Фильерная пластина для вытягивания стекловолокна

 

Союз Советск№д

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 12. 08. 77 (21) 2512201/29-33 (51)

3 (32) (33) (23} Приоритет—

С 0 В 37/08 (осударствениый комитет

СССР яо делам изобретений и открытий (31) Опубликовано 3 0118 06юллетень Мо 4 4

Дата опубликования описания 011 280 (53) УДК 666. 189. .212(088.8) Иностранцы

Хироаки Соно, Тосио Нодзи, Исао Вакаса и Синзо Исикава (Япония) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

"Нитто Босеки КО ЛТД" (Япония} (71) Заявитель (54} ФИЛЬВРНАЯ ПЛАСТИНА ДЛЯ ВЫТЯГИВАНИЯ

СТЕКЛОВОЛОКНА

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к оборудованию по производству стеклянного волокна.

Известна фильерная пластина для 5 вытягивания стекловолокна, выполненная с каналами в поперечном сечении в форме круга (1j.

Однако, когда каналы расположены слишком тесно, т.е. когда расстояние 10 между соседними каналами становится слишком малым, конусы расплавленного стекла, выходящие из каналов с нижней стороны фильерной пластины и состоящие из массы расплавленного стекла, прошедшего через соответствующие каналы, соединяются "- ежду собой благодаря капиллярному .ффекту и. вызывают так называемое "захлебывание", которое в значительной степени ухудшает 20 втягивание нитей. Поэтому существует практический предел увеличения плотности расположения каналов в фильерной пластине. Предотвращение соединения конусов расплавленного стекла 25 обеспечивается за счет увеличения вязкости стекла при охлаждении его поверхности потоком воздуха. Однако увеличение вязкости расплавленного стекла повышает износ выходных участ- 30 ков каналов, в ре зультате которого размер этих выходных участков увеличивается. Поэтому эа короткое время расстояние между соседними каналами становится настолько маленьким, что снова происходит соединение конусов расплавленного стекла, что снижает эффективность работы вытягивающего устройства.

Целью изобретения является предотвращение слипания волокон.

Поставленная цель достигается тем, что в фильерной пластине для вытягивания стекловолокна, рыполненной с каналами в поперечном сечении в форме круга, каждый из каналов выполнен с отношением диаметра на стороне входа стекла к диаметру на стороне выхода стекла в пределах от 1:0,4 до

1:0,9; а высота суженного участка составляет не более 3/4 высоты фильерной пластины.

При этом каждый из каналов может быть выполнен в виде перевернутого усеченного конуса.

На фиг. 1 и 2 показан один из видов выполнения каналов соответственно до начала использования и после использования их в течение некотОрого периода времени, разрез; на фиг.3

784755 выполнение каналов в виде перевернутого усеченного конуса, разрез.

На фиг. 1 показан предпочтительный вид выполнения данного изобретения, в котором канал содержит два цилиндрических участка различного диаметра и состоит иэ трех частей: верхней расточки 1, через которую расплавленное стекло входит в канал нижней расточки 2, обращенной к окружающему воздуху и предназначенной для вывода расплавленного стекла в атмосферу, 1© и промежуточной части 3, при помощи которой расточки 1 и 2 соединяются между собой. Диаметр:-нижней расточки 2 меньше, чем диаметр верхней расточки 1, поэтому расстояние между )$ стенками нижних расточек соседних каналов может быть сделано меньше, чем в обычных фильерных пластинах, причем нет необходимости уменьшать расстояние между осями этих каналов. 20

На фиг. 2 показан канал, который был в употреблении в течение значительного периода времени. Поэтому нижний край 4 нижней расточки 2 под воздействием истирания приобрел несколько больший диаметр. Однако, вви- ду того, что начальный диаметр нижней расточки был малым, расстояние между краями 5 соседних каналов остается достаточно большим, чтобы каждый конус расплавленного стекла был от- 30 делен от соседних, несмотря ка износ.

