устройство для фильтрации прядильного раствора к машине формования химических волокон

Классы МПК:D01D1/06 подача жидкости к прядильной головке
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Акционерное общество "Машиностроительное объединение им.Карла Маркса по выпуску оборудования для производства химических волокон"
Приоритеты:
подача заявки:
1993-03-01
публикация патента:

Изобретение относится к производству химических волокон на машинах для формирования, в частности к устройствам для фильтрации прядильных растворов. Устройство содержит полый цилиндрический корпус с патрубками для подачи и отвода раствора, оснащенный уплотнительной крышкой и фильтровальной свечой, размещенной в полости корпуса вдоль его продольной оси. В боковых стенках свечи выполнены радиальные отверстия для нагнетания раствора в ее центральный канал, а на наружной поверхности свечи закреплен фильтровальный материал. Средство для крепления свечи в корпусе снабжено эластичным уплотнительным кольцом, разделяющим полость корпуса на зоны неравного давления раствора. Патрубки для подачи и отвода размещены в зонах высокого и низкого давления соответственно. Устройство снабжено демпфирующим элементом, установленным в зоне низкого давления корпуса между уплотнительной крышкой и эластичным уплотнительным кольцом с возможностью силового взаимодействия с ними. Средство для крепления свечи в корпусе выполнено в виде кольцевого установочного фланца, жестко связанного с наружной поверхностью свечи в зоне высокого давления, и втулки, свободно охватывающей свечу в зоне низкого давления, и образующей совместно с фланцем контур, замкнутый на эластичное уплотнительное кольцо. Демпфирующий элемент в виде гибкой проволочной спирали, установленной с возможностью регулирования жесткости витков, свободно охватывающих свечу. Уплотнительная крышка снабжена эластичной мембраной из антифрикционного материала. При этом один из торцов спирали контактирует с мембраной, а другой - с торцом втулки средства для крепления свечи в корпусе. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2

Формула изобретения

1. Устройство для фильтрации прядильного раствора к машине формирования химических волокон, содержащее полый цилиндрический корпус, имеющий зоны высокого и низкого давления, в полости которого вдоль оси установлена фильтровальная свеча, имеющая радиальные отверстия для нагнетания раствора в ее центральный канал и размещенный на наружной поверхности фильтровальный материал, средство крепления свечи в корпусе, патрубки подачи и отвода прядильного раствора, размещенные соответственно в зонах высокого и низкого давлений, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит демпфирующий элемент, установленный в зоне низкого давления, при этом корпус оснащен уплотнительной крышкой, а средство крепления свечи эластичным уплотнительным кольцом, разделяющим зоны высокого и низкого давления, причем демпфирующий элемент установлен между уплотнительной крышкой и уплотнительным кольцом с возможностью силового взаимодействия с ними.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство крепления свечи в корпусе имеет кольцевой фланец, жестко связанный с наружной поверхностью свечи, установленный в зоне высокого давления на выполненный для него в корпусе буртик, и втулки, установленной в зоне низкого давления, свободно охватывающей свечу, при этом и фланец и втулка сопряжены с эластичным уплотнительным кольцом.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что демпфирующий элемент выполнен в виде гибкой проволочной спирали, свободно охватывающей свечу и установленной с возможностью регулирования жесткости витков, при этом уплотнительная крышка оснащена эластичной мембраной из антифрикционного материала, смонтированной в полости крышки с возможностью контакта с одним из торцов спирали, другой торец которой контактирует с обращенным к нему торцом втулки средства крепления свечи.

Описание изобретения к патенту

Ближайшим аналогом изобретения является устройство для фильтрации прядильного раствора (патент США N 3480706, кл. D 01 D 1/10, 1969), содержащее полый цилиндрический корпус с патрубками подачи и отвода прядильного раствора, установленную вдоль оси корпуса фильтровальную свечу с радиальными отверстиями для нагнетания раствора в ее центральный канал и размещенным на наружной поверхности свечи фильтровальным материалом, средство для крепления свечи в корпусе. Полимер прокачивают под высоким давлением, превышающим 70 кгс/см2 через фильтр с низким перепадом давления 14 56 кгс/см2. Фильтрование осуществляют перед прокачиванием полимера через фильеру.

Недостатком известного устройства является отсутствие конструктивных элементов для разделения пространства в корпусе на зоны высокого и низкого давления, что не обеспечивает надежность герметизации стыка между корпусом, крышкой и патрубком отвода. На уплотняемые поверхности воздействует возрастающее с течением времени давление прядильного раствора, что способствует разуплотнению поверхностей за счет люфта в резьбовых соединениях.

