УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКОН ИЗ МИНЕРАЛЬНЫХ РАСПЛАВОВ Российский патент 2004 года по МПК C03B37/06 

Изобретение относится к минераловатному производству, в частности к устройствам для получения методом раздува тонких и супертонких волокон из минеральных расплавов.

Известно устройство для получения волокон из минеральных расплавов, содержащее раздаточную вертикально расположенную и одетую на вал раздаточную чашу, вращающуюся с частотой до 1160 об/мин через клиноременную передачу от электродвигателя и кольцевое дутьевое устройство с отверстиями для истечения сжатого воздуха или пара расположенными по окружности (Механическое оборудование предприятия строительных материалов, изделий и конструкцией. - М.: Машиностроение, 1990, стр. 374…375).

Расплав из вагранки по лотку поступает на раздаточную чашу. Благодаря вращению расплав распределяется по ее окружности и в виде капель, под действием центробежной силы, срывается с ее кромок и под избыточным давлением, струей пара или сжатого воздуха, выходящих из отверстий кольцевого дутьевого устройства, вытягивается в волокно.

Недостатком этого устройства является наличие в готовом продукте значительного количества отходов - "королька".

Наиболее близким по достигаемому результату и предлагаемому решению является устройство для получения минерального штапельного волокна путем раздува расплава энергоносителем, защищенное a.c. № 232309, МПК С 03 В 37/06.

В этом устройстве канал для подачи энергоносителя расположен в передней части камеры тангенциально к оси камеры, а в выходном канале камеры установлен диффузор, создающий кольцевую щель, через которую поступает энергоноситель из дополнительного канала, примыкающего к выходному каналу.

Струя расплава, поступающая с лотка вагранки, засасывается в канал для входа расплава за счет разрежения создаваемого по оси камеры тангенциальным потоком энергоносителя, поступающего через входной канал. При этом за счет вихреобразования расплав закручивается и струя разрушается под действием возникающих в ней центробежных сил.

Продукты разрушения струи поступают в диффузор и раздуваются в штапельное волокно потоком энергоносителя из канала, выходящего с большой скоростью из кольцевой щели. Волокно затем поступает в выходной канал.

При использовании этого устройства образуется также значительное количество "королька", так как не обеспечивается перед волокнообразованием гарантированное получение из всего расплава пленок и струек, из которых только и образуются волокна, благодаря исследованию этого процесса с помощью ускоренной киносъемки, согласно которому волокна образуются только из пленок и струек, а капли, получаемые при этом процессе, кристаллизуются в" корольки" и заполняют волокна, уменьшая выход конечного продукта (Ю.П.Горлов и др. Технология теплоизоляционных материалов. - М.: Стройиздат, 1980, с. 183).

Задача предлагаемого решения состоит в том, чтобы минеральный расплав в предлагаемом устройстве перед раздувом превратить только в струйки и пленки, из которых затем и получить волокна, причем толщина волокон соответственно будет зависеть от толщины пленок и стружек.

Поставленная задача достигается тем, что в качестве устройства для получения волокон из минеральных расплавов используется эжектор Овсянникова (патент № 1492844, МПК F 04 F 4/423). Эжектор содержит осесимметричное тело с кольцевым соплом активного газа, камеру высокого давления, соосный с телом рассекатель, патрубок подвода активного газа.

Торцевая поверхность тела со стороны рассекателя выполнена в виде тора, а кольцевое сопло активного газа образовано поверхностью тора и наружной поверхностью рассекателя. В рассекателе выполнены спиральные каналы закрутки потока, посредством которых камера высокого давления сообщена с кольцевым соплом. Выпуклые поверхности каналов закрутки выполнены плавно сопряженными с наружной поверхностью рассекателя. Патрубок подвода активного газа подключен к камере высокого давления по оси тела. Торцевая поверхность рассекателя выполнена вогнутой.

Эжектор работает следующим образом.

Сжатый воздух - активный газ поступает в камеру высокого давления по патрубку, оттуда через спиральные каналы в кольцевое сопло, закручиваясь при этом вокруг оси эжектора и затем при выходе из кольцевого сопла за счет эффекта Коанда поток разворачивается на 180° и продолжает движение вдоль наружной поверхности тела, причем пассивная среда эжектируется перпендикулярно торцевой поверхности тела, одновременно получая вращение вокруг оси эжектора.

Таким образом, расплав, попадая на вогнутую поверхность рассекателя, получая вращение вокруг оси эжектора, равномерно растекается по поверхности рассекателя за счет центробежной силы и стекает равномерно распределенной по периметру пленкой, а затем подхватывается сплошным потоком сжатого воздуха выходящего из кольцевого сопла и вытягивается в нити.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Предлагаемое устройство-эжектор содержит осесимметричное тело 1 с кольцевым соплом 2 сжатого воздуха, камеру 3 высокого давления, соосный с телом 1 рассекатель 4, патрубок 5 подвода сжатого воздуха. Торцевая поверхность 6 тела 1 со стороны рассекателя выполнена в виде тора, а кольцевое сопло 2 сжатого воздуха образовано поверхностью 7 тора и наружной поверхностью 8 рассекателя 4. В рассекателе 4 выполнены спиральные каналы 9 закрутки потока, посредством которых камера 3 высокого давления сообщена с кольцевым соплом 2. Патрубок 5 подвода сжатого воздуха подключен к камере 3 высокого давления по оси потока сжатого воздуха. Торцевая поверхность 10 рассекателя 4 выполнена вогнутой.

