УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СУРОВОЙ ЛЬНЯНОЙ ПРЯЖИ

Полезная модель относится к текстильной промышленности, в частности касается выработки суровой льняной пряжи мокрым способом.
Ткани из льняной пряжи в силу своих уникальных потребительских свойств по прежнему широко применяются в быту и многих отраслях промышленности.
Технология получения льняной пряжи предполагает прохождение льняным волокном ряда производственных переходов: трепание, чесание, формирование ленты, формирование ровницы, при необходимости ее химическое облагораживание, и в конечном итоге - выработка из ровницы пряжи заданной линейной плотности.
Изначально производилась выработка пряжи только из суровой ровницы (т.е. ровницы не подвергнутой какой либо химической обработке) с последующим белением пряжи или готовых тканей. При этом с целью обеспечения процесса прядения необходимо создание условий для мацерации - размягчения соединений, склеивающих элементарные льняные волокна и их комплексы в технических волокнах. Для этого суровую ровницу смачивают в воде высокой температуры 70-90°C.
Впоследствии была разработана технология повышения мацерационной способности и одновременного беления льняного волокна за счет предварительной обработки (облагораживания) ровницы в котлах с применением химических реактивов.
Однако волокна при использовании химических реактивов могут дополнительно разрушаться. Это приводит к ухудшению прядильной способности волокон и свойств пряжи.
Большую проблему создают и экологические аспекты химических обработок, связанные с тем, что в составе химических веществ, применяемых в отбелке, используется хлор. Во многих странах Европы уже приняты законы, запрещающие использование подобных веществ в производстве.
Таким образом, недостатками данной технологии являются: 1) Использование в цепочке технологических переходов дополнительного оборудования для химической обработки льняного волокна. 2) Необходимость применения дорогостоящих реактивов. 3) Необходимость очистки промышленных сточных вод. 4) Наличие тяжелых санитарно-гигиенических условий труда прядильщиц. 5) Интенсивное воздействие химических реагентов влечет появление дополнительных отходов и частично разрушает целлюлозу. В результате происходит удорожание выпускаемой продукции с одновременной потерей природных свойств льняного волокна.
Известно устройство для получения пряжи мокрым способом из суровой ровницы - кольцевая прядильная машина ПМ-88-Л8 (Смельская И.Ф., Ильин Л.С., Жуков В.И., Кротов В.Н. Прядение льна: учебник / И.Ф. Смельская. Л.С. Ильин. В.И. Жуков. В.Н. Кротов. - Кострома: Изд-во Костром, гос. технол. ун-та, 2007. - С. 400). Принцип работы устройства аналогичен для всех кольцевых машин мокрого льнопрядения. На машине смонтирована двухъярусная рамка питания, на которой установлены катушки с суровой ровницей. Для облегчения прохождения ровницы и устранения ее растяжения в рамке питания имеются свободно вращающиеся опоры и направляющие ролики, через которые ровница направляется в прядильное корыто с горячей водой (70-90°C), где она смачивается, чем обеспечивается лучшая мацерация, то есть размягчение клеящих комплексов между элементарными волокнами технических льняных волокон.
Смоченная ровница попадает в вытяжной прибор, где она утоняется до линейной плотности пряжи в результате смещения элементарных льняных волокон и их комплексов. Из вытяжного прибора выходит мычка, которая пройдя через глазок нитепроводной планки, заправляется в бегунок, двигающийся по кольцу, получает заданную крутку, образуя готовый продукт пряжу. Пряжа наматывается на патрон, установленный на вращающемся веретене.
Недостатком устройства является следующее: в процессе вытягивания, для смещения элементарных волокон и их комплексов необходимо ослабить связи между ними. При выработке пряжи из суровой ровницы это ослабление связей достигается смачиванием ровницы в горячей воде (70-90°C). Следствие этого - большие энергетические затраты на нагрев воды, удорожание продукции и ухудшение условий труда рабочих.
Другим возможным методом повышения степени мацерации льняных волокон является их дополнительная обработка на этапе, предшествующем приготовительному оборудованию, т.е. до процесса чесания.
Известны устройства ультразвуковых лабораторных установок и ультразвукового диспергатора, используемые для обработки лубяного сырья. Внешний вид и техническое описание устройств приводятся в диссертационной работе проф. А.Н. Гребенкина «Взаимосвязь структуры, свойств и технологии диспергирования лубоволокнистого сырья в ультразвуковых и гидродинамических полях» (Санкт-Петербург 2003 г.).
Испытания по диспергированию лубяных волокон проводились в водных растворах на промышленной установке УЗВ-0,25; на специально сконструированной полупромышленной установке с питанием от генератора УЗП-1/22 и преобразователя ПМ1-1,6/22: на лабораторной ультразвуковой установке с питанием от генератора УЗГ13-0,1/22 с плавной регулировкой выходной мощности, со сменными пьезокерамическими преобразователями, рассчитанными на работу на частотах 16, 20. 21,5 кГц. с концентраторами на торцевой поверхности стержня. Выходная мощность генератора равна 1000 Вт. Частота преобразователя 22±1.65 Гц. Обработка луба в ультразвуковом поле лабораторной установки проводилась в воде в течение 20 минут.
Льняную солому мнут и треплют. Полученный трепаный луб помещают в ванну ультразвукового диспергатора в водный раствор ПАВ. Выдерживают в УЗ-поле. Полученное волокно подвергают сушке, чесанию и всей последующей обработке.
