Способ формирования партии бобин и устройство для его осуществления
Владельцы патента RU 2483015:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Костромской государственный технологический университет" (RU)
Группа изобретений относится к текстильной промышленности. При осуществлении способа формирования партии бобин наматывают пряжу на перфорированные патроны. В герметичную полость патронов с постоянным расходом подают воздух и контролируют его давление. При отклонении скорости изменения давления от заданного значения изменяют натяжение наматываемой нити. При достижении определенного давления прекращают наматывание. Устройство для осуществления способа содержит прорезной мотальный барабанчик, бобинодержатель, центральный воздухопровод, датчик давления, аналогово-цифровой преобразователь, микропроцессорное устройство, программируемое постоянное запоминающее устройство, интерфейс взаимодействия человека с аппаратурой, усилитель мощности, электромагнитное устройство отключения и управляемый натяжитель нити. Микропроцессор управляет устройством отключения и натяжителем нити в зависимости от данных, полученных от датчика давления. Достигается возможность формирования партии одинаковых бобин с заданным значением гидравлического сопротивления и заданным диаметром. Обеспечивается сокращение затрат тепловой энергии и рациональное использование емкости красильного аппарата. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к красильно-бельному производству.
Для окрашивания или беления льняной пряжи ее наматывают на цилиндрические перфорированные патроны. Полученные таким образом цилиндрические бобины устанавливают одну над другой в виде столба на специальном носителе, обеспечивая герметичность мест примыкания патронов соседних бобин. Носитель помещается в красильный аппарат, где обеспечивается циркуляция красильного или белильного раствора сквозь слой намотанной пряжи. Сушка окрашенной пряжи производится также путем продувания нагретого воздуха через слой пряжи на бобинах. Бобины, установленные в аппарат, должны иметь одинаковое гидравлическое сопротивление. В противном случае поток жидкости или воздуха перераспределяется, и через бобины с меньшим гидравлическим сопротивлением проходит большее количество агента. Это приводит к разнооттеночности пряжи с разных бобин при крашении, или к тому, что бобины с меньшим гидравлическим сопротивлением высыхают раньше бобин, имеющих большее сопротивление при сушке. А так как пряжа после обработки должна иметь влажность, не превышающую установленной по условиям технологического процесса, то время сушки приходится увеличивать, что приводит к существенному перерасходу тепловой энергии.
Для обеспечения равного гидравлического сопротивления паковок, поступающих в крашение и на сушку, в мотальном цехе контролируют плотность намотки и наружный диаметр наматываемых бобин [Андросов В.Ф. Крашение пряжи в паковках. / В.Ф.Андросов, С.А.Александров, М.И.Артым и др. // М., «Легкая индустрия», 1974]. Оба эти параметра влияют на гидравлическое сопротивление, однако являются косвенными. Кроме того, на плотность намотки влияет большое число неконтролируемых факторов, таких как влажность пряжи, коэффициенты трения пряжи о нитенаправляющие органы, усилие прижима бобины к мотальному валу и его колебания, связанные с вибрацией бобинодержателя и др. Поэтому обеспечить требуемую стабильность гидравлического сопротивления паковок не удается. По данным, приведенным в [Андросов В.Ф. Крашение пряжи в паковках. / В.Ф.Андросов, С.А.Александров, М.И.Артым и др. // М., «Легкая индустрия», 1974], при изменении плотности намотки от 0,30 до 0,35 г/см3 различия в скорости циркуляции красильного раствора могут достигать 90%.
Известен способ формирования партии бобин, предназначенных для обработки растворами, и устройство для контроля паковок перед такой обработкой, описанные в [Kretschmer A. Methoden zum Messen und Überprüfen der radialen Wickeldichteverteilung in Garnspulen nach dem Spulen, Färben, Aviviren usw. Texilpraxis International, 1988, Nr 4, s 391-423.]. Он заключается в том, что контролируют не косвенные параметры, а непосредственно гидравлическое сопротивление бобин, по времени прохождения через слой сформированной намотки нормированной порции воздуха при нормированном и постоянном давлении. Для создания требуемых условий испытания служит специальный прибор - текстильные часы Кречмера (Texiluhr nach Kretschmer). Недостатком прототипа является то, что контролю подвергаются уже сформированные паковки, поэтому в случае отклонения гидравлического сопротивления от требуемого, паковка должна либо отбраковываться и направляться на перемотку, либо из паковок с близким гидравлическим сопротивлением должны формироваться партии. В любом случае это приводит к дополнительным трудозатратам. Кроме того, сам контроль паковок с помощью текстильных часов Кречмера является низко производительным.
