УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ОБРАБОТКИ ДЛИННОМЕРНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1998 года по МПК D02J13/00 

Изобретение относится к производству химических волокон и нитей, а именно к оборудованию для непрерывной обработки жгутов, нитей, пленок, тканых и нетканых материалов, и может быть использовано в химической, текстильной и легкой промышленности для нагрева, охлаждения и модификации длинномерных материалов.

Известны устройства для непрерывной тепловой обработки длинномерного материала в виде одного-нескольких вальцев (галет, дисков, цилиндров и т.д.), которые широко используются на крутильно-вытяжных машинах, моно- и штапельных агрегатах, на машинах высокого скоростного формования и вытягивания (Б.В. Петухов, Полиэфирное волокно, М.Химия, 1976, с. 206-220).

Вальцы в этих устройствах выполняют одновременно функцию транспортирующего и обогревающего материал средства. При этом на агрегатах вальцы объединяются в станы по 5-8 и внутрь подается теплоноситель для нагрева всей наружной поверхности вальцев, которая имеет сплошную гладкую цилиндрическую или коническую поверхность. Подогрев вальцев осуществляют жидкостью (например, водой), газом (например, горячим воздухом, перегретым или насыщенным паром), электричеством (например, омический или индукционный нагреватель).

Недостатки этих устройств: большие энергопотери и затраты (зона контактного нагрева материала о наружную цилиндрическую поверхность вальца по сравнению с общей площадью вальца мала); ограничены технологические возможности устройств, их можно использовать только для нагрева, ограничен тип теплоносителя; сложно обеспечить равномерный нагрев материала по длине и ширине.

Известно устройство для термомеханической обработки длинномерного материала - синтетических нитей (а.с. СССР 1019035, кл. D 01 D 13/02, 1983), состоящее из корпуса, питающего узла, опоры качения, приводного вала, привода, сдвоенно-конических роликов с расположением внутри них нагревателей, и направляющие ролики, обеспечивающие раскладку нити по поверхности обогреваемых роликов.

Недостатки устройства: большие энергозатраты и потери при подогреве наружной поверхности роликов и материала от них, особенно при высоких температурах, и при очень малом контакте нити о поверхность ролика по сравнению с общей внешней поверхностью этого ролика, что и приводит к большим потерям энергии, т. к. большая часть ее идет фактически на нагрев помещения; крайне ограничены технологические возможности устройства по видам нагрева, регулированию температуры.

Известно устройство для нагрева непрерывно движущейся синтетической нити (а. с. СССР N 821544, кл. D 01 D 5/16, 1981), которое состоит из корпуса, на котором крепят полый вал, соединенный с приводом. Внутри вала размещен неподвижный патрубок-канал для подачи внутрь транспортирующего элемента, насаженного на вал, теплоносителя - насыщенного пара, равномерно распределяемого по всему внутреннему объему транспортирующего элемента. Распределяющий узел (наконечник с патрубком) обеспечивает равномерное распределение пара внутри ролика. Наружная часть транспортирующего элемента, обечайка, выполнена в виде сплошного цилиндра, не пропускающего пар наружу.

Недостатком устройства также является большие потери энергии, крайне сложная конструкция и эксплуатация устройства, ограниченные технологические возможности.

Известно устройство для обработки ните- или лентообразного материала газообразной и/или жидкой средой (заявка ФРГ N 2 534 598, кл. D 02 J 13/00, 1977), содержащее ограничительный кожух, внутри которого расположен по меньшей мере один транспортирующий элемент, обечайка которого выполнена перфорированной с равномерным распределением отверстий по окружности обечайки; ширина перфорации по образующей обечайки не превышает ширину облегающего длинномерного материала, а также содержит узел, распределяющий обрабатывающую среду.

Данное устройство позволяет обрабатывать ограниченный ассортимент длинномерного материала и на нем нельзя обрабатывать сверхтонкие волокна и нити из-за обрывов элементарных нитей на неподвижных поверхностях обогреваемых узлов.

