Устройство для получения штапельных волокон

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л С 03 В 37/06.ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

21) 4907038/33

22) 04.02.91 (46) 30.08.93. Бюл,М 32 (71) Харьковский авиационный институт им.H.Å.Æóêîâñêoãî и Украинский научно сследовательский институт огнеупоров

72) Л.И.Корницкий, А.И.Яковлев, И.Г.Субочев, Л.А.Дергапуцкая и И.В.Еремина (73) Харьковский авиационный институт им, Н.Е.Жуковского (56) 1. Школьников Я.А. и др. Стеклянное штапельное волокно. M.: Химия, 1969, с.127.

2. Там же, с.122.

3, Авторское свидетельство СССР

N. 142351?, кл. С 03 В 37/06, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ШТАflEJlbНЫХ ВОЛОКОН (р7) Сущность изобретения: устройство содержит диспергирующий блок в виде двух. Изобретение относится к области производства стеклянных волокон, в частности к технологии и оборудованию по получению

Штапельных волокон из мультикремнеземиотых расплавов.

Целью изобретения является повышение производительности и улучшение качества.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид устройства для получения штапельных волокон; на фиг,2 —. цилиндр диспергирующего блока.

Устройство для получения штапельных волокон содержит питатель 1. отверстие 2 которого формирует плоскую струю 3 расплава, поступающую на наружные поверх„„5LJ„„1838258 АЗ расположенных параллельно полых цилиндров из жаропрочного материала и металла с высокой теплопроводностью с системой охлаждения. На внешней поверхности цилиндров выполнены размещенные в шахматном порядке лунки. Диспергирующий блок выполнен с приводом вращения. Уст.ройство также содержит валки, которые выполнены в виде центробежных тепловых труб, систему формирования газового потока, систему охлаждения и систему подачи энергоносителя. Система формирования газового потока выполнена в виде расположенных параллельно валкам паке-, тов плоских диффузоров, которые состыкованы с системой подачи энергоносителя и ориентированы друг к другу под углом

180 С. 2 ил. ности цилиндров 4 и 5, изготовленные из жаропрочного материала 6, в которых выполнены лунки 7, патрубок 8 подвода хладагента на внутренние поверхности 9 цилиндров, изготовленные из металла 10 с высокой теплопроводностью, приводы вращения 11, 12, 13 и 14, валки 15 и 16, с рабочими поверхностями 17 и 18 которых состыкованы скребки 19 и 20, расположен ные в нижней части валков. а над валками, не соприкасаясь с их рабочими поверхностями; расположены пакеты 21 и 22 плоских диффуэоров 23. состыкованные с камерами

24 и 25 ввода энергоносителя.

Устройство работает следующим образом.

1838258 I

Вводят в действие систему охлаждения внутренних поверхностей 9 цилиндров 4 и

5. Включают приводы 11 и 12. Нагревают рабочие поверхности цилиндров 4 и 5 и рабочие поверхности 17 и 18 валков 15 и 16 до заданных температур. Затем включают приводы 13 и 14 и подают энергоноситель в камеры 24 и 25, В качестве энергоносителя могут быть использованы высокоскоростные потоки перегретого пара, сжатого воздуха или газообразные продукты сгорания, в которых ПАВ находятся в зольных частицах. Через несколько минут устройство готово к эксплуатации.

Иэ плавильного агрегата подают расплав в питатель 1, Из питателя 1 через отверстие 2 в аиде плоской струи 3 расплав поступает на вращающиеся в противоположнык направлениях цилиндры 4 и.5, Цилиндры 4 и 5 расположены близко друг от друга так, что сила поверхностного натяжения не позволяет расплаву проникать ниже осей вращения цилиндров. В этом случае на наружных поверхностях цилиндров 4 и 5 образуется лужица расплава, из которой с помощью лунок, выполненных в жаропрочном материале 6, расплав в виде частичек поступает на рабочие поверхности 17 и 18 валков 15 и 16. Из поверхностей 17 и 18 частички расплава, которые уже имеют вид продуктов первичной вытяжки. под действием центробежных сил поступает в поле действия BblcoKocKopocTHoI потокаЪнергоносителя, где и завершается формовэние штапельных волокон. При этпм пакеты 21 и

22 плоских диффузоров 23 формируют плоские потоки, которые направлены под углом

180 друг к другу, что позволяет более технологично организовать производство получения огнеупорного материала по сравнений с известным. устройством, где разброс волокон происходит на 360 . Для получения в этом случае рулонных материалов нужны значительные материальные и энергозатраты.

Комбинирование центробежного диспергирования расплава с последующим введением его в высокоскоростной поток позволяет достигнуть высокой производительности процесса переработки расплава в волокно. э при задэнномдозировании расплава на частички и оптимально подобранном режиме формования волокон получать волокнистый огнеупорный материал улучшенного качества.

Процесс дозирования при диспергировэнии обеспечивается с помощью лунок, выполненных на наружной поверхности цилиндров. Имея одинаковую геометрию лунок, цилиндры, проворачиваясь под удерживаемой ими лужицей расплава, выхватывают из последней одинаковые по объему частички расплава и под действием центробежной силы отбрасывают на рабочие поверхности валков, При согласовании равенства расходов поступающего расплава в виде струи и расхода расплава, увлекаемого из лужицы с помощью лунок цилиндрами, достигается стационарный

"0 процесс формования волокон. Таким образом, при увеличенной производительности в предлагаемом решении достигается единый режим формования для всей волокон, т.е; из всех частичек, поступающих на валки, "5 волокна формуются при одном и том же температурном режиме и при заданной скорости деформаций.