Прототипом предполагаемого изобретения является [Патент РФ №2375292, Способ формирования партии бобин и устройство для его осуществления. Рудовский П.Н., Киселев Н.В.], в котором для получения партии бобин с одинаковым гидравлическим сопротивлением в герметичную полость бобинодержателя во время формирования бобины подается воздух, который выходит в атмосферу через тело намотки. Давление воздуха на входе в полость бобинодержателя зависит от гидравлического сопротивления паковки и постоянно контролируется. По мере роста толщины намотки гидравлическое сопротивление паковки, а значит и давление воздуха на входе в полость бобинодержателя растет. При достижении заданной величины давления процесс наматывания прекращается. Полученные таким образом бобины имеют одинаковую проницаемость. Недостатком прототипа является то, что из-за разницы натяжения нитей и усилий прижима бобин к мотальному валу на разных местах мотальной машины диаметры сформированных бобин могут существенно отличаться. Это приведет к неполной загрузке аппарата, в котором производится обработка полученных бобин, и, как следствие, снижению эффективности красильно-белильного производства в целом.
Технической задачей настоящего изобретения является обеспечение формирования партии бобин с заданным значением гидравлического сопротивления, имеющих при этом стабильное заданное по условиям технологического процесса значение диаметра намотки.
Решения указанной задачи достигается за счет постоянного контроля гидравлического сопротивления и скорости его изменения по мере формирования паковок. В начале формирования паковки гидравлическое сопротивление для пустого патрона близко к нулю. По мере роста толщины намотки, с ростом ее диаметра, оно увеличивается. При достижении требуемого значения гидравлического сопротивления процесс наматывания прекращается. Скорость изменения гидравлического сопротивления паковки зависит от плотности формируемого слоя намотки, которая в свою очередь определяется намоточным натяжением. Изменяя намоточное натяжение в зависимости от скорости изменения гидравлического сопротивления паковки можно обеспечить формирование паковок с заданным наружным диаметром при заданном гидравлическом сопротивлении.
Фиг.1 - схематическое изображение устройства, предназначенного для формирования партии паковок.
Фиг.2 - бобинодержатель с дифференциальным датчиком давления.
Фиг.3 - структурная схема аппаратной части устройства.
Способ формирования партии бобин, предназначенных для обработки растворами и сушки, заключается в следующем. Партия бобин формируется на мотальной машине. Пряжа наматывается в бобины на патроны 1 (фиг.2) с перфорацией 2 для пропускания жидкости или воздуха в процессе ее последующей обработки. Патроны 1 насаживаются на бобинодержатель 3 (фиг.1), установленный на приклоне 4 с возможностью поворота вокруг оси 5 по мере наработки бобины. С целью обеспечения одинакового гидравлического сопротивления бобин в партии по мере формирования бобины производится постоянный контроль этого параметра. Для этого в полость патрона из центрального воздуховода с постоянным расходом подается воздух. Давление воздуха в полости патрона контролируется с помощью дифференциального датчика давления 6. Оно зависит от гидравлического сопротивления бобины. По мере роста диаметра намотки давление воздуха в полости патрона увеличивается, и, когда оно достигнет требуемого значения, приклон 4, по сигналу от датчика давления 6, при помощи электромагнита 7 или другого исполнительного механизма, отводит бобину от поверхности мотального барабанчика 8, в результате чего процесс наматывания прекращается. Таким образом, все бобины, намотанные описанным способом, будут иметь одинаковое гидравлическое сопротивление.
Для обеспечения одинакового диаметра бобин в партии при формировании контролируется скорость изменения гидравлического сопротивления. Это обеспечивается дифференцированием сигнала от датчика давления 6, которое производится микропроцессорным устройством 23.
Сигнал, полученный после дифференцирования, сравнивается с заданным по условиям технологического процесса, который поступает от перепрограммируемого ПЗУ 22. Разностный сигнал после усиления поступает на управляемый электромагнитный натяжитель 28, который формирует натяжение нити, обеспечивающее требуемое по условиям технологического процесса значение плотности слоя намотки. Т.к. в результате плотность всех слоев соответствует заданной, то требуемая проницаемость бобин в партии достигается при одном и том же значении диаметра намотки.
Для реализации описанного способа формирования партии бобин, предназначенных для обработки растворами и сушке, необходимы соответствующие изменения в устройстве для их формирования. Ось 9 имеет глухое центральное отверстие 10, которое, посредством отверстий 11, сообщается с полостью в корпусе 12 бобинодержателя 3. Эта полость в свою очередь сообщается с полостью внутри патрона 1. Полости патрона и бобинодержателя герметизируются с помощью уплотнений 13. Отверстие 10 в оси бобинодержателя посредством штуцера 14, с установленной в нем дроссельной шайбой 15, и гибкого патрубка 16 сообщается с центральным воздуховодом 17, избыточное давление в котором создается с помощью вентилятора 20. На штуцере крепится дифференциальный датчик давления 6, один из патрубков которого свободен. Через него в датчик поступает атмосферное давление, а другой, через патрубок 18 и отверстие 19 в полой оси 9, соединен с полостью в корпусе 12 бобинодержателя 3.
