Устройство для жидкостной обработки образца ткани Советский патент 1982 года по МПК D06B23/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЖИДКОСТНОЯ ОБРАБОТКИ ОБРАЗЦА

ТКАНИ

Изобретение относится к текстильному отделочному производству и может быть использовано в лабораторных условиях для испытания образца ткани при исследовании кинетики промывки, крашения и других процессов .

Известно устройство для жидкостной обработки образца ткани, содержащее вертикальную ванну для обрабатывающей жидкости, зажим для закрепления концов образца ткани и средство для интенсификации жидкостной обработки Г .

Недостатком известного устройства является малопригодность для проведения исследований отварки, крашения и отладки технологических режимов из-за недостаточной точности результатов.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей устройства.

Эта цель достигается тем, что устройство для жидкостной обработки образца ткани, содержащее вертикальную ванну для обрабатывающего раствора, зажимы для закрепления концов образца ткани и средство для интенсификации жилкостной обработки, имеет расположенные на входе и выходе ванны гидравлические затворы, соединенные между собой циркуляционной систег юй, и средство для измерения концентрации раствора, ,смонтированное на внутренней поверхности ванны, при этом кад-дый гидравлический затвор вьтолнен в виде емкости, имеющей направитель

10 для жидкостного потока, а зажимы для закрепления концов образца ткани смонтированы в емкостях.

При этом средство для измерения концентрации раствора состоит из

15 датчиков-электродов, попарно расположенных друг против друга и соединенных через блок питания с регистрирующим прибором.