Хотя при прохо;кдекии потока расплавленного стекла через каналы он испытывает повышенное сопротивление из-за уменьшенного диаметра нижней 3Я расточки 2 и является потому ограниченным, больший диаметр верхней расточки 1 достаточен для компенсации уменьшения расхода потока. Следует указать, что осевая длина верхней и 40 нижней расточек определена таким образом, чтобы обеспечить заданный уровень расхода потока расплавленного стекла. Промежуточная часть 3, соединяющая расточки 1 и 2, предпочтительно выполнена конической, причем угол конусности к горизонтальной плоскости может быть любым.

Расход потока расплавленного стекла, обеспечиваемый фильерной пластиной с каналами, изображенными на 50 фиг. 1 и 2, может быть представлен следующим уравнением: вх -ч)

Х 3+ 6 Х 1 где Q расход потока расплавленного стекла (грамм в минуту);

К вЂ” постоянная; 60

h — количество, каналов;

Н вЂ” уровень расплавленного стекла (см); вязкость стекла (Пэ); х - диаметр верхней расточки (см);у д х — осевая длина верхней расточки, см); у — диаметр нижней расточки (см); у — осевая длина нижней расточки (сгл);

& — угол ггаклока конической промежуточной части.

Было установлено, что наиболее удовлетворительные результаты могут быть получены, если oTHQLLåíèå диаметра верхней расточкй 1, которая создает малое сопротивление потоку, к диаметру нижней расточкк 2, которая создае-. большое сопротивление потоку, каходится в пределах от 1:0,4 до

1:0,9„ а осевая длина нижней расточки составляет ке более 3)1 общей толщины фильеркой пластины или менее, но во всяком случае больше 0,20 мм.

Если диаметр нижней расто ки состав— ляет 0,9 диаметра верхней расточки, расстояние между стзкками нижних рас— точек соседних какалов недостаточно для обеспечения укаэанного выше преимущества, создаваемого уменьшенным диаметром нижней части канала, поэтому после YopoTKQ =o промежутка времени использования будет наблюдаться тенденция к объединению стеклянных конусов, причем э„o = ;ромежуток времени составляет всего три месяца. Такой период, в течение которого фильерная пластика рабо-сает кадежко, является все же недостаточным, хотя ок гораздо больше периода надежной работы обычных фильеркых пластин, у которых ок составляет три-четыре недели. Напрот;<в, если диаметр кижкей расточки составляеl менее 0,4 диаметра верхней расточки, этоI последний диаметр становится слишком большим, и верхкие расточки каналов могут со едикиться между собой. Следовательно, для сохранения отдельных каналов расстояние между их осями должно быть достаточно велико, .то ке согласуется с необходимостью тесного расположения каналов. C д.ругой стороны, если диаметр нижней расточки сделать слишком маленьким, чтобы решить упоглянутую проблему, его осевая длина неизбежно станет весьма малой. При этом для получения таких каналов придется использовать технику сверлекия каналов малого диаметра с весьма высокими требованиями к точкости каналов. Êðoме того, поток расплавленного стекла будет слишком ограничен и будет подвержен значительным изменениям при изменении формы нижней расточки из-за износа.

Таким образом, чтобы фильерная пластина могла удовлетворительно работать в течение долгого периода вре— мени и не подвергаться влиянию недостатков, возникающих благодаря износу, соотношение диаметров верхней и нижней расточек должно находиться в пределах от 1:0,4 до 1;0,9.

784755

0,90

2,00

Т а б л и ц а 2 ез ерез меяц ев

Объединение конусов изза уменьшения усилия вытягивания

Не

Не

Не

Не наблюнаблюнаблюнаблюдалось далось далось далось

Через

1 ме40

3 — 8

Время, требовавшееся

3-8

4 — 12

3-8 сяц

Объединение на разделение, мин наблю60 40

Рост температуры фильерной пластины, С

34 сь 4 далось

Рост температуры фильерной пластины, о

38

22 18

Время,которое требовалось на разделение, мин

3-8

12-18 15-20

Размеры каналов

Диаметр канала

Расстояние между стенками соседних налов ка0,70

Тот же самый результат был получен при использовании фильерной пластины, каналы которой изображены на фиг.3. Фильерная пластина имеет плоские поверхности и множество каналов, выполненных в виде перевернутого усеченного конуса. Отношение диамет5 ра входной части канала б к диаметру выходной части 7 также составляет от 1:0,4 до 1:0,9.

