книги из ГПНТБ / Производство стеклянных волокон и тканей

кожухом. Для защиты операторов от прямого воздействия тепла нагретой фильерной пластины на каждой секции имеются стеклян­ ные экраны, охлаждаемые водой.

Оператор, обслуживающий установку, стеклянной палочкой собирает все волокна в один пучок и укладывает его в нитесборник, в котором волокна замасливаются и склеиваются, образуя нить.

Сформированную	нить	оператор	наматывает	на край	бобины
и одновременно	включает	механизм	намотки	стеклянной	нити.

Через 2—3 сек после установления заданной скорости бобинодержателя оператор заводит быстро движущуюся нить в щель нитеводителя. С этого момента начинается цикл намотки стеклянной нити заданной толщины на бобину. После намотки полной паков­ ки (в течение определенного промежутка времени) происходит автоматическая перезаправка нити с одной бобины на другую без прекращения вытягивания, оператор только снимает с запасного бобинодержателя бобину с нитью и устанавливает новую бобину. Цикл намотки можно вести непрерывно, его длительность обуслов­ лена допустимой обрывностью в зоне формования.

По техническим возможностям секции агрегатов СПА-6с и СПА-Зс одинаковы. Различия в конструктивном решении узлов не носят принципиального характера. Шаг между секциями на СПА-6с равен 1500, а на СПА-Зс— 1300 мм, что позволило сни­ зить относительный вес агрегата на одну секцию и увеличить сво­ бодную площадь цеха. Управление электрооборудованием СПА-6с сосредоточено в двух силовых шкафах, расположенных в торцах агрегата, а электрооборудование СПА-Зс частично вынесено в шка­ фы, установленные около каждой секции внутри каркаса.

Агрегаты		имеют следующие размеры и вес:
		Габаритные размеры, мм		СПА-6с	СПА-Зс
Длина				5380	9300
Ширина
по верхней площадке				3550	3380
по	основанию			1910	1785
Высота	от пола до фильерной		пластины . .	1950	1940
Общая	высота			3800	3860
Вес, кгс				7500	13000
Агрегаты		поставляются	заводом-изготовителем		в комплекте
со вспомогательным оборудованием. При монтаже					они могут бло­

кироваться в линию по две машины и более. Практически установ­ лено, что, исходя из освещенности и вентиляции цеха, рационально размещать агрегаты перпендикулярно окнам на расстоянии 5 м друг от друга.

В цехе выработки стеклянного волокна температура воздуха должна поддерживаться в пределах 23—27 °С, а относительная влажность в пределах 60—70%.

Ниже рассматриваются конструкция и работа отдельных узлов стеклопрядильных агрегатов.

151

ЭЛЕКТРОПЕЧЬ

Электропечь (рис. 9.2) состоит из каркаса 1, стеклоплавильно­ го сосуда 2, зажимов токоподводов 4, керамических трубок 6 и теп­ лоизоляции 5. Каркас электропечи — прямоугольная рама с габа­ ритными размерами 550X450X300 мм, изготовленная из стальных уголков. На дне каркаса по обе стороны от продольной оси на расстоянии 50 мм приварены параллельно ей два уголка для креп­ ления нижнего слоя футеровки сосуда. С боковых сторон каркаса расположены металлические опорные площадки 3 для зажимов токоподводов.

Перед монтажом стеклоплавильного сосуда в электропечи он должен быть проверен на соответствие размерам, указанным на

Рис. 9.2. Электропечь	со стеклоплавильным	сосудом:
/ — каркас; 2 — стеклоплавильный	с о с у д ; 3 — площадка для	з а ж и м о в	токопод -
вода; 4— з а ж и м токоподвода; 5 — теплоизоляция; 6 — керамическая			трубка.

чертеже с учетом допусков. Особое внимание следует обратить на толщину и качество обработки токоподводов и на внутренний диа­ метр фильер (проверить калибрами). Сварные швы сосудов долж­ ны быть герметичными, не допускаются трещины, газовые пузыри, повреждения фильер. Рекомендуется проводить стендовые испыта­ ния сосудов, в процессе которых проверять отсутствие в сосудах местных перекалов при нагреве, а также герметичность. При обна­ ружении дефектов, исправление которых на месте затруднительно, сосуд возвращают заводу-изготовителю.

