Устройство для получения волокон из термопластичного материала

 

М .С,Асланова, В.Е.Хазанов, С.E.Гощу,, .В;Н.Стройцев, Ю.А.Краснов, Ю Р,.Макщеев, В.С. Малинский и Б.П. Кулик ..,, б

f ь,".,";...

) Авт оры изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКОН

ИЗ ТЕРМОПЛАСТИЧНОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к устройствам для получения волокон иэ термопластичного материала и может быть использовано в промйшленности стеклянного волокна, преимущественно для производства волокон из туго5 плавких:, склоннных к кристаллизации расплава стекол с низкой теплопрозрачностью.

Известен стеклоплавильный сосуд для выработки непрерывного стеклянного волокна, содержащий корпус с фильерной пластиной-, токоподводы и установленные один над другим V-образные экраны, вершины которых обра". 5 щены друг к другу и соединены пластиной, связанной с токоподводами (1).

Основным недостатком этого сосуда является низкая производительность при выработке волокна из-за ограни- 20 ченйя возможности повышения величи" ны греющего электрического тока, проходящего через пластину, соединяющую вершины экранов с токоподводами. Попытки увеличения силы тока приводят к сгоранию сосуда. Кроме того, -наблю. дается образование большого градиента вязкости расплава стекла в. гори- зонтальной плоскости в области экранов и боковой стенки корпуса сосуда из-эа низкой теплопроэрачности расплава, что приводит к ухудшению его гомогенизации, повышению обрывности волокон, снижению стабильйости и производительности процесса формования, так как.„поступающий через отверстия в верхнем экране холодный расплав имеет значительно 4олее низкую температуру по сравнению с тем" пературой расплава, соприкасающегося с нагреваемыми боковыми стенками корпуса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности- и достигаемому результату является устройство для получения волокон из термопластичного материала, преимущественно стекла. включающее корпус, внутри кото998399 рого расположены верхний и нижний

Y -образные перфорированные экраны, вершины которых обращены друг к другу, и соединяющие экраны пластины 21.

Однако известная конструкция не обеспечивает гомогенизацию раСплава и стабильный процесс выработки волокон, особенно из тугоплавких, склонных к кристаллизации расплавов стекол 1о с низкой теплопрозрачностью. Расплав стекла при перемещении из верхней зоны устройства в нижнюю не становится однородным, не освобождается от центров кристаллизации и газовых включений и характеризуется большим градиентом температур в горизонтальной плоскости, так как,он движется широким сплошным потоком при наличии застойной зоны расплава между дополнительными пластинами и боковыми стенками сосу. да. Таким образом, расплав стекла оказывается неподготовленным к формованию, что приводит к повышению обрывности волокон при выработке, нестабильности процесса формования и уменьшению его производительности.

Целью изобретения является повышение производительности и улучшение гомогенизации расплава.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для получения волокон из термопластичного материала, преимущественно стекла, включающем корпус, внутри которого расположены зз верхний и нижний т -образные перфорированные экраны, вершины которых обращены друг к другу, и соединяющие экраны пластины, пластины, верхний и нижний экраны соединены с торцевыми

40 стенками корпуса, а пластины выполнены с отверстиями, отношение суммарной площади которых к площади отверстий в нижнем экране составляет 0,12:10,24:1.

Отношение расстояния от оси от. верстий в пластинах до края верхнего экрана к ширине пластины составляет

0,6: 1-0,8: 1.

Отношение толщин пластины и нижнего экрана составляет 0,6:1-1,7-1.

Наличие отверстий в пластинах позволяет расплав стекла, перемещающийся из верхней части устройства в йижнюю, разделить на два потока, один из которых проходит через отвер- 55 стия в нижнем экране, а другой - через отверстия в пластинах. Разделение расплава стекла на два потока при заданном расходе обеспечивает уменьшение массы расплава в каждом потоке по сравнению с массой в общем потоке, что позволяет прогревать расплав при высокой температуре на большую глубину и улучшать его гомо генизацию. При этом оба потока без образования застойной зоны расплава между боковыми торцевыми стенками корпуса перед подачей в зону формования соединяются в один общий поток.

Уменьшение величины отношения суммарной площади отверстий в дополнительных пластинах к площади отверстий в нижнем экране менее 0,12:1 приводит к резкому возрастанию массы потока расплава стекла, проходящего через отверстия в нижнем экране, при этом не удается в достаточной мере прогреть и гомогенизировать стекломассу, т.е. подготовить ее к формованию.

При увеличении отношения .суммарной площади отверстий в пластинах к площади отверстий в нижнем экране более

0,24:1 существенно увеличивается масса расплава стекла в потоке, про. ходящем через отверстия в пластинах, при .этом наблюдается снижение теплосодержания этого потока, который омывает боковые стенки корпуса и, следовательно, процесс гомогенизации стекломассы не протекает, так как тепловая мощность, выделяемая боковыми стенками корпуса,- недостаточна и обеспечивает подготовку расплава стекла только в предлагаемых пределах соотношения площадей отверстий.

