Устройство для исследованияпроцесса формования химическихволокон

Устройство для исследованияпроцесса формования химическихволокон

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Il И С А Н И Е „„spps22

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Соиаэ Советсиик

Социалистическин

Республик

ABTOI CNOA47 CBHQETHlbCTBV (б! ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 06 04.79 (21) 2748865/18-25 (51)M. Кл.

С1 01 И 11/00 с присоединением заявки М

Веуддрственны3 комитет

СССР (23) П риормтет

Опубликовано 30.01.81. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 03 02.81 до делам нзабретеннй н открытнй (53) УДК 548.137 (08 8.8) (72) Авторы изобретения

Ю. А. Виноградов, A. С. Борисов и В. Д. (7l) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский инсти синтетических вблокон (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ITPOUECCA

ФОРМОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН

Изобретение относится к производству химических волокон, а именно к исследованию процесса формования химических волокон.

Известно, что на качество получаемых

S химических волокон большое влияние ока.зывают условия их формования. Реальный процесс фсрмования волокон складывается из psaa совместно протекаюших физик химических и физико-механических явлений (деформирования, тепло- и массообмена, фазовых и структурных превращений, химическйх реакций), каждое из которых может оказывать решающее влияние на устойчивость формования и свойства готового волокна.

Известна установка растяжения Нитшмана-Шраде для определения растягивающего усилия струи, содержащая емкость для материала, капилляр, соединенный с силоиэмерителем,, выполненным в в виде электрических весов, приемный диск с приводом и блок регистрации Щ .

Недостатком этой установки является то, что она не позволяет фиксировать поперечные размеры струи и учитывать долю растягивающего усилия, возникающего за счет веса отрезка струи между срезом капилляра и точкой касания на поверхности приемного диска. Кроме того, укаэанная установка предназначена лишь для исследования растяжения жидких струй расплава в воздухе, хотя для практики получения растворных волокон более важным является исследование реального процесса фармования, осложненного особенностями протекания массотеплообмена в осадительной ванне.

Известно также устройство, включающее емкость для испытуемого материала, соединенную через дозируюший шестеренчатый насос с консольно закрепленной упругой трубкой, выходной канал которой выполнен в виде горизонтальной установленного капилляра. У нижнего конца трубки смонтирован электроннь-оптический

800822 датчик перемещения связанный через усилитель с двухкоординатным самопишущим прибором, который связан с прием ным диском через датчик числа оборотов, и привод. При определенном соотношении скоростей истечения раствора из. капилляра и отвода струи приемным llHcKoM возникает растягиваюшая (реологическая) сила А> <, которая вызывает деформацию консольно закрепленной трубки, По вели- ð чине деформации судят о величине растя,гивающего усилия Pg.

Однако любой реальный процесс включает в себя одновременное растяжение и сдвиговое течение, определяемое перепадом давления. Поэтому для объяснения многих явлений, протекающих при формовании, помимо реологической силы необходимо знать перепад давления на капилляре.

Известно устройство, включающее бак с прядильным раствором, прядильный насос, узел фильтрации с датчиком давления и червяк с капилляром, которые последовательно соединены между собой. В середину жесткого червяка вставлена упругая . трубка, Нижняя часть червяка с фильерой закреплена на поворотном кронштейне с неподвижной осью вращения. Верхняя

30 часть поворотного кронштейна соединена при помощи микрометрического винта с измерительной головкой тензометра.

Длинная консольная трубка укорочена за счет использования резиновой трубки, 35 позволяющей сохранить упругость, максимально приблизить датчик давления к капилляру (фипьере) и увеличить диаметр червяка, что дает возможность замерять перепад давления (3).

О нако параллельное расположение кронштейна и упругой трубки приводит к тому, что малейшее изменение деформации трубки (в частности ее длины) под . воздействием давления прядильного раст- 4> вора создает крутящий момент относительно оси вращения. Поэтому настройка нуля измерительной системы для определения реопогической сипы производится без отвода сформованной нити, т.е. при свободном истечении раствора иэ капилляра, что применимо лишь при постоянстве давления прядильного раствора перед капилляром При исследовании процесса формования волокна с изменением скорости отвода струи раствора происходит изме- нение величины давления. И это изменение давления может быть весьма значительно: от нескольких атмосфер при свободном истечении, до нуля при определенных скоростях. отвода. Вследствие этого изменяется деформация упругого элемента, что прчводит к искажению à — . Поэтому дпя повышения точ то н ост и из мер яемых величин не обходи мо иметь вспомогательные тарированные кривые влияния величины перепада давления на показания измерительной системы. Все это усложняет эксперимент и приводит к значительным погрешностям измерен ий.

Цель изобретения — повышение точности измерений растягиваюшего усилия и удобства в обслуживании, а также определение перепада давлений на капилляре.

Укаэанная цель достигается тем, что упругий элемент (резиновая трубка) вынесен на горизонтальный участок червяка соосно его оси вращения. При этом упругость червяка сохранена.

Перекрещение упругого эпемейта на горизонтальное плечо червяка и оси вращения на ось червяка позволяет исключить влияние перепада давления, и, как следствие, — деформации резиновой труб— ки на замер фактического значения растягиваюшего усилия.

На фиг. 1 схематически изображено устройство, вид сбоку; на фиг. 2 — устройство,продольный разрез; на фиг. 3— графическая зависимость растягивающего усилия и перепада давления от скорости отвода нити.