Сборку электропечи проводят на стенде, имеющем площадку (для установки каркаса электропечи), перемещающуюся в верти­ кальном направлении, и силовое электрооборудование с измери­ тельной аппаратурой. Монтаж электропечи начинается с крепле­ ния к сосуду зажимов токоподводов. В пластине каждого зажима (рис. 9.3) с трех сторон проходит цилиндрический канал / диа­ метром 10 мм, по которому при работе электропечи протекает вода. Пластины зажимов для повышения скорости отбора тепла сделаны из меди. Количество воды регулируют так, чтобы температура ее на выходе не превышала 50 °С. Вода подводится к зажимам через штуцера 3 резиновыми шлангами.

Для крепления токоподводов и гибких шин в зажимах преду­ смотрено два отверстия 2. Перед монтажем проверяют герметич­ ность зажимов при избыточном давлении не менее 3 ат, чистоту и параллельность контактных поверхностей. Перед затяжкой эти

152

поверхности очищают от окисной пленки. В зазор между двумя пластинами зажимов на участке, где отсутствует токоподвод, уста­ навливается свинцовая прокладка, равная по толщине токоподводу. Расстояние от концов зажимов до торцевой стенки корпуса сосуда в зависимости от типа сосудов изменяется от 15 до 35 мм. Последо­ вательность операций при креплении зажимов токоподводов долж­ на строго соответствовать инструкции.

Стеклоплавильный	сосуд с зажимами	токоподводов	помещают
в каркас электропечи,	установленный на	монтажном	стенде. Ось

сосуда	совмещают	с осью	прорези	в стенде. Фильерная	пластина
должна	быть параллельна		дну каркаса и находиться, как		правило.,
в одной плоскости с его ниж­
ней поверхностью.		Когда	во-	/'

локно вырабатывается из стек­ ла, склонного к повышенному смачиванию фильерной пласти­ ны, пластина выпускается из каркаса вниз на 5—15 мм. Трубки сосуда закрывают

пробками		и наносят на		сосуд				г
СЛОЙ огнеупорной обмазки ТОЛ-						р и с . 9.3.	Пластина		зажима токопод-
щиной 10 мм. Затем на трубки								вода:
сосуда	надевают		керамические			/ —канал	для	воды;	2 — отверстия		под
трубки,	которые		увеличивают			крепежные		болты; 3—		штуцера.
слой изоляции над сосудом и
предупреждают			попадание		ку­
сочков	изоляции внутрь				сосуда. Для футеровки				электропечи		ис­
пользуют		огнеупорную		обмазку		(глинозем — 90%,			каолин, не		со­
держащий		металлического			железа,— 10%, асбестовая					крошка —
30 объемн.% сверх 100%), пеношамотный							кирпич, пеностекло				(со-

велит), шамотную крошку, огнеупорную глину, листовой асбест. Внутренний слой изоляции печи выполняют из шамотного кирпи­ ча, наружный — из пеностекла (совелита). Пространство между обмазкой сосуда и кирпичом заливают шликерной массой, состоя­ щей из 75% глинозема и 25% каолина, затворенной минимальным количеством воды. Свободное пространство над сосудом запол­ няется битым кирпичом. Верхнюю часть каркаса заделывают пе­ ностеклом или совелитом. Все трещины и швы замазывают огне­ упорной глиной с добавкой асбеста в соотношении 4 : 1 (по объе­ му). Затем электропечь поднимают, обмазывают и затирают фильерную шахту. Электропечь устанавливают на СПА, подсое­ диняют к системам электропитания и водоохлаждения, после чего

сушат. Во время сушки печь плавно (в				течение 2 ч)		разогревают
до 700—800 °С и		затирают	трещины,	появляющиеся		в обмазке.
После просушки		изоляции	стеклоплавильный		сосуд	разогревают
до рабочей	температуры, наплавляют			стекломассу		вручную	до
заданного	уровня,	а после	этого включают		автоматическую		за­

грузку стеклянных шариков и приступают к выработке стеклян­ ного волокна.