Эффект использования изобретения при контроле за объединением конусов расплавленного стекла может быть оценен по тому, что происходит ли объединение конусов, когда стеклянные нити вытягиваются вручную после остановки наматывающей бобины или прядь 15 нитей вытягивается при помощи устройства, например, :..:.ущего валка, который может вытягив .ть нити с уменьшенной, например, дс .0 м/мин скоростью. С другой стороны, об этом .щ эффекте можно судить по времени, которое требуется на полное разделение фильерной пластины, подвергнутой захлебыванию по всей поверхности, на отдельные нити. Кроме того, рост 25 температуры канала, вызывающей объединение конусов, может создать базу для оценки преимуществ изобретения.

В табл, 1 показана тенденция к объединению конусов, которую имела известная фильерная пластина, в ко- З0 торой было выполнено 2000 каналов, имеющих в поперечном сечении форму круга, причем данные приведены для новой фильерной пластины и для фильерной пластины, использовавшейся 35 в течение одного и двух месяцев.

Таблица 1 Объединение . Нов ая филь конусов из- ерная плас за уменьше- тина ния усилия Не наблю.вытягивани далось,Ь0 (мм) приведены ниже.

1,20

Длина канала 2,00

Размер фильерной пластины 230х4бх2

В отличие от известной фильерной пластины фильерная пластина, выполненная по изобретению и имевшая каналы с различными диаметрами верхней и нижней цилиндрических частеи, размеры которой приведены ниже,показала результаты, приведенные в табл. 2.

Диаметр верхней расточки 1,40

Длина верхн и расточки 1,33

Диаметр нижней расточки 1,00

Длина нижней расточки 0,56

Угол конусности промежуточной части

Отношение диаметров (нижнего к верхнему) 0,71

Расстояние между стенками нижних расточек

Общая длина канала

Размеры фильерной пластины 230х4бх2

В табл. 3 приведены данные о работе фильерной пластины, каналы в которой были выполнены в виде перевернутого конуса, причем размеры (мм) этих каналов и фильерной пластины даны ниже.

Диаметр верха канала 1,40

Диаметр низа канала 1,00

Отношение диаметров (нижнего к верхнему) 0,71

Расстояние между соседними нижними кромками канала 0,90

Высота канала 2,00

Размеры фильерной пластины 230х46х2

784755 аблица3

Нова филь ерна плас тина! ере э меерез меЯц.яцев

Объединение конусов изза. Уменьшения усилия вытягивания

Не наблюНе

Не наблюдалось наблюнаблюдалось далось далось

Время, требовавшееся на разделение, мин

3-9

Рост температуры фильеркой пластины, С 60.40 37 32

В процессе испытаний было установлено, что известная фильерная пластина, когда она была новой, имела производительность 95Ъ, которая снижалась до 85Ъ после использования н течение 1 месяца. Через 2 месяца после начала использования производительность фильерной пластины составляла уже менее 80Ъ, что оказывалось неэкономичный. Это происходило иэ-за унеличенной тенденции к объединению конусов и последующей остановки устройстна для разделения нитей.

В отличие от этого фильерные пластины, выполненные по изобретению, имевшие такой же размер, как и известные Фильеркые пластины, и такое 40 же количество каналов, т.е. 2000, обладают минимальной тенденцией к объединению конусов расплавленного стекла даже после использования в течение б месяцев, сохраняя высокую производительность. После 2 месяцев работы производительность их составляла 95Ъ, а после шести месячной ра- . боты оставалась на достаточно высоком уровне и составляла 94Ъ.

Это преимущество полностью относят эа счет того, что расстояние между кромками соседних каналов на выходной стороне фильерной пластины мажет быть увеличено без увеличения расстояния между осями каналов, т.е. за счет сохранения высокой плотности расположения каналов. Понятно, что даже и при использонании указанной фильерной пластины имеет место износ кромок каналов. Однако этот износ 6О не достигает такой степени, при которой возникает объединение конусов расплавленного стекла, причем даже .после б месяцев работы сохраняется высокая производительность. 65

Любой материал, используемый для

Изготовления известных фильеркых пластин, может быть использован для изготовления фильеркой пластины по изобретению. После проведения серии испытаний было устанонлено,что производительность фильерных пластин по. изобретению была значительно увеличена, когда их изготавливали из сплавов, содержащих,Ъ: 90 платины и 10 радия, 75 платины и 25 радия, 8б платины, 9 родня и 5 золота, 90 платины, 5 палладия и 5 золота и тому подобных сплавов, хотя фильерные пластины, изготовленные иэ других сплавов, обладали различным уровнем износа н зависимости от природы материала.