Отношение расстояния а от оси отверстий в пластинах до края верхнего экрана к ширине в пластины находится в предалах 0,6:1 — 0,8:1. Уменьшение этого соотношения менее 0,6: 1 приводит к перемещению центров отверстий в пластинах в те их части, которые соединены с верхним экраном, при этом масса расплава стекла в потоке, проходящем через пластинь, будет существенно уменьшаться из-за уменьшения обьема стекла, который может разместиться между пластинами и боковыми стенками корпуса. Это приведет к перегреву потока расплава стекла, проходящего через пластины, и охлаждению потока, проходящегс1 через ниж . ний экран, вследствие возрастания

его массы.

Увеличение соотношения более

0,8:1 приводит к обратному результа99839 ту — увеличению массы потока, проходящего через пластины, и его охлажде. нию и, следовательно, невозможности его гомогенизировать и уменьшению массы потока, проходящего через ниж- S ний экран.

Отношение толщин пластины и ниж" него экрана находится в пределах 0,6:

:1- 1,7:1. Уменьшение этого соотношения менее 0,6:1 приводит к резкому снижению количества тепла, выделяемого пластиной, увеличению вязкости расплава стекла, проходящего через отверстия в пластине, при этом не удается в необходимой мере гомогени- !5 зировать. стекломассу и подготовить.ее к формованию в волокно.

Увеличение отношения более 1,7:l приводит к существенному увеличению тепла, выделяемого пластиной, по m сравнению с нижним экраном. Поток расплава стекла, проходящего через нижний экран, получает мало тепла, его не удается гомогенизировать и подготовить к формованию в волокно. 2S

На фиг.! приведено устройство,про дольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечное сечение; на фиг.3 — разрез А-А на фиг.2.

Устройство содержит корпус, обра- зо зованный боковыми 1 и торцовыми 2 . .стенками и фильерной пластиной с фильерами. Внутри корпуса расположены верхний 3 и нижний 4 перфорированные экраны Ч -образной формы, вершины которых обращены друг к другу. С краями экранов соединены плас. тины 5 с отверстиями. Пластины, верх. ний и нижний экраны соединены с торцовыми стенками корпуса. В верхнеи части корпуса установлены трубки для загрузки стеклянных шариков в устройство.

Благодаря соединению пластин, верхнего и нижнего экранов с торцовыми стенками корпуса представляется возможным повысить производительность устройства при выработке стеклянного волокна по сравнению с известным, так как не существует ограничения в повышении величины греющего электрического тока до требуемого значения, не допускающего сгорания устройства.

Одновременно улучшается технологичность сборки устройства.

Наличие отверстий в дополнительных пластинах позволяет расплав стекла, перемещающийся из верхней части устройства в нижнюю, разделить на

9 6 два потока, один из которых проходит через отверстия в нижнем экране, а другой - через отверстия в дополнительных пластинах. Разделение расплава стекла на два потока при-заданном общем его расходе обеспечивает уменьшение массы расплава в каждом потоке, по сравнению с массой в общем потоке, что позволяет прогревать расплав при высокой температуре на большую глубину и улучшать его гомогенизацию. При этом оба потока без образования застойной зоны расплава между боковыми и торцевыми стенками корпуса передподачей в зону формования соединяются в один общий поток.

Установление в выбранных пределах отношений расстояний а:в площадей отверстий в элементах устройства и их толщины определяет область, в которой расплав стекла разделен на два потока, оптимальные соотношения скоростей перемещения, расходов и вязкостей расплава, что -обеспечивает более полную гомогенизацию распла; ва, поступающего в зону формования, освобождение его от центров кристаллизации и газовых включений, повышение сТабильности и производительности процесса получения волокна.

Предлагаемая конструкция может быть использована также в устройствах со щелевой загрузкой.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно увеличить объем расплава стекла, подготавливаемого к формованию и единицу .. времени, что обеспечивает возможность применения стеклоплавильных сшсудов с увеличенным количеством фильер.

Использование устройства при выра" ботке- непрерывных волокон из туго» плавких, склонных к кристаллизации расплавов стекол с низкой теплопрозрачностью показало, что производительность процесса производства волокон с применением 200-фильерных сосудов увеличилась в 1,5-1,7 раза по сравнению со 100-фильерным питателем.

Формула изобретения

1. Устройство для получения волокон из термопластичного материала, преимущественно стекла, включающее корпус, внутри которого расположены верхний и нижний V -образные перфо7, . 998399 рированные экраны, вершины которых обращены друг к другу, и соединяющие экраны пластины, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью, повышения производительности и улучшения гомогенизации расплава, пластины, верхний и нижний экраны соединены с торцовыми стенками корпуса, а .пластины выполнены с отверстиями, отношение суммарной площади которых к площади 16 отверстий в нижнем экране составляет

0,12:1-0,24::1 ..

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что отношение pac

8 стояния от оси отверстий в пластинах до края верхнего экрана к ширине пластины составляет 0,6,:1-0,8:1.

3.Устройство по пп.1 и 2,о т л ич а ю щ е е с я тем, что отношение толщины пластины и нижнего экрана составляет 0,6:1-1,7:1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 544620 кл С 03 В 37/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

N 610808, кл. С 03 8 37/02, 1976. фиеХ

99и399

Составитель Н.Ильиных

Редактор Н.Егорова Техред H.Tenep Корректор О. Билак

Заказ -1059/39 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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