Фильерная пластина для вытягивания стекловолокна

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к плтинть ()948287

Союз Советскик

Социалистических

Республик (6l ) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 13. 08. 76 (2! ) 2387060/29-33 (23) Приоритет— (32) 08. 12. 75 (3! ) 638526 (33) (5! ) М. Кл, С 03 В 37/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30. 07.82. Бк>ллетеньфо 28 (53) УДК 666. 189. .211(088. 8) Дата опубликования описания 30. 07. 82

Иностранец

Чарльз Хэйли Коггин, младший (72) Автор изобреТения (США) ПОТЕВ ..О

ЮХФ1чЖ".й (71) Заявитель

Иностранная фирма

"Нитто Босеки Ко, ЛТД" (Япония) Вф3 Ц(уТю Ж "с (54 ) ФИЛЬЕРНАЯ ПЛАСТИНА ДЛЯ ВЫТЯГИВАНИЯ

СТЕКЛОВОЛОКНА

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к устройствам для вытягивания стекловолокна.

Известна фильерная пластина для вытягивания стекловолокна, включающая перфорированную плиту, отверстия которой сгруппированы, и токоподвод (1j.

В известной пластине невозможно обеспечить гарантированное перетека- ние стекломассы в пределах группы и исключить или свести к минимуму перетекание стекломассы от отверстий одной группы к отверстиям другой груп. пы, т.е. нельзя обеспечить контролируемое перетекание, чтобы .при обрыве стекловолокна производить выработку утолщенного волокна из пары соседних отверстий, которое затем легко разделить на пару волокон, каждое из которых будет питаться через одиночное отверстие фильеры.

Цель изобретения — повышение эффективности вытягивания.

Поставленная цель достигается тем, что в фильерной пластине для вытягивания стекловолокна, включающей перфорированную плиту, отверстия которой сгруппированы, и токоподвод, группы включает не более трех отверстий оди— накового диаметра с расстоянием между их центрами 1,20-1,45 диаметра, при этом расстояние между центрами крайних отверстий смежных групп составляет 1,4-1,55 диаметра отверстий.

Число отверстий в каждой группе рав но 3, а их центры расположены в вершинах равнобедренного треугольника.

Группы расположены параллельными рядами, причем расстоянием ежду крайними отверстиями смежных рядов больше расстояния между крайними отверстиями смежных групп внутри рядов.

Отверстия каждого ряда имеют одинаковый диаметр, а. расстояния между крайними отверстиями смежных рядов составляют 1,55-1,70 диаметра.

На фиг. 1 схематично показана установка для выработки стекловолокна, снабженная предлагаемой фильерной пластиной; на фиг. 2 — один из участков предлагаемой фильеры в увеличен ном масштабе, разрез; показано, каким образом в спаренных отверстиях фильеры происходит "самоисправлениен при забивании одного из отверстий;

948287 на фиг. 3 — сечение А-A на фиг. 1. в увеличенном масштабе; на фиг. 4 сечение Б-Б на фиг. 3 (нижняя плоскость предлагаемой фильерной пластины, план); на фиг. 5 — нижняя полость ,сегмента фильерной пластины, выполненной в соответствии с первым вариантом конструкции, в увеличенном масштабе; на фиг. 6 — участок 6 сегмента фильерной пластины, изображенного на фиг. 5, в увеличенном масшта-10 бе; на фиг. 7 — другой вариант выполнения нижней поверхности предлагаемой фильерной пластины; на фиг. 8 — третий вариант выполнения фильерной пластины; на фиг. 9 — участок фильерной 15 пластины по третьему варианту изобретения и изображено схематично несколько групп отверстий, одна иэ которых обведена на фиг. 9 штрихпунктирной линией; вид снизу; на фиг. 10 — 0 кривая зависимости контактного угла равновесного состояния стекла от температуры стекла, типичная для тех сортов стекла, для вытяжки которых предназначена предлагаемая фильерная плас- тина.

Установка имеет фидер стеклоплавильной печи 1, на котором сни= ó расположена съемная втулка 2, B конструкцию которой входит фильерная пластина 3.

Расплавленное стекло 4 из фидера печк 1 поступает во втулку 2 и вытекает из отверстий фильеры 3 в виде отдельных тонких нитей стекловслокна 5. Волокна проходят через эамасли-3 ватель 6, который наносит на них слой связующего материала, и ролик 7 и направляются к механизму 8 намотки, вдоль которого перемещается поперечный раскладчик 9. 40

3а счет реэистивного нагрева фильерной пластины 3 стекломасса в нутри втулки 2 постоянно имеет повышенную температуру . Устройство для реэистив-45 ного нагрева фильерной пластины состоит иэ двух шин 10 и 11, которые крепятся к расположенным на противоположных концах фильерной пластины токопроводом 12.

