ВОЛОКНООБРАЗУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2014 года по МПК C03B37/06 

Изобретение относится к области производства штапельных волокнистых материалов из синтетического и минерального сырья способом раздува струи исходного расплавленного материала потоком энергоносителя и может быть использовано при производстве полиэтилентерефталатного волокна и изделий из него, например холстов или нетканого материала.

Устройства для получения штапельных волокнистых материалов, работающие на принципе раздува струи расплавленного исходного сырья потоком пара, воздуха или другого энергоносителя, отличаются от классического способа получения волокон путем их вытягивания через фильеры малого диаметра простотой конструкции и возможностью использовать при производстве волокна вторичное сырье низкого качества. Недостатком таких устройств является сложность получения качественного волокна с малым поперечным размером элементарных волокон и увеличенный расход энергоносителя, приходящийся на единицу массы готового продукта.

Известно волокнообразующее устройство [1], выполненное в виде дутьевой головки, включающее корпус с внутренней кольцевой полостью, соединенной с патрубком для ввода энергоносителя, крышку с отверстием в виде сопла для выхода струи расплавленного материала, центральный канал переменного сечения для ввода струи расплавленного материала, кольцевое щелевое сопло для выхода энергоносителя в атмосферу, досопловую и подсопловую камеры, стакан с отверстиями в донышке и стенках, присоединенный к основанию фильерного питателя и корпусу головки и образующий с крышкой камеру разрежения.

Недостатками такого волокнообразующего устройства являются большой расход энергоносителя, приходящийся на единицу массы готового продукта, обусловленный тем, что длина развертки щелевого сопла более чем в 3,14 раза превышает диаметральный размер струи расплавленного материала, низкая надежность его работы, обусловленная возможностью налипания струи расплавленного материала на внутреннюю поверхность центрального канала переменного сечения и прекращения процесса волокнообразования, а также низкое качество получаемого волокна, обусловленное неопределенной длиной элементарных волокон.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является волокнообразующее устройство [2], содержащее установленную соосно соплу для выхода струи расплавленного материала в направлении ее движения дутьевую головку с кольцевым щелевым соплом для выхода энергоносителя в атмосферу, а также центральным каналом переменного сечения для ввода струи расплавленного материала, причем дутьевая головка установлена с возможностью совершения качательных движений в двух центрах, ось которых проходит перпендикулярно оси кольцевого сопла в месте наименьшего сечения центрального канала.

Недостатками такого волокнообразующего устройства также являются большой расход энергоносителя, приходящийся на единицу массы готового продукта, обусловленный тем, что длина развертки щелевого сопла более чем в 3,14 раза превышает диаметральный размер струи расплавленного материала, низкая надежность его работы, обусловленная возможностью налипания струи расплавленного материала на внутреннюю поверхность центрального канала переменного сечения и прекращения процесса волокнообразования, а также низкое качество получаемого волокна, обусловленное неопределенной длиной элементарных волокон.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение расхода энергоносителя, приходящегося на единицу массы готового продукта, повышение надежности работы волокнообразующего устройства путем исключения возможности налипания струи расплавленного материала на дутьевую головку и прекращения процесса волокнообразования, а также повышение качества получаемого волокна за счет получения элементарных волокон, длина которых изменяется незначительно.

Поставленная техническая задача решена за счет того, что в известном волокнообразующем устройстве, содержащем сопловой агрегат для выхода струи расплавленного материала в атмосферу, источник энергоносителя и дутьевую головку с щелевым соплом для выхода энергоносителя в атмосферу, щелевое сопло размещено под углом 12…18 градусов к продольной оси соплового агрегата для выхода струи расплавленного материала, что обеспечивает уменьшение расхода энергоносителя, приходящегося на единицу массы готового продукта, повышение надежности работы волокнообразующего устройства путем исключения возможности налипания струи расплавленного материала на дутьевую головку и прекращения процесса волокнообразования. Сопловой агрегат выполнен в виде ряда цилиндрических отверстий в количестве А диаметром d=(0,75…0,85)(B/A), общая ось которых параллельна срезу щелевого сопла, что обеспечивает уменьшение расхода энергоносителя, приходящегося на единицу массы готового продукта. Дутьевая головка связана с источником энергоносителя через устройство циклического прерывания потока энергоносителя, что позволяет повысить качество получаемого волокна за счет получения элементарных волокон, длина которых изменяется незначительно.

При оценке соответствия комплекса новых признаков волокнообразующего устройства критерию "существенные отличия" по доступным авторам и заявителю, информационным источникам, в известных технических решениях - признаков, сходных с заявляемыми, обнаружить не удалось.

На фиг.1 приведена конструктивная схема волокнообразующего устройства, на фиг.2 - вид на волокнообразующее устройство справа.

Волокнообразующее устройство содержит установленный в головной части плавильного агрегата (на фиг.1, 2 не показан) сопловой агрегат 1, который выполнен в виде ряда цилиндрических отверстий 2 в количестве A диаметром d=(0,75…0,85)(B/A), общая ось которых параллельна срезу щелевого сопла 5 шириной B в направлении ряда цилиндрических отверстий, а также дутьевую головку 4 с плоским щелевым соплом 5. Плоское щелевое сопло 5 размещено горизонтально под углом 12…18 градусов к продольной оси соплового агрегата 1 и ниже ряда цилиндрических отверстий 3 соплового агрегата 1 для выхода расплавленного материала. Сопловой агрегат 1 для выхода расплавленного материала соединен с устройством циклического прерывания потока энергоносителя 6 и источником энергоносителя 7, например сжатого воздуха. Плоское щелевое сопло 5 выполнено шириной B и высотой H. Волокнообразующее устройство содержит также приемное устройство, например ленточный конвейер 10, который предназначен для формирования из штапельных волокон 9 волокнистого материала 11 в виде холста.

