ДИСКРЕТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ПНЕВМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ПРЯДИЛЬНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к текстильной промышленности, а именно к пневмомеханическим прядильным машинам.
Известно устройство для создания воздушного потока в камере отвода сора пневмопрядильного блока пат. [5,454,219 США, МПК6 D01H 11/00, D01H 13/26, Means for providing air flow in trash removal chamber of an open-end spinning unit / Hans Raasch, заявитель и патентообладатель W. Schlafhorst AG & Co. - №210,932; заявл. 21.03.1994, опубл. 3.10.1995].
Устройство содержит питающий валик, питающий столик, расчесывающий барабанчик, сороотводящий канал, пневмотранспортирующий канал. Лента подается питающим валиком на столик прядильного блока. Далее волокнистый поток разделяется на одиночные волокна дискретизирующим барабанчиком. В процессе дискретизации ударами зубьев гарнитуры расчесывающего барабанчика сорные частицы отделяются от волокон и по инерции поступают в камеру, откуда происходит их пневматическое удаление. Находящиеся на зубьях гарнитуры расчесывающего барабанчика дискретизированые волокна подхватываются воздушным потоком и направляются в щель между расчесывающим барабанчиком и корпусом прядильного блока. Затем происходит аэродинамический съем волокон с зубьев гарнитуры расчесывающего барабанчика и поступление их в пневмотранспортирующий канал, откуда волокна направляются в прядильный ротор.
Недостатком вышеупомянутого устройства является то, что вместе с сорными частицами выделяется и часть прядомых волокон, потерявшая связь с зубьями гарнитуры. Далее эти отделившиеся прядомые волокна смешиваются с сорными частицами и поступают в отходы, то есть данная конструкция прядильного блока не предотвращает потери прядомых волокон.
За прототип принято устройство для отвода сорных примесей в пневмомеханической прядильной машине пат. [4,249,370 США, МПК3 D01H 7/888, D01H 7/898, Method of and apparatus for removing dirt particles from staple fibers and for straightening said fibers in an open-end spinning process / Milos Vesera, Josef Skala; заявитель и патентообладатель Vyskumny ustav bavlnarsky. - №58,317; заявл. 17.06.1979, опубл. 10.02.1981]. Оно содержит отверстие для подачи дополнительного расхода воздуха к зоне аэросъема дискретизированных волокон с зубьев гарнитуры расчесывающего барабанчика. Данное усовершенствование выполнено с целью привести к минимуму остаточного слоя волокон на расчесывающем барабанчике.
Недостатком прототипа является то, что в сороотводящем канале не предусмотрена организация воздушных потоков для предотвращения выпадения прядомых волокон при дискретизации. В итоге возникает необходимость вместе с интенсификацией процесса удаления сорных частиц снизить выход прядомых волокна в отходы.
Техническим результатом настоящей полезной модели является снижение выхода прядомых волокон в отходы с одновременным повышением очистки эффективности волокнистого материала.
Указанный технический результат достигается тем, что в дискретизирующем устройстве пневмомеханической прядильной машины, содержащем расчесывающий барабанчик, питающий столик, питающий валик, сороотводящий, транспортирующий каналы и входной канал для подачи воздуха, согласно полезной модели, поперечное сечение входного канала имеет вогнутую симметричную форму, причем ширина сечения в средней его части относится к ширине сечения в верхней и нижней его частях как 2:3, на нижней и верхней стенках сороотводящего канала в максимальном приближении к рабочей поверхности расчесывающего барабанчика симметрично одно над другим выполнены щелевидные отверстия.
Форма сечения входного канала для подачи воздуха и наличие в верхней и нижней стенках отверстий в сороотводящем канале обеспечивает контролируемое поле скоростей воздушных потоков. На пути движения сорных примесей создаются наименьшие препятствия. Вышеупомянутые отверстия выполнены таким образом, чтобы были созданы условия для оптимального движения сорных примесей, оказавшихся в сороотводящем канале. В этом случае воздушные потоки эффективно воздействуют на волокна и сорные частицы, подавляют сброс прядомых волокон в отходы с одновременным повышением очистки и обеспыливания волокон. Применение заявляемого устройства способствует тому, что максимально возможная часть волокон проникает в щель между дискретизирующим барабанчиком и корпусом устройства.
Выделение загрязнений непосредственно после удара зубьев гарнитуры и одновременного действия отсасывающих потоков сводит к минимуму попадание сорных и прочих частиц в полость прядильного ротора. В результате чего значительно снижается опасность периодических обрывов пряжи, исключается преждевременный износ ротора.
