Фильерный питатель для получения волокон из стекла одностадийным методом

 

Сущность изобретения: фильерный питатель для получения волокон из стекла одностадийным методом включает корпус, образованный боковыми и торцовыми стенками, фильерную пластину, горловину, крышку и жестко закрепленный внутри корпуса нагреватель. Горловина выполнена с жестко закрепленным полым распределительным конусом с отверстиями, обращенным вершиной к фильерной пластине, при этом отверстия равномерно расположены на боковой поверхности на расстоянии (0,4 - 0,9)L от вершины корпуса до центров отверстий, где L - длина его образующей. Нагреватель установлен с уклоном к торцовым стенкам и выполнен в виде V-образного желоба, а крышка - с подъемом от торцовых стенок к горловине. Соотношение суммарных площадей отверстий в распределительном конусе, нагревателе и фильерной пластине составляет (1,05 - 1,2) : (1,05 - 3) : 1. 3 ил.

Изобретение относится к конструкции фильерного питателя и может быть использовано в сочетании со струйным питателем для производства волокон из стекла одностадийным методом, преимущественно для получения волокон из тугоплавких, склонных к кристаллизации расплавов стекол с низкой теплопрозрачностью.

Известно устройство для получения волокон из термопластичного материала, включающее корпус, образованный боковыми и торцовыми стенками, фильерную пластину и токоподводы, присоединенные к серединам торцовых стенок /1/.

Основным недостатком этого устройства является малый срок его эксплуатации из-за деформации фильерной пластины, которая прогибается под тяжестью расплава стекла, находящегося в устройстве. Попытки увеличения жесткости фильерной пластины за счет повышения толщины приводят к нежелательному повышению и перераспределению электрического тока по высоте устройства, перегреву отдельных его элементов и преждевременному выходу из строя конструкции.

Известно также устройство для производства непрерывной многофиламентной нити, включающее емкость, которая снабжена вогнутой во всех направлениях со своей наружной стороны фильерной пластиной со множеством фильер, располагающихся по радиусу к ее сферической поверхности /2/.

Основной недостаток указанного устройства заключается в образовании термических деформаций фильерной пластины и трудности создания условий, обеспечивающих получение равномерного температурного поля в подфильерной области, т.к. периферийные участки сферической поверхности фильерной пластины с находящимися на них фильерами экранируют центральный участок фильерной пластины, в результате чего возникает градиент температур в подфильерной области, перегрев и деформация центрального участка и повышенная обрывность волокна в процессе формования.

Известна конструкция фильерного питателя, включающая корпус, образованный боковыми и торцовыми стенками, фильерную пластину, горловину и перекрытие, смонтированное параллельно фильерной пластине и перпендикулярно горловине /3/.

Недостатком указанной конструкции, как и предыдущих, является ограниченный срок ее эксплуатации из-за деформации фильерной пластины и недостаточной жесткости устройства в целом. Кроме того, в области стыка торцовых стенок с перекрытием фильерного питателя при его заполнении расплавом стекла образуются замкнутые воздушные полости, которые нарушают изотермичность фильерного поля и приводят к преждевременному выходу питателя из строя.

Данная конструкция питателя из-за названных выше недостатков имеет низкую производительность.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является фильерный питатель для получения волокон из стекла одностадийным методом, включающий корпус, образованный боковыми и торцовыми стенками, фильерную пластину, горловину, крышку и жестко закрепленный внутри корпуса нагреватель /4/.

В данном решении нагреватель в виде рамки не выполняет функцию распределительного лотка по своей конструкции.

Целью изобретения является повышение срока эксплуатации и производительности фильерного питателя.

Поставленная цель достигается тем, что в фильерном питателе для получения волокон из стекла одностадийным методом, включающем корпус, образованный боковыми и торцовыми стенками, фильерную пластину, горловину, крышку и жестко закрепленный внутри корпуса нагреватель, горловина выполнена с жестко закрепленным полым распределительным конусом с отверстиями, обращенным вершиной к фильерной пластине, при этом отверстия равномерно расположены на боковой поверхности на расстоянии (0,4-0,9)L от вершины корпуса до центров отверстий, где L - длина его образующей, нагреватель установлен с уклоном к торцовым стенкам и выполнен в виде V-образного желоба, а крышка - с подъемом от торцовых стенок к горловине, причем соотношение суммарных площадей отверстий в распределительном конусе, нагревателе и фильерной пластине составляет (1,05-1,2):(1,05-3):1.

На фиг. 1 представлена схема конструкции, вид с торца с разрезом; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - развертка полого распределительного конуса.