Волокнообразующее устройство работает следующим образом. Из соплового агрегата 1 через ряд цилиндрических отверстий 2 в атмосферу истекают струи 3 расплавленного в плавильном агрегате материала, например полиэтилентерефталата. Формирование такой струи расплавленного полиэтилентерефталата возможно с применением шнекового экструдера. Температура струи 3 на выходе из соплового отверстия 2 для обеспечения требуемых условий дальнейшего волокнообразования должна быть в пределах 270…290°C. Под действием силы тяжести струя 3 расплавленного материала падает вниз по криволинейной траектории и входит во взаимодействие со струей 8 энергоносителя, истекающей из плоского щелевого сопла 5 дутьевой головки 4. Под действием пульсирующей струи 8 энергоносителя струя 3 расплавленного материала расщепляется на элементарные штапельные волокна 9, которые продолжают движение вместе со струей 8 энергоносителя в направлении приемного устройства, например ленточного конвейера 10, оседая на котором образует волокнистый материал 11 в виде холста. Пульсация энергоносителя, например потока воздуха 8, достигается за счет устройства циклического прерывания потока 6, который может быть выполнен в виде приемного и питающего сопел, между которыми размещен диск с несколькими отверстиями, вращение которого осуществляется принудительно от электродвигателя, что обеспечивает регулировку частоты пульсации энергоносителя при постоянном давлении энергоносителя.

Испытания опытного образца волокнообразующего устройства показали, что пульсирующий поток энергоносителя позволяет стабилизировать длину отдельных элементарных волокон 9 при расщеплении струи расплавленного материала 3, так как образование волокон происходит только в периоды подачи энергоносителя. Уменьшение угла между плоским щелевым соплом 5 и осью соплового агрегата 1 меньше 12 градусов приводит к уменьшению скорости потока энергоносителя в координате встречи его со струей 3 расплавленного материала и снижению качества получаемого волокна, а увеличение этого угла больше 18 градусов приводит к преждевременному охлаждению струи расплавленного материала и прекращению процесса волокнообразования. Экспериментально установлено, что выполнение цилиндрических отверстий 2 в количестве A диаметром больше чем d=0,85(B/A) приводит к слиянию отдельных струй расплавленного материала, которые истекают из слишком близко расположенных отверстий соплового агрегата 1, и прекращению процесса волокнообразования. Уменьшение диаметра цилиндрических отверстий 2 меньше чем d=0,75(B/A) приводит к нежелательному увеличению расхода энергоносителя, приходящегося на единицу массы готового продукта, так как в больших промежутках между отдельными отверстиями соплового агрегата 1 поток энергоносителя, истекающий из щелевого сопла 5, полезной работы не создает.

Таким образом, предлагаемое волокнообразующее устройство с устройством циклического прерывания потока энергоносителя позволит уменьшить расход энергоносителя, приходящегося на единицу массы готового продукта, повысить надежность своей работы путем исключения возможности налипания струи расплавленного материала на дутьевую головку и прекращения процесса волокнообразования, а также повышение качества получаемого волокна за счет получения элементарных волокон, длина которых изменяется незначительно. Техническая воспроизводимость устройства и результаты его работы подтверждены испытаниями опытного образца.

Источники информации

1. А.с. №1435552 (СССР), МПК C03B 37/06. Дутьевая головка к фильерному питателю /. Печеный Н.И., Братухин Н.Э., Гаврилюк В.П., Коновалов Н.Г., Примаченко Г.А. Опубл. В БИО №41, 1988.

2. Патент РФ №2362746. Волокнообразующее устройство. Авт. Сентяков Б.А., Сентяков К.Б., Шайхразиев Ф.Ф., Святский М.А.. МПК С03В 37/06. Опубл. 2009, Бюл. №21.

Изобретение относится к области производства штапельных волокнистых материалов из синтетического и минерального сырья способом раздува струи исходного расплавленного материала потоком. Техническим результатом изобретения является уменьшение расхода энергоносителя и повышение надежности работы устройства. Волокнообразующее устройство содержит сопловой агрегат для выхода струи расплавленного материала в атмосферу, источник энергоносителя и дутьевую головку с щелевым соплом для выхода энергоносителя в атмосферу. При этом щелевое сопло размещено под углом 12-18 градусов к продольной оси соплового агрегата для выхода струи расплавленного материала, который выполнен в виде ряда цилиндрических отверстий в количестве A диаметром d=(0,75-0,85)(B/A), общая ось которых параллельна срезу щелевого сопла шириной B, а дутьевая головка связана с источником энергоносителя через устройство циклического прерывания потока энергоносителя. 2 ил.

Волокнообразующее устройство, содержащее сопловой агрегат для выхода струи расплавленного материала в атмосферу, источник энергоносителя и дутьевую головку с щелевым соплом для выхода энергоносителя в атмосферу, отличающееся тем, что щелевое сопло размещено под углом 12-18 градусов к продольной оси соплового агрегата для выхода струи расплавленного материала, который выполнен в виде ряда цилиндрических отверстий в количестве A диаметром d=(0,75-0,85)(B/A), общая ось которых параллельна срезу щелевого сопла шириной B, а дутьевая головка связана с источником энергоносителя через устройство циклического прерывания потока энергоносителя.