Устройство для получения штапельного волокна

 

Изобретение относится к области производства волокон из минерального расплава, в частности к устройствам эжекционного типа для получения штапельных волокон способом раздува струи расплава энергоносителем, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в химической, энергетической промышленности и других отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - повышение качества волокна и производительности. В устройстве, содержащем корпус 1 с центрально расположенным соплом 2 для ввода струи расплава и боковыми каналами для подвода энергоносителя, два кольцевых рабочих сопла для раздува струи расплава, автономно соединенных с полостями подвода энергоносителя, и камеру раздува, сопло 3 для первичного раздува выполнено в продольном сечении в форме сопла Лаваля и ориентировано к оси устройства под углом 11 - 13°, сопло 6 для вторичного раздува выполнено в сечении в форме параллелограмма, образует с осью устройства угол 15 - 17° и установлено с возможностью регулирования щели раздува, а камера 5 раздува выполнена в верхней части цилиндрической, в нижней диффузорной с углом раскрытия 15 - 17°, при этом соотношение их длин 1:1 - 1:2. 1 ил.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР!

ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (21) 4774601/33 (22) 09.11.89 (46) 30.08.91. Бюл. М 32 (71) Научно-исследовательская лаборатория базальтовых волокон Института проблем материаловедения АН УССР (72) Д.Д.Джигирис, П.П.Козловский, А.И.Рудской, В.С.Кравецкая и С.Г.Крепиневич (53) 666.189.21 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1303566, кл. С 03 В 37/06, 1985, 1673547 А1 (я)5 С 03 В 37/06 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ШТАПЕЛЬНОГО ВОЛОКНА (57) Изобретение относится к производству волокон из минерального расплава, в частности к устройствам эжекционного типа для получения штапельных волокон способом раздува струи расплава энергоносителем, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в химической, энергетической промышленности и других отраслях народного хозяйства. Цель

0 4 (л) (Л

1673547

10

45 изобретения повышение качества волокна и производительности, В устройстве, содержащем корпус 1 с центрально расположенным соплом 2 для ввода струи расплава и боковыми каналами для подвода энергоносителя, два кольцевых рабочих сопла для раздува струи расплава, автономно соединенных с полостями подвода энергоносителя, и камеру раздува, сопло 3 для первичного раздува выполнено в продольИзобретение относится к производству волокон иэ минеральных расплавов, в частности к устройствам эжекционного типа для получения штапельных волокон способом раэдува струи расплава энергоносителем, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, химической, энергетической промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение качества волокна и производительности.

На чертеже представлено устройство, продольный разрез, Устройство содержит корпус 1 с центрально расположенным приемным соплом

2 для подачи струи расплва, коаксиальное ему кольцевое сопло 3 подачи энергоносителя для первичного раздува расплава, соединенное с полостью 4 подвода энергоносителя, камеру 5 раздува, кольцевое сопло 6 подачи энергоносителя для вторичного раздува расплава. соединенное с полостью подвода энергоносителя 7. Сопло

3 выполнено в продольном сечении в форме сопла Лаваля и ориентировано.к оси устройства под углом 11-13О, Сопла 6, выполненное в сечении в форме параллелограмма, расположено между корпусом на выходе иэ него и диффузорной частью камеры 5 раздува и образует с осью устройства угол 1517О. Кроме того, рабочее сопло 6 установлено с воэможностью регулирования щели раздува. Камера раэдува, выполненная на 1/2-1/3 длины цилиндрической и на 1/2-2/3 длины диффузорной с углом раскрытия 15-17, расположена соосно с корпусом и приемным соплом для ввода расплава.

Устройство работает следующим образом.

Энергоноситель (например, сжатый воздух) поступает под высоким давлением через полость 4 в кольцевое сопло 3, где ускоряется и с большой скоростью выдувается в камеру раздува расплава. В камере 5 ном сечении в форме сопла Лаваля и ориентировано к оси устройства под углом 11-13", сопло 6 для вторичного раздува выполнено в сечении в форме параллелограмма. образует с осью устройства угол 15-17 и установлено с возможностью регулирования. щели раэдува, а камера 5 раздува выполнена в верхней части цилиндрической, в нижней диффузорной с углом раскрытия 15-17, при этом соотношение их длин 1:1-1:2. 1 ил. создается. разрежение и под действием эжекционной силы через сопло 2 засасывается струя расплава. Под воздействием высокоскоростного потока энергоносителя происходит дробление струи на элементарные струйки и капли и первичное вытягивание волокон. Затем смешанный поток (газ+ воздух + капли расплава + волокно) из цилиндрической части камеры раздува поступает в диффуэорную часть камеры, где недоформирован н ые частицы расплава, собравшиеся в осевой зоне потока, выходят на периферию эа счет замедления скорости их движения и попадают в зону действия высокоскоростного потока энергоносителя, поступающего из сопла 6. Вторичный раздув расплава завершает процесс формирования волокон и смешивает суммарный поток на выходе из камеры раздува.

Выполнение кольцевого сопла 3 подачи энергоносителя для первичного раздува расплава в форме сопла Лаваля, ориентированного к оси устройства под углом 11-13О, позволяет создать мощный устойчивый аэродинамический поток энергоносителя в верхней части камеры раэдува, в результате чего образуется сильный эжекционный эффект в зоне приемного сопла и улучшаются аэродинамические условия дробления струи расплава и вытягивания волокон. Таким образом, происходит плавное формирование волокна, а именно плавность процесса обеспечивает получение тонкого и длинного волокна.