Выход датчика давления 6 (фиг.3) через аналогово-цифровой преобразователь 21 соединен с микропроцессорным устройством 23. Входы микропроцессорного устройства соединены также с электрически программируемым ПЗУ 22 и устройством 26, обеспечивающим интерфейс взаимодействия оператора с аппаратурой. Микропроцессорное устройство имеет два выхода, один из которых соединен с цифро-аналоговым преобразователем 24 и усилителем мощности 25 с управляемым натяжителем нити 28, а второй через усилитель мощности 27 - с исполнительным электромагнитом 7, поднимающим бобинодержатель 3.
Устройство работает следующим образом. Пряжа наматывается в бобину на перфорированный патрон 1, установленный на бобинодержателе 3. Привод бобины осуществляется фрикционным способом от прорезного мотального барабанчика 8. Воздух от вентилятора 20 по системе центрального воздуховода 17, через патрубок 16, штуцер 14, дроссельную шайбу 15, полую ось бобинодержателя и отверстия 11 в ней, поступает с постоянным расходом в полость корпуса бобинодержателя и оттуда в полость перфорированного патрона 1. Постоянство расхода обеспечивается подбором размера отверстия в дроссельной шайбе 15. Воздух под давлением через перфорацию 2 в патроне 1 проходит сквозь слой намотки. Причем давление в полости патрона и бобинодержателя зависит от гидравлического сопротивления пряжи, намотанной в бобину. С увеличением гидравлического сопротивления пряжи давление в полости патрона увеличивается. Это давление контролируется дифференциальным датчиком давления 6. Для чего сигнал от датчика 6 с помощью аналого-цифрового преобразователя 21 преобразуется в цифровую форму и подается в микропроцессорное устройство 23. В ПЗУ 22 хранятся данные о гидравлическом сопротивлении полной паковки и данные о приращении гидравлического сопротивления после намотки очередного слоя.
В микропроцессорном устройстве 23 производится сравнение сигнала, поступающего от аналого-цифрового преобразователя 21, со значением, поступающим из ПЗУ, которое соответствует гидравлическому сопротивлению полной паковки, при достижении сигналом от аналого-цифрового преобразователя 21 значения, соответствующего гидравлическому сопротивлению полной паковки, на выходе (1) микропроцессорного устройства 23 формируется сигнал для электромагнитного устройства 7 на подъем бобинодержателя 4 и прекращение процесса наматывания. Кроме того, в микропроцессорном устройстве 23 производится дифференцирование сигнала, полученного от аналого-цифрового преобразователя 21, и вычисление разности полученного в результате дифференцирования значения со значением сигнала о гидравлическом сопротивлении наматываемого слоя, полученного от программируемого ПЗУ 22. Значение разности поступает на выход (2) микропроцессорного устройства 23. Этот сигнал используется для управления электромагнитным натяжителем нити 28.
Сигнал с выхода (1) перед подачей на исполнительный электромагнит усиливается с помощью усилителя мощности 27, а сигнал с выхода (2) после преобразования в аналоговую форму с помощью цифроаналогового преобразователя 24 и усиления усилителем мощности 25 подается на управляемый натяжитель нити 28. Таким образом, натяжение нити всегда соответствует заданному условиями технологического процесса и обеспечивающему требуемое, одинаковое для всех формируемых бобин гидравлическое сопротивление по слоям намотки. В результате этого все сформированные бобины будут иметь одинаковую проницаемость при одинаковом диаметре намотки.
Полезный эффект от использования предлагаемого изобретения заключается в формировании партии бобин с одинаковым гидравлическим сопротивлением, при крашении и отбелке которых устраняется брак в виде разнооттеночности, а при сушке сокращается время обработки, что в конечном итоге ведет к сокращению затрат тепловой энергии, кроме того, все бобины в партии имеют одинаковый диаметр, что позволяет рационально использовать объем красильного аппарата.
1. Способ формирования партии бобин, заключающийся в том, что бобины формируются из пряжи путем наматывания ее на перфорированные патроны, в герметичную полость которых с постоянным расходом подается воздух и контролируется его давление, при достижении которого наматывание прекращается, отличающийся тем, что контролируют скорость изменения давления, при отклонении которой от заданного значения изменяют натяжение нити поступающей в намотку.
2. Устройство для формирования партии бобин, состоящее из прорезного мотального барабанчика и бобинодержателя для крепления перфорированных патронов, полости внутри которых герметизированы и сообщаются с центральным воздуховодом, и одним из входов дифференциального датчика давления, второй вход которого соединен с атмосферой, отличающееся тем, что выход датчика давления через аналогово-цифровой преобразователь соединен со входом микропроцессорного устройства, на другие входы которого подаются сигналы от программируемого постоянного запоминающего устройства и блока интерфейса взаимодействия человека с аппаратурой, один из выходов микропроцессорного устройства соединен через усилитель мощности с электромагнитным устройством отключения процесса наматывания, а второй, через цифроаналоговый преобразователь и усилитель мощности, с управляемым натяжителем нити.
