Дутьевая головка

 

Изобретение относится к производству волокон из расплава горных пород (базальта, андезита, диабаза и др.) вертикальным раздувом струй расплава, истекающих из фильерного (многофильерного) питателя. Изобретение направлено на улучшение качества и повышение производительности. Дутьевая головка выполнена с кольцевой камерой высотой не более 30 мм, стакан - с кольцевой полостью, сообщенной с камерой расплава, и имеет сквозные боковые каналы ввода эжектируемого модифицированного потока, сообщенные с патрубком его ввода, расположенным наклонно в сторону сквозных боковых каналов, снабженным вентилем регулирования расхода модификатора. Стакан с противоположной от расплава стороны имеет цилиндрической формы суженную часть с расположением ее в зоне действия потока энергоносителя. Кольцевое сопло выполнено по типу сопла Лаваля, а соотношения длины внешней кольцевой втулки и ее внутреннего диаметра в средней части к внешнему диаметру цилиндрической формы суженной части стакана равны 7,5 : 1 и 1,17 : 1. При этом сквозные отверстия для ввода энергоносителя имеют в поперечном сечении форму элерона, а внутренняя и внешняя кольцевые втулки снабжены средством для осуществления соответственно поворота и вращения их вокруг продольной оси и фиксатором стабилизации их положения относительно корпуса и друг друга. 2 з.п. ф-лы. 5 ил.

CCNO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1671621 (51)5 С 03 В 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

IlPH ГКНТ CCCP (21) 4685967/33 (22) 27.03.89 (46) 23.08.91. Бюл. 9 31 (75) Г.П.Бойко (53) 666.189.21(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1555306, кл. С 03 В 37/06, 1988. (54) ДУТЬЕВАЯ ГОЛОВКА (57) Изобретение относится к производству волокон из расплава горных пород (базальта, андезита, диабаза и др.) вертикальным раздувом струй расплава,истекающих из фильерного (многофильерного) питателя. Изобретение направлено на улучшение качества и повьппение производительности. Дутьевая головка выполнена с кольцевой камерой высотой не более 30 мм, стакан — с кольцевой полостью, сообщенной с камерой расплава, и имеет сквозные боковые каналы ввода эжектируемого модифицированного потока, сообщенные с

Изобретение относится к производству волокна из расплава, горных пород (базальта, андезита, диабаза и пр.) вертикальным раздувом струй расплава, истекающих из фильерного питателя.

Цель изобретения — улучшение качества и повышение производительности.

На фиг. 1 показана дутьевая головка, продольный разрез; на фиг. 2— вид А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез

Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 — разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 — узел I на фиг. 1.

2 патрубком его ввода, расположенным наклонно в сторону сквозных боковых каналов, снабженным вентилем регулирования расхода модификатора. Стакан с противоположной от расплава стороУ ны имеет цилиндрической формы суженную часть с расположением ее в зоне действия потока энергоносителя. Кольцевое сопло выполнено по типу сопла

Лаваля, а соотношения длины внешней кольцевой втулки и ее внутреннего диаметра в средней части к внешнему диаметру цилиндрической формы суженной части стакана равны 7,5: 1 и 1, 17: 1.

При этом сквозные отверстия для ввода энергоносителя имеют в поперечном сечении форму элерона, а внутренняя и внешняя кольцевые втулки снабжены средством для осуществления соответственно поворота и вращения их вокруг продольной оси и фиксатором стабилизации их положения относитЕльно корпуса и друг друга. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Дутьевая головка состоит из теплоиэолирующей камеры 1 высотой (ti) не более 30 мм, выполненной из жаростойкого материала и жестко примыкающей к фильерному питателю 2 и к корпусу 3, а также стакану 4, выполненному с продольным сквозным каналом 5 подачи расплава и кольцевой полостью

6 в его дне, сообщающейся с расплавом, со сквозными боковыми каналами 7 для ввода эжектируемого модифицированного потока, сообщающимися с патрубком 8 его ввода, выполненным наклонно

1671621 в сторону сквозных боковых каналов

7 и снабженным патрубком 9 подачи модификатора с вентилем 10 регулирования расхода модификатора, примыкающими к корпусу 3. Стакан 4 в противоположной от расплава стороне имеет цилиндрической формы суженную часть 11 с расположением сужающейся части 12 в,зоне действия потока энергоносителя. Стакан 4 жестко присоединен к фильерному питателю 2 и корпусу 3 с примыкающим к последнему патрубком

