Устройство для получения штапельных волокон Советский патент 1993 года по МПК C03B37/06 

(Л

С

Изобретение относится к области производства стеклянных волокон, в частности к технологии и оборудованию по получению Штапельных волокон из мультикремнеземи- стых расплавов.

Целью изобретения является повышение производительности и улучшение качества.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид устройства для получения штапельных волокон; на фиг.2 -.цилиндр диспергирующего блока.

Устройство для получения штапельных волокон содержит питатель 1. отверстие 2 которого формирует плоскую струю 3 расплава, поступающую на наружные поверхности цилиндров 4 и 5, изготовленные из жаропрочного материала 6, в которых выполнены лунки 7, патрубок 8 подвода хладагента на внутренние поверхности 9 цилиндров, изготовленные из металла 10 с высокой теплопроводностью, приводы вращения 11, 12, 13 и 14, валки 15 и 16, с рабочими поверхностями 17 и 18 которых состыкованы скребки 19 и 20, расположен ные в нижней части валков, а над валками, не соприкасаясь с их рабочими поверхностями; расположены пакеты 21 и 22 плоских диффузоров 23, состыкованные с камерами 24 и 25 ввода энергоносителя.

Устройство работает следующим образом.

00

со

00

ю ел

00

со

Вводят в действие систему охлаждения нутренних поверхностей 9 Цилиндров 4 и . Включают приводы 11 и 12. Нагревают абочие поверхности цилиндров 4 и 5 и раочие поверхности 17 и 18 валков 15 и 16 до аданных температур. Затем включают приоды 13 и 14 и подают энергоноситель в камеры 24 и 25. В качестве энергоносителя огут быть использованы высокоскоростные потоки перегретого пара, сжатого возуха или газообразные продукты сгорания, в которых ПАВ находятся в зольных частицах. Через несколько минут устройство готово к эксплуатации.

Из плавильного агрегата подают расплав в питатель 1. Из питателя 1 через отверстие 2 в виде плоской струи 3 расплав поступает на вращающиеся в противоположных направлениях цилиндры 4 и 5. Ци- линдры 4 и 5 расположены близко друг от друга так, что сила поверхностного натяжения не позволяет расплаву проникать ниже осей вращения цилиндров. В этом случае на наружных поверхностях цилиндров 4 и 5 образуется лужица расплава, из которой с помощью лунок, выполненных в жаропрочном материале б, расплав в виде частичек поступает на рабочие поверхности 17 и 18 валков 15 и 16. Из поверхностей 17 и 18 частички расплава, которые уже имеют вид продуктов первичной вытяжки, под действием центробежных сил поступает в поле действия высокоскоростного потокггЪнерго- носителя, где и завершается формование штапельных волокон. При этом пакеты 21 и 22 плоских диффузоре 23 формируют плоские потоки, которые направлены под углом 180° друг к другу, что позволяет более технологично организовать производство получения огнеупорного материала по сравнению с известным устройством, где разброс волокон происходит на 360°. Для получения в этом случае рулонных материалов нужны значительные материальные и энергозатрату.

Комбинирование центробежного дис- пергирования расплава с последующим введением его в высокоскоростной поток позволяет достигнуть высокой производительности процесса переработки расплава в волокно, а при заданноодозировании расплава на частички и оптимально подобранном режиме формования волокон получать волокнистый огнеупорный материал улучшенного качества.

Процесс дозирования при диспергиро- вании обеспечивается с помощью лунок, выполненных на наружной поверхности цилиндров. Имея одинаковую геометрию лунок, цилиндры, проворачиваясь под удерживаемой ими лужицей расплава, выхватывают из последней одинаковые по объему частички расплава и под действием центробежной силы отбрасывают на рабочие поверхности валков. При согласовании равенства расходов поступающего расплава в виде струи и расхода расплава, увлекаемого из лужицы с помощью лунок цилиндрами, достигается стационарный

0 процесс формования волокон. Таким образом, при увеличенной производительности в предлагаемом решении достигается единый режим формования для всей волокон, т.в; из всех частичек, поступающих на валки,

5 волокна формуются при одном и том же температурном режиме и при заданной скорости деформаций.

Из экспериментальных исследований видно, что оптимальное формование воло0- кон в потоке энергоносителя происходит при вязкости расплава, равной около 1000 П, но частички расплава, входящего в поток, должны быть не в форме капель или сфер, а в виде гантелек или сферы, плавно пере5 ходящей в цилиндр, причем длина цилиндра должна быть больше диаметра сферы. Последняя форма обеспечивается подачей частичек расплава из лужицы центробежным способом на валки/Стабильность поставок

0 частичек такой формы в высокоскоростной поток обеспечивается тем пературой расплава в лужице, которая равна 1,15-1,20 температуры плавления расплава. При снижении этой температуры снижается качест5 во получаемого материала. Волокна формуются с диаметром более мм, а ковер на выходе из камеры осаждения не обладает необходимой монтажной прочностью. Увеличение температуры расплава в

0. лужице приводит к получению тонких, но коротких волокон, что также ведет к снижению качества получаемого материала. Добиться нужного качества в этом случае можно при интенсификации охлаждения ци5 линдров и рабочей поверхности валков, что потребует значительных дополнительных энергозатрат.