Выбор угла наклона сопла 3 к оси устройства вызван необходимостью создания оптимальных условиИ для захвата и раздува струи расплава. Увеличение угла наклона сопла более 13 приводит к снижению эжекционной возможности камеры раздува расплава из-зэ "запирания" проточной части устройства, а также к уменьшению зоны дробления струи. Это приводит к потере производительности и образованию некондиционной продукции, в которой каплевид16 7 15/17

55

10

20

35

45 ных включений больше чем волокон. Диаметр волокон при этом уменьшается.

Уменьшение угла наклона сопла к оси устройства менее 11 приводит к ухудшению расчленения струи расплава и увеличению вытягивающего воздействия на волокна. В результате этого волокно получается более длинным и содержит мало волокнистых включений, но зато имеет больший диаметр.

Ориентирование кольцевого сопла 6 к оси устройства под углом 15-17 вызвано тем, что это сопло призвано повысить эжекционную возможность устройства, завершить раздув микроструек и капель расплава и вытягивание волокон из них, улучшить перемешивание потока на выходе из устройства. С увеличением угла наклона сопла более 1T поток энергоносителя, выходящий иэ сопла, противодействует основному потоку. сформированному в камере раздува, снижая его энергию на выходе из камеры. Это приводит к образованию волокон большего диаметра.

Уменьшение угла наклона менее 15 приводит к тому, что частицы расплава, которые расположены в осевой зоне камеры раздува, не перерабатываются в волокна, т,е. полученное волокно содержит большое количество нееолокнистых включений.

Необходимость регулирования щели раздува сопла б связана с увеличением или уменьшением струи расплава, поступающей в устройство. Регулирование величины щели осуществляется путем резьбового соединения камеры раздува с корпусом устройства.

Выполнение камеры раздува в форме цилиндра в верхней части и в форме диффузора в нижней при соотношении их длин

1:1-1:2 положительно влияет на процесс формирования волокон, так как способствует максимальному использованию энергии энергоносителя, создавая оптимальные условия для получения тонкого волокна длинноволокнистой структуры с низким содержанием неволокнистых включений.

Обьясняется это следующим. Кольцевое сопло 3. выполненное в продольном сечении в форме сопла Лаваля, позволяет получать высокоскоростной поток энергоносителя с максимальной скоростью на оси потока и с минимальной на периферии. В результате этого происходит более качественное дробление струи расплава на микроструйки и вытягивание из них волокон. Та как эона первичного дробления и вытягивания находится в цилиндрической части камеры раэдува, то процесс протекает стабильно, отсутствуют потери энергии, энергоносителя и при этом волокна формируются на периферии камеры, а в осевой зоне собираются недеформирое; нньн. капли расплава.

Поступая в диффузорную наг ть камеры раздуеа, рабочий поток терче частично кинетическую энергию, а капли расизма с оси камеры перемещаются на ее flpриферию и попадают нэ выходе иэ камеры п6д воздействие высокоскоростного потока энергоноси1еля вторичного раздува, При этом длина диффузорной части камеры должна быть или равна,или не более чем вдвое больше длины цилиндрической ее части, что позволяет обеспечить оптимальное время смешения рабочего потока и формирования волокон. Процесс протекает более плавно, что является необходимым условием получения более длинных и тонких во окон с пониженным содержанием неволокнистых

svлючений.

При соотношении длин цилиндрической и диффузорной частей камеры раздува менее чем 1:1 затрудняется конструктивное выполнение устройства, При соотношении их длин более чем 1:2 увеличивается длина зоны волокнообразования, происходит остывание струек и частиц расплава и, следовательно, нарушается процесс волок нообразования, Выбор угла раскрытия диффузорной части камеры 15-17 выбран из условия оптимального использования энергии энергоносителя при переработке расплава в волокно. Уменьшение угла раскрытия приводит к росту потерь энергии энергоносителя первичного раздува на трение его со стенками диффузорной части камеры, раздува, а следовательно, к уменьшению ее скорости на периферии, что приводит к росту диаметра волокна. Увеличение угла приводит к потере плавности рабочего потока, в котором наблюдается завихрение потока, скачкообразное изменение давления, на которое теряется часть кинетической энергии, что приводит к увеличению содержания неволокнистых включений, Расположение рабочих сопл на входе и выходе камеры раздува расплава позволяет увеличить силу воздействия энергоносителя на струю расплава и. следовательно, улучшить качество процесса волокнообразования.

Автономная подача энергоносителя к рабочим соплам позволяет регулировать процесс формирования волокон.

Совокупность указанных признаков позволяет получить волокнистый материал с диаметром элементарных волокон 2-5 мкм, с содержанием неволокнистых включений

2-4 при производительности установки

800-900 кг/сут с одной фильеры.

1673547

Формула изобретения

Устройство для получения штапельного волокна, включающее корпус с центрально расположенным отверстием для ввода струи расплава и боковыми каналами подвода энергоносителя, два рабочих кольцевых сопла для раэдува расплава, автономно

Составитель Н.Ильиных

Редактор Н.Киштулинец Техред М.Моргентэл Корректор В.Гирняк

Заказ 2894 Тираж 299 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/5

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

Двухступенчатый раздув расплава с использованием устройства предлагаемой конструкции обеспечивает получение выоскоэффективного теплоизоляционного материала, соответствующего возросшим требовэниям энергетики, строительства, химической промышленности и других отраслей народного хозяйства. соединенных с полостями подвода энергоносителя, и камеру раздува расплава, о т ли ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества волокна и производительности,со5 пло для первичного раэдува выполнено в продольном сечении в форме сопла Лаваля и ориентировано к оси устройства под углом . 11-13О, а сопло для вторичного рээдува расплава в сечении в форме параллелограмма

10 образует с осью устройства угол 15-17О и установлено с воэможностью регулирования щели раэдува. при этом камера раэдува выполнена в верхней части цилиндрической, в нижней диффузорной с углом рас15 крытия 15-17О, причем соотношение их длин

1:1-1:2.