Устройство для аэродинамического формования нетканого материала из расплава полимеров

 

Изобретение относится к производству нетканого материала с использованием прядения химического волокна с вытягиванием. Цель - повышение эффективности устройства за счет снижения расхода воздуха. Устройство содержит конусное сопло 1, в котором центрально расположен канал 2 для подачи расплава полимера, оканчивающийся прядильным отверстием 3. Охватывающий его конический корпус 4 образует с конусным соплом 1 коническую камеру завихрения 5, в которой расположен завихритель воздуха 6, выполненный в виде колцьевой канавки, сообщающейся с магистралью сжатого воздуха, выходящего в камеру завихрения 5 через отверстия 7, имеющие оиднаковый угол 8 наклона к оси прядильного отверстия 3 и расположенные коаксиально к ней. В конусном сопле 1 расположен съемный конусный наконечник 9. Расплав полимера от экструдера под давлением поступает в канал 2 для подачи расплава, а затем через прядильное отверстие 3 экструдируется в приустьевое пространство в виде тонкой струйки, которая под воздействием выходящего из конусного отверстия 12 конического корпуса 4 вытягивается в волокно, ориентированное в виде спирали, кольца которой перпендикулярны по отношению к направлению движения струи, и охлаждается. 3 ил.

Изобретение относится к производству нетканого материала с использованием прядения химического волокна с вытягиванием, в частности к устройствам для аэродинамического формования нетканого материала из расплавов полимеров и может быть использовано в производстве фильтровального нетканого материала при изготовлении фильтрующих элементов глубинного действия.

Известно устройство для производства волокон из расплавов полимеров, содержащее множество прядильных отверстий для подачи расплава полимера и расположенные соосно прядильным отверстиям и охватывающие их каналы квадратной формы для истечения сжатого воздуха в направлении, параллельном движению выпрядаемых волокон.

Недостатком известного устройства является значительный расход воздуха на процесс выпрядения волокон, вследствие того, что вытягивание волокон из расплава при использовании данного устройства происходит под воздействием прямоточной струи воздуха, поэтому вытягивающее усилие параллельно оси формуемого волокна, также не используется парусность нити, что приводит к снижению эффективности устройства.

Известно также техническое решение, направленное на снижение расхода воздуха в процессе формования нетканого материала, в котором прядильное отверстие расположено центрально, а газовые каналы расположены на некотором расстоянии к оси прядильному отверстию и образуют завихритель, причем оси газовых отверстий сходятся к этой оси, а углы схождения газовых каналов составляют от 3^о до 15^о, и углы наклона каждого канала находятся в пределах 1-10^о.

Недостатком известного устройства, взятого за прототип, является также повышенный расход сжатого воздуха вследствие того, что отверстия для истечения воздуха разнесены от устья прядильного отверстия на некоторое расстояние и часть воздуха непроизводительно истекает в атмосферу до точки контакта с выпрядаемым волокном. Кроме того, указанные углы наклона каналов для воздуха не позволяют разверунть выпрядаемые волокна на максимальный угол разворота, при котором используется парусность волокон.

Цель изобретения - повышение эффективности устройства за счет снижения расхода воздуха.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, согласно изобретению, в камере завихрения расположен завихритель воздуха, выполненный в виде кольцевой канавки, коаксиально расположенный соосно каналу для подачи расплава полимера и сообщающийся с магистралью сжатого воздуха и камерой завихрения через отверстия для завихрения, которые расположены коаксиально оси прядильного отверстия и имеют одинаковый угол наклона к своей оси, конусное сопло содержит съемный конусный наконечник, образующая которого совпадает с образующей конусного сопла, а конический корпус содержит соосное с прядильным отверстием конусное отверстие, образующая которого параллельна образующей наконечника и выполнен с возможностью аксиального перемещения относительно съемного наконечника.

Расположение завихрителя воздуха соосно каналу подачи расплава полимера в камере завихрения позволяет ограничивать непроизводительную утечку сжатого воздуха в атмосферу, по сравнению с прототипом. Кроме того, сжатый воздух при помощи отверстий, имеющих одинаковый угол наклона относительно своей оси, тангенциально и симметрично закручивается, а вследствие соосности завихрителя и оси прядильного отверстия позволяет иметь симметрично закрученный истекающий поток воздуха конической формы, который разворачивает выпрядаемое волокно на 90^о в истекающем потоке воздуха, и трансформирует выпрядаемые волокна в устойчивую спираль, которая двигается в направлении места сбора. Закрученный поток воздуха, воздействуя на развернутые на максимальный угол в 90^о волокна, воздействует на максимальную площадь волокон, одновременно находящихся в потоке воздуха конической формы, при этом полностью используется парусность волокон, а также потенциальная и кинетическая энергии истекающего и вращающегося потока воздуха, что приводит к снижению расхода воздуха в процессе формования нетканого материала, и повышает эффективность устройства. Существенные признаки, а именно, то, что сопло содержит съемный наконечник, а конический корпус содержит соосное с прядильным отверстием конусное отверстие с указанными параметрами позволяет в процессе формования производить точную настройку зазоров, необходимую для снижения расхода воздуха, а возможность перемещения конического корпуса относительно съемного наконечника позволяет согласовать подачу расплава с требуемым расхода воздуха, что в конечном итоге повышает эффективность предлагаемого устройства по сравнению с прототипом.