Выполнение валков в виде центробежных тепловых труб позволяет обеспечить

0 стационарно одну (заданную) температуру рабочей поверхности, где начинается процесс формования волокон.

Выполнение диспергирующего блока в виде двух расположенных параллельно

5 полых цилиндров, снабженных системой охлаждения и изготовленных из жаропрочного материала и металла с высокой тепло- пров о Дностью, причем на наружной поверхности цилиндров выполнены лунки, размещенные в шахматном порядке, позволябт с высокой эффективностью обеспечить диЬпергирование струи расплава с увеличенным расходом на частички одинакового объема и организованную подачу их на рабочие поверхности валков.

Геометрия лунок определяется из условия оптимального процесса подачи частичек расплава на валки, а это зависит от коэффициента .поверхностного натяжения расплава, условия смачиваемости, частоты вращения цилиндров и т.д. Размещение лунок в шахматном порядке на цилиндрах обеспечивает рациональный разброс частичек расплава на рабочую поверхность валков, исключая процесс коагуляции частиц расплава.

Размещение лунок в коридорном порядке ведет к снижению производительности, т.е. количество расплава, поступающее в виде струи на диспергирующий блок, не будет соответствовать количеству расплава, увлекаемого цилиндрами. Это приведет к нарушению стабильности работы, а затем к остановке устройства или к уменьшению расхода расплава в струе. Увеличение же частоты вращения цилиндров и валков приведет к росту амплитуды колебаний их рабочих поверхностей, что негативно скажется н,а процессе получения волокон, а значит и на качестве получаемого материала.

Выполнение системы формирования высокоскоростного потока в виде пакетов плоских диффузоров, ориентированных друг к другу под углом 180°, позволяет обеспечить необходимую степень турбулентности при формовании штапельных волокон и организовать подачу волокнистого материала в камеры осаждения, причем это в данном техническом решении осуществляется более технологично по сравнению с известным.

Пример. Получение штапельных волокон из алюмосиликатного расплава.

Химический состав расплава, %: А120з 50; Si02 50.. .

Поверхности цилиндров изготовлены из силицированного графита. Лунки выполнены в виде конусов с высотой 3 мм и диаметром основания 3,мм. В качестве металла С высокой теплопроводностью использовалась медь типа М2.

Диаметр цилиндров диспергирующего блока 300 мм. Длина цилиндров диспергирующего блока 100 мм. Диаметр валков 500 мм. Длина валков 200 мм. 5Рабочая поверхность валков выполнялась из медного листа толщиной 1.2 мм. В качестве энергоносителя использовался перегретый водяной пар, который подавали на пакеты диффузоров под давлением 8 атм.

0 Соотношение расходов р асплава и перегретого пара поддерживалось во время эксперимента 1:3. Средняя по сечению скорость энергоносителя на выходе с диффузоров 84 м/с. Отверстие, формирующее

5 струю расплава на выходе из питателя, выполнено в виде прямоугольника со сторонами соответственно 6 и 15 мм.

Температура расплава, поступающего на диспергирующий блок, 2150-2170°С.

0 Расход расплава в струе на выходе из питателя 660-670 кг/ч.

Полученный таким образом огйеупор- ный материал волокнистой структуры содержал волокна длиной 160-180 мм и

5 диаметром 1-1,2 мкм. Общие неволокнй- стые включения в ковре, получаемом на выходе из камеры осаждения, не превышали 0,5%.

Формула изобретения

0 Устройство для получения штапельных волокон, содержащее диспергирующий блок с приводом вращения, систему формирования газового потока, систему охлаждения и систему подачи энергоносителя, о т5 пинающееся тем, что, с целью повышения производительности и улучшения качества, оно снабжено валками, которые выполнены в виде центробежных тепловых труб, а диспергирующий блок выполнен в

0 виде двух расположенных параллельно полых цилиндров из жаропрочного материала и металла с высокой теплопроводностью с системой охлаждения, при этом на внешней поверхности цилиндров выполнены разме5 щенные в шахматном порядке лунки, а сис- тема формирования газового потока выполнена в виде расположенных параллельно валкам пакетов плоских диффузоров, которые состыкованы с системой

0 подачи энергоносителя и ориентированы друг к другу под углом 180°.

Редактор А. Ходакова

Я/г. 2 Составитель Н. Ильиных Техред М.Моргентал

1838258

saspeQH&xjrne.

Корректор М. Куль