Кроме того, каждый направитель

20 для жидкостного потока выполнен в виде горизонтальной перфорированной пластины и закреплен на боковых стенках емкости гидравлического затвора, а каждый зшхим для закреп25ления концов образца ткани выполнен в виде игольчатой планки, закрепленной на направителе для выравнивания жидкостного потока, или кажхдай зажим для закрепления концов образ30ца ткани выполнен в виде шарнирно соединенных и ксзнтактируюцих между собой планок, причем средство для мнтенснфикации жидкостной обработки размещено в нижней части ванны и со тоит из труб с отверстиями, выполне ными вдоль их образующих, соединенных с системой подачи.барботирующеЛ среды. Кроме того, средство для интенси фикации хшдкостной обработки выполн но .в виде электромагнитного излучателя упругих колебаний звукового и ультразвукового диапазона частот, закрепленного на внутренней поверхности стенки ванны. На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - зажим для закрепления конца образца т.кани; на фиг. 3 и 4 варианты выполнения средства для, интенсификации жидкостной обработки на фиг. 5 - средство для измерения концентрации раствора. Устройство содержит вертикашьную ванну 1 для обрабатывающей жидкости, зажимы 2 и 3 для закрепления концов образца ткани 4, средство 5 для измерения концентрации раствора смонтированное на внутренней поверх ности ванны 1. На входе и выходе ванны 1 распол жены гидравлические затворы б и 7, каждый из которых выполнен в виде емкости. Внутри каждой емкости имеются направители 8 и 9 для жидкостного потока. Ванна 1 может быть выполнена в виде фасонной трубы, напри мер, прямоугольного сечения, а емкости б и 7 подсоединены к трубе с помощью фланцевых подсоединений 10 и 11. Зажимы 2 и 3 смонтированы соо ветственно в емкостях б и 7. Кахшый направитель 8 и 9 выполнен в виде горизонтальной перфорированной пластины или набора металлических сеток и закреплен на боковых стенках емкостей б и 7 гидравлического затвора, а каждый зажим 2 и 3 для закрепления концов образца ткани 4 выполнен в виде игольчатой план ки, закрепленной на направителях 8 и 9 для выравнивания жидкостного потока, или в виде шарнирно соединенных и контактирующих между собой планок 12 и 13. Устройство также содержит бак 14 для хранения обрабатывающего раствора, смонтированнь1й на плите 15, насос 16, соединяющий с помощью трубопроводов 17 и 18 бак 14 с емкостью б, и средство для интенсификации жидкостной обработки. Средство для интенсификации жидкостной обработки состоит из труб 19 с отверстиями, выполненными вдоль их образующих. Трубы 19 размеще.ны в нижней части ванны 1 и трубопроводом 20 подсоединены к системе сжатого воздуха Сна фиг. 1 не показано). На трубопроводе 20 установлены вентиль 21, расходомер 22, редуктор с фильтром 23 и монометр 24. На трубе 17, соединяющей бак 14 с Насосом 16, установлен расходомер 25 жидкости, а на трубе 18, соединяющей насос 16 с емкостью б, имеется регулирующий кран 26. Бак 14 для хранения обрабатывающего раствора имеет в верхней части патрубок с вентилем 27 для подачи раствора и патрубок 28 для сброса отработанного раствора. Внутри бака 14 смонтированы теплоэлектрические нагреватели 29,подключенные к электрической сети, трубы подачи пара 30, труба подачихладагента 31 и т ермометр 32. Верхняя емкость 7 гидравлического затвора соединена сточной трубой 33 с баком 14. Верхний зажим 3 для закрепления конца образца ткани может быть соединен с тросиком 34, перекинутым через блочки 35 и натянутым сменными грузами 36. Чтобы обеспечить обработку фильтрацией жидкости сквозь текстильный материал, зажимы для закрепления образцов (фиг. 2) могут быть выполнены в виде двух металлических рамок 37, прижатых друг к другу клиньями или винтами 38 и герметично прикрепленньах к стенкам ванны 1 винтами или фланцем и струбциной 39. Средство для интенсификации жидкостной обработки может быть также выполнено (фиг. 3) в виде электромагнитного излучателя 40 упругих колебаний звукового и ультразвукового диапазона частот, включающего обмотку катушки 41 возбуждения в сердечнике электромагнита 42, подключенную к источнику переменного тока - сети или звуковому генератору (не показано). Электромагнитный излучатель 40 смонтирован на упругой металлической мембране 43, закрепленной на стенке ванны 1. Средство для интенсификации жидкостной обработки может быть выполнено в виде труб 44 с соплами 45 (фиг. 4). Для струйной подачи жидкости на образец ткани трубы 44 равномерно распределены по вертикали внутри ванны 1. Средство 5 для измерения концентации t раствора имеет датчики-электроды 46 для измерения концентраций кислоты и tJiejio4H (фиг. 1 и 5) . Датчики-электроды 