Технической задачей изобретения является повышение надежности герметизации устройства за счет самоуплотнения эластичного кольца, расположенного между зонами неравного давления прядильного раствора, и за счет выборки люфта в стыке между резьбовой крышкой и корпусом устройства.

Указанная задача достигается за счет того, что в устройство для фильтрации прядильного раствора к машине формования химических волокон, содержащее полый цилиндрический корпус с патрубками для подачи и отвода прядильного раствора, оснащенный уплотнительной крышкой и фильтровальной свечой, установленной в полости корпуса вдоль оси и имеющей радиальные отверстия в боковых стенках для нагнетания раствора в ее центральный канал через фильтровальный материал, размещенный на наружной поверхности свечи, а также средство для крепления свечи в корпусе, снабженное эластичным уплотнительным кольцом, разделяющим полость корпуса на зоны неравного давления раствора, причем патрубки для подачи и отвода размещены в зонах высокого и низкого давления соответственно, дополнительно введен демпфирующий элемент, установленный в зоне низкого давления корпуса между уплотнительной крышкой и эластичным уплотнительным кольцом с возможностью одновременного силового взаимодействия с ними.

Средство для крепления свечи в корпусе может быть выполнено в виде кольцевого установочного фланца, жестко связанного с наружной поверхностью свечи в зоне высокого давления и втулки, свободно охватывающей свечу в зоне низкого давления и образующей совместно с фланцем в продольном сечении корпуса контур, замкнутый на эластичное уплотнительное кольцо и опирающийся на кольцевой буртик корпуса.

Демпфирующий элемент может быть выполнен в виде гибкой проволочной спирали, установленной с возможностью регулирования жесткости витков, свободно охватывающих свечу. При этом уплотнительная крышка оснащена эластичной мембраной из антифрикционного материала, смонтированной в поперечном сечении полости крышки с возможностью непосредственного контакта с одним из торцов проволочной спирали, причем другой ее торец контактирует со свободным торцом втулки, обращенным к зоне низкого давления.

Отличительными существенными признаками заявляемого объекта, по сравнению с прототипом, являются следующие:

1) введение в устройство демпфирующего элемента, установленного в зоне низкого давления между уплотнительной крышкой и эластичным уплотнительным кольцом с возможностью одновременного силового взаимодействия с ними;

2) исполнение средства для крепления свечи в виде контура, образованного кольцевым установочным фланцем свечи, жестко связанным с ней, и втулкой, свободно охватывающей свечу, и замкнутого на эластичное уплотнительное кольцо с возможностью опоры на кольцевой буртик корпуса;

3) исполнение демпфирующего элемента в виде гибкой проволочной спирали, установленной с возможностью регулирования жесткости витков, свободно охватывающих свечу;

4) оснащение полости крышки эластичной мембраной из антифрикционного материала, смонтированной в поперечном сечении крышки с возможностью непосредственного контакта с одним из торцов проволочной спирали;

5) связь другого торца спирали со свободным торцом втулки средства для крепления свечи в корпусе.

Положительный эффект заявляемого объекта, по сравнению с прототипом состоит в обеспечении надежной герметизации устройства посредством:

1) самоуплотнения эластичного уплотнительного кольца, размещенного в замкнутом контуре на границе зон неравного давления прядильного раствора;

2) легкость сборки устройства и надежность уплотнения стыка между крышкой и корпусом путем выбирания люфта в резьбовом соединении;

3) устранения условий, способствующий заклиниванию стыка между крышкой, корпусом и демпфирующим элементом.

Первые две возможности реализуются за счет введения в устройство демпфирующего элемента, установленного с возможностью взаимодействия как с эластичным уплотнительным кольцом в момент воздействия на него постоянно возрастающего давления раствора, размещенного в зоне высокого давления, так и с уплотнительной крышкой в момент заворачивания ее по резьбе в корпусе, когда под действием пружинной спирали происходит выборка люфта. Третья из вышеуказанных возможностей является результатом установки эластичной мембраны из антифрикционного материала, уменьшающей силу трения между поверхностями стальной спирали и стальной крышки.

На фиг. 1 представлен продольный разрез предлагаемого устройства фильтрации прядильного раствора; на фиг. 2 узел I на фиг. 1 (размещение демпфирующего элемента и свечи относительно средства для крепления последней в корпусе).