13 подачи энергоносителя и смонтированной в корпусе 3 с воэможностью поворота вокруг продольной оси внутренней кольцевой втулкой 14, в верхней части имеющей сквозные отверстия 15 для ввода энергоносителя, а в нижней содержащей с возможностью перемещения

20 внутри нее вдоль продольной оси внешнюю кольцевую втулку 16, верхняя часть которой образует между ее внешней поверхностью и внутренней поверхностью внутренней кольцевой втулки

14 резонирующую полость 17 цилиндрической формы. Внутренняя поверхность внешней кольцевой втулки 16 и внешняя поверхность цилиндрической формы .суженной части 11 стакана 4 образуют кольцевое солло. 18, выполненное по

30 типу сопла Лаваля с возможностью регулирования величины критического сечения 19. Длина (L) внешней кольцевой втулки 16 и ее внутренний диаметр (s„) в средней части к внешне- 35 му диаметру цилиндрической формы (й ) суженной части 11 стакана. 4 находятся соответственно в соотношениях

7,5: 1 и 1, 17: 1. Сквозные отверстия

15 для ввода энергоносителя в устрой- 40 ство имеют в поперечном сечении форму элерона 20.

Стакан 4, внутренняя кольцевая втулка 14 и внешняя кольцевая втулка 16, образуют дутьевую головку с 45 досопловой камерой 21 и подсопловой камерой 22, которые можно расположить вдоль поля многофильерного питателя одна возле другой преимущественно в шахматном порядке (так как 50 в этом случае наиболее результативно используется поле) со смещением на величину, соответствующую не менее 0,2 диаметра внутренней колвцевой втулки 14. Кроме того, внутрен- 55 няя кольцевая втулка 14 и внешняя кольцевая втулка 16 могут быть снабжены средством 23 для осуществления соответственно поворота и вращения их вокруг продольной оси (а для внешней кольцевой втулки 16 еще и перемещения вдоль продольной оси) и фиксатором 24 для стабилизации их положения относительно корпуса 3 устройства и друг друга. Устройство выполняется иэ жаростойкой стали, например, типа 12Х18Н10Т или иной, обеспечивающей достаточную жаропрочность.

Дутьевая головка работает следующим образом.

В продольный сквозной канал 5 подачи расплава стакана 4 посредством фильерного питателя 2 подается струя расплава горной породы, например базальта. Далее струя расчленяется эжектируемым модифицированным потоком с подачей патрубком 9 раствора (дисперсии) модификатора, регулируе. мым вентилем 10 регулирования расхода модификатора. Расход модификатора составляет 15-80 мп/мин и зависит от дебита струи расплава, давления энергоносителя, подбирается он опытным путем и оценивается его влиянием на качество волокна и проиэводительность. Модификатор, стекая по наклонной стенке камеры 8 ввода эжектируемого модифицированного потока, подхватываясь последним, поступает в сквозные боковые каналы 7 и далее входит в зону взаимодействия со струей расплава в сквозиом канале 5 подачи расплава, создавая паровоздушную среду, расщепляинцую струю расплава.

Энергоноситель, нагример сжатый воздух, поступающий через сквозные отверстия 15 для его ввода, попадает в досопловую камеру 21, где расчленяется на два потока: один из них поступает в резонирующую полость 17 цилиндрической формы, другой - в кольцевое сопло 18, выполненное по типу сопла Лаваля с воэможностью регулирования величины критического ! сечения 19. Результирующий поток энергоносителя, образуемый на выходе кольцевого сопла 18, далее поступает в подсопловую камеру 22. При колебаниях дебита расплава, поступаяцего в сквозной канал 5 подачи расплава, вследствие, например, изменения его температурно-вязкостных свойств, для устранения возможиого увеличения диаметра BolloKHa сверх, например, 9 мкм, изменяют скорость эжектируемого модифицированного потока, по" ступающего через сквозные боковые каналы 7 для его ввода. Для этого поворачивают внутреннюю кольцевую втулку 14 вокруг ее продольной оси по часовой стрелке (фиг. 4), таким образом осуществляют плавный переход от радиального направления вводимого потока энергоносителя до тангенциального. Вследствие этого скорость эжектируемого модифицированного потока увеличивается (беэ увеличения скорости, а значит и расхода потока энергоносителя). Одновременно вращением внешней кольцевой втулки