153

Т а б л и ц а			9.1. Выделение тепла	установкой	при выработке непрерывного			стеклянного волокна диаметром 6 мкм
				200-фильерный		сосуд	403-фильерный		сосуд	800-фильерный		с о с у д
		Статьи расхода
				ккал/ч	кет	%	ккал/ч	кет	%	ккал/ч	кет	%
Выделение	тепла		от электропечи	3500	4,0	42,0	4500	5,1	40,0	6300	7,20	39,0
в том числе		через
футеровку				730			930			940
фильерную		пластину		1370			1700			1790
загрузочные			трубки	470			470			470
охлаждение			волокон	930			1400			1800
Выделение	тепла		от электрооборудования	1300	1,5	15,0	1700	1,9	15,0	2600	3,0	16,0
Унос тепла	с водой			3600	4,1	43,0	5900	6,8	45,0	7400	8,4	45,0
в том числе от
токоподводов				2200			3000			4000
подфильерных холодильников				1000			2500			3000
трансформатора				400			400			400

И т о г о

8400

9,6

100,0

12100

12,8

100,0

17300

18,6

100,0

	В процессе производства непрерывного				стеклянного волокна вся
подводимая		к	установке	электрическая	энергия превращается
в	тепло, выделяется в цех или уносится с водой. Расход тепла
установками		с	200-, 400-	и 800-фильерными сосудами приведен:
в	табл. 9.1.

Из таблицы видно, что выделения тепла в цех составляют при­ мерно 55% всего расхода тепла, причем основная часть приходится на выделение тепла от электропечи и довольно значительная часть от электрооборудования. Это свидетельствует о несовершенстве применяемого оборудования.

Рис.	9.4.	Схема автоматической		загрузки стеклянных		шариков:
1 — расходный бункер; 2 — стеклянные				шарики;	3 — питающие	ручьи;	4 — з а ­
щелка	дозатора;		5 — дозатор; 6 — отсекатель;		7 — стеклоплавильный		с о с у д ;
8 — датчик		уровня;	9 — д е р ж а т е л ь иглы; 10 — регулятор уровня;			/ / — электро­
			магнит.

Следует отметить, что увеличение габаритных размеров фильерных пластин, связанное с ростом количества фильер, не приводит к пропорциональному росту выделения тепла в цех, поскольку воз­ растает отбор тепла подфильерными холодильниками.

		СИСТЕМА		ЗАГРУЗКИ СТЕКЛЯННЫХ ШАРИКОВ
	В	систему	автоматической			загрузки	стеклянных		шариков
(рис. 9.4) входят: расходный					бункер /, дозатор 5,			питающие ручьи
3 и датчик уровня стекломассы 8. Бункер							периодически		заполняет­
ся	стеклянными		шариками.		На	СПА-6с	один	бункер	емкостью
10	кг	стеклянных		шариков	обслуживает		одну	электропечь, на

СПА-Зс — две печи. В связи с этим емкость бункера на СПА-Зс до­ ведена до 70 кг. Через отверстие в дне бункера шарики поступают в питающие ручьи. Для предупреждения образования сводиков на входе в отверстия ручьев бункер, обслуживающий СПА-6с, имеет качающееся дно, а на бункере к СПА-Зс предусмотрен поворотный

155

поддон. Качание дна бункера осуществляется			двумя	приводами,
по одному	на каждую сторону	агрегата.	Поддоны		бункера
к СПА-Зс приводятся в движение индивидуальными				двигателями.
Мощность	их должна обеспечивать	возвратный	поворот		поддона.1

На СПА-6с каждая установка снабжена двумя питающими ручья­ ми, на СПА-Зс — тремя. На каждом ручье имеется дозатор с отсекателем 6 и защелкой 4. Отсекатель и защелка приводятся в дви­ жение электромагнитом 11 или двигателем. Изменяя расстояние между отсекателем и защелкой, регулируют количество шариков (один, два или три), поступающих через каждый ручей в сосуд. При снижении уровня стекломассы в сосуде датчик уровня 8 пода­ ет сигнал через регулятор уровня 10 приводу дозатора. Отсека­ тель 6 приподнимается, защелка 4 одновременно опускается. Ша­ рики, находящиеся между ними, проходят по ручьям в сосуд. После небольшой выдержки, достаточной для прохождения шариков, от­

секатель возвращается	приводом дозатора в исходное	положение,
а защелка выходит из	ручья, при этом столб шариков	опускается
до отсекателя. Уровень стекломассы в сосуде после		попадания

в него шариков возрастает, и регулятор отключает дозатор до сле­ дующего снижения уровня. Если датчик уровня продолжает пода­ вать сигнал, то происходит повторная загрузка шариков. Частые повторные загрузки свидетельствуют о плохой наладке регулятора уровня либо о недостаточной плавильной способности сосуда.

