Волокнообразующее устройство

 

СОЮЗ СОВЕ1СКИХ

СОЦИАЛИСТИЧ1 ГКИХ

РЕСГ1УЬЛИК

1 1) С 03 В 37/06

I ÎÃÓ/1ËÐC1ÁÅ11НЫИ КОМИТЕ 1

ПО ИЭО(>РЕ ТЕ11ИЯМ И ОТ КРЫ ТИЯМ

ПРИ 1 КНТ ССГР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ъ (21) 4662791/33 (22) 15.03.89 (46) 07.09.91. Бюл. N. 33 (71) Харьковский авиационный институт им.

Н.Е,Жуковского (72) Л,И.Корницкий, А.И.Яковлев. Б.И.Хизгияев и У.А.Асадулаев (53) 666.189.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1161489, кл. С 03 В 37/06, 1983. (54) ВОЛОКНООБРАЗУЮЩЕЕ УСТРОИСТВО (57) Изобретение относится к области получения штапельных волокон, в частности к устройствам для переработки струи расплава в волокна способом горизонтального раздува, и может быть использовано в промышленности теплоэвукоизоляционных материалов. Изобретение направлено на повышение производителвности при сниИзобретение относится к области получения штапельных волокон, в частности к устройствам для переработки струи расплава в волокна способом горизонтального раздува, и может быть использовано в промышленности теплозвукоизоляционных материалов.

Целью изобретения является повышение производительности при снижении энергозатрат.

На фиг.1 показано устройство, продольный разрез; на фиг.2 — вид А на фиг.1.

Волокнообразующее устройство содержит корпус 1, переднюю 2 и заднюю 3 крышки, состыкованное с крышкой 2 приемное сопло 4, концентрично которому расположено рабочее сопло 5, образованную внутренними стенками крышек полость 6 для энергоносителя, выполненное в корйусе 1 отверстие 7 для ввода энергоносителя, ка. 5U, 1675234 А1 жении энергозатрат. Камеры волокнообразования выполнены в виде полого тела вращения, внутренняя и наружная поверхности которого выполнены конусными и ориентированы относительно дру друга так. что в плоскости больше о основания внутренней поверхности расположено меньшее основание наружной поверхности, а эжектор выполнен в виде кольцевого профиля, размещенного соосно телу вращения и содержащего полость для ПАВ, внутренняя стенка которои выполнена с отверстиями, куда установлены и герметично закреплены цилиндры, имеющие соединенные осевые и боковые каналы, причем последние направлены в сторону выходного сечения эжектора, а цилиндры, расположенные радиально, образуют с осью устройства угол

80"-850. 2 ил. меру 8 распыления, камеру 9 волокнообразования, которые совместно с камерой 10

° еЪ смешения соплом 4 и соплом 5 образуют проточную часть устройства. при этом соосно камере 9 размещен кольцевой профиль V

11, состоящии из наружной 12 и внутренней Ql

13 крышек, которые фиксируются относи- Я тельно друг друга шлицевои гайкой 14, при- (ь) чем крышки 12 и 13 образуют полость 15 для ф

ПАВ, которая соединяется с помощью каналов в цилиндрах 16 с камерой 10, а ПАВ поступают в полость 15 через патрубок 17, кроме этого кольцевой профиль 11 фиксируется относительно корпуса 1 с помощью планок 18.

Волокнообразующее устройство работает следующим образом.

Через отверстие 7 в устройство подают энергоноситель под высоким давлением (8—

9 ати). С полости 6 энергоноситель поступа1675234 ет в рабочее сопло 5, а иэ него с большой скоростью в камеру 8, Большая скорость энергоносителя создает эжекционный эффект в зоне сопла 4 и на выходе из камеры

8. благодаря этому в устройство поступает окружающая среда через сопло 4 и канал. образованный крышкой 3 и кольцевым профилем 11. В полость 15 через патрубок 17 вводят ПАВ, которые через каналы в цилиндрах 16 поступают в эжектируемый поток, а затем вместе с ним в камеру 10 смешения.

Устройство готово к эксплуатации. Если в качестве энергоносителя используется перегретый пар, необходимо подождать 8--10 мин, чтобы избавиться от конденсата. В струе расплава устройство подводят под углом 90 . Расстояние между приемным соплом 4 и струей расплава выбирают из условия оптимального удержания последней за счет эжекционного эффекта. Пройдя приемное сопло 4, струя расплава попадает в зону действия потока энергоносителя, сформированного рабочим соплом 5. В камере 8 происходит распыление струи расплава и заканчивается процесс дробления капель, в камере 9 начинается процесс волокнообразования, который завершается в камере смешения, где в зоне взаимодействия рабочего и эжектируемого потоков из продуктов первичного раздува происходит формование штапельных волокон.

