Дутьевая головка

 

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к промышленности теплоизоляционных материалов, и может быть использовано для получения штапельного волокна для минераловатных плит и/или грубого волокна-наполнителя цементного бетона из минеральных расплавов путем их раздува струйным энергоносителем, например сжатым воздухом. Цель - повышение производительности и улучшение качества волокна, а также повышение прочности волокна за счет эффективного использования модифицирующих растворов с повышенной вязкостью. Дутьевая головка содержит корпус с патрубком для подвода энергоносителя и отверстие для подачи расплава, досопловую и подсопловую камеры, стакан, который со стороны ввода энергоносителя выполнен из двух кольцевых втулок с возможностью их перемещения относительно корпуса и друг друга и удлиненного патрубка со стороны отверстия для подачи расплава, конец которого расположен ниже оси патрубка ввода энергоносителя, кольцевую камеру, снабженную крышкой с отверстием, расположенным соосно с дутьевой головкой непосредственно под струей расплава, и оборудованной цилиндрическим патрубком для подачи раствора ПАВ и стоковыми желобами, патрубок подачи энергоносителя, выполненный с соплом ввода модификатора. Внешняя кольцевая втулка выполнена с внутренней поверхностью в форме параболы, а зазор между патрубком подачи расплава и кольцевыми втулками у их верхнего торца составляет 1,24 отношения диаметров втулок внутренней и внешней при постоянном отношении их высот к диаметру патрубка подачи расплава, равным соответственно 3,5 и 4,0. Внутренняя поверхность патрубка подачи энергоносителя в части, примыкающей к корпусу дутьевой головки, выполнена по типу сопла Лаваля, а патрубок подачи модификатора установлен в заугленном сечении патрубка подачи энергоносителя. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕОИИХ

РЕСГ1Уб ЛИК (51)5 С 03 В 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ДУТЬВВАЯ ГОЛОВКА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЬГГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1475895 (21) 4433940/23-33 (22) 27..04.88 (46) 07.04.90. Бюп. ¹ 13 (75) Г.П.Бойко и П.Н.Котлик (53) 666.189.21 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1475895, кл. С 03 В 37/06, 1987. (57) Изобретение относится к строительным материалам, а именно к промышленности теплоизоляционных материалов, и может быть использовано для получения штапельного волокна для минераловатных плит и/или грубого волокна-наполнителя цементного бетона из минеральных расплавов путем их раздува струйным энергоносителем, например сжатым воздухом. Цель — повышение производительности и улучшение качества волокна, а также повышение прочности волокна за счет эффективного использования модифицирующих растворов с повьппенной вязкостью.

Дутьевая головка содержит корпус с патрубком для подвода энергоносителя и отверстие для подачи расплава, досопловую и подсопловую камеры, стакан, который со стороны ввода энергоИзобретение относится к строительным материалам, а именно к промышленности теплоизоляционных материалов, может быть использовано для получения штапельного волокна для ми„SU„„1555306 А 2

2 носителя выполнен из двух кольцевых втулок с возможностью их перемещения относительно корпуса и друг друга и удлиненного патрубка со стороны отверстия для подачи расплава, конец которого расположен ниже оси патрубка ввода энергоносителя, кольцевую камеру, снабженную крышкой с отверстием, расположенным соосно с дутьевой головкой непосредственно под струей расплава, и оборудованной цилиндрическим патрубком для подачи раствора ПАВ и стоковыми желобами, патрубок подачи энергоносителя, выполненный с соплом ввода модификатора. Внешняя кольцевая втулка выполнена с внутренней поверхностью в форме параболы, а зазор между патрубком подачи расплава и кольцевыми втулками у их верхнего торца составляет 1,24 отношения диаметров втулок внутренней и внешней при постоянном отношении их высот к диаметру патрубка подачи расплава, равным соответственно 3,5 и 4,0. Внутренняя поверхность патрубка подачи энергоносителя в части, примыкающей к корпусу дутьевой .головки, выполнена по типу сопла Лаваля, а патрубок подачи модификатора установлен в заугленном сечении патрубка подачи энергоносите ля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил, 3 табл.

1 йераловатных плит и/или грубого волокна-наполнителя цементного бетона из минеральных расплавов, преимущественно горных пород и шлаков путем их раздува струйным энергоносителем, 1555306 например сжатым воздухом, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. Р 1475895.

Цель изобретения — поньппение про5 из водительности и улучшение качества волокна, а также повьппение прочности волокна за счет эффективного использования модифицирующих растворов с повьппенной вязкостью.

1О

На фиг.1 представлена дутьевая головка, продольный разрез; на фиг.2 узел подачи раствора модификатора.