Расположение шин и токопроводов таково, что ток течет вдоль фильернбй пластины в направлении, показанном стрелками на фиг. 3 и 4.

Волокна стекла, вытягиваемые из отверстий фильерной пластины 3, ох55 лаждаются потоком газа, направляемым соплом 13 на нижнюю поверхность фильерной пластины. Гаэ (обычно воздух) обтекает фильерную пластину в поперечном направлении, перпендикулярно на- 60 правлению протекающего через нее тока (фиг. 4). Сопло 13 расположено под фильерной пластиной 3 у одной из ее боковых сторон и закреплено на кронштейне 14, позволяющем регулиро- 65 вать угол наклона сопла к нижней поверхности фильерной пластины.

Фильерная пластина 3 имеет ребра

15 с отверстиями, расположенные поперек пластины (фиг. 4), и перфорированный усиливающий лист или сетку

16, площадь которого равна площади рабочего участка фильерной пластины, причем этот лист соединен с верхними краями ребер и расположен параллельно верхней поверхности фильерной пластины. Сама фильерная пластина, ребра и усиливающая сетка изготовлены иэ оцного и того же материала (например, сплава 90Ъ платины и 10% родня) и образуют одну деталь.

Втулка 2 имеет также выполненную с ней заодно облицовку 17, расположенную над фильерной пластиной, и отражатель 18, который крепится к облицовке 17 и расположен поперек подводящего канала 19, по которому внутри втулки поступает стекломасса.

Отражатель 18 имеет козырек и направляет поступающую во втулку стекломассу к боковым стОронам фильерной пластины, В отражателе сделаны отверстия, которые вместе с отверстиями сетки 16 удерживают твердые частицы (например, огнеупорные песчинки или кристаллы, от попадания в отверстия фильерной пластины.

Подводящий канал 19 выложен изнутри платиновой фольгой 20, которая закрывает не только стенки подводящего канала 19, но и его верхнюю и нижнюю части (фиг, 4)

Предлагаемая фильерная пластина отличается тем, что в ее отверстия объединены попарно в группы, причем отверстия, входящие в группу, расположены в непосредственной близости друг от друга, благодаря чему при обрыве волокна, выходящего из одного из этих отверстий, стекло из этого отверстия перетекает и соединяется с волокном, выходящим из другого отверстия, прежде чем оно достигнет других отверстий фильеры или прежде чем оно охладится настолько, что не обеспечит его соединения или слияния с волокном, выходящим иэ другого отверстия данной группы.

Фильерная платина отличается также тем, что расстояние между спаренными отверстиями в пределах группы, обозначенное ниже как размер а, выбрано достаточно большим для того, чтобы волокна, выходящие иэ пары отверстий группы, не сращивались друг с другом при нормальной работе (в част ности, при нормальном расходе газа).

Размер а, показанный на фиг. 2, характеризует не только основной вариант предлагаемой конструкции, но и три дополнительных варианта (фиг. 5=9) и и:-." «рвется между центрами пары отве ":"."., объединенных в группу. На

9482 87 чертежах показан еще ряд характерных .размеров, Размер Ь равен расстоянию между центрами соседних отверстий двух расположенных в одном ряду групп в направлении протекающего через фильерную пластину тока.

Размер с равен расстоянию между осями отверстий, расположенных в соседних рядах, т.е. в направлении движения газа и направления, перпенди- 10 кулярном направлению протекающего через фильерную пластину тока.

Размер d равен диаметру отверстий фильерной пластины.

Размер е равен расстоянию между 15 центрами крайних отверстий соседних укрупненных групп. Этот размер не характеризует устройство фильерной пластины, у которой отверстия не объединены в более крупные группы, как, например, у фильерной пластины с равномерно расположенными отверстиями (фиг. 7).

Размер Ь делается больше размера а для того, чтобы при обрыве волокна, 5 вытягиваемого из одного из отверстий, стекломасса, оставшаяся в .этом отверстии, перетекала в соседнее парное отверстие и соединялась с вытягиваемым из него волокном и не могла попасть в отверстие соседней пары того ряда отверстий, в котором произошел обрыв. С другой стороны размер Ь выбирается достаточно большим с тем, чтобы увеличить плотность отверстий в фильерной пластине. 35

Роль, которую играют размеры а и Ь, лучше всего можно понять с помощью фиг. 2, где показано поперечное сечение ряда отверстий, расположенных в направлении протекаюцего че- 40 рез фильерную пластину тока, и изображены, в частности, спаренные отверстия одной группы 0-1 и 0-2 и отверстие 0-3 соседней группы. На фиг. 2а— фильерная пластина в момент обрыва

-волокна, вытягиваемого из отверстий

0-1, когда на нижней поверхности фильерной пластины з зоне этого отверстия образуется наплыв стекломассы, не достигающий соседних отверстий. На