Устройство для исследования процесса формования химических волокон содержит узел 1 фильтрации с мембранным разделителем 2 и манометром 3, Г-образный червяк 4 с осью 5 вращения, горизонтальный патрубок которого соединен с узлом 1 фильтрации упругим элементом (резиновой трубкой) 6, а на нижнем конце вертикального патрубка закреплен фильерный комплекс с фильерой 7. Ось 5 червяка закреплена в легко подвижной втулке 8, установленной в неподвижной опоре 9. В верхней части червяк снабжен рычагом 10, посредством которого усилия от червяка 4 передаются к измерительной головке тензометра fl. Соосное расположение горизонтального патрубка червяка 4, упругого элемента 6 н оси 5 вращения позволяет исключить поворот червяка 4 за счет разбухания упругого элемента 6. В этом случае червяк

4 может только несколько перемесгчться вдоль оси 5 вместе со втулкой 8. 11пя осаждения струи раствора фчльера поме5 800822 6 щается в корыто 12 с осадительным ра- Этот перегиб обьясняется тем, что при створом. скоростях отвода, меньших или равных

Устройство для исследования процесса скорости истечения раствора из капилляформования химических волокон работа- ра, напряжения, появляюшиеся при дефсрет следующим образом. мации струи раствора в капилляре, успеваПрядильный Раствор из бака посредст- ют отрелаксировать (упасть до нуля), вом шестеренного насоса (не изображен) т.е. растяжению подвергается струя с таподают в узел 1 фильтрации, Из узла 1 кой же структурой и вязкостью, как и фильтрации по резиновой трубке 6 к чер- перед входом в капилляр. Когда же сковяку 4 раствор подается к фильере (ка-, p рость отвода больше скорости истечения, пилляру) 7, откуда в виде струй посту- восстановление структуры раствора пропает в осадительный раствор и в виде изойти не успевает, и растяжению подотдельных нитей принимается на прием- вергается система с частично разрушенный диск (не изображен) . ной в результате сдвигового течения

При определенном соотношении скоро- 15 сеткой связей. Естественно, что деформи.сгей истечения раствора из фильеры и рование происходит легче. прием ..i нитей на диск в струе-нити воз- Если ао скорости отвода %3 Mo>mo никает растягивающая (реологическая) обьяснить график растягиваюшего усилия сила ðÅÎ которая вызывает поворот без использования графика перепада давчервяка 4 с рычагом 10 относительно 20 ления, то на участке W o — 4/. . скачок оси 5, в результате чего усилие от рыча- растягивающего усилия можно обьяснить га 10 передается к измерительно@ голов- только при наличии графика перепада даке тензометра 11, откуда передается на вления. Резкое увеличение Ррррр наблю показывающий или самопишуший прибор дается только при резком уменьшении (не изображен). 25 перепада давления (й P ) на капилляре, Растяжение струи-нити способствует а резкое уменьшение перепада давления течению прядильного раствора через происходит при отрыве струи раствора от фильеру. Это вызывает снижение давления тенок капилляра, т.е. струеобразование раствора перед фильерой, что фиксируется происходит перед капилляром, и со скоманометром 3 через мембранный разде- З рости %4, начинается бесфильерное форлитель 2. м ован не,, На устройстве получают зависимости Гаким образом, зависимость, предра ивающего усилия и перепада пав- ставленная на фиг. 3 показывает тесления от ск рости отвода нити при посто- ную взаиМосвязь растягивающего усилия янной скорости истечения (фиг. 3) 35 и перепада давления и необходимость

Как известно, все неньютоновские обьективного и полного исследования жидкости (к ним относятся и растворы процесса формования. полимеров) при свободном истечении из капилляра проявляют эффект разбухания, r.е. диаметр струи рас вора (а ) на

Устройство для исследования процесвыходе из капилляра больше диаметра са формования химических волокон, сокапилляра (а ), и чем больше скорость истечения, тем больше отношение

Ь держащее бак, насос, узел фильтрации, с к эластичную трубку, червяк, капилляр, Количественная сторона разбухания

4S датчики давления и растяжения о т л ut определяется отрезком 0% . В связи с ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повыэтим растяжение струи начинается с шения точности замера растягивающих .

I определенной скорости отвода %„, при усилий и определения перепада давлекоторой реологическая сила равна О, а ний на капилляре, эластичная трубка усперепад давдения на капилляре равен пе- тановлена на горизонтальном участке

50 репаду давления на капилляре при свобод- червяка соосно его оси вращения. ном истечении раствора. Источники информации, С увеличением скорости отвода до принятые во внимание при экспертизе значения Ф/, равной скорости истечения, 1. М всМаап Н., ВсмгаЬе S.- eeKv. наблюдается постепенное увеличение рас- СЬЕт. Аспас(" 1948 Ме 31, 5 297.

55 1

I тягиваюшего усилия и соответственное 2. Авторское свидетельство СССР уменьшение перепада давления на капил- % 299780, кл. Q 01 Й 11/00, 1971. ляре. При скоросл отвода W наблюдает- 3. Виноградов Ю. А. Канд. дис. М., ся перегиб завч, чмж:тч Cpqo = f(% „.) . 1975, с. 41 (прототип).

8008гг ар, Wg Wg

Составитель В. Вошанкин

Редактор И. Михеева Техреа А,Бабинец Корректор Н. Швыдкая

Заказ 10408/57 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ССС Р по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д, 4/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4