Фильерный питатель включает корпус, образованный боковыми 1 и торцовыми 2 стенками, фильерную пластину 3, горловину 4, перекрытие 5, полый распределительный конус 6 и распределительный лоток 7.

Полый распределительный конус 6 обращен вершиной к фильерной пластине, жестко закреплен в горловине, снабжен отверстиями, равномерно расположенными на его боковой поверхности на расстоянии S = (0,4-0,9)L от вершины конуса до центров отверстий, и предназначен для выравнивания температуры расплава по сечению общего потока стекла, поступающего из ячейки фидера через струйный питатель (не показан) в горловину фильерного питателя. Расположение отверстий на боковой поверхности распределительного конуса 6 на расстоянии S - (0,4-0,9)L от вершины конуса до центров отверстий продиктовано тем, что при S < 0,4L не обеспечивается выравнивание температуры расплава по сечению общего потока стекла, в то время как при S > 0,9L происходит разрушение гарнисажного слоя в месте соединения струйного и фильерного питателей, что приводит к резкому нарушению температурного режима процесса выработки волокна, в обоих случаях поставленная цель не достигается.

Использование полого распределительного конуса предложенной конструкции позволяет уже на первом участке перемещения расплава в фильерном питателе улучшить его гомогенизацию, способствуя уменьшению обрывности волокон при формовании, повышению производительности процесса и срока эксплуатации фильерного питателя.

Внутри корпуса с уклоном к торцовым стенкам жестко закреплен электрообогреваемый распределительный лоток 7, выполненный в форме, например, V-образного желоба (возможны и другие формы). На стенках желоба предусмотрены отверстия для разделения на смежные струи поступающего из распределительного конуса расплава стекла, что способствует ускорению процесса газоотделения и гомогенизации расплава, снижению общих теплозатрат на тепловую подготовку единицы объема стекломассы при заданном дебите фильерного питателя, выравниванию температурного поля фильерной пластины и существенно сказывается на снижении обрывности волокон в процессе их формования, повышении производительности и срока эксплуатации устройства.

Во избежание образования замкнутых воздушных полостей в области стыка торцовых стенок с перекрытием фильерного питателя при его заполнении расплавом стекла, перекрытие установлено с подъемом от торцовых стенок к горловине. Благодаря этому по мере повышения уровня расплава в питателе до достижения горловины представляется возможным удалить воздух из области стыка торцовых стенок с перекрытием.

Для обеспечения непрерывного процесса формования волокна и предотвращения разрыва потока расплава при его перемещении в фильерном питателе необходимо, как показали эксперименты, так выбрать количество и диаметры отверстий в элементах фильерного питателя, чтобы суммарные площади отверстий в распределительном конусе, распределительном лотке и фильерной пластине находились соответственно в соотношении (1,05-1,2): :(1,05-3):1.

При отношении суммарных площадей отверстий в распределительном конусе и фильерной пластине меньше 1,05 происходит разрыв потока стекломассы и прекращение процесса формования из-за незначительного повышения вязкости расплава, поступающего в фильерный питатель, или повышения дебита фильерной пластины по равнению с распределительным конусом в случае небольшого повышения его температуры.

При отношении суммарных площадей отверстий в распределительном конусе и фильерной пластине больше 1,2 не происходит в достаточной мере выравнивания температуры по сечению общего потока стекла в нем путем перемешивания центральной части общего потока, имеющей более высокую температуру, с его менее нагретой периферийной частью, что приводит к локальному перегреву фильерного поля.

При отношении суммарных площадей отверстий в распределительном лотке и фильерной пластине меньше 1,05 происходит разрыв потока расплава, в то время как при отношении больше 3 возникает перегрев центрального участка фильерного поля.

Формула изобретения

ФИЛЬЕРНЫЙ ПИТАТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКОН ИЗ СТЕКЛА ОДНОСТАДИЙНЫМ МЕТОДОМ, включающий корпус, образованный боковыми и торцевыми стенками, фильерную пластину, горловину, крышку и жестко закрепленный в корпусе нагреватель, отличающийся тем, что горловина выполнена с жестко закрепленным полым распределительным конусом с отверстиями, обращенным вершиной к фильерной пластине, при этом отверстия равномерно расположены на боковой поверхности на расстоянии (0,4 - 0,9) L от вершины корпуса до центров отверстий, где L - длина его образующей, нагреватель установлен с уклоном к торцевым стенкам и выполнен в виде V-образного желоба, а крышка - с подъемом от торцевых стенок к горловине, причем соотношение суммарных площадей отверстий в распределительном конусе, нагревателе и фильерной пластине составляет 1,05 - 1,2 : 1,05 - 3,0 : 1,0.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3