-фиг. 2Ь показана фильера в тот момент, когда стекломасса из отверстия 0-1 достигла волокна, вытягиваемого из отверстия 0-2. Очевидно, что из-за раз ницы размеров а и b стекломасса, вытекающая из-отверстия 0-1, достигнет

55 отверстия 0-2 прежде, чем она достигнет отверстия 0-3. На фиг. 2с показано как в следующий момент стекломасI са вытекающая из отверстий 0-1, полностью соединится с вытягиваемым иэ

В

60 отверстия 0-2 волокном, в результате чего произойдет утолщение волокна в месте его выхода из отверстий 0-1 и

0-2 так как при этом оба эти отвер1 стия будут "питать" стеклом эту нить стекловолокна. В это время расстояние между волокнами, вытягиваемыми из отверстий 0-2 и 0-3, будет несколько другим, чем в момент, соответствующий состоянию фильерной пластины, показанному на фиг. 2Ь.

На фиг. 2d и е показано, каким образом происходит разделение одиночной утолщенной нити, вытягиваемой из отверстий 0-1 и 0-2 (фиг. 2с) на две отдельные нити, питаемые стеклом, поступающим в отверстия 0-1 и 0-2. На фиг. 2 показан момент окончательного самоисправления фильеры и ее нормальной работы с вытяжкой из каждого отверстия соответствующей одиночной нити.

В идеальном случае процесс самоисправления (фиг. 2а-fl происходит автоматически без вмешательства оператора. Однако на практике, особенно в том случае, когда оператор хочет ускорить процесс самоисправления фильерной пластины, он всегда может это сделать вручную, используя для разделения волокон (фиг. 2d, е, f) струю воздуха. При автоматической подаче воздуха также можно ускорить процесс самоисправления фильеры (разделения волокон).

Размер с выбирается большЕ размера Ь,так как участок фильеры между отверстиями в направлении размера с нагревается в большей степени, а следовательно, оказывается и более склонным к захлебыванию, чем в направлении размера Ь. Объясняется это увеличенной плотностью тока, протекаюцего через фильеру в направлении с, и меньшим чем в направлении Ь расходом газа. Плотность тока измеряется в направлении, перпендикулярном направлению размера с, а расход газа измеряется в направлении, перпендикулярном направлению размера Ь.

Сравнительно большое расстояние между укрупненными группами спаренных отверстий (размер e) позволяет иметь на поверхности фильеры отдельные "не залитые" стеклом чистые участки, что создает особые преимущества при запуске установки и при неподдающемся самоисправлению обоыве сравнительно толстых волокон.

Группы спаренных отверстий также способствуют очиСтке фильерной пластины, так как они допускают возможность образования утолщенных нитей, питаемых стеклом нз двух или трех отверстий группы (фиг. 2с).

Варианты фильерной пластины с двумя отверстиями в группе показаны на фиг. 5-7, а вариант фильерной пластины с тремя отверстиями в группе показан на фиг. 8. Преимущества предлагаемой фильеры можно оценить, рассмотрев все условия работы установки для вытягивания стекловолокна.

948287

При пуске установки изобретение позволяет оператору должным образом. произвести очистку фйльерной пластины. Пуск установки заключается в выполнении следующих операций.

1. Вначале фильерная пластина заливается стекломассой, которая должна покрывать ее поверхность.

2. Оператор разделяет слой стекломассы на ряд участков, отделенных друг от друга свободными участками, 10 протяженностью равной величине размера е.

3. Оператор разделяет залитые стекломассой участки на волокна.

Эти же самые операции выполняют- 15 ся и при исправлении фильеры, причем эта работа зависит от того, в какой степени произошло "захлебывание" фильерной пластины.

При нормальной работе установки, когда происходит обрыв какой-либо нити, обычно полное исправление фильерной пластины происходит без вмешательства оператора (фиг.2) . Если же по какой-либо причине этого не проис ходит, то все равно произойдет частичное самоисправление фильерной пластины (фиг. 2сT, сопровождающееся образованием волокон.

Размеры отверстий фильерной плас..тины и расстоянче между ними определяются конкретными условиями работы установки.

В табл. 1-3 данн конкретные значения указанных выше размеров (размеры в мм с точностью до одной сотой) для трех различных режимов работы установки.

B первом варианте (фиг. 5 и 6) отверстия образуют ромбовидные группы, каждая из которых состоит из несколь-40 ких рядов отверстий, причем в каждом ряду расположено не менее двух спаренных отверстий ° В этом варианте образующие один ряд группы отверстий состочт из двух отверстий. Ограничен- 45 ные штрих-пунктирными линиями на фиг. 5 участки фильерной пластины образуют сегменты, аналогичные сегментам, показанным на фиг. 4. Фильерная пластина состоит иэ нескольких таких сегментов, расстояние между .которыми больше размера е. Предпочти.тельно между сегментами расположить ребра 15 жесткости фильерной пластины.