Выполнение камеры волокнообразования в виде полого тела вращения, внутренняя и наружная поверхности которого выполнены конусными и ориентированы относительно друг друга так, что в плоскости большего основания внутренней поверхности расположено меньшее основание наружной поверхности, позволяет совместно с камерой распыления образовать область с оптимальными параметрами потока энергоносителя, обеспечивающего как первичное, так и вторичное дробление капель до заданного диаметра, которое происходит при определенной критическои скорости потока, и начало направленного деформирования равномерно распределенных в поперечном сечении рабочего потока капель расплава. В этом случае длина камеры распыления и камеры волокнообразования определена процессом конвективного теплообмена и процессом дробления струи расплава, при которых вторичное дробление происходит в начальной зоне камеры волокнообразования и вязкость расплава здесь же достигает оптимального значения с точкИ зрения волокнообразования. Так как введе е ПАВ в зону волокнообра:сования происходит в камере 10, то в камерах 8 и 9 процесс теплообмена происходит менее ин5

55 тенсивно, что и позволяет добиться вторичного дробления первичных капель расплавов, относящихся к разряду расплавов с коротким температурным интервалом волокнообразования. Это позволит перерабатывать струи с увеличенным расходом расплава при получении готовой продукции заданного качества, так как формование волокон начинается при равномерном профиле скоростей энергоносителя.

Выполнение эжектора в виде кольцевого профиля обеспечивает минимальные потери кинетической энергии рабочего потока энергоносителя в зоне взаимодействия его с эжектируемым потоком окружающей среды и позволяет образовать камеру смешения, формирующую суммарный поток на выходе из устройства. Аэродинамические характеристики эжектора, выполненного в таком виде позволяют размещать в эжектируемом потоке, который формирует канал, образованный крышкой 3, наружной поверхностью полого тела вращения и крышкой

13, цилиндрические элементы под 90 к направлению потока без существенного снижения скорости последнего на входе в камеру 10. Это позволило разместить полость для ПАВ внутри профиля и соединить ее с камерой смешения с помощью соединенных осевых и боковых каналов, выполненных в цилиндрах, которые располагаются радиально в канале эжектируемого потока. При поперечном отношении эжектируемым потоком цилиндров в их теневой зоне образуется область сильного разрежения. В этой области находятся выходные сечения боковых каналов. За счет созданного эжекционного эффекта ПАВ из полости 15 через каналы в цилиндрах 16 поступают в набегающий поток, распыляются и уносятся в камеру 10. Причем, как видно из практики, оптимальное расположение цилиндров относительно камеры волокнообразование получается тогда, когда выходные сечения боковых каналов расположены в одной плоскости с выходным сечением камеры волокнообразования. Удаление цилиндров в камеру смешения приводит к нарушению процесса формования волокон из-за налипания на цилиндры, а смещение цилиндров к крышке 3 снижает эжекционный эффект в их теневой зоне. поэтому для подачи нужной дозы ПАВ необходимы дополнительныее знергозатраты.

Для обеспечения эффективного процесса волокнообразования необходимо, чтобы

ПАВ взаимодействовали с частичками расплава до того, как те достигнут сечения

1675234

18 /1

0 аэродинамического потока, где относительная скорость его равна нулю. Это достигается геометрией камеры смешения и ориентированием цилиндров к оси эжектора под углом а = 80-85 .

Увеличение а приводит к тому, что ПАВ не протекают в осевую зону потока в камере смешения, что приводит к увеличению процента общих неволокнистых включений и к появлению в волокнистом материале коротких непрочных волокон, которые резко снижают монтажную прочность ковра. Это происходит из-за того, что ПАВ распространяются только в периферийной зоне камеры смешения. Так, увеличение а до 90 приводит к 34,8% общих неволокнистых включений. Дальнейшее увеличение а приводит к снижению эжекционного эффекта в теневых зонах цилиндров, что снижает расход поступающих ПАВ в зону волокнообразования за счет энергии потока энергоносителя.

Уменьшение а нецелесообразно, так как это также приводит к необходимости дополнительных энергозатрат для ввода

ПАВ в камеру смешения.

Совокупность указанных признаком позволила с помощью данного технического решения при переработке расплава (50%

А!гОз и 50% 5102) в штапельные волокна достигнуть производительности 623 кг/ч при содержании неволокнистых включений, больших 0,5 мм, 1,3%, общих 21,6%. тогда как при тех же энергозатратах с помощью известного устройства интенсивность получения волокон достигла 466 кг/ч при неволокнистых включениях, больших 0,5 мм, 2,4%, общих 28.7%. При этом в качестве

5 энергоносителя использовали перегретый пар с температурой, не превышающий

140 С.

Формула изобретения

10 Волокнообразующее устройство, содержащее сборный корпус с отверстием для ввода расплава, рабочее сопла, камеру распыления и камеру волокнообраэования, состыкованную с эжектором, прочная часть

15 которого образована внутренней поверхностью кольцевого профиля и наружной поверхностью камеры волокнообразования, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью повышения производительности при сни20 жении энергозатрат, эжектор выполнен из двух крышек, которые состыкованы герметично и образуют кольцевой профиль с полостью для ПАВ, причем наружная крышка выполнена с патрубком для подачи ПАВ, а

25 внутренняя — с радиальными отверстиями, в которых герметично закреплены цилиндры, выполненные с осевым и боковым каналами, соединяющими проточную часть эжектора с полостью для ПАВ, при этом

30 цилиндры ориентированы боковыми каналами вдоль проточной части эжектора s сторону выходного сечения и образуют с осью устройства угол 80- 85О.

1675234

Р7/д Al !

Рг г.Р

Составитель Н. Ильиных

Редактор Н. Наджарян Техред М.Моргентал Корректор М. Кучерявая

Заказ 2971 Тираж 296 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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