Требуемый уровень стекломассы в сосуде устанавливается с по­ мощью держателя иглы 9, позволяющего поднимать или опускать иглу на необходимую высоту и закреплять ее в этом положении. Разогрев фильерной пластины в ряде случаев изменяют соотноше­ нием количества шариков, поступающих при одной загрузке в раз­ ные трубки. Следует помнить, что несимметричное питание сосуда стеклянными шариками дает эффект только при непрерывной рабо­ те установки. Подобная загрузка при повышенных простоях из-за обрывности или вследствие других обстоятельств является причи­ ной нестабильности температурного режима и других параметров работы печи.

В связи с созданием малогабаритных высокопроизводительных сосудов резко повысились требования к надежности загрузочных устройств, поскольку даже небольшие перебои с загрузкой шари­ ков приводят к быстрому снижению уровня стекломассы и длитель­ ным нарушениям теплового режима сосудов. Конструкция узлов загрузки и дозировки шариков на СПА-бс и СПА-Зс (особенно бункеров) не удовлетворяет высоким требованиям, и при последую­ щей модернизации оборудования система загрузки должна быть усовершенствована.

СИСТЕМА ПОДАЧИ И НАНЕСЕНИЯ ЗАМАСЛИВАТЕЛЯ

Замасливатель по трубопроводам из отделения его приготовле­ ния перекачивается в бак с мешалкой для хранения замасливателя, находящийся на верхней площадке стеклопрядильных агрегатов.

156

На	СПА-6с один бак устанавливается на	несколько агрегатов.
На	СПА-Зс имеется по два бака на каждом	агрегате. Из баков по

системе трубопроводов замасливатель подводится к каждой сек­ ции отдельным патрубком, соединенным резиновым шлангом с за­ масливающим устройством. На СПА-Зс оба бака снабжены само­ стоятельными параллельными системами подачи замасливателя, что дает возможность централизованно подавать два вида замасли­ вателя на один агрегат.

В промышленности применяются два типа замасливающих уст­ ройств — роликовые и валковые. Роликовые замасливающие

Рис. 9.5. Роликовое замасливающее устройство:

/ — ролик; 2— лоток; 3— трубка; 4 — игольчатый клапан; 5 — ш а р н и р ; 6 — д е р ж а т е л ь .

устройства (нитесборники) состоят из металлического ролика 1 с Ѵ-образной канавкой (рис. 9.5), лотка 2, по которому через труб­ ку 3 подается замасливатель, игольчатого клапана 4 для регули­ ровки количества подаваемого замасливателя, держателя 6 и шар­

нира 5 для крепления и установки положения ролика в подфильер-
ной зоне. Ролик нитесборника обтягивают			двумя слоями	ткани.
Первоначально	крепится	хлопчатобумажная	тесьма или	байка,
поверх нее укладываются		полоски сатина или трикотажа (для ни­
тей толщиной	18 текс и более), вырезанные		из ткани в диагональ­
ном направлении. При укладке материала складки и морщины не

допускаются. Замасливатель каплями подается на лоток, стекает вниз и пропитывает ткань. Расход его составляет 0,3—0,8 л/кг волокна.

Для нанесения замасливателя и сбора волокон в нить в про­ мышленности начали применять графитовые ролики. Замаслива­ тель на них подается изнутри. Графитовые ролики работают без подкладочных материалов. Качество склейки волокна в значитель­ ной степени зависит от формы и состояния канавки и в меньшей степени — от структуры графита. Срок службы графитового роли­ ка 20—40 дней. При возрастании обрывности в лотке ролик заме­ няют новым.

Стеклянные волокна покрываются замасливателем и форми­ руются в нить при прохождении через слой замасливателя на роли­ ковом нитесборнике. Равномерность распределения и количество

157

замасливателя, увлекаемого волокнами, определяются степенью смачивания волокна замасливателем, глубиной погружения воло­ кон, продолжительностью контакта, а также величиной капилляр­ ных сил, возникающих в нити. Толщина слоя замасливателя может достигать 2—3 мм. Продолжительность контакта волокон с рабочей поверхностью нитесборника в зависимости от скорости вытягивания волокна и длины контактной поверхности составляет 10~2— 10~4 сек. Величина капиллярных сил F рассчитывается по урав­ нению

2ѵ cos Ѳ	(9.1>
F = — r
где у — поверхностное натяжение замасливателя; Ѳ — краевой угол	смачива­
ния; г — радиус капилляра .

Волокнистую систему нельзя рассматривать как простую сумму линейных капилляров с одинаковым поперечным сечением. Сече­ ние каналов между волокнами не круглое, причем площадь сечения по длине одного и того же канала может изменяться в широких пределах. Большинство каналов не закрыто с боков и имеет от­ ветвления.

