Устройство для исследованияпроцесса формования химическихволокон

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВтОРСКОМЮ СВИДИтЕЛЬСтВ Соеэ СоветсиикСоциалистическинРеспублик(23) П риормтет Опубликовано 30.01.81. Бюллетень М 4 Дата опубликования описания 03,02.81 до делам нзабретеннй н открытнй(71) Заявител Всесоюзный научно-исследовательский исинтетических вбпокон ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССАХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОНИзвестно, что на качество попучаемых химических волокон большое влияние ока,зывают условия их формования. Реальный процесс фсрмования волокон складывается из ряда совместно протекающих физик химических и физико-механических явпений (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 растягиваюшего усилия струи, содержащая емкость дпя материала, капилпяр, соединенный с силоиэмерителемвыпопненным в в виде электрических весов, приемный диск с приводом и блок регистрации еустройство, спытуемого ючатериашесте но та щее емкость дп инеи ез озируюш ьно закр ой канал тальной жнего к ннь-опти 1 па, сое ренчать упругой вып опн еппеннойкоторой уствовонца труб- еский насос рубков вн консоп выходигор изон У н ленного капиллярки смонтирован Изобретение относится к производств химических волокон, аименно к исследованию процесса формования химических волокон. Недостатком этой установки является то, что она не поэвоаяет фиксировать поперечные размеры струи и учитывать долю растягивающего усилия, воэникающ го за счет веса отрезка струи между срезом капиппяра и точкой касания на поверхности приемного диска. Кроме того, укаэанная установка предназначена лищь дпя исследования растяжения жидких струй расплава в воздухе, хотя дпя практики получения растворных волокон более важным является исследование р апьного процесса фармования, осложнен ного особенностями протекания массотеппообмена в осадитепьной ванне.датчик перемещениясвязанный черезусилитель с двухкоординатным самопишущим прибором, который связан с приемным диском через датчик числа оборотов,и привод, При определенном соотношениискоростей истечения раствора из. капилляра и отвода струи приемным диском возникает растягивающая (реологическая)сила Ро, которая вызывает деформациюконсольно закрепленной трубки, По вели Очине деформации судят о величине растя,гивающего усилия Я. 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. Верхняя30 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 (фильере) 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 вора создает крутящий момент относительно оси вращения. Поэтому настройка нуля измерительной системы для определения реологической силы 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. Вследст"вие этого изменяется деформация упругого элемента, что прчводит к искажению Г - . Поэтому для повышения точиеоности измеряемых величин необходимо иметь вспомогательные тарированные кривые влияния величины перепада давления на показания измерительной системы, Все это усложняет эксперимент и приводит к значительным погрешностям измерений.Цель изобретения - повышение точности измерений растягивающего 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.Перемещение упругого элемейта 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 растягивающего 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 тенэометра 11. 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 переместиться вдоль оси 5 вместе со втулкой 8. Для осаждения струи раствора фчльера поме5 800822 6шается в корыто 12 с осадительным рв- Этот перегиб обьясняется тем, что приствором, скоростях отвода, меньших или равныхУстройство для исследования процесса скорости истечения раствора из квпилляформования химических волокон работа- ра , напряжения, появляющиеся при дефсрет следуюшим образом, мвции струи раствора вквпилляре, успеваПрядильный раствор из бака посредст- ют отрелаксироввть (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 ифильтрации по резиновой трубке 6 к чер- перед входом в капилляр. Когда же сковяку 4 раствор подается к фильере (ка-, О 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 теченияПри определенном соотношении скоро сеткой связей, Естественно, что деформи. Сгей истечения раствора из фильеры и роввние происходит легче.прием 1 нитей нв диск в струе-нити воз- Если до скорости Отвода %3 мОжнОниквет рвстягиваюшая (реологическвя) обьяснить график рвстягиваюшего усилиясила йо, которая вызывает поворот без использования графика перепада давчервяка 4 с рычагом 10 относительно 20 ления, то на участке %о - Ю/ скачокоси 5, в результате чего усилие от рыча- рвстягиввюшего усилия можно обьяснитьга 10 передается к измерительной голов- только при наличии графика перепада даке тензометра 1 1, откуда передается на вления. Резкое увеличение Ррррр наблюпоказывающий или самопишущий прибор дается только при резком уменьшении(не изображен). 25 перепада давления ( а Р ) на капилляре,Растяжение струи-нити способствует в резкое уменьшение перепада давлениятечению прядильного раствора через происходит при отрыве струи раствора отфильеру. Это вызывает снижение давления стенок капилляра, т.е. струеобрвзованиераствора 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 Гакам образом, зависимость, предрастягиваюшего усилия и перепада дав-ставленная на фиг. 3, показывает тесления ог скорости отвода нити при посто- .ную взаиМосвязь рвстягиваюшего усилияянной скорости истечения ( фиг. 3) и перепада давления и необходимостьКак известно, все неньютоновскиеобьективного и полного исследованияжидкости (к ним относятся и растворы процесса формования.етолимеров) при свободном истечении изкапилляра проявляют эффект разбухания,т.е, диаметр струи раствора (с 3 ) на 4 ОУстройство для исследования процесвыходе из капилляра больше диаметраса формования химических волокон, сокапилляра ( а ), и чем больше скоростьистечения, тем больше отношениеЬ держащее бак, насос, узел фильтрации,бкэластичную трубку, червяк, капилляр,Количественная сторона разбухания45датчики давления и растяжения о т л иФопределяется 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 рвстягивающихопределенной скорости отвода %, при усилий иопределения перепала давлекоторой реологическвя сила равна О, а ний на капилляре, эластичная трубка усперепад давдения нв капилляре равен пе- тановлена на горизонтальном участке50репаду давления нв капилляре при свобод- червяка соосно его оси вращения,ном истечении раствора, Источники информации,С увеличением скорости отвода до принятые во внимание при экспертизезначения Ф/, равной скорости истечения, 1, МвсЬъао Н., Вс,МгаЬЕ б, - НЕч.наблюдается постепенное увеличение рас- СЬЕъ. Ас 4 а" 1948 Мо 31, б 297.55ЪУтягиваюшего усилия и соответственное 2. Авторское свидетельство СССРуменьшение перепадя давления нв капил- Мо 299780, кл, С 01 Й 11/00, 1971.ляре. При скороегч отвода Ъч наблюдает. Виноградов Ю. А. Канд. дис. М.,ся перегиб завчеч.1 еетч рщо = В) . 1975, с. 41 (прототип).8008 г 2 Реда Мих 57 Тираж 91 Государственного ком делам изобретений и Москва, Ж, Гауш Подписи ал ППП "Патент", г, ужгород, ул ктная, 4 аз 10408 ВНИИПИ по 113035, Составитель В, Вощанкинва Техред А.Бабинец Корректор Н, Швыд итета ССткрытийкая наб