Предлагаемое устройство для фильтрации прядильного раствора к машине формования химических волокон содержит полый цилиндрический корпус 1 с патрубками для подачи 2 и отвода 3 прядильного раствора. Корпус оснащен резьбовой уплотнительной крышкой 4, снабженной уплотнительной прокладкой 5, и фильтровальной свечой 6, установленной вдоль оси корпуса и его полости. Свеча 6 имеет центральный канал 7, а в ее боковых стенках выполнены радиальные отверстия 8 для нагнетания через них прядильного раствора и распределения раствора вдоль продольной оси корпуса. На наружной цилиндрической поверхности свечи 6 размещен фильтровальный материал 9 (например, байка и хлопчатобумажный шифон), навернутый в несколько слоев на свечу 6 и закрепленный наружной спиралью 10, выполненной, например, из жгутика химических волокон. Свеча 6 снабжена средством для ее закрепления в корпусе 1, оснащенным эластичным уплотнительным кольцом 11, предназначенным для разделения полости корпуса 1 на зоны неравного давления (Pв и Pн) прядильного раствора. Причем патрубки подачи 2 и отвода 3 размещены в зонах высокого Pв и низкого Pн давления соответственно.

Устройство снабжено демпфирующим элементом 12, установленным в зоне низкого давления Pн корпуса между уплотнительной крышкой 4 и эластичным уплотнительным кольцом 11 с возможностью силового взаимодействия с обоими элементами.

Средство для крепления свечи 6 в корпусе 1 выполнено в виде кольцевого установочного фланца 13 и втулки 14, размещенных друг за другом последовательно вдоль оси корпуса с возможностью охвата свечи 6 по окружности ее цилиндрической поверхности. Причем фланец 13 размещен в зоне высокого давления Pв с возможностью опоры на буртик A корпуса 1 и может быть выполнен как заодно целое с деталью свечи 6, так и в виде отдельной детали, жестко связанной с наружной поверхностью свечи, например, посредством сварки. Втулка 14 смонтирована в зоне низкого давления Pн с возможностью свободного охвата с зазором свечи 6 и образует совместно с фланцем 13 в продольном сечении корпуса 1 контур, замкнутый на эластичное уплотнительное кольцо 11.

Демпфирующий элемент 12 выполнен в виде гибкой проволочной спирали, смонтированной с возможностью свободного охвата цилиндрической поверхности свечи 6 и с возможностью регулирования жесткости витков (Pпр, в зависимости от величины воздействующего на них усилия Pв. При этом крышка 4 оснащена эластичной мембраной 15, выполненной из антифрикционного материала (например, фторопласт-4 или ПТФЭ). Мембрана 15 смонтирована на кольцевом уступе Б в поперечном сечении крышки 4 с возможностью непосредственного контакта с одним из торцов гибкой проволочной спирали 12 для исключения ее фрикционного "закручивания". Указанное "закручивание" имело бы место при непосредственном контакте вращающейся при заворачивании по резьбе стальной крышки 5 относительно стальной пружинной спирали 12 (в силу значительной величины коэффициента трения между стальными поверхностями), причем фрикционное "закручивание" препятствовало бы силовому замыканию крышкой 4 корпуса 1 из-за возможности заклинивания их на стыке. При этом другой торец спирали 12 контактирует со свободным торцом втулки 14, обращенным к зоне низкого давления Pн.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы гибкую проволочную спираль 12 демпфирующего элемента устанавливают на свечу 6 с возможностью ее свободного охвата, т.е. с зазором и с упором в торец свободной втулки 14, а затем заворачивают гаечным ключом резьбовую крышку 4 с уплотнительной прокладкой 5, осуществляя тем самым силовое замыкание всех элементов в корпусе 1. При этом кольцевой уступ Б крышки 4 эластичную мембрану 15 воздействует на витки проволочной спирали 12, регулируя величину шага t1 расстояние между витками спирали 12, характеризующие величину начальной жесткости Pпр1 ее витков. Расчетная жесткость витков спирали определяется необходимостью надежного уплотнения эластичным кольцом 11 полости корпуса с учетом перепада расчетных давлений Pв и Pн прядильного раствора в зонах неравного давления соответственно, для чего усилие сжатия Pпр1 спирали 12 должно быть равным или более давления Pв в зоне высокого давления в корпусе 1.

Затем открывают кран перед подающим патрубком 2 и прядильный раствор поступает (нагнетается) из дозирующего насоса машины формования волокон (не показаны) в полость корпуса 1 под давлением Pв, равным давлению раствора в насосе Pнас. По мере заполнения раствором зоны высокого давления корпуса 1 начинается фильтрация его через ячейки фильтровального материала 9 и распределение отфильтрованного раствора по радиальным отверстиям 8, через которые раствор нагнетается в центральный канал 7 свечи 6.

По мере заполнения центрального канала 7 отфильтрованный прядильный раствор устремляется в зону низкого давления Pн (на чертеже в верхнюю часть устройства), проникает из центрального канала 7 через верхние радиальные отверстия 8 в промежутки между витками спирали 12, винтообразно перемешиваясь, в полость корпуса 1 с зоной низкого давления Pн, а затем отводится через патрубок 3 далее по своей траектории, например, к фильерному комплекту (не показан).