Недостатком данных устройств является то. что их использование на предприготовительном этапе влечет необходимость сушки волокна после подобной обработки, а следовательно - затраты энергии и установку дополнительного оборудования. При этом массу высушенного волокна необходимо снова разрыхлять и прочесывать. Из-за этого растет количество волокон пуховой группы, а пыль из остатков пектиновых веществ снижает качество пряжи и ухудшает условия труда рабочих прядильных цехов. Кроме того, указанные устройства не могут быть использованы в реальных производственных условиях непосредственно в процессе прядения льна.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство для интенсификации мацерации ровницы в корыте прядильной машины мокрого прядения льна (SU 183646 A1 D01H 13/30. опубликовано: 01.01.1966). Устройство также описано в диссертационной работе В.Г. Гольдшмидта «Исследование влияния применения упругих колебаний, генерируемых в жидкой среде в корыте прядильной машины, на качество льняной пряжи и силы, действующей в вытяжном поле» (Кострома. 1967 г.).
Устройство выполнено в виде двух расположенных параллельно движению ровницы пластин, жестко закрепленных с необходимым интервалом на двух уголковых основаниях, одно из которых выполнено подвижным с приводом от кулисного механизма. Основание движется по роликам, укрепленным на стойке. Кулисный механизм вынесен за пределы прядильного корыта и помещен на конце эксцентрикового валика, связанного с основанием тягой. Пластины расположены в непосредственной близости от ровницы и являются излучателями упругих колебаний, которые передаются ровнице через жидкую среду. Колебательные движения передаются пластине через кулисный механизм и валик от электродвигателя. Для изменения амплитуды колебаний предусмотрено приспособление, обеспечивающее смену эксцентрикового валика с другим эксцентриситетом.
Недостатками данного устройства являются: 1) Необходимость располагать излучатели колебаний (пластины) вблизи каждой ровницы, проходящей через прядильное корыто машины, что усложняет конструктивную линию оборудования и затрудняет его обслуживание. 2) Сложная механическая конструкция привода колебательной системы влечет ее низкую надежность и невозможность создания высокой частоты колебаний.
Вышеуказанное устройство является наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и поэтому выбрано в качестве прототипа.
При мокром прядении суровую ровницу перед вытяжным прибором смачивают в прядильном корыте с водой. В вытяжном приборе ровница вытягивается и утоняется. Благодаря ослаблению связи между элементарными волокнами при смачивании, утонение продукта сопровождается дроблением технических волокон на более тонкие и более короткие элементарные волокна и их комплексы.
Способность технических волокон, из которого состоит ровница, к дроблению в большой мере зависит от количества и состава инкрустирующих веществ. Чем их меньше, тем на более тонкие комплексы дробятся технические волокна, тем лучше прядильная способность и выше качество получаемой пряжи. Для смещения элементарных волокон и их комплексов необходимо ослабить связи между ними из пектиновых и других инкрустирующих веществ. При выработке пряжи из суровой ровницы размягчение склеивающих соединений - мацерация достигается смачиванием ровницы в горячей (70-90°C) воде.
Задачей полезной модели является создание устройства для получения суровой льняной пряжи, обеспечивающего достижение технического результата, состоящего в снижении энергетических затрат на нагрев воды при выработке суровой льняной пряжи высокого качества.
Этот технический результат достигается тем, что в устройстве прядильной машины произведены изменения: в прядильное корыто дополнительно установлен ультразвуковой (УЗ) излучатель. Излучатель создает ультразвуковые колебания соответствующего диапазона частот в водной среде. Таким образом, смачивание льняной ровницы в прядильном корыте в процессе прядения происходит при наличии ультразвуковых колебаний в водной среде комнатной температуры.
Указанная совокупность существенных признаков позволяет повысить качество выпускаемой пряжи за счет интенсификации размягчения и разрушения склеивающих соединений и снизить затраты на единицу продукции за счет уменьшения энергии на нагрев воды в прядильном корыте.
На фиг. представлена технологическая схема заявляемого устройства.
Устройство для получения суровой льняной пряжи содержит элементы конструктивно-заправочной линии прядильной машины: рамку питания на которой установлены катушки с ровницей 1. прядильное корыто 2, вытяжной прибор 3, нитенаправляющие клапана 4. веретена 5 и кольца с бегунками 6. В прядильном корыте 2 установлен ультразвуковой излучатель 7.
Устройство для получения суровой льняной пряжи работает следующим образом. При мокром прядении ровница перед вытяжным прибором 3 смачивается в прядильном корыте с водой 2. При прохождении ровницей водной среды прядильного корыта 2, она подвергается воздействию ультразвуковых колебаний, создаваемых УЗ излучателем 7.
Работа УЗ излучателя основана на явлении обратного пьезоэффекта. Излучатель 7 помещается в водную среду прядильного корыта 2. Создаваемые им ультразвуковые колебания через водную среду передаются к льняной ровнице. Таким образом, при работе прядильной машины, ровница, проходя через прядильное корыто 2. подвергается ультразвуковому воздействию со стороны УЗ излучателя 7. Основной движущей силой процесса воздействия является кавитация - образование в жидкости пульсирующих пузырьков, заполненных паром, газом или их смесью. Ультразвуковая кавитация, возникающая в жидкости в ультразвуковых полях, способствует лучшему расщеплению технических льняных волокон ровницы до элементарных волокон и их комплексов.
Применение ультразвукового воздействия на ровницу при выработке суровой льняной пряжи способствует снижению энергозатрат, поскольку затраты на создание ультразвуковых колебаний значительно меньше затрат на тепловую энергию для нагрева воды в прядильном корыте до 70-90°C.
Проведено макетирование устройства для получения суровой льняной пряжи. Испытания макета подтвердили работоспособность заявляемого устройства и его практическую ценность.