Дутьеная головка содержит корпус 1 с патрубком 2 подачи энергоносителя, внутренняя поверхность которого в части, примыкающей к корпусу 1 дутьевой головки, выполнена по типу сопла

Лаваля (фиг.2), отверстие подачи расплава, внешнюю кольцевую втулку 3, внутренняя поверхность которой профилирована по параболе, перемещающуюся относительно корпуса 1 посредс твом резьбового соединения, внутрен-! нюю кольцевую втулку 4, перемещающую- 25 ся относительно внешней кольцевой втулки на резьбовом соединении, подсопловую камеру 5, кольцевой зазор резонирующую полость 6 с равнозначным диаметром внешней 3 и внутрен- . ней 4 кольцевых втулок у их верхнего торца в части, примыкающей к патрубку

7 подачи минерального расплава, нижний торец которого расположен ниже оси патрубка 2 подачи энергоносителя, досопловую камеру 8, кольцевую камеру 35

9, расположенную в верхней части дутьевой головки с крышкой 10,, имеющей отверстие 11, соосно выполненное по отношению к каналу 12 прохождения минерального расплава. К боковой стенке кольцевой камеры 9 примыкает цилиндрический патрубок 13 подачи раствора ПАВ, в нижней части кольцевой камеры имеются стоковые желоба

14, патрубок 15 подачи модификатора примыкает к зауженному сечению патрубка 2 подачи энергоносителя.

Дутьевая головка работает следую50 щим образом.

Минеральный расплав подается в отверстие 11 крьппки 10 кольцевой ка меры 9, установленной в верхней части корпуса 1. Далее расплав поступает в канал 12 и затем — в удлиненный патрубок 7, на выходе которого он эжектируется потоком энергоносителя, подаваемого .посредством патрубка 2.

Одновременно с этим через цилиндрический патрубок 13 поступает раствор

ПАВ, заполняет частично кольцевую камеру 9, из которой по стоковым желобам 14 попадает в удлиненный .патрубок 7, где, соприкасаясь со струей минерального расплава, адсорбируется на поверхности струек, а через патрубок 15 подачи раствора модификатора последний, войдя в .зону взаимодействия с потоком энергоносителя, за счет создаваемых аэрогидродинамических возмущений, превращается в высокодисперсную однородную аэрозоль, которая, активизируясь в акустическом поле, создаваемом в резонирующей полости 6, благодаря возникающим высоким градиентам скоростей и давлений разрывает струю минерального расплава на мелкие капли, которые эжектируемым воздухом вытягиваются в волокна с образованием на их поверхности качественного модифицирующего покрытия.

В предлагаемой конструкции дутьевой головки материальная струя минерального расплава, втягиваемая внутрь головки эжектируемым воздухом, является одним из акустических элементов единой акустической системы дутьевая головка — материальная струя

Последнюю эжектируемый воздух охватывает равномерно и достаточно плотно со всех сторон по кольцевой образующей, чему способствует равейство зазоров между патрубком подачи расплава и кольцевыми втулками, как внешней, так и внутренней у их верхнего торца, причем с соблюдением соотноds щения — ---= 1 24. В дутьевой головУ и ке создается единая система, где возникают волны сжатия — разрежения.

Образуемые в подсопловой камере высокие градиенты скоростей и давлений разрывают струю минерального расплава на мелкие капли, которые эжектируемым воздухом вытягиваются в волокна. Расплав быстро переоклаждается вследствие повьппенных скоростей энергопотбка и получаемые волокна приобретают квазиаморфную структуру расплава, что благоприятно влияет на прочность.

При выработке расплавов с пониженной вязкостью (преимущественно из шлаковых расплавов) IpH сравнительно небольших значениях давления энерго5

155530 носителя появляется возможность получить тонкие волокна диаметром порядка 15-1? мкм. С помощью известной дутьевой голбвки получить тонкие волокна из минеральных расплавов не представляется возможным, так как повышение давления энергоносителя приводит к образованию вместо волокон пыли.

Пример. Энергоноситель — сжа-. тый воздух давлением 0,09 МПа через патрубок 2 поступает в досопловую камеру 8. Часть его устремляется в зазор, образованный между патрубком

7 подачи расплава базальта и кольцевыми втулками 3 и 4 у их верхнего тор<1 Sr ца с соотношением ††-= 1 24 а друУ t и гая часть — в резонирующую полость б, 20 образуя таким образом "запаздывающий" поток, что способствует возникновению волн сжатия — разрежения с минимальным противодействием основному потоку за счет использования внешней кольцевой втулки с внутренней поверхностью, профилированной по параболе, Скорость энергоносителя значительно увеличивается (табл.1). Модификатор, подаваемый посредством патрубка 15 в зауженное сечение патрубка 2 подачи энергоносителя, лучше перемешивается за счет создаваемого аэрогидродинамического эффекта, проявляющегося в том, что при увеличивающемся расходе модификатора скорость потока энергоносителя соответственно увеличивается, так как эффективное сечение в зауженной части патрубка с возрастанием количества подаваемого модификатора и/или его вязкости уменьшается.