В процессе фильтрации прядильного раствора с течением времени происходит засорение фильтровального материала 9, в связи с чем возрастает его гидравлическое сопротивление и соответственно увеличивается давление раствора в зоне высокого давления в корпусе 1 с Pв до Pв1. Давление Pв1 стремится протолкнуть раствор в зону низкого давления, минуя засоренный фильтр и фильтровальную свечу 6, прямо через разделительное уплотнение эластичное кольцо 11. При этом давление Pв1 преодолевая вес фильтровальной свечи 6, поднимает ее посредством силы, воздействующей на фланец 13 с буртика А корпуса 1 (фиг. 2). В этом случае происходит сжатие демпфирующего элемента, т.е. сокращаются расстояния t1 до величины t2 между витками проволочной спирали 12 (уменьшаются промежутки), и увеличивается жесткость ее витков. Теперь спираль 12 давит на втулку крепления 14 с большим усилием, чем прежде,

т.е. Pпр.2>Pпр.1.

Причем усилие спирали Pпр.2 противодействует усилию высокого давления Pв1, т.е. они направлены в противоположные стороны, и при равенстве величин Pпр.2 Pв1 подъем свечи 6 прекратится.

При этом эластичное кольцо 11, будучи сдавленным с двух взаимно-противоположных направлений вышеуказанными усилиями сжатой спирали 12 и постоянно возрастающего давления прядильного раствора (в зоне высокого давления), еще сильнее уплотнит разделяемые им полости зон неравного давления в корпусе 1. Таким образом, введение в конструкцию предлагаемого устройства демпфирующего элемента позволит, по сравнению с прототипом, осуществить принцип самоуплотнения разделенных между собой в полости корпуса зон неравного давления в случае засорения фильтровального материала или иной причины, вызывающей добавочное повышение давления раствора в зоне высокого давления в корпусе. Указанное преимущество по самоуплотнению зон неравного давления будет результатом возрастания жесткости спирали демпфирующего элемента при воздействии на нее (спираль) добавочного давления раствора со стороны зоны высокого давления. С увеличением жесткости спирали сила ее противодействия давлению раствора, естественно, увеличится, что приведет к двустороннему воздействию на эластичное уплотнительное кольцо силового контура как со стороны зоны высокого давления раствора, так и со стороны спирали, и в конечном счете, приведет к усилению герметизации. В конструкции прототипа, лишенного, в отличии от предлагаемого устройства, демпфирующего элемента, может произойти в подобном случае (добавочного повышения давления в зоне высокого давления) прорыв уплотнительного эластичного кольца между зонами неравного давления ввиду большой разницы усилий, воздействующих на него по двум взаимно-противоположным направлениям.

Кроме того, предлагаемая конструкция средства для крепления свечи в виде контура, замкнутого на эластичное уплотнительное кольцо, позволит оптимальным образом реализовать вышеуказанное взаимодействие двух противодействующих усилий (демпфирующего элемента и добавочного давления прядильного раствора) за счет возможности отрыва установочного фланца свечи от буртика корпуса с последующим продольным подъемом свечи, приводящим к сжатию спирали и ее противодействием подъему, в конечном счете вызывающим самоуплотнение эластичного кольца.

Помимо вышеуказанных преимуществ, исполнение демпфирующего элемента в виде гибкой проволочной спирали позволит получить дополнительный эффект по герметизации крышки в корпусе, связанный с тем, что сила противодействия спирали при заворачивании крышки будет обеспечивать выбирание люфта в резьбовом соединении крышки и корпуса. При этом введение эластичной мембраны из антифрикционного материала позволит нейтрализовать силу трения между стальными поверхностями крышки и спирали демпфирующего элемента в момент завинчивания крышки. Наличие значительного тормозного момента от сил трения между указанными поверхностями затруднило бы силовое замыкание корпуса с крышкой и даже могло бы привести к заклиниванию стыка между ними, что нарушило бы нормальную легкую сборку и уплотнение корпуса через уплотнительную прокладку с крышкой.

Прямого экономического эффекта внедрение предлагаемого устройства не даст, но повышение надежности герметизации улучшит условия эксплуатации устройства и в конечном итоге повысит его производительность.

Класс D01D1/06 подача жидкости к прядильной головке

выпарной аппарат -  патент 2227823 (27.04.2004)
способ транспортировки раствора целлюлозы в водном третичном амин-оксиде -  патент 2160331 (10.12.2000)
устройство для формования термопластичных нитей и шестеренчатый насосик -  патент 2092631 (10.10.1997)
насосная стойка для машины формования химических волокон -  патент 2092630 (10.10.1997)
Наверх