ФИЛЬЕРНЫЙ ПИТАТЕЛЬ Российский патент 2010 года по МПК C03B37/09 

Изобретение относится к области производства непрерывного волокна из расплава базальтовых пород и касается фильерного питателя для получения струи расплава базальта для переработки его в волокно.

В предлагаемом изобретении разработан фильерный питатель, имеющий не менее 260 фильер на фильерной пластине питателя, обеспечивающий устойчивую струю расплавленного базальта из фильер в режиме круглосуточной работы для переработки расплава в непрерывное прочное волокно.

Одной из основных проблем при изготовлении непрерывных базальтовых волокон с заданными физико-механическими и геометрическими характеристиками является обеспечение равномерного распределения температуры и скорости потока расплава базальта в ванне питателя.

В соответствии с патентно-информационными исследованиями разработано достаточно большое количество питателей для выработки волокна из минеральных расплавов, особенно стекловолокон, технология получения которых близка по сути с производством непрерывного базальтового волокна.

Известен струйный питатель (см., например, заявку СССР №1136410/28-12, авт. свид. 238737 по классу 32а 5/26 за 1969 г.), который выполнен в виде конусного сосуда с выпускным отверстием. Питатель вмонтирован в газовую топку, в огневом пространстве которой имеется решетчатая стенка для стабилизации процесса горения. Для обеспечения устойчивого и полного горения, а также для подогрева вытекающей струи расплава топка выполнена со щелевым отверстием, образованным нижней стенкой корпуса топки и поверхностью сосуда, и стабилизаторами горения, расположенными внутри топки. Основной недостаток данного струйного питателя заключается в том, что он имеет сложную конструкцию и обладает исключительно малой производительностью из-за наличия только одного выпускного отверстия для получения волокна.

Известны также устройство для подачи стекломассы (см.. например, заявку СССР № 1150741/29-3, авт. свид. 461908 по классу С03В 37/00 за 1975 г.) и струйный питатель для подачи минеральных расплавов (см., например, заявку СССР № 3698924/29-33 по классу С03В 37/09, авт. свид. 1211230 за 1986 г.). В отличие от предыдущей заявки они имеют питатель большей производительности за счет наличия определенного количества выпускных отверстий для получения волокон. Однако наличие платино-родиевой трубки с двумя конусообразными токоподводами между фидером ванны печи и фильерным питателем усложняет эти конструкции, существенно повышает энергозатраты для выработки волокна, значительно повышает стоимость установок из-за наличия достаточно протяженной дорогостоящей платино-родиевой трубки.

Известен также фильерный питатель (см. заявку СССР на изобретение №2944279/29-33 по классу С03В 37/09, авт. свид. 990698 за 1983 г.), принятый авторами за прототип. Фильерный питатель состоит из корпуса, загрузочного патрубка, распределителя расплава с отверстием и краями, равноудаленными от торцов корпуса сосуда, с помощью которого расплав в виде трех потоков направляется на фильтровальную решетку, равномерно распределяясь по длине сосуда. Для обеспечения заданного количества расплава на фильерную пластину задано определенное соотношение живых сечений фильерной пластины и фильтровальной решетки.

Основным недостатком фильерного питателя-прототипа является наличие распределителя расплава и фильтровальной решетки. Они создают существенное гидравлическое сопротивление прохождению потока расплава базальтовых пород к фильерам питателя. Для уменьшения гидравлического сопротивления необходимо держать расплав базальтовых пород на предельно повышенных температурах, что приводит к дополнительному расходу энергоресурсов и удорожанию стоимости получаемого волокна. Кроме того, само наличие распределителя расплава и фильтровальной решетки усложняет конструкцию питателя в целом.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и создание конструкции фильерного питателя высокой производительности, обеспечивающего качественное изготовление непрерывного базальтового волокна в круглосуточном режиме работы.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в том, что в нем отсутствуют распределитель расплава и фильтрующая решетка. Расплав базальтовых пород непосредственно из фидера плавильной печи поступает напрямую на фильеры питателя. Равномерность распределения температуры и скорости расплава базальта, влияющих на качество волокна, в ванне заявленного фильерного питателя обеспечивается корытообразной формой ванны питателя, состоящей из прямоугольной коробчатой полости со стороны фильерной пластины - дна ванны питателя и трапецеидальной полости с большим основанием на открытой верхней поверхности полости ванны, примыкающей к фидеру плавильной печи.

На фиг.1 изображен фильерный питатель вид сбоку, на фиг.2 - вид с торца, на фиг.3 - вид сверху. Он имеет две боковые стенки 1, две торцевые стенки 2, две центральные 3, четыре боковые косынки 7 и две накладки 5 для крепления двух токоподводов 6 к фильерной пластине 4, имеющей 265 цилиндрических фильер 8.

Работа предложенного фильерного питателя осуществляется следующим образом.

Расплав базальтовых пород подается из фидера плавильной печи непосредственно в ванну 9 питателя. Полость 10 ванны 9 питателя корытообразной формы, состоящей из прямоугольной коробчатой полости 11 и трапецеидальной полости 12, обеспечивает равномерное распределение температуры и скорости потока расплава базальта через фильеры 8, что гарантирует качественное изготовление непрерывного базальтового волокна в круглосуточном режиме работы. Токоподводы 6 с центральными 3, боковыми косынками 7 и накладками 5 обеспечивают равномерный нагрев элементов фильерного питателя. Верхняя трапецеидальная полость 12 ванны 9, выполняющая роль конфузора, обеспечивает равномерную скорость потока расплава базальта в нижнюю прямоугольную коробчатую полость 11 ванны 9. Нижняя прямоугольная коробчатая полость 11 ванны 9 выполняет роль накопителя расплава базальта, обеспечивает равномерную подачу расплава базальта во все фильеры 8 питателя, а также стабилизацию температуры расплава базальта в заданном режиме.

Предложенная конструкция фильерного питателя успешно прошла испытания при изготовлении непрерывного базальтового волокна диаметром 6-18 мкм на заводе Научно-производственного объединения «Вулкан» в режиме круглосуточной выработки расплава базальта (г.Оса, Пермский край, Россия).

Изобретение относится к области производства непрерывного волокна. Технический результат изобретения заключается в обеспечении равномерного распределения температуры и скорости потока расплава базальта в ванне фильерного питателя. Фильерный питатель для производства непрерывных волокон из расплавов базальтовых пород состоит из ванны, фильерной пластины, фильер и токоподводов. Ванна питателя выполнена в виде двух боковых и двух торцевых стенок, днищем ванны является фильерная пластина с фильерами, а сверху ванна открыта. Внутренняя полость ванны имеет корытообразную форму, состоящую из прямоугольной полости со стороны фильерной пластины и трапецеидальной полости с большим основанием на открытой верхней поверхности полости ванны. 3 ил.

Фильерный питатель для производства непрерывных волокон из расплавов базальтовых пород, состоящий из ванны для заливки расплавов, фильерной пластины, фильер и токоподводов, отличающийся тем, что ванна питателя выполнена в виде двух боковых и двух торцевых стенок, днищем ванны является фильерная пластина с фильерами, сверху ванна открыта, при этом внутренняя полость ванны имеет корытообразную форму, состоящую из прямоугольной полости со стороны фильерной пластины и трапецеидальной полости с большим основанием на открытой верхней поверхности полости ванны.