Из экспериментальных исследований видно, что оптимальное формование воло20. кон в потоке энергоносителя происходит при вязкости расплава, равной около 1000

П, но частички расплава, входящего в поток, должны быть не в форме капель или сфер, а в виде "гантелек" или сферы, плавно пере25 ходящей в цилиндр, причем длина цилиндра должна быть больше диаметра сферы. Последняя форма обеспечивается подачей частичек расплава из лужицы центробежным способом на валки. Стабильность поставок

30 частичек такой формы в высокоскоростной поток обеспечивается температурой расплава в лужице, которая равна 1,15- 1.20 температуры плавления расплава, При снижении этой температуры снижается качест35 во получаемого материала. Волокна формуются с диаметром более 6х10 мм, а ковер на выходе из камеры осаждения не обладает необходимой монтажной прочностью. Увеличение температуры расплава в .40. лужице приводит к получению тонких, но коротких волокон, что также ведет к снижению качества получаемого материала, Добиться нужного качества в этом случае можно при интенсификации охлаждения ци45 линдров и рабочей поверхности валков, что потребует значительных дополнительных энергозатрат.

Выполнение валков в виде центробежных тепловых труб позволяет обеспечить

50 стационарно одну (заданную) температуру рабочей поверхности, где начинается процесс формования волокон.

Выполнение диспергирующего блока в виде двух расположенных параллельно

55 полых цилиндров, снабженных системой охлаждения и изготовленных из жаропрочного материала и металла с высокой теплопровбдностью, причем на наружной поверхности цилиндров выполнены лунки, размещенные в шахматном порядке, позво1838258 ляет с высокой эффективностью обеспечить Диаметр цилиндров диспергирующего диспергирование струи расплава с увели- блока 300 мм. Длина цилиндров диспергиченным. расходом на частички одинакового рующего блока 100 мм. Диаметр валков 500 объема и организованную подачу их на ра- . мм. Длина валков 200 мм. бочие поверхности валков, 5 Рабочая поверхность валков выполняГеометрия лунок определяется.из усло- лась из медного листа толщиной 1,2 мм. В вия оптимального процесса подачи части- качестве энергоносителя использовался печек расплава на валки, а это зависит от регретый водяной пар, который подавали на коэффициента поверхностного натяжения пакеты диффузоров под давлением 8 атм, расплава, условия смачиваемости, частоты 10 Соотношение расходов расплава и певращения цилиндров и т.д. Размещение лу- регретого пара поддерживалось во время нок в шахматном порядке на цилиндрах эксперимента1:3. Средняя посечениюскообеспечивает рациональный разброс части- рость энергоносителя на выходе с диффуэочек расйлава нэ рабочую поверхность вал- ров 784 м/с. Отверстие, формирующее ков, исключая процесс коагуляции частиц 15 струю расплава на выходе из питэтеля, вырэсплава. полнено в виде прямоугольника со сторонаРазмещение лунок в коридорном по- ми соответственно 6и15мм, рядке ведет к снижению производительно- Температура расплава, поступающего сти, т.е. количество расплава, поступающее на диспергирующий блок, 2150-2170ОC. в виде струи на диспергирующий блок, не 20 Расход расплава в струе на выходе из будет соответствовать количеству расплава, питателя 660-670 кг/ч. увлекаемого цилиндрами. Это приведет к Полученный таким образом огйеупорн рушению стабильности работы, а затем к ный материал волокнистой структуры соостановке устройства или к уменьшению держал волокна длиной 160 — 180 мм и расхода расплава в струе. Увеличение же 25 диаметром 1-1,2 мкм. Общие неволокничэстоты вращения цилиндров и валков при- стые включения в ковре, получаемом на выведет к росту амплитуды колебаний их раба- . ходе из камеры осаждения, не и ревышали чих.поверхностей, что негативно скажется 0,5;,, на процессе получения волокон, а значит и Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я на качестве получаемого материала, 30 Устройства для получения штэпельйых

Выполнение системы формирования волокон, содержащее диспергирующий высокоскоростного потока в виде пакетов блок.с приводом вращения, системуформиплоских диффузоров, ориентированных рования газового потока, систему охлаждедруг к другу под углом 180О, позволяет обес- ния и систему подачи энергоносителя, о т- печить необходимую степень турбулентно- 35 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышести при формовании штапельных волокон и ния производительности и улучшения качеорганизовать подачу волокнистого матери- ства, оно снабжено валками, которые ала в камеры осаждения, причем это в дан- выполнены в виде центробежных тепловых

Ною техническом реШении осуществляется труб, а диспергирующий блок выполнен в более технологично по сравнению с извест- 40 виде двух расположенных параллельно поным. лых цилиндров из жэропрочного материала

Пример. Получение штапельных во- и металла с высокой теплопроводностью с локон из алюмосиликатного расплава. системой охлаждения, при этом на внешней

Химический состав расплава, . А40з поверхности цилиндров выполнены рэзме50; $!Ог 50. . 45 щенные в шахматном порядке лунки, а сисПоверхности цилиндров изготовлены тема формирования газового потока иэ силицированного графита. Лунки выпол- вгяполненэ в виде расположенных паралнены в виде конусов с высотой 3 мм и диэ- лельно валкам пакетов плоских диффузометромоснованияЗмм, В качестве металла ров, которые состыкованы с системой с высокой теплопроводностью использова- 50 подачи энергоносителя и ориентированы лась медь типа М2, друг к другу под углом 180О.

1838258

Составитель Н. Ильиных

Редактор А. Ходакова Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М. Куль

Заказ 2898 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35. Раушск и наб„4/5

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