46 выполнены из платиновой проволоки 47, герметично вклеенной эпоксидной смолой в диэлектрические фланщл 48. Фланцы 48 герметично закреплены в отверстиях вертикальных стенок ванны 1 попарно друг против друга. Датчики-электроды 46 подсоединены экранированными прог водами 50 через блок 49 питания к вторичному регистрирующему прибору 50, мосту 51 переменного тока и осциллографу 52. Устройство работает следующим образом. Образец ткани 4 в виде ленты эавешивается в ванне 1 и закрепляется в зажимах 2 и 3. При этом образец может натягиваться с требуемым усилием путем подвешивания известного по массе груза 36 к концу тросика 54, перекинутого через блочку 35 и связанного с зажимом 3. В зависимости от того, какая обработка требуется образцу (промывка пропитка щелочью или кислотой, крашение ,мерсеризация, -беление и т.д.) в баке 14 приготавливается рабочий раствор; вода для промывки заливается через трубу 27, а для пропитки раба(чий раствор кислоты или щелочи, или красителя, или отбеливающего рас вора приготавливается непосредственно в емкости после заливки требуемого количества воДы. Далее устанавливают требуег мй режим обработки: температуру, концентрацию, расход и скорость. Для этого включают электро теплонагреватели 29 и нагревают раст вор до требуемой температуры, контролируя ее по термометру 32. В процессе мерсеризации, а также при изучении кинетики промывки, когда вода в процессе опытов нагревается, для выявления закономерностей промывки требуется обязательное поддержание точно заданной температуры раствор в баке 14 систематически о слаждают подачей хладагента, например холодной воды, в трубы 31. Требуеглый расход и скорость потока жидкости устанавливаются поворо том на нужный угол рукоятки предварительно оттарированиого крана 26. Далее включают в работу насос 16 Рабочий раствор из бака 14 по трубам 18 и 17 через, расходомер 25, кран 26 подается в емкость 6, где поток. ЖИДКОСТИ проходит через отверстия в пластине направителя и вырав;нивается по скорости в ванне 2 после выхода из трубы 18. Выравнивание скорости по сечению ванны основано на тех физических закономерностях, что бол:ф11ая скорость за счет потерь на сопротивление пластины с отверстиями 8 или сетки, пропорциональных квадрату скорости, больше тормозится. После направителей 10 в живом сечении ванны 1 имеется значительная область равномерных прямолинейных скоростей - большое ядро потока, где закреплен образец ткани 4. При этом степень турбулйзации потока на ходится в зависимости от расхода жидкости н скорости в ванне 1. В ванне 1 при обтекании образца ткани 4 жидкостью идет процесс массообмена в системе текстильной материал - жидкостьпутем конвективной и внутренней диффузии загрязнений. Так, при промывке ткани 4 от щелочи, щелочь из толщи ткани переходит в жидкость. Из емкости 7 жидкость через трубу 33 вновь.стекает в бак 14. Циркуляция рабочей хсидкости в системе емкость - насос - ванна - бак продолжается в течение всего опыта. По истечении установленного времени обработки насос 4 останавливает работы. Жидкость из ванны 1 быстро сливается в бак 14 или в канализацию через спускной патрубок 28, а образцы 4 извлекаются из ванны и подвергаются химическому анализу. Для интенсификации жидкостных процессов во время описанной работи через трубы 19 подают сжатый воздух,пар. Тузырьки воздуха барботируют через жидкость по ванне 1, разрушая присте-ночный пограничный слой, интенсифицируя таким образом обработку. При исследованиях процесса промывки от щелочи или кислоты, изменения концентраций загрязнений, можно сразу всю кривую промывки зафиксировать на осциллографе {фиг. 5) с помощью установленных на- ванне 1 датчиков-электродов 46. При проте-кании жидкости между электродами ,, 46, размещенными друг против друга, постоянно измеряется сопротивление раствора электролита в сечении между электродами. В качестве измерительной системы используется мост переменного тока Р-568 (фиг. 5). Перед началом работы одна из пар датчиковэлектродов 46 тарируется при С по стандартному раствору щелочи путем п-кратного разбавления стандартного раствора. В процессе опытов контролируются: расход и скорость жидкости в ванне - по расходомеру 25, температура - по термометру 32, натяжение образца - по массе груза 36. Для ийтенсификации длительно протекающих процессов и исследований влияния интенсификации процесса фильтрованием жидкости сквозь ткань, образец ткани 4 (фиг. 2) перед опытом закрепляют в ванне 1 в зажиме между двумя металлическими рамками 37, стянутыми друг с другом винтами 38 и герметично подсоединенными к стенкам трубы .5 фланцем или струбциной 39. Для предупреждения разрушения