Задачей изобретения является расширение технологических возможностей устройства при обработке длинномерного материала (нагрев, охлаждение); уменьшение энергозатрат и потерь, упрощение конструкции и эксплуатации устройства.

Поставленная задача достигается тем, что устройство состоит по крайней мере из одного транспортирующего элемента с валом, приводом, одной-двумя опорами, вращающейся вокруг оси вала обечайки, ограничительным кожухом и узлом, распределяющим среду обработки. При этом обечайка транспортирующего элемента выполнена перфорированной с равномерным распределением отверстий по окружности обечайки и с шириной перфорации по образующей обечайки, не превышающей ширину облегающего обечайку длинномерного материала, а распределяющий узел размещен между валом и внутренней стенкой обечайки неподвижно и имеет выходные отверстия, ориентированные постоянно в сторону облегающего обечайку материала по площади контакта материала и обечайки, т.е. ширина подачи среды обработки из распределяющего узла к обечайке равна ширине перфорации, а длина соответствует длине контакта обрабатываемого материала и обечайки. Внутри одной обечайки может быть, например два распределяющих узла, каждый из которых может подавать на обработку разную по температуре, химическому и физическому состоянию среду.

Технической сущностью изобретения является локальная подача обрабатываемой среды в зону прямого контакта вращающейся обечайки транспортирующего элемента с обрабатываемым материалом за счет выхода среды обработки через отверстия распределяющего узла и перфорацию обечайки изнутри транспортирующего элемента.

На фиг. 1 дан общий вид устройства в разрезе; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - варианты размещения распределительного узла в транспортирующем элементе.

Устройство состоит (фиг. 1) из неподвижной опоры (одной или двух) 1, на которой крепят вращающийся от привода 2 вал 3, который может крепиться, как уже отмечалось, на двух опорах. Вал 3 вращает транспортирующий элемент 4, который и обеспечивает перемещение длинномерного материала 5 по наружной цилиндрической поверхности вращающейся обечайки 6, имеющей перфорированные отверстия 7 (например, щелевые на фиг. 1, ориентированные вдоль образующей обечайки 6 для плосковидных длинномерных материалов, жгутов, пленок и т.п., или круглые для нитей или плосковидных материалов. Материал 5 полностью закрывает отверстия 7 обечайки 6 вдоль образующей, т.е. ширина материала 5 не менее ширины зоны перфорации обечайки. По окружности обечайки 6 перфорированные отверстия размещают равномерно (фиг. 2): щелевые параллельно оси вала 3, круглые, например в шахматном порядке. Закрывает перфорированные отверстия 7 длинномерный материал 5 только в зоне контакта - облегания им обечайки 6, куда и только в эти отверстия подают обрабатывающую среду (жидкость или газ) из неподвижного, расположенного внутри обечайки 6 распределяющего узла 8 со стационарно ориентированными в направлении контакта обечайки 6 с обрабатываемым материалом 5 отверстиями или полостями 9. Узел 8 подает среду обработки равномерно по ширине материала 5, по длине контакта обечайки и материала подача может быть как равномерной, так и неравномерной, как по количеству подаваемой среды, так и по температуре, физическому (жидкость, газ) и химическому составу (воздух, азот, вода, и т.д.), особенно, если для этого используется несколько, например два-три распределяющих узлов 8, расположенных внутри обечайки 6. Узлы 8 размещают между валом 3 и внутренней стенкой обечайки под перфорацией 7 непосредственно под зоной облегания материалом обечайки. Благодаря этому обрабатывающая среда выходит из транспортирующего элемента 4 только после контакта с длинномерным материалом, который полностью препятствует неэкономичным потерям среды. При использовании одного элемента 4 обработка материала ведется только с одной стороны (фиг. 1), а при многоэлементном варианте (фиг. 3) материал подвергается обработке попеременно с обеих сторон. Неподвижный распределяющий узел 8 крепят к опоре 1, и через нее по каналу 10 внутрь узла 8 подают обрабатывающую среду. Конструкция распределяющего узла может быть разнообразной. Выходные отверстия 9 могут быть в виде перфорации (щеки, круглые отверстия) или в виде одной или нескольких полостей, граничащих с внутренней стенкой обечайки 6. Проходящая через пористый длинномерный материал (жгут, нить, ткань) или выходящая по краям материала (пленка) среда (газ, жидкость), которая подается для обработки, естественно, под давлением, собирается за счет ограничительного кожуха 11 и, в случае необходимости, удаляется через патрубок 12.

