Устройство для получения штапельного волокна

(9) 5 СОЗ В 37/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И 306 РЕТЕН(71) Научно-исследовательская лабораториябазальтовых волокон Института проблемматериаловедения АН УССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1303566, кл. С 03 В 37/06, 1985,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ШТАПЕЛЬНОГО ВОЛОКНА(57) Изобретение относится к производству волокон из минерального расплава, в частности к устройствам эжекционного типа для получения штапельных волокон способом раздува струи расплава энергоносителем, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в химической, энергетической промышленности и других отраслях народного хозяйства. Цель16 т 47 15 10 15 20 25 30 35 40 45 изобретения повышение качества волокна и производительности, В устройстве, содержащем корпус 1 с центрально расположенным соплом 2 для ввода струи расплава и боковыми каналами для подвода энергоносителя, два кольцевых рабочих сопла для раздува струи расплава, автономно соединенных с полостями подвода энергоносителя, и камеру раздува, сопло 3 для первичного раздува выполнено в продольИзобретение относится к производству волокон иэ минеральных расплавов, в частности к устройствам эжекционного типа для получения штапельных волокон способом раэдува струи расплава энергоносителем, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, химической, энергетической промышленности и других отраслях народного хозяйства.Цель изобретения - повышение качества волокна и производительности,На чертеже представлено устройство, продольный разрез,Устройство содержит корпус 1 с центрально расположенным приемным соплом 2 для подачи струи расплва, коаксиальное ему кольцевое сопло 3 подачи энергоносителя для первичного раздува расплава, соединенное с полостью 4 подвода энергоносителя, камеру 5 раздува, кольцевое сопло 6 подачи энергоносителя для вторичного раздува расплава. соединенное с полостью подвода энергоносителя 7. Сопло 3 выполнено в продольном сечении в форме сопла Лаваля и ориентировано.к оси устройства под углом 11-13 О, Сопла 6, выполненное в сечении в форме параллелограмма, расположено между корпусом на выходе иэ него и диффузорной частью камеры 5 раздува и образует с осью устройства угол 15- 17 О. Кроме того, рабочее сопло 6 установлено с воэможностью регулирования щели раздува. Камера раэдува, выполненная на 1/2-1/3 длины цилиндрической и на 1/2-2/3 длины диффузорной с углом раскрытия 15-17, расположена соосно с корпусом и приемным соплом для ввода расплава.Устройство работает следующим образом.Энергоноситель (например, сжатый воздух) поступает под высоким давлением через полость 4 в кольцевое сопло 3, где ускоряется и с большой скоростью выдувается в камеру раздува расплава В камере 5. ном сечении в форме сопла Лаваля и ориентировано к оси устройства под углом 11-13", сопло 6 для вторичного раздува выполнено в сечении в форме параллелограмма, образует с осью устройства угол 15-17 и установлено с возможностью регулирования. щели раэдува, а камера 5 раздува выполнена в верхней части цилиндрической, в нижней диффузорной с углом раскрытия 15-17, при этом соотношение их длин 1:1-1:2, 1 ил. создается. разрежение и под действием эжекционной силы через сопло 2 засасывается струя расплава. Под воздействием высокоскоростного потока энергоносителя происходит дробление струи на элементарные струйки и капли и первичное вытягивание волокон. Затем смешанный поток (газ+ воздух + капли расплава + волокно) из цилиндрической части камеры раздува поступает в диффуэорную часть камеры, где недоформирован н ые частицы расплава, собравшиеся в осевой зоне потока, выходят на периферию эа счет замедления скорости их движения и попадают в зону действия высокоскоростного потока энергоносителя, поступающего из сопла 6, Вторичный раздув расплава завершает процесс формирования волокон и смешивает суммарный поток на выходе из камеры раздува.Выполнение кольцевого сопла 3 подачи энергоносителя для первичного раздува расплава в форме сопла Лаваля, ориентированного к оси устройства под углом 11-13 О, позволяет создать мощный устойчивый аэродинамический поток энергоносителя в верхней части камеры раэдува, в результате чего образуется сильный эжекционный эффект в зоне приемного сопла и улучшаются аэродинамические условия дробления струи расплава и вытягивания волокон. Таким образом, происходит плавное формирование волокна, а именно плавность процесса обеспечивает получение тонкого и длинного волокна.8 ыбор угла наклона сопла 3 к оси устройства вызван необходимостью создания оптимальных условиИ для захвата и раздува струи расплава. Увеличение угла наклона сопла более 13 приводит к снижению эжекционной возможности камеры раздува расплава из-зэ "запирания" проточной части устройства, а также к уменьшению зоны дробления струи. Это приводит к потере производительности и образованию некондиционной продукции, в которой каплевид ных включений больше чем волокон, Диаметр волокон при этом уменьшается Уменьшение угла наклона сопла к оси устройства менее 11 приводит к ухудшениюрасчленения струи расплава и увеличению вытягивающего воздействия на волокна. В результате этого волокно получается более длинным и содержит мало волокнистых включений, но зато имеет больший диаметр.Ориентирование кольцевого сопла 6 к оси устройства под углом 15-17 вызвано тем, что это сопло призвано повысить эжекционную возможность устройства, завершить раздув микроструек и капель расплава и вытягивание волокон из них, улучшить перемешивание потока на выходе из устройства. С увеличением угла наклона сопла более 1T поток энергоносителя, выходящий иэ сопла, противодействует основному потоку, сформированному в камере раздува, снижая его энