Раздел 11. НОВЫЕ СПОСОБЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПРЯЖИ.
Лекция 75. Анализ технологических процессов, осуществляемых на роторных, аэродинамических и других прядильных машинах, в которых используются новые способы формирования пряжи.
Литература:
- Безверетенное прядение: Пер. с чеш./В. Роглена и др. –М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 294 с.
- Справочник по хлопкопрядению/Широков В.П. и др. – 5-е изд., перераб. и доп. –М.: Легкая и пищевая промышленность, 1985. – 472 с.
Классификация систем безверетенного прядения может производиться по различным отличительным признакам машин и устройств.
Например, в 1965 году Стуц предложил различать две основные группы систем: 1). Прядильные системы, работающие с продуктами – лентами или ровницей, которые были получены классическим способом; 2). Прядильные системы, питание которых осуществляется из массы волокнистого материала, и при этом по возможности исключаются подготовительные технологические процессы. Гроссман предложил свое деление на основе других признаков, которые заложены в процессах соединения волокон и кручения: 1). Группы, где используются механические средства; 2). Воздух; 3). Жидкости; 4). Электростатические силы. Х.А. Кетлер предложил объединить вторую и третью группы в группу “прядение во флюидных средах”. Сотрудник института Шерли - Х. Кетлинг предложил свое деление: 1) вихревые системы – волокна объединяются и крутка осуществляется с помощью конца пряжи завихрением среды (устройство Гетфрида). 2) системы с соединением волокон около оси прядильной камеры, осуществляющей механическое кручение (корзинка, образованная иглами, а так же системы с электростатическим распрямлением волокон). 3) системы с соединением волокон без их полной дискретизации. 4) камерные системы прядения – волокна непрерывным способом собираются на вращающейся цилиндрической поверхности и закручиваются при отведении с этой поверхности. Институт Шерли использовал способ соединения волокон как критерий систем: 1) соединение в вихре; 2) соединение осевое: электростатическое, с вращающимся коллектором, со стационарным коллектором; 3) прерывистое соединение; 4) непрерывное соединение на цилиндрической поверхности.
В бывшем СССР была принята очень простая система классификации, основанная на главных функциональных пронципах: 1) механическая; 2) пневмомеханическая; 3) пневматическая и гидравлическая; 4) электростатическая.
Одной из удачных систем классификации можно считать классификацию, близкую к делению систем Х. Кетлинга: 1) системы с прерывистым питанием (устройство СРРЛ); 2) роторные системы (машина БД-200); 3) системы с осевым соединением волокон (корзина Павека); 4) электростатические системы (система ЦНИХБИ); 5) визревые системы (система Гетфрида).
Системы с прерывистым питанием. Эта группа возникла в 1901 г. (система Мастермана), однако в настоящее время стоит дальше всех от промышленного использования. На рисунке справа показана система Кыяме – Копелана (патент США, 1962 г.). Продукт – лента или ровница – подается через уплотняющее устройство, которое распрямляет и параллелизует волокна. Прядильная трубка 2 имеет канал 1 (диаметром 1,2 мм), который проходит по поверхности трубки касательно, образует спираль и выходит в отверстие 3. Воздух отсасывается из полой трубки и волокна разделяются на группы из подведенного продукта через щель 7, покрытую мелкой сеткой 5. Разрежение воздуха, оказывающее влияние на сетку, создается через отверстие 8, вследствие чего пучек волокон всасывается до соприкосновения с конечными волокнами 6 пряжи 4. Открытый конец пряжи при каждом обороте прядильной трубки прикручивает новый пучек волокон. Скорость отвода пряжи составляет 2,4 мм за 1 оборот трубки. При частоте вращения трубки 10000 мин-1выпрядается 24 м пряжи из 10000 пучков волокон.
Роторные системы. Эта группа прядильных систем самая большая, и механизмы их имеют значительные различия между собой. Основной признак: волокна продукта сначала полностью разделяются, а затем снова объединяются перед скручиванием их в пряжу. Прядильное устройство (патент ЧССР, 1960 г.) представлено на рис. справа и состоит из вращающегося прядильного ротора 1, в полость которого (по оси вращения) вмонтирована неподвижная питающая трубка 2, которая подходит к сборной поверхности и выгнута по направлению вращения. Разъединенные волокна подаются к прядильному устройству парой питающих валиков 3, далее всасываются и уносятся питающей трубкой с потоком воздуха к сборной поверхности ротора, снабженной отверстиями, расстояние между которыми и диаметры определяются длиной волокна и линейной плотностью пряжи. Поток воздуха проходит через указанные отверстия в стороне от прядильной полости и отводится по каналу, окружающему прядильный ротор. Прядильную полость ротора образуют два конуса, общее основание которых проходит через сборную поверхность; питающая трубка при этом входит в прядильную полость в одной точке, а отверстие для оттягивания пряжи находится в противоположной точке. На этой основе впоследствии и был создан пневмомеханический способ прядения.
Системы с осевым формированием пряжи. Прядильные системы, работающие по этому способу, составляют сравнительно обширную группу, в которой отдельные запатентованные устройства значительно отличаются друг от друга. Например, система Шрайтр – Безстарости (патент ЧССР, 1957 г.) представлена в виде простого осевого прядильного устройства (рис. справа). Прядильный ротор 1, к которому подходит сопло 2, имеет пористую прокладку 5 из пористого материала. Воздух из пространства прядильного ротора отсасывается через радиальные каналы 4, которые соединяют ротор с кольцевым трубопроводом 3. Разъединенные волокна собираются на конусной поверхности пористой прокладки и аксиально снимаются с нее концом пряжи.