П р и м e p 1. F3 камере вытягивания была установлена фильерная пластина, каналы н которой имели верхнюю и нижнюю расточки различных диаметров. Наблюдавшееся изменение рабочих характеристик показано н табл. 4.

Данные о фильерной пластине и условиях работы.

Размер фильерной пластины, мм 250х4бх2

Материал фильерной пластины

90Ъ платины, 5Ъ золота и 5Ъ палладия

2008

Количество каналов

Расстояние между осями каналов, мм

Производительность вытягивания, г/мин

Скорость вытягивания„ м/мин фильерная пластина и размеры, мм:

Диаметр верхней расточ

Длина верхней расточки

Диаметр нижней расточк

Длина нижней расточки

Угол конусной промежуточной части

Отношекие диаметров (нижнего к верхнему)

Расстояние между стенками нижних расточек к налов

Общая длина канала

1,90

850

00-1100 следующие меет ки 1

0,50 ,34 ,00 ,51

О,б7

0,90

2,00

Т а б л и ц а 4

Объединение конусов изза снижения усилия вытягивания

Время, требовавшееся на разделение мин

Не не не нанаблюнаблю- блю- блюдадалось

ЛОСЬ ЛО(.Ь ЛОСЬ

3-8

4-10 4-12

784755

Продолжение табл.

Таблкца5

pе меез цев

Не

Объединение конусов изза снижения усилия вытягивания

Не

Не наблюнаблюнаблюнаблюРос температуры фильерной пластины, С далось далось далось далось

47 43 38 34

Расстояние между стенками в нижних расточек каналов, мм

48 43 38 33

90

Формула изобретения

1. Фильерная пластина для вытя30 гивания стекловолокна, выполненная с каналами в поперечном сечении в форме круга, î —;ли,ч а ю щ а я с я тем, что, с целью предотвращения слипания вОЛОКОн каждый из каналОв Вы

35 полнен с отношением диаметра на стороне входа стекла к диаметру на стороне выхода стекла в пределах от

1:0,4 до 1:0,9.

2. Фильерчая пластина по и. 1, отличающаяся тем, что высота суженного участка составляет не более 3/4 высоты фильсрной пластины.

3. Фильерная пластина по п. 1, отличающаяся тем, что

45 каждый из каналов выполнен в виде перевернутого усеченного конуса.

Лсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3905790, 50 кл. 65-2„ опублик. 1975.

1,9

1500

300-850

0,85

2,50

0,90 0,74 0,68 0,65

Производительность,Ъ 96 95 95 93

Пример 2. В камере вытягивания использовалась фильерная пластина, снабженная каналами, выполненными в виде перевернутого усеченного конуса, рабочие условия и их изменения приведены в табл. 5.

Данные о фильерной пластине и условиях работы

Размер фильерной пластины, мм 380х48х2,5

Материал фильерной пластины 90Ъ платины

5Ъ золота

5Ъ палладия

4008

Количество каналов

Расстояние между осями каналов, мм

Производительность, г/мин

Скорость намотки, м/мин

Каналы имеют следующие размеры, мм:

Диаметр верха отверстия 1,30

Диаметр низа отверстия 1,05

Отношение диаметров (нижнего к верхнему) 0,81

Расстояние между нижними кромками соседних каналов

Высота канала

Время, требовавшееся на разделе 5 ние, мин

Рост температуры фильерной пластины, C

20 Расстоянке между нижнимк кромками соседних каналов, мм

Производительность,Ъ

5-10 5-10 6-12 8-12

0,85 0,68 0,64 0,56

784765

Заказ 8592/66 Тираж 528

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписнос

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект ая, 4

Составитель «Н, Ильиных

Редактор Т. Пилипенко Техред М. Петко Корректор .. Ывыгкая