Устройство для выработки непрерывного волокна из базальтового сырья

Устройство относится к производству непрерывного волокна базальтового сырья, в частности к конструкции фильерного питателя, и может быть использовано на заводах отрасли по производству волокна. Технической задачей изобретения является обеспечение температурной однородности по толщине фильеры при перемещении расплава по каналу, что обеспечивает повышение производительности и эксплуатационной надежности устройства. Устройство для выработки непрерывного волокна из базальтового сырья включает питатель, содержащий электрообогреваемую фильерную пластину с фильерами в его донной части, имеющими толщину стенки в заданных пределах. Стенка фильеры выполнена из биметалла, причем коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны внутренней поверхности фильеры в 2,0-2,5 раза превышает коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны ее наружной поверхности. 2 ил.

 

Изобретение относится к производству непрерывного волокна из базальтового сырья, в частности к конструкции фильерного питателя, и может быть использовано на заводах отрасли по производству волокна.

Известно устройство для выработки непрерывного волокна из базальтового сырья (см. а.с. СССР №1098917, Мкл. С03В 37/08, 1984), содержащий электрообогреваемую фильерную пластину с фильерами в его донной части.

Недостатком данного устройства является нестабильность процесса формирования волокна на фильерах из-за локальных перегревов отдельных участков пластины.

Известно устройство для выработки непрерывного волокна из базальтового сырья (см. патент РФ №2107046, МПК С03В 37/09 1998), включающие питатель, содержащий электрообогреваемую фильерную пластину с фильерами в его донной части, при этом толщина стенки фильеры находится в пределах 0,4-1,0 мм.

Недостатком устройства является наличие локальной температурной неоднородности поступающего в фильер базальтового расплава, при высокой вязкости и малой теплопроводности это способствует кристаллизации с последующим налипанием частиц на внутренней поверхности каналов, и, как следствие, наблюдается повышение обрывности вырабатываемого волокна.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение температурной однородности по толщине фильеры при перемещении расплава по каналу путем устранения возможности кристаллизации базальта на ее внутренней поверхности за счет образования термовибрационного воздействия на движущийся поток.

Технический результат по повышению производительности и эксплуатационной надежности устройства, заключающийся в снижении обрываемости вырабатываемого волокна, достигается тем, что в устройстве для выработки непрерывного волокна из базальтового сырья, включающем питатель, содержащий электрообогреваемую фильерную пластину с фильерами в его донной части, имеющими в заданных пределах толщину стенки, стенка фильеры выполнена из биметалла, причем коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны внутренней поверхности фильеры в 2,0-2,5 раза превышает коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны ее наружной поверхности.

На фиг.1 представлено устройство для выработки непрерывного волокна из базальтового сырья; на фиг.2 - распределение тепловых потоков и градиентов температур по толщине фильера.

Устройство содержит питатель 1 с фильерами 2 в его донной части 3, охлаждающие элементы 4, волокно 5, формируемое из расплава базальта 6. Фильера 2 имеет стенку 7, выполненную из биметалла, при этом коэффициент теплопроводности материала биметалла стенки 7 со стороны внутренней 8 поверхности фильеры 2 в 2,0-2,5 раза превышает коэффициент теплопроводности материала биметалла стенки 7 со стороны ее наружной 9 поверхности.

Устройство работает следующим образом.

Расплав базальта поступает под действием гидростатического давления из варочной части (не показано) в питатель 1, где он распределяется по фильере 2. Расплав, перемещаясь по фильере с температурой (Т_рас) расплава, отдает часть тепла внутренней поверхности 8 биметалла стенки 7 фильеры 2 с толщиной стенки заданных параметров (например, 0,4-1,0 мм).

В связи с тем, что коэффициент теплопроводности внутренней поверхности 8 материала биметалла стенки 7 имеет значение, в 2,0-2,5 раза превышающее значение коэффициента теплопроводности наружной поверхности 9 фильеры 2, то внутренняя поверхность 8 интенсивно нагревается за время прохода единицы массы базальтового раствора по фильере 2, чем обеспечивается стабильный процесс передачи теплоты q_pac к стенке 7 фильеры 2. При этом градиент температуры имеет равномерную эпюру распределения (см., например, Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. - М.: Высшая школа, 490 с., ил.). Воздействие теплоты окружающей среды q_окр на внешнюю поверхность 9 материала биметалла стенки 7, имеющей значение коэффициента теплопроводности в 2,0-2,5 раза меньше, чем коэффициент теплопроводности внутренней поверхности 8 фильеры 2, приводит к резкому снижению величины градиента . В результате возмущающее воздействие теплового потока окружающей среды q_окр практически не оказывает влияние на эпюру распределения температурного градиента расплава базальтового сырья. Кроме этого, выполнение материала стенки 7 из биметалла в условиях эксплуатации с встречно направленных, отличающихся по значению градиентных температур приводит к образованию термовибрации (см., например, Дмитриев В.П. - Биметаллы. Пермь: Наука, 1991, 487 с., ил.), а это резко снижает возможность кристаллизации расплава по мере его движения при контакте с внутренней поверхностью 8 фильеры 2.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что при использовании фильер из биметалла и особом выполнении стенки из материала биметалла с внутренней поверхностью с коэффициентом теплопроводности, в 2,0-2,5 раза превышающим коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны его наружной поверхности, позволяет уменьшить обрывность волокна и повысить связанную с ней производительность устройства. При этом образование волокна при использовании предлагаемого устройства более стабильно, так как возникающая термовибрация устраняет возможность кристаллизации расплава из базальтового сырья.

Устройство для выработки непрерывного волокна из базальтового сырья, включающее питатель, содержащий электрообогреваемую фильерную пластину с фильерами в его донной части, имеющими толщину стенки в заданных пределах, отличающееся тем, что стенка фильеры выполнена из биметалла, при этом коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны внутренней поверхности фильеры в 2,0-2,5 раза превышает коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны ее наружной поверхности.