На фиг.1 показана технологическая схема заявляемого устройства. На фиг.2 представлено сечение входного канала. На фиг.3 показано сечение сороотводящего канала. На фиг.4 представлено распределение скоростей воздушного потока в поперечном транзитном потоке на входе в сороотводящий канал. На фиг.5 показана схема взаимодействия воздушного потока с одиночным волокном в области выпуска воздуха из входного канала.
Дискретизирующее устройство состоит из расчесывающего барабанчика 1, оснащенного пильчатой гарнитурой 2, питающего валика 3, питающего столика 4, сороотводящего канала 5, транспортирующего канала 6 и входного канала 7. Поперечное сечение входного канала 7 имеет вогнутую симметричную форму, причем ширина сечения в средней его части относится к ширине сечения в верхней и нижней его частях как 2:3. На нижней и верхней стенках сороотводящего канала в максимальном приближении к рабочей поверхности расчесывающего барабанчика симметрично одно над другим выполнены щелевидные отверстия 8 и 8'.
Дискретизирующее устройство пневмомеханическй прядильной машины работает следующим образом. Волокнистая лента 9 (фиг.1), подается питающим валиком 3 к дискретизирующему барабанчику 1, где она разделяется на отдельные волокна 10.
В процессе дискретизации волокна распрямляются и ориентируются по ходу вращения дискретизирующего барабанчика. Как только конец волокна выходит из зажима "питающий цилиндр - столик" 3-4, часть волокна захватывается зубьями гарнитуры 2 дискретизирующего барабанчика 1 и направляется далее по ходу его вращения. Кончики другой части волокон из-за недостаточного сцепления с зубьями гарнитуры 2 срываются с дискретизирующего барабанчика 1. Дальнейшее вращение барабанчика 1 обычно приводит к срыву этих прядомых волокон, продвижению их к выходу из сороотводящего канала 5 и попаданию в отходы. Чтобы предотвратить срыв этих волокон, предусмотрены отверстия 8 и 8'и форма поперечного сечения входного канала 7.
Воздушный поток, распространяющийся из входного канала 7 и отверстий 8 и 8' в сороотводящий канал 5, обусловлен наличием разрежения в этом канале, которое создается, во-первых, из-за вентиляторного эффекта, вызванного вращением прядильного ротора, и во-вторых, из-за действия аспирационной системы по отводу технологического воздуха и сора. Сорвавшиеся с зубьев 2 кончики волокон попадают в зону действия поперечного транзитного воздушного потока, вырывающегося из входного канала 7, подхватываются этим потоком и направляются в зону всасывания в зазор 11 между корпусом и дискретизирующим барабанчиком и далее направляются в транспортирующий канал 6. Поперечный транзитный поток из входного канала 7 вблизи нижней и верхней стенок сороотводящего канала испытывает действие сил трения и в результате этого скорость воздушного потока становится меньше, чем в центральной части канала 7.
Согласно научным данным [Талиев В.Н. Аэродинамика вентиляции. учеб. пособие для вузов / В.Н.Талиев. - М.; Стройиздат, 1979. - 295 с, ил. - с.67] при движении воздуха по каналу распределение скоростей воздуха имеет вид, показанный на фиг.4. Около нижней и верхней стенок скорость потока замедляется до нуля. Следовательно, на входе в сороотводящий канал нижняя и верхняя части транзитного потока имеют среднюю скорость, меньшую, чем в срединной части этого потока. Таким образом, в верхней и нижней частях транзитного потока на волокна оказывается меньшее аэродинамическое воздействие, чем в срединной части. Отсюда можно сделать вывод, что в верхней и нижней части транзитного потока прядомые волокна имеют меньшую аэродинамическую защиту и более подвержены выпадению с зубьев гарнитуры в отходы.
При движении волокна MN (фиг.5), потерявшего связь с зубьми гарнитуры расчесывающего барабанчика 1, его передний кончик MQ (фиг.5) оказывается под действием воздушной струи, направленной из входного канала 7. Согласно [Павлов Г.Г. Аэродинамические основы безверетенных способов прядения / Г.Г.Павлов. - М.; Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 168 с. - с.39] аэродинамическая сила, действующая на участок волокна MQ (фиг.5) равна:
a
x
а
в
2
F=0,5cρν DL,
a
где ν - скорость воздушного потока, набегающего на волокно;
x
с- аэродинамический коэффициент сопротивления волокна;
ρ - плотность воздуха;
в
D. - диаметр волокна;
a
L - длина участка волокна MQ (фиг.5), на который действует струя воздуха со скоростью ν.