Минеральный расплав 11 подается на поверхность 10 рассекателя 4 по желобу 12.

Устройство работает следующим образом. Сжатый воздух по патрубку 5 поступает в камеру 3 высокого давления, откуда через спиральные каналы 9 в кольцевое сопло 2, приобретая при этом направление по касательной к наружной поверхности рассекателя 4. Закрученный поток сжатого воздуха выходит из кольцевого сопла 2 и, огибая торцевую поверхность 6 тела 1, выполненную в виде тора, разворачивается за счет эффекта Коанда на 180° и продолжает движение вдоль осесимметричного тела 1, вовлекая при этом в движение пассивную среду. При огибании торцевой поверхности 6 тела 1 сжатый воздух эжектирует атмосферный воздух 13 и при этом за счет своего вращения закручивает атмосферный воздух по стрелке 14, а минеральный расплав 11, стекая по желобу 12, попадает в поток эжектируемого атмосферного воздуха 13, вращающегося 14 вокруг оси эжектора, попадает на торцевую поверхность 10 рассекателя 4, при этом также закручивается и за счет вращения и вогнутой поверхности 10 растекается по ней, достигает кромки 15 рассекателя 4 и в виде пленки контактирует со сжатым воздухом, выходящим из кольцевого сопла 2, равномерно далее растягивается и, превращаясь в волокна, огибает торцевую поверхность 6 корпуса 1 и уносится в виде волокон в камеру осаждения (на чертеже не показано).

Сжатый воздух, двигаясь по кольцевому соплу 2, охлаждает рассекатель 4 и тело 1. Кроме того, эжектируемый воздух 13 прижимает пленку расплава к поверхности 6 тела 1 и также охлаждает расплав и тело 1 эжектора, поэтому дополнительного охлаждения не требуется.

Расплав 11, попадая на поверхность 10 рассекателя 4, равномерно растекается по вогнутой поверхности и равномерно подхватывается сжатым воздухом одинаково по всей кромке 15 рассекателя 4 и далее по поверхности 6 тела 1, чем обеспечивается непрерывность процесса, а соответственно невозможность образования капель, которые могли бы превратиться в "корольки". Таким образом, процесс образования волокон будет происходить без сопутствующего процесса образования "корольков", что значительно увеличит выход годного.

Увеличение скорости движения сжатого воздуха по кольцевому соплу, а соответственно и скорости его вращения 14 вокруг оси эжектора увеличит скорость движения расплава по поверхности рассекателя 4 и уменьшит толщину его пленки, стекающую с кромки 15 рассекателя 4, и соответственно уменьшит толщину получаемых волокон.

Изобретение относится к минераловатному производству, в частности к устройствам для получения тонких и супертонких волокон методом раздува. Поскольку волокна при раздуве получают только из пленок и струек, в изобретении применяют эжектор Овсянникова для получения волокон из минеральных расплавов. Эжектор содержит осесимметричное тело с кольцевым соплом активного газа, камеру высокого давления, соосный с телом рассекатель, патрубок подвода активного газа, причем торцевая поверхность тела со стороны рассекателя выполнена в виде тора. Кольцевое сопло активного газа образовано поверхностью тора и наружной поверхностью рассекателя, в котором выполнены спиральные каналы закрутки потока, посредством которых камера высокого давления сообщена с кольцевым соплом, причем выпуклые поверхности каналов закрутки выполнены плавно сопряженными с наружной поверхностью рассекателя. Патрубок подвода активного газа подключен к камере высокого давления по оси тела - в качестве устройства для получения волокон из минеральных расплавов. Техническая задача изобретения - увеличение производительности процесса и уменьшение толщины вырабатываемого волокна за счет повышения скорости движения сжатого воздуха. 2 ил.

Применение эжектора, содержащего осесимметричное тело с кольцевым соплом активного газа, камеру высокого давления, соосный с телом рассекатель, патрубок подвода активного газа, причем торцевая поверхность тела со стороны рассекателя выполнена в виде тора, а кольцевое сопло активного газа образовано поверхностью тора и наружной поверхностью рассекателя, в котором выполнены спиральные каналы закрутки потока, посредством которых камера высокого давления сообщена с кольцевым соплом, причем выпуклые поверхности каналов закрутки выполнены плавно сопряженными с наружной поверхностью рассекателя, а патрубок подвода активного газа подключен к камере высокого давления по оси тела, - в качестве устройства для получения волокон из минеральных расплавов.