В качестве ПАВ используют 0,3Х-ный водно-спиртовый раствор этилсиликоната натрия, а в качестве модификатора 207-ную водную дисперсию поливинил ацетата (ПВАД) двух марок: низковяз6

6 кая — НВ (8 мн.с/м илн сП) и высоковязкая - ВВ (47 мн. с/M или сП) . 2.

Химический состав минерального сырья и их технологические свойства привецены в табл. 2, Основные результаты испытаний волокон, полученных с помощью предлагаемой дутьевой головки в сравнении с известной, приведены в табл ° 3.

Использование дутьевой головки позволяет достигнуть высокой производительности (до 430 кг грубого и до 1000 кг тонкого волокна в сутки).

Волокно имеет значительное количество неволокнистых включений, а в ряде случаев они отсутствуют.

Формула изобретения

1. Дутьевая головка по авт.св.

9 1475895, отличающаяся тем, что, с целью повышение производительности и улучшения качества волокна, внешняя кольцевая втулка выполнена с внутренней поверхностью в форме параболы, а зазор между .патрубком подачи расплава и кольцевыми втулками у их верхнего торца составляет 1,24 отношения диаметров втулок внутренней и внешней при постоянном соотношении их высот к диаметру патрубка подачи расплава равным соответственно 3,5 и 4,0.

2. Головка по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения прочности волокна за счет эффективного использования модифицирующих растворов с повышенной вязкостью, внутренняя поверхность патрубка подачи энергоносителя в части, примыкающей .к корпусу дутьевой головки, выполнена по типу сопла Лаваля, а патрубок подачи модификатора установлен в зауженном сечении патрубка подачи энергоносителя.

1555306

Т а б л и ц а 1 д 87 с1, (зазора ) ° мм

Геометрические характеристики волокна

Наличие

Производительность, кг/ч неволокнистых включений 1ср э мкм

Отсутствуют

В качестве модификатора используют IIBAg марки ВВ, скорость энергоносителя стабилизируется к 85 м/c..

Таблица 2

Интервал выработки, К

Т

Вязкость, Па.с,при температуре расплава, К

Вид минерального сырья

1723 1673 1623 1573 1523

80 132 225 410 916 1513

35 60 102 185 349 1548

Базальт .2

Базальт 1

Ферроникелевые электропечные шлаки

1548

47 85

16

Температура в фидере вблизи фильерного питателя.

Температура фильерного питателя.

Pq f на. входе . головки, МПа

0,09

0,09

0,075

0,09

0,05

0,05

0,05

1, 13(1,0)

1,24(1,8)

1,24(1,8)

1,33(2,5)

1, 13 (1,0)

1,24(1,3)

1,33(2,5) Скорость энергоносителя, и/с

122

150

0,7-1,0

0,8-1,2

1,0-1,3

0,6-1,0

0,6-1,0

0,8-1, 3

0,7-0,8

It

tl

tt

И

It

«rt»

11,0

16 0

16,0

11,5

9,0

13,0

8,0

1643-1723

1553-1633

1673-1723"

1583-1633

1 сЧ Icv

-Ф I cn

cO lcn

«

3 to

- lcv Icn ! юг

OIO

00 1 сч lcn

1 1г ою

an 1сч

CO 1 О ъ лГ ою о!о! г ъ о!о

Оi I CO сс о!о

° Ф1(Ъ

Х1 Id

11 Е сс О

Р4

v)v

oh о л сч о о !се ь О

v с» о о к» ! сЧ!

1 % сО! О

Ю1!

5 с Ю

М.

dI O

Д(сЧ х о

Ц Щ о

1 l i

Ю14Ю

1! о

1 л1Ю

Icn ю . (с с! о

1сЧ

О1Ч о«

Ч!Ю ю

I сЧ

Ы о к о

Е о

cd

1»

Ф сс. 3

Ю о сс сч I 1

1! с

1 Р

1 л 1сЧ

Ю1

° ою

О1 I cn

Ю1

° ою сО

° ою у

Q а

I е с \ л О сО г с ъ л л

1 сс!

° °

Ф

И х

cd

0)

Е х а

Й

Cd е

Ф

e v a

О .й cd

cd g ЩЯ

1 Рс э

1 А

1 34

I o

1555306!. о

1 х

"Ю

id cO с

° в Ъ.Ф

"v о а

V cO e

Х 1 В: о иск

1 К Э И о х

1 ф cdМ

1 хвсч

Cd O cd к а са ОЮ рс.о

I CC 1

I а Ссссс сС! ф у мо.

dI! с ф с.Ф

155530ь

l1 12 Риг.2

Составитель Н.Ильиных

Техред N.Äèäûê Корректор о-Пипле

Редакч ор Н.Яцола, Заказ 53á Тираж 392 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Умгород, ул. Гагарина, 101