16 вокруг ее продольной оси изменяют величину критического сечения 19 кольцевого сопла 18. Таким образом добиваются получения волокна, укладывающегося по диаметру в интервал б9 мкм. Аналогичным образом осуществляют получение супертонкого волокна диаметром 0,8-3 мкм с той лишь pasницей, что давление энергоносителя, например сжатого воздуха, подаваемого в устройство посредством патрубка

14 подачи энергоносителя увеличивают до 0,5-0,52 MIIa.

Высота теплоизолирующей камеры 1 должна быть не более 30 мм, так как при большей высоте уменьшается температура в околофильерной зоне и возникает опасность снижения температуры расплава проходящего в устройство сквозь продольный сквозной канал 5 подачи расплава менее величины, соответствующей Т „, и получения волокна менее качественного.

Длина внешней кольцевой втулки 16 и ее внутренний диаметр в средней части к внешнему диаметру цилиндрической формы суженной части 11 стакана 4 находятся соответственно в соотношениях 7,5: 1 и 1, 17: 1. При соотношениях меньше или больше указанных имеет место уменьшение вытягивающих сил вследствие уменьшения скорости потока и производительность устройства падает. Кроме того, возможно комкование волокон, нарушение стабильности и надежности работы устройства.

Устройство можно составить в блок с расположением вдоль многофильерного (например, двухрядного 12-фильерного жаростойкого) питателя дутье5 вых головок преимущественно в шахматном порядке со смещением на величину, соответствующую не менее 0,2 диаметра внутренней кольцевой втулки. Шах1671621 матный порядок обеспечивает наиболее результативное использование всего поля многофильерного жаростойкого

5 питателя (без необходимости значительного увеличения очка фидера плавильной печи в eio поперечном сечении).

При расстояниях между дутьевыми головками устройства, составленного в блок, менее 0,2 диаметра внутренней кольцевой втулки не обеспечивается достаточно хорошее охлаждение ее и внешней кольцевой втулки и, кроме того, затруднены такие операции как поворот внутренней кольцевой втулки, а также вращение внешней кольцевой втулки и их фиксация.

Пример 1. Получение тонких во локон. Используют базальт. Температу

20 ру в плавильной печи поддерживают в пределах 1400-1450 С, температура в фидере 1365-1375 С, температура фильерного поля (по ОПИРу) 1310-1360 С.

Посредством патрубка 13 подачи энер25 гоносителя подают в устройство сжатый воздух давлением 0,22-0,23 MIIa. По— воротом . внутренней кольцевой втулки

14 по часовой и против часовой стрелки, а также вращением внешней коль3р цевой втулки 16 добиваются установления средних значений скорости:потока на выходе устройства в пределах

200-220 м/с. Вентиль 10 регулирования расхода модификатора открывают и в патрубке 8 ввода эжектируемого модифицированного потока вводят дисперсию парафинового замасливателя со скоростью 15 мл/мин из патрубка 9 подачи модификатора.

40 Дисперсия парафинового замасливателя стекая по наклонной стенке патрубка 8 ввода эжектируемого модифицированного потока, подхватываясь последним поступает в сквозные боко45 вые каналы 7 и далее взаимодействует со струей расплава базальта. В сквозном канале 5 подачи расплава создается паровоздушная среда, расщепляющая струю расплава. Вращая внешнюю

50 кольцевую втулку 16 путем изменения

r величины критического сечения 19 кольцевого сопла 18 добиваются получения тонких волокон диаметром не более 9 мкм. Далее добиваются максимального увеличения производительности устройства. Для этого поворачивают внутреннюю кольцевую втулку

14 по часовой стрелке и увеличивают скорость потока на выходе устройства, 1671621 например, до 300 м/с (давление сжатого воздуха поддерживают в пределах

0,22-0,23 МПа). Одновременно вращением внешней кольцевой втулки уменьшают величину критического сечения

19 кольцевого сопла 18 до возможно меньших значений, контролируя при этом производительность устройства (но выходу тонкого волокна в единицу времени) и качество волокна (соблюдения величины диаметра волокна не более 9 мкм, гибкость и наличие неволокнистых включений). При необходимости увеличивают скорость пода- 15 чи модификатора (дисперсии парафинового замасливателя).