образца 16 между рамками 37 вместе с образцом 4 может закладываться водопроницаемая металлическая сетка (не показана). Во время работы рабочий раствор поступает в ванну и проходит сквозь образец 4, фильтруясрз сквозь него, благодаря чему уменьшаются пограничные диффузиоЕптые слои, что интенсифицирует обработку. Работа с этим интеисификатором позволяет смоделировать процесс пропитки-промывки на сетчатобарабанной пропиточноиромывной машине. Для интенсификации жидкостного процесса звуковыгш и ультразвуковыми колебаниями (фиг. 3) включают электрический ток (от сети или звукового генератора) в обмотку 41 возбуждения электромагнитного излучателя 40. В сердечнике электромагнита создается электромагнитное поле, . которое замыкается через мембрану 43 В результате в процессе обработки образца 4 жидкостью-, мембрана 43 совершает упругие колебания, передаю щиеся в окружающую жидкостную среду в ванне 1. Это позволяет не только интенсифицировать процесс, но и выявить закономерности влияния- упругих колебаний на самообменный процесс в движущейся жидкости (в том числе при высоких скоростях потока жидкости) . Обработка образца ткани 4 может производиться опрыскиванием жидкость парожидкостной смесью из труб 44 с соплами 45, закрепленных на стенках ванны 1 (фиг. 4). В этом случае обр ботка образца ткани 4 может произво диться как в потоке хкидкости, так и с отключенным насосом 16. В последнем случае промывная жидкость под избыточным давлением из сопел 45 направляется на неподвижный образец ткани 4. С образца ткани 4 жидкость .вместе с удаляемыми загрязнениями стекает вн-из в емкость, а затем в бак 14 или сбрасывается в канализацию через патрубок 28. Использование предлагаемого устройства для жидкостной обработки позволяет ускорить исследования и отработку .технологических режимов большого числа технологических жидкостных процессов в широком диапазо не параметров обработки. Ввиду того что в устройстве образцы ткани могу обрабатываться при различном натяже нии, при обтекании потоком жидкости и при фильтрации ее сквозь материала, .а технологические режимы обрабо ки .стройство позволяет изменять в широком диапазоне (температуру, дли тельность, скорость потока жидкости концентрации и состав рабочих раств ров, использование различных типов интенсификаторов и т.д.), то все э позволяет вести исследования и обра ботку многих видов текстильных мате риалов большого числа технологическ процессов: пропитки, крашения/ отварки, мерсеризации, промывки от ра личных видов загрязнений. Формула изобретения 1.Устройство для жидкостной обработки образца ткани, содержащее вертикальную ванну для обрабатывающего раствора, зажимы для закрепления концов образца ткани и средство для интенсификации жидкостной обработки , отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, оно имеет расположенные на входе и выходе ванны гидравлические затворы, соединенные между собой циркуляционной системой, и средство для измерения концентрации раствора, смонтированное на внутренней поверхности ванны, при этом каждый гидравлический затвор выполнен в виде емкости, имеющей направитель для жидкостного потока, а зажимы для закрепления концов образца ткани смонтированы в емкостях. 2.Устройство поп.1,отлич а ю щ е е с я тем, что средство для измерения концентрации раствора состоит из датчиков-электродов, попарно расположенных друг против друга и соединенных через блок питания с регистрирующим прибором. 3.Устройство ПОП.1, ОТЛИч ающееся тем,.что каждый направитель для жидкостного потока выполнен в виде горизонтальной перфорированной пластины и закреплен на боковых стенках емкости гидравлического затвора. 4.Устройство по П.1, о тл и чающееся тем, что казкдый зажим для закрепления концов образца, ткани выполнен в виде игольчатой планки, закрепленной на .направителе для выравнивания жидкостного потока. 5.Устройство по П.1, отличающееся тем, что каждый зажим для закрепления концов образца ткани выполнен в виде шарнирно соединенных и контактирующих между собой планрк. 6.Устройство по П.1, отличающееся тем, что средство для интенсификации жидкостной обработки размещено в нижней части ванны и состоит из труб с отверстиями, выполненными вдоль их образующих, соединенных с системой подачи барботирующей -среды. 7.Устройство по П.1, отличающееся тем, что средство для интенсификации жидкостной обработки выполнено в виде электромагнитного излучателя упругих колебаний звукового и ультразвукового диапазона частот, закрепленного на внутренней поверхности стенки ванны. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 253739, кл. В 05 С 3/09, 1968.

39

.4/

-иг -цо

93

satBj

(раг1

/

фиг.Э

фиг. Ц