Увеличивая ширину входного отверстия внизу и вверху, увеличиваем участок L, на который воздействует воздушный поток и тем самым отклоняем кончики волокон в сторону воздушного потока, направленного из отверстий 8 и 8' из отверстий, который подхватывает волокна и направляет их в щель между расчесывающим барабанчиком и корпусом пневмомеханического прядильного блока.
ср
m
ср
m
Известно [Горлин С.М. Экспериментальная аэромеханика. учеб. пособие для вузов / С.М.Горлин. - М.; Высшая школа, 1970. - 423 с, ил. - с.409], что в центре входного канала скорость воздуха имеет максимальную скорость. Обозначим среднюю скорость воздуха в входном канале 7 через ν, а максимальную скорость в канале через ν. При этом отношение величины ν к величине ν равно
где m=1/7 - константа согласно упомянутому источнику.
сp
m
0
к
Отношение ν/ν, составляет 0,817. Обозначим через z минимальную ширину поперечного сечения входного канала, через z максимальную ширину этого канала (фиг.5). На волокно, оказавшееся около самого узкого сечения, действует аэродинамическая сила, равная
a
0
x
a
в
0
2
(F)=0,5cρν Dz,
а на волокно, оказавшееся около самого широкого сечения, действует аэродинамическая сила, равная
a
к
x
a
в
к.
2
(F)=0,5cρν Dz
a
0
a
к
Для того, чтобы создать одинаковое аэродинамическое воздействие на волокна, находящиеся как на уровне горловины поперечного сечения входного канала 7, так и на уровне самого широкого сечения необходимо, чтобы сила (F) была равна силе (F), то есть
x
a
в
0
x
a
в
к
2
2
0,5cρν Dz=0,5cρν Dz.
0
к
Следовательно, z/z=0,67≈2:3.
Таким образом, в зоне верхней и нижней стенок сороотводящего канала 5 кончики волокон, сорвавшиеся с зубьев гарнитуры 2, испытывают со стороны поперечного транзитного воздушного потока меньшую аэродинамическую силу. В заявляемом устройстве наличие у сечения канала 7 вогнутой симметричной формы, а также то, что ширина поперечного сечения канала 7 в средней его части относится к ширине сечения в верхней и нижней его частях как 2:3, способствует тому, что ширина струи, вырывающейся из этого отверстия, увеличивается около верхней и нижней стенок. Следовательно, происходит увеличение расстояния, на котором на сорвавшиеся кончики волокон воздействует аэродинамическая сила. Благодаря расположению отверстий в максимальном приближении к рабочей поверхности расчесывающего барабанчика симметрично одно над другим создастся наибольшая аэродинамическая сила. Последняя предохраняет волокна от выпадения с зубьев гарнитуры 2, кончики волокон воздушным потоком прижимаются к ним, проникают в зону разрежения в зазор 11 и далее направляются при помощи воздушного потока в транспортирующий канал 6. Через входной канал 7 проходит контролируемый поперечный транзитный воздушный поток, который оказывает дозированное аэродинамическое воздействие на волокна, направляя их в зону действия воздушных струй из отверстий 8 и 8'.
Благодаря наличию отверстий 8 и 8' воздушный поток, поступающий из атмосферы цеха в сороотводящий канал 5, распределяется между отверстиями 7, 8 и 8' так, чтобы поперечный транзитный поток из отверстия 7 мягко действовал на сорные частицы, не унося их зазор 11 между дискретизирующим барабанчиком 1 и корпусом прядильного блока (фиг.1), а пропуская сорные частицы в коридор между отверстиями 8 и 8' и вертикальной стенкой 12 сороотводящего канала 5. Далее сорные частицы благодаря разрежению в сороотводящем канале 5 подхватываются потоком воздуха, транспортируются через сороотводящий канал 5 и удаляются аспирационной пневмосистемой прядильной машины. Наличие воздушных потоков из отверстий 8 и 8' служит воздушной завесой, не позволяющей сорным частицам продвинуться к зазору 11 и далее через транспортирующий канал 6 поступить в прядильный ротор, где их присутствие в желобе ротора могло бы вызвать муаровый эффект и повысить вероятность обрыва пряжи.
Струи воздуха, поступающие в сороотводящий канал 5 из отверстий 8 и 8', подхватывают кончики волокон, отклоненные воздушным потоком из входного канала 7. Затем струи воздуха из отверстий 8 и 8' транспортируют вышеупомянутые волокна в зазор 11 между дискретизирующим барабанчиком 1 и корпусом прядильного блока. В результате совместного действия воздушных потоков из входного канала 7 и отверстий 8 и 8' организуется такое движение прядомых волокон, что максимально возможная их часть не выпадает в отходы, а направляется в транспортирующий канал 6.