Скорость пропитки подсчитывается, исходя из разности капил­

лярного и гидростатического напоров, по уравнению	Пуазейля.
Если пренебречь силой тяжести, скорость пропитки	и п р	можно
рассчитать по формуле
2yr cos Ѳ		(9.2)
8т|А
где т) — вязкость замасливателя и Л — высота подъема замасливателя		в капил ­
л я р е радиуса г .

При разработке состава замасливателей следует учитывать, что скорость пропитки возрастает с увеличением поверхностного на­ тяжения, краевого угла смачивания системы волокно — замасливатель и уменьшается с ростом вязкости замасливателя.

При подборе диаметра ролика нитесборника и угла его охвата следует иметь в виду, что с уменьшением диаметра волокна ста­ новятся меньше радиус капилляров в нити и скорость ее пропитки.

Суммарное содержание замасливателя и влаги в свеженамотанной нити достигает 10%- При этом замасливатель покрывает волокна пленкой переменной толщины, а в ряде случаев распре­ деляется отдельными каплями. Содержание замасливателя на 0,5-метровых отрезках нити колеблется от 0,5 до 7%. Среднее со­ держание замасливателя на 100-метровых отрезках нити находит­ ся в пределах от 1,5 до 3%.

При скольжении нити по поверхности подкладочного материала или графита, смоченной замасливателем, возникает сила трения скольжения, которая зависит от ряда факторов. Коэффициент тре­

ния	стеклянной нити по различным материалам зависит от	соста­
ва	замасливателя. Минимальное значение коэффициента	трения

было зафиксировано, когда в качестве замасливателя применялась

158

вода, а максимальное — в случае неразбавленного замасливателя типа «парафиновая эмульсия». Сила трения (она пропорциональна нормальному давлению нити на замасливающий ролик) понижает­ ся с уменьшением диаметра ролика нитесборника и угла охвата его нитью. При возникновении в непосредственной близости от зоны формования воздушных потоков сила трения на ролике резко возрастает.

Изучение влияния технологических параметров на силу и коэф­ фициент трения на ролике замасливающего устройства показало, что сила трения зависит главным образом от скорости вытягива­ ния волокна, состояния трущихся поверхностей и от величины фор­ мующей силы (натяжения волокна) и не зависит от условий вы­ работки волокна и что при всех значениях температуры, уровня стекломассы и диаметра фильер она остается постоянной.

Сила трения на ролике нитесборника периодически изменяется; это объясняется колебаниями толщины нити и несовершенством капельного способа подачи замасливателя.

Обрывность на ролике замасливающего устройства является основным препятствием на пути повышения скоростей вытягивания волокна и производительности установок. Обрывность волокна в роликовом замасливающем устройстве вызывают следующие при­ чины: неправильное расположение ролика относительно наматы­ вающего аппарата и фильерной пластины; некомпактная укладка пучка волокон в канавке ролика; ведение процесса при занижен­ ных температурах фильерной пластины или завышенных скоро­ стях вытягивания волокна; завышенный угол охвата, низкое каче­ ство и нерегулярная смена подкладочного материала или непра­ вильная укладка его на ролик; плохое качество, высокая вязкость или нерегулярная подача замасливателя; попадание на нитесборник частиц волокна и др.

Замасливатель подается на лотковый нитесборник в большом избытке, только 5% его остается на волокнах, часть захватывает­

ся нитью и затем теряется, загрязняя	наматывающий		аппарат.
Основная часть замасливателя стекает с ролика по		направляющим
в систему сбора замасливателя или в	ванночку,	установленную
под роликом, из которой попадает также	в систему	сбора	замасли­

вателя. Отработанный замасливатель собирают с отдельных агре­ гатов в общий приемник, откуда его перекачивают в бак, установ­ ленный в помещении для приготовления замасливателя. Отходы замасливателя фильтруются и используются повторно, как прави­ ло, при получении толстых нитей.

Существенное улучшение качества нанесения замасливателя и снижение его расхода достигается применением валкового за­

масливающего	устройства (рис. 9.6);	оно состоит	из ванночки 5
с валиком 4,	который приводится во	вращение	электродвигате­

лем 3 через редуктор. Замасливатель подается в ванночку через штуцер 9. Постоянство уровня замасливателя обеспечивается сливным патрубком 8. Крепление валкового устройства позволяет

159