операції, в тому числі упарювання. При формуванні запропонованим способом крапельна ванна з жолобків самопливом поступає на стіл гідрозатвору 6, засмоктується усередину прядильного гнізда через отвори 18 в верхній частині циліндричного корпусу 3, омиває його внутрішню поверхню й запобігає утворенню кристалів сульфату натрію в верхній частині циліндричного корпусу, де відсутня рубашка. Рух віджимної ванни. Сформована нитка через прядильну лійку 19 попадає в центрифугальний прядильний кухоль 1, де відбувається утворення прядильної паковки кулича, віджимання з нього під дією відцентрової сили, що виникає при обертанні прядильного кухля, надлишку кількості осадової ванни, відомої під назвою віджимна ванна. Віджимна ванна з прядильного кухля викидається на внутрішню поверхню циліндричного корпусу. Рух повітряного потоку. Повітря з підкапсульного простору прядильної машини з відносною вологістю 80-85% і температурою 20-24°С в кількості 4,5-5 м3 за годину на 1 гніздо засмоктується через прядильну лійку та підлійковий отвір в прядильний кухоль; звідти під дією відцентрової сили викидається на поверхню циліндричного корпусу прядильного гнізда, що охолоджується до температури, яка відповідає точці роси для засмоктуваного в гніздо повітря. В результаті контакту повітря з охолодженою поверхнею відбувається конденсація з нього води, яка рівномірно розподіляється по всій поверхні, а відносна вологість охолодженого повітря підвищується до 100%. На зволожену таким чином поверхню циліндричного корпусу попадають крапельна і віджимна ванни, їхня суміш стікає в нижній гідрозатвор, зливається через патрубок 4 в збірний колектор прядильної машини, а далі приєднується до циркулюючого об'єму осадової ванни, разом з якою проходить усі операції підготовки до нормування. В результаті здійснення запропонованого способу в прядильному гнізді створюються умови, які перешкоджають випарюванню води з віджимної і крапельної ванни при взаємодії з повітряними потоками і утворюванню там кристалів сульфату натрію та цинку, які погіршують умови роботи гнізда та якість нитки. Таким чином, запропонований винахід дозволяє, в порівнянні з прототипом, знизити витрати води на охолодження прядильного гнізда, тому що вода циркулює в замкненому контурі, а не зливається в каналізацію, і підвищити вміст сірчаної кислоти, сульфату натрію і сульфату цинку в рідині, що відводиться на утилізацію, про що свідчать наведені нижче данні: Вміст компонентів осадової ванни, г/л сірчасульсульна кифат фат слота натрію цинку Рідина, що відводиться з гнізда запропонованим способом Рідина, що відводиться з гнізда відомим способом (прототип) 3 106 256 14 50 130 7 30931 Приклад 2 Температура поверхні циліндричного корпусу прядильного гнізда вище температури, відповідній точці роси для повітря, що засмоктується в гніздо, і становить 28°С. На циліндричній поверхні 100% прядильних гнізд спостерігається висаджування сухого нальоту кристалів сульфату натрію та цинку, який гальмує потоки повітря, що обертаються в прядильному гнізді, і призводить до підвищення його температури, збільшення кількості паковок свіжосформованої нитки з температурою понад 37°С - до 100%, при якій відбувається деструкція гідратцелюлози і погіршення якості нитки. Обривність нитки при перемотуванні - 2,5 обр/кг, середнє квадратичне відхилення нерівномірності фарбування нитки - 1,9. Концентрація компонентів у рідині, відведеній із гнізда: сірчаної кислоти – 106 г/л, сульфату натрію – 256 г/л, сульфату цинку –14 г/л. Приклад 3 Температура поверхні циліндричного корпусу прядильного гнізда нижче температури точки роси для повітря, що засмоктується в прядильне гніздо, і становить 17°С. Внутрішня поверхня циліндричного корпусу - мокра. Прядильні гнізда з висаджуванням кристалів сульфату натрію - відсутні. Температура свіжосформованої нитки в куличі -29°С, обривність нитки при перемотуванні - 0,8 обр/кг, середнє квадратичне відхилення нерівномірності фарбування нитки - 1,0. Концентрація компонентів у рідині, відведеній з гнізда на утилізацію: сірчаної кислоти – 106 г/л, сульфату натрію – 256 г/л, сульфату цинку – 14 г/л. Приклад 4 (контрольний) Як контрольні використані дані випробувань відомого способу. Крапельна ванна для зрошення не використовувалась, а приєднувалась до циркулюючого об'єму осадової ванни, стікаючи з жолобків в корито осадової ванни. Місця з висадженими кристалами сульфату натрію на поверхні циліндричного корпусу відсутні, куличі з температурою вище 37°С не виявлені. Обривність нитки при перемотуванні становила 0,78 обр/кг, середнє квадратичне відхилення нерівномірності фарбування нитки – 1,1. Концентрація компонентів у рідині, відведеній із гнізда на утилізацію: сірчаної кислоти – 50 г/л, сульфату натрію – 130 г/л, сульфату цинку – 7 г/л; кількість води, злитої в каналізацію після охолодження з одного гнізда - 6,5 л/год. Результати досліджень, одержані при здійсненні запропонованих способу охолодження та зволоження прядильного гнізда центрифугальної прядильної машини для віскозної нитки і прядильного гнізда для його здійснення на ВАТ "Черкаське хімволокно", наведені в таблиці. Приклади конкретного виконання Параметри віскози і осадової ванни в наведених прикладах конкретного виконання запропонованих способу охолодження і зволоження прядильного гнізда та прядильному