От привода 2 начинает вращаться вал 3, закрепленный на одной-двух опорах 1, и через него приводится в движение транспортирующий элемент 4 (галета, ролик, диск, валец). Количество элементов 4 в устройстве может быть от одного до нескольких (например, до 5-8). Длинномерный материал (жгут, нить, пленка, ткань или другой волокнистый материал) облегает обечайку 6, через перфорацию 7 которой на материал подают обрабатывающую среду (жидкость, газ с различными температурами), необходимую для реализации заданного технологического процесса обработки материала (например, нагрев при вытягивании, термофиксации жгутов, нитей). Обрабатывающая среда попадает в отверстия перфорации обечайки только в зоне прямого контакта обечайки и материала из распределяющего узла, выходные отверстия 9 которого ориентированы только на зону контакта (облегания) материала и обечайки. Через отверстия 7 вне этого контакта среда из транспортирующего элемента не выходит и нагрев или охлаждение всего элемента благодаря этому не происходит. В распределительный узел 8 и из него среда подается и отводится (при необходимости, например для отвода конденсата, охлажденного теплоносителя) через канал 10, который проходит через опору 1. При использовании одного транспортирующего элемента материал контактирует со средой только с одной стороны, а при нескольких (от 3 до 8) - с двух сторон. Если в устройстве применяются разные обрабатывающие среды, то это позволит создать новые технические приемы обработки, например резкое охлаждение после высокотемпературного воздействия на материал. Для предотвращения загрязнения окружающей среды обрабатывающей материал средой, а также дополнительной экономии, устройство ограничено кожухом 11 с патрубком 12 для удаления вышедших из него продуктов.

Преимущества изобретения состоят в расширении технологических возможностей оборудования в процессе формования, вытяжки и отделки химических волокон, нитей, пленок и т.п., использовании при этом различных сред и температуры обработки, существенном уменьшении энергозатрат за счет прямой передачи теплоноситель - материал, а также в упрощении конструкции и эксплуатации устройства.

Устройство для непрерывной обработки длинномерного материала содержит ограничительный кожух, по крайней мере один транспортирующий элемент. Обечайка транспортирующего элемента выполнена перфорированной с равномерным распределением отверстий по окружности. Ширина перфорации не превышает ширину материала. Вал транспортирующего элемента установлен в одной-двух опорах. Обечайка вращается вокруг оси вала. Узел, распределяющий среду обработки, размещен между валом и внутренней стенкой обечайки, имеет выходные отверстия, ориентированные в сторону обрабатываемого материала. Изобретение позволяет расширить технологические возможности устройства. 3 ил.

Устройство для непрерывной обработки длинномерного материала, содержащее ограничительный кожух, по крайней мере один транспортирующий элемент, обечайка которого выполнена перфорированной с равномерным распределением отверстий по окружности обечайки и с шириной перфорации по образующей обечайки, не превышающей ширину облегающего обечайку длинномерного материала, и распределяющий среду обработки узел, отличающееся тем, что транспортирующий элемент имеет вращающийся от привода вал, установленный в одной-двух опорах, и вращающуюся вокруг оси вала обечайку, при этом распределяющий среду обработки узел размещен между валом и внутренней стенкой обечайкой и имеет выходные отверстия, ориентированные в сторону облегающего обечайку материала по площади контакта материала и обечайки.