В варианте, показанном на фиг. 7 каждая группа отверстий ряда также состоит из двух отверстий ° Расстояние межцу этими группами равно b а расстояние между рядами равно с. Однако в этом варианте отсутствует разбиение отверстий на группы, отстоящие друг от друга на расстояние е. При желании это можно легко сделать, объединив отверстия в прямоугольные группы и расположив их на расстояние е друг от друга.

B варианте, показанном на фиг. 9, отдельные группы отверстий образованы тремя отверстиями и расположены в рядах, отстоящих друг от друга на расстоянии с (расстояние между группами отверстий в пределах ряда равно Ь). Расстояние между отверстиями каждой группь| равно а.

Участок фильерной пластины, ограниченный на фиг. 8 штрих-пунктирной линией, образует одну из секций филь-, ерной пластины. Взаимное расположение этих секций показано на фиг. 9, и как видно из этого чертежа, между каждой парой усиливающих ребер 15 расположено шесть показанных на фиг. 8 секций.

Смачиваемость между фильерой и расплавленным стеклом такова, что равновесный угол контакта лежит в пределах 30-40 . Этот угол равен углу между нижней плоскостью фильеры и касательной к капле жидкого стекла, образующейся на нижней поверхности фильерной пластины, при захлебывании одного из ее отверстий. Полное, смачивание происходит в том случае, когда угол контакта равен нулю, а отсутствие смачивания означает, что этот угол превышает 90

На фиг. 10 показана зависимость от температуры равновесного угла контакта,цля стекла типа Е и фильерной пластины, изготовленной из сплава пластины (90%) и родня (10Ъ). На сечениях показаны углы смачивания, равные 30 и 60 соответственно.

Пз приведенного графика видно, что максимальная смачиваемость имеет место при 1050-1150 С. Именно при этих температурах, а также при температурах до 1300 С и происходит обычно вытягивание стекловолокна.

9482Я7

Таблица 1

Производительность О, 2-0, 3 г/отверстие/мин

1,20й-1,30й 1,40й-1,50й 1,55й-1,65й 1,65й-1,75й

0,94 1,12 1,22 1,32 1,42 1,45 1,55 1,55 1,65

1,02 1,22 1,32 1,42 1,52 1,57 1,68 1,68 1,78

1,07 1,27 1,40 1,50 1,60 1,65 1,75 1,75 1,88

Т а б л и ц а 2

Производительность 0,3-0,5 г/отверстие/мин

1,25й-1,35й 1,40й-1,50й 1,55й-1,65й 1,65й 1,75й

1,14 1,42 1,55 1,60 1,73 1,78 1,88 1,88 2,01

1,19 1 50 1,60 1,68 1,80 1,85 1,98 1,98 2,08

1,27 1,57 1,70 1,78 1,91 1,98 2,11 2,11 2,24

1,32 1,65 1,78 1,85 1,98 2,06 2,18 2,18 2,31

Таблица 3

Производительность 0 5-0,7 г/отверстие/мин

1,30й-1,45й 1,45й-1,55й 1,60й-1, 1,70й-1,80й

1,37 1,78 1,98 1,98 2,13 2,18 2,34 2,34 2,46

1,42 1,85 2,06 2,06 2,21 2,29 2,41 2,41 2,46

1,47 1,91 2,13 2,13 2,29 2,36 2,51 2,51 2,64

1,52 1,98 2,21 2,21 2,36 2,44 2,59 2,59 2,74

Формула изобретения

1. Фильерная пластина для вытягивания стекловолокна, включающая перфорированную плиту, отверстия которой сгруппированы, и токоподвод, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эфФективности вытягивания, группы включают не более трех отверстий одинакового диаметра с расстоянием между их центрами

1,20-1,45 диаметра, при этом расстояние ме*ду центрами крайних отвер- 55 стий смежных групп составляет 1,41,55 диаметра отверстий.

2. Пластина по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что число отверстий в каждой группе равно 3, причем их центры расположены в вершинах равнобедренного треугольника.

3. Пластина по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что группы расположены параллельными ряцами, причем расстояние между крайними отверстиями смежных рядов больше расстояния между крайними отверстиями смежных групп внутри рядов.

4. Пластина .по п. 3, о т л и ч аю щ а я с я тем, что отверстия каждого ряда имеют одинаковый диаметр, а расстояние между крайними отверстиями смежных рядов составляет 1,551,70 диаметра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 419485, кл. С 03 В 37/08, 1972 (прототип).

948287 иг.

d .Ш

ВНИИПИ Заказ 5677/79

Тираж 508 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул. Проектная, 4