Пример 2. Получение супертонкого волокна осуществляют аналогично примеру i, однако давление сжатого 20 воздуха, подаваемого в дутьевую головку патрубком 13 подачи энергоносителя, увеличивают до 0,5-0,52 МПа.

Скорость потока на выходе устройства устанавливают в пределах 400-450 м/с. 25

Затем поворотом внутренней кольцевой втулки 14 по часовой стрелке (фиг.4) и вращением внешней кольцевой втулки

16 добиваются увеличения скорости потока, например, до 500-530 м/с. Дисперсию парафинового замасливателя подают со скоростью 45-50 м/с. Описанным в примере 1 способом добиваются получения волокна диаметром не более

3 мкм беэ неволокнистых включений.

В об их примерах высота теплоиэолирующей камеры 1 составляет 30 мм, регулирование положения внутренней и внешней кольцевых втулок осуществляют с помощью средства 23 путем встав- 40 ления штыря в отверстие, имеющееся; в средстве, а фиксацию положения внутренней и внешней кольцевых втулок осуществляли фиксатором 24 затягивания гаек на реэьбовом соедине- 45 нии, имеющемся в фиксаторе. Возможно использование и других средств для осуществления отмеченных действий.

Использование предлагаемой дутьеьой головки по сравнению с известными позволяет резко повысить производительность процесса, качество волокон, вырабатывать как тонкие, так и супертонкие волокна длинноволокнистой структуры, с минимальным коли55 чеством неволокнистых включений, снизить затраты энергоресурсов на

25-30Х, обеспечить стабильное и надежное производство волокон при снижении уровня шума не менее чем на

30 дь эа счет изменения направления потока энергоносителя с радиального до тангенциального, эффективно испольэовать получаемые волокна в производстве теплоизоляционных и звукопоглощающих материалов, картона, фильтров, плит и других изделий.

Формула изобретения

1. Дутьевая головка, включающая кольцевую камеру, корпус с патрубком подачи энергоносителя и отверстием для подачи расплава, кольцевое сопло, досонловую и подсопловую камеры, внешнюю и внутреннюю кольцевые втулки с образованием резонирующей полости, смонтированные с возможностью нх перемещения относительно корпуса и друг друга и стакан с продольным сквозным каналом подачи расплава, конец которого расположен ниже оси патрубка ввода энергоносителя и узел подачи ПАВ, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества и повышения производительности, кольцевая камера выполнена высотой не более 30 мм, стакаы — с кольцевой полостью, сообщенной с камерой расплава, и имеет сквозные боковые каналы ввода эжектируемого модифицированного потока, сообщенные с патрубком

его ввода, расположенным наклонно в сторону сквозных боковых каналов, снабженным вентилем регулирования расхода модификатор%, причем стакан у противоположной от расплава стороны имеет цилиндрической формы суженную часть с расположением сужающейся части в зоне действия потока энергоносителя, внутренняя кольцевая втулка в верхней ее части имеет сквозные отверстия для ввода энергоносителя, кольцевое сопло выполнено по типу сопла Лаваля с воэможностью регулирования величины критического сечения, а отношения длины внешней кольценой втулки и ее внутреннего диаметра в средней части к внешнему диаметру цилиндрической формы суженной части стакана равны 7,5:1 и

1, 17:1.

2. Головка по и. 1, о т л.и ч аю щ а я с я тем, что сквозные отверстчя для ввода энергоносителя

1671621

Ра алло/!

Риг. 2 имеют в поперечном сечении форму элерона.

3. Головка по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что внутренняя и внешняя кольцевые втулки снабжены средством для осуществления соответ— ственно поворота и вращения их вокруг продольной оси и фиксатором стабилиэации их положения относитель5 но корпуса и друг друга.

1671621

1671621 у 005

3g

Фие. 5

Составитель Н.Ильиных

Техред М.Моргентал Корректор М.Самборская

Редактор Н.Яцола

Заказ 2800 Тираж 294 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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