Электростатические системы. Эта группа безверетенных систем считалась наиболее совершенной. Конструкции устройств начали разрабатывать после опытов по определению поведения волокон в электростатическом поле. Реальная возможность параллелизации волокон в электростатическом поле привела к созданию нескольких устройств, которые работают на этом принципе. Система ЦНИХБИ включает прядильное устройство (патент Франции, 1962 г.). Волокна отводятся от разрыхляющего устройства 1 (рис. слева) до электростатического поля известным способом. Крутильное устройство 2 представляет собой одновременно положительный электрод. Готовая пряжа наматывается на бобину.
Вихревые системы. Об этих системах говорят как о системах с прядением в вихре, или как о вихревых системах. Исследования возможности вырабатывать пряжу, осуществляя крутку с помощью текучей среды, началось не позже, чем исследование других систем. Но только в конце 50-х и в 60-е годы ученые вновь заинтересовались выработкой пряжи в таких средах. Используемые системы просты, т.к. не имеют вращающейся части. Несмотря на это, они не получили практического распространения. Их делят на два типа: пневматические и гидравлические.
На рисунке справа показана пневматическая система – устройство Гетфрида (патент Германия, 1957 г.) Разъединенные волокна подаются дискретизирующим барабанчиком 1 в прядильный конус 3, из которого отсасывается воздух трубками 2, 6 отсасывающего устройства (на рисунке не показано). Прядильный конус внутренней трубкой 6, снабженной вентиляционными отверстиями, соединен с крутильной камерой 5, в которую входит по касательной несколько каналов 4. Крутильная камера соединена с вентилятором. При течении воздуха через канал 4 в камере 5 образуется воздушный вихрь, имеющий большую скорость вращения. Этот вихрь с замедляющейся скоростью направляется к прядильному конусу, где на открытый конец вращающейся пряжи постепенно накручиваются волокна. Пневматическое скручивание происходит в крутильной камере.
Роторная прядильная машина. Машину ПР-150-1 используют для выработки пряжи большой линейной плотности от 84 до 220 текс из смеси отходов производства с хлопковым волоконом низких сортов. Машина односторонняя, секционная. На рисунке сверху показан выпуск роторной прядильной машины ПР-150-1. На рисунке обозначены: 1.Мотальный рычаг; 2.Бобина; 3.Мотальный вал; 4.Нитенатяжитель; 5.Нажимной валик; 6.Выпускной вал; 7.Щуп контроля нити; 8.Защелка корпуса; 9.Корпус; 10.Ось корпуса; 11.Дискретизирующий барабанчик; 12.Питающий цилиндр; 13.Подпружиненный столик; 14.Лентонаправитель; 15.Электромагнит; 16, 17.Храповая муфта (полумуфты); 18.Катушка; 19.Транспортный вал; 20.Таз; 21.Лента; 22.Шестерня привода; 23.Блок привода дискретизирующего барабанчика; 24.Червячный вал; 25.Тангенциальный ремень; 26.Транспортирующий канал; 
27.Крутильно-формирующий ротор (рис. справа); 28.Корпус; 29.Микропереключатель; 30.Ролик; 31.Рычаг; 32.Вертикальная штанга; 33.Тангенциальный ремень; 34.Пружина; 35.Тангенциальный ремень; 36.Датчик; 37.Шток; 38.Рычаг; 39.Поворотный сектор; 40.Прутковый раскладчик; 41.Сигнальная лампа.
На поверхности ротора имеются выступы для удержания волокон и прорези для удаления сорных примесей и пыли из потока волокон. Для уплотнения волокон в полости ротора расположен шариковый зажим. В связи с тем, что на поверхности ротора в отличие от пневмомеханического способа прядения, не происходит циклического сложения отдельных волокон, велика дисперсия линейной плотности ленточки на участке шариковый зажим – выпускная пара, поскольку отсутствует эффект выравнивания выводимого потока волокон. Поэтому большое значение имеет степень разъединения волокон при подготовке полуфабриката и его неровнота. Скручивание волокон в пряжу происходит при вращении крутильно-формирующего органа на участке шариковый зажим – выпускная пара.
Аэромеханическая прядильная машина. Модель машины ПАМ-150 создана в институте ВНИИЛтекмаш (Москва). Для формирования пряжи из разъединенных волокон используется энергия воздушного вихря, создаваемого путем отсоса воздуха из неподвижной аэродинамической прядильной камеры через тангенциальный питающий канал. Дополнительное кручение под натяжением сформированной пряжи осуществляется механическим крутильным органом. Машина предназначена для выработки пряжи большой линейной плотности – от 84 до 333 текс) из смесей отходов производства с хлопковым волокном.
На рисунке обозначены: 1.Корпус; 2.чувствительный элемент; 3.Крутильное устройство; 4.Прядильная аэродинамическая камера; 6.Съемный столик; 7.Цилиндрическая пружина; 8.Червячный вал; 9.Питающий столик; 10.Дискретизирующий барабанчик; 11.Вьюрок.
В последнее время за рубежом получили широкое распространение фрикционный (DREF) и аэромеханический (MURATA) способы прядения, которые будут подробно рассмотрены в последующих разделах.