гнізді витримувались при проведенні дослідів на одному рівні. Випробування проводились на 7 прядильних гніздах машин ПЦ-250 ВАТ "Черкаське хімволокно". Нитку лінійної щільності 13,3 текс формують із віскози, яка містить 8,35% альфа-целюлози; 6,4% їдкого натрію з в'язкістю 41 сек, індексом дозрілості 18,5 мл по 1N розчину хлористого амонію на фільєрах з З0 отворами діаметром 0,08 мм в осадову ванну, яка містить у собі 141 г/л сірчаної кислоти, 275 г/л сульфату натрію, 15,5 г/л сульфату цинку та 0,9 г/л продуктів гідролізу целюлози. Свіжосформована нитка після виходу з осадової ванни віджимається на двох прядильних дисках з утворенням крапельної ванни, яка містить 107 г/л сірчаної кислити, 256 г/л сульфату натрію, 14 г/л сульфату цинку, 1,3 г/л продуктів гідролізу целюлози в кількості 0,3 л/год на одне прядильне місце. При використанні відомого способу крапельна ванна зливається в корито осадової ванни, а при роботі запропонованим способом крапельна ванна подається самопливом на стіл гідрозатвору і потім надходить в прядильне гніздо. З прядильних дисків свіжосформована нитка надходить через прядильну лійку в прядильний кухоль, де віджимається від надлишку осадової ванни за рахунок відцентрової сили, виникаючої при обертанні кухля, з утворенням віджимної ванни, що містить у собі 106 г/л сірчаної кислоти, 256 г/л сульфату натрію, 14 г/л сульфату цинку, 1,5 г/л продуктів гідролізу целюлози, в кількості 0,14 л/год на одне прядильне місце. Віджимна ванна викидається через отвори в прядильному кухлі на внутрішню охолоджену поверхню циліндричного корпусу прядильного гнізда, де змішується з крапельною ванною. Параметри повітря, яке засмоктується в прядильне гніздо: температура - 25°С, відносна вологість - 85%, температура точки роси - 22,4°С. Приклад 1 Температура поверхні циліндричного корпусу прядильного гнізда дорівнює температурі, відповідній точці роси для повітря, що засмоктується в прядильне гніздо, тобто 22,4°С. Осаджування нальоту кристалічного сульфату натрію і цинку на циліндричній поверхні прядильного гнізда не спостерігається. Кількість куличів з температурою свіжосформованої нитки понад 37°С дорівнює нулю, обривність нитки при перемотуванні - 0,8 обр/кг, середнє квадратне відхилення нерівномірності фарбування - 1,0. Концентрація компонентів у рідині, відведеній із гнізда на утилізацію: сірчаної кислоти – 106 г/л, сульфату натрію – 256 г/л, сульфату цинку – 14 г/л. Таблиця №№ п/п Найменування показників 1 Запропонований спосіб охолодження та зволоження прядильного гнізда Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 Температура поверхні прядильного гнізда,°С 22,4 4 28 17 Відомий спосіб Приклад 4 30931 Продовження таблиці №№ п/п 2 3 4 5 Найменування показників Запропонований спосіб охолодження та зволоження прядильного гнізда Приклад 1 Приклад 2 Приклад 3 Параметри повітря, що засмоктується в прядильне гніздо: - температура,°С - відносна вологість,% - температура точки роси,°С Кількість прядильних гнізд з висадженими кристалами сульфату натрію, % Обривність нитки при перемотуванні, обр/кг Середнє квадратичне відхилення нерівномірності фарбування Відомий спосіб Приклад 4 25 85 22,4 25 85 22,4 25 85 0 100 0 0 0,8 2,5 0,8 0,78 1,0 Наведені приклади 1-3 конкретного виконання запропонованого способу охолодження і зволоження прядильного гнізда свідчать про те, що кристалізація сульфатів натрію і цинку на циліндричній поверхні прядильного гнізда не відбувається при охолодженні її до температури точки роси для повітря, яке засмоктується в прядильне гніздо, а також нижче її на 5,4°С. Зважаючи на труднощі, що виникають у виробничих умовах з витримуванням температури, яка точно відповідає точці роси, доцільно витримувати температуру стінки циліндричного корпусу на 2-6°С нижче температури, відповідної точці роси для повітря, що засмоктується в прядильне гніздо із підкапсульного простору прядильної машини. Випробування запропонованого винаходу, які проведені на семи прядильних місцях прядильної машини ПЦ-250 на ВАТ "Черкаське хімволокно" протягом двох місяців, показали, що винахід дозволяє зібрати віджимну ванну без погіршення якості нитки, в порівнянні з прототипом вдвічі збільшити в ній концентрацію компонентів, знизити витрати води для охолодження одного гнізда на 6,5 л/год. 25 85 22,4 1,9 1,0 1,1 Відоме прядильне гніздо для збору віджимної ванни (прототип) в теперішній чає не впроваджено в виробництво. При впровадженні запропонованого винаходу в умовах ВАТ ”Черкаське хімволокно" буде повернено у виробництво з кожної тони виробленої нитки 120 кг сірчаної кислоти, 14 кг сульфату цинку і 350 кг сульфату натрію. Таким чином, економічний ефект досягається за рахунок економії води, повернення в виробництво сірчаної кислоти та сульфату цинку, а також продажу додатково виробленого сульфату натрію. Крім того, значний економічний і екологічний ефект одержується внаслідок звільнення промислових стоків від сірчаної кислоти, сульфату натрію та сульфату цинку. Джерела Інформації: 1. .А. с. СРСР № 953028 від 20.03.1980, М. кл.3. Д01Н1/08, Д01Н7/80. 2. Гетце К. Производство вискозного волокна. М.: ГНТЙ, 1956. - С. 302. 3. А. с. СРСР № 1643639, від З0.01.1969, М. кл.3 Д01Н1/08. 4. Заявка на винахід № 94086497 від 04.08.1994. 5 30931 Фіг. 1 6 30931 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 7