Указанными свойствами, обусловленными отличительными признаками, не обладают известные технические решения, что позволяет считать данное изобретение обладающим существенными отличиями. Кроме того, подобная взаимосвязь отличительных признаков, позволяющих достичь поставленной цели, в известных технических решениях не обнаружена, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "новизна", а одновременное использование в предлагаемом устройстве новых отличительных признаков, а именно "в камере завихрения расположен завихритель воздуха, выполненный в виде кольцевой канавки, коаксиально расположенной соосно каналу для подачи расплава полимера и сообщающийся с магистралью сжатого воздуха и камерой завихрения через отверстия для завихрения, которые расположены коаксиально оси прядильного отверстия, и имеют одинаковый угол наклона к своей оси, конусное сопло содержит съемный конусный наконечник, образующая которого совпадает с образующей конусного сопла, а конический корпус содержит соосное с прядильным отверстием конусное отверстие, образующая которого параллельна образующей наконечника и выполнен с возможностью аксиального перемещения относительно съемного наконечника и конструктивно выполненных по новому указанным выше образом, приводит к достижению нового положительного эффекта, который не может быть достигнут известными техническими решениями, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критерию "положительный эффект".

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид в разрезе; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение В-В на фиг. 1 в увеличенном виде.

Устройство содержит конусное сопло 1, в котором центрально расположен канал 2 для подачи расплава полимера, оканчивающийся прядильным отверстием. Конический корпус 4 охватывает конусное сопло, расположен соосно с ним и образует сужающуюся к выходу коническую камеру 5 для завихрения воздуха. В этой камере расположен завихритель воздуха 6, выполненный в виде кольцевой канавки, коаксиально расположенный соосно каналу 2 и сообщающийся с магистралью сжатого воздуха и камерой завихрения 5 через отверстия 7 для завихрения. Эти отверстия расположены на некотором расстоянии от оси канала 2 коаксиально оси прядильного отверстия 3 и имеют одинаковый угол 8 наклона к своей оси. В конусном сопле 1 расположен съемный конусный наконечник 9. Образующая конуса 10 сопла совпадает с образующей 11 конуса наконечника 9. Конический корпус 4 содержит конусное отверстие 12, образующая 13 конуса которого параллельна образующей 11 конуса наконечника 9. Корпус 3 имеет возможность перемещения вдоль оси относительно съемного наконечника.

Устройство работает следующим образом.

Расплав полимера от шнекового экструдера под давлением поступает в канал 2 для подачи расплава, а затем через прядильное отверстие 3 съемного наконечника 9 в виде тонкой струйки экструдируется в приустьевое пространство вдоль оси прядильного отверстия 3. Так как наконечник 9 выполнен съемным, то в зависимости от требуемого ассортимента нетканого материала перед началом процесса формования его могут заменять, не производя демонтажных работ всей головки, что сокращает простои оборудования. Подаваемый тангенциально в завихритель 6 сжатый воздух предварительно закручивается и через отверстия 7 истекает в камеру завихрения 5. Так как отверстия 7 коаксиально расположены соосно оси прядильного отверстия 2, то воздух, проходя через эти отверстия 2, то воздух, проходя через эти отверстия, имеющие одинаковый угол наклона 8 к своей оси, закручивается с высокой частотой, образуя тем самым закрученный поток конической формы, в котором полная энергия состоит из потенциальной и кинетической энергий вращающегося потока. Соосность обеспечивает симметрию потока, а то, что образующие конусов 11 и 13 совпадают обеспечивает устойчивость потока, который под давлением напpавляется в коническое пространство, образованное коническим отверстием 12 и повеpхностью наконечника 9. Вращающийся поток воздуха, соосный с выпрядаемой струйкой расплава полимера, воздействует на нее, разворачивая на 90^о, а затем охлаждает эту струйку и преобразовывает в волокно, ориентируя его в виде спирали. Таким образом, устpойство обеспечивает выпрядение волокна при минимальных энергетических затратах в технологическом процессе, вследствие того, что волокна при работе устройства располагаются в спирали перпендикулярно своему движению под воздействием аксиальной силы вращающегося потока воздуха, чем и обеспечивается повышение эффективности. Кроме того, в процессе работы путем перемещения корпуса 4 вдоль оси наконечника 9 изменяются объем камеpы завихрения, зазоp между наконечником и отвеpстием 12. Вследствие этого изменяется угол раскрытия конического потока воздуха в приустьевом пространстве, а также изменяется диаметр спирали формуемых волокон и коэффициент их утонения, что позволяет создавать нетканый материал, имеющий послойное изменение диаметра волокон, обеспечивающее глубинный эффект при фильтровании.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет расширить ассортимент нетканых материалов. (56) Заявка ФРГ N 1635479, кл. D 01 D 5/12, 1979.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ФОРМОВАНИЯ НЕТКАНОГО МАТЕРИАЛА ИЗ РАСПЛАВА ПОЛИМЕРА, содержащее конусное сопло с каналом для подачи расплава и оканчивающееся прядильным отверстием, охватывающий сопло конический корпус, образующий с соплом сужающуюся к выходу коническую камеру завихрения, сообщающуюся с магистралью сжатого воздуха, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит завихритель воздуха, выполненный в виде кольцевой канавки, расположенный соосно с каналом для подачи расплава и сообщающийся с магистралью сжатого воздуха и камерой завихрения через отверстия, расположенные коаксиально оси прядильного отверстия и под одинаковым углом к ней, при этом конусное сопло имеет съемный конусный наконечник, образующая которого совпадает с образующей конусного сопла, а конический корпус имеет конусное отверстие, соосно с прядильным отверстием, образующая которого параллельна образующей наконечника, и установлен с возможностью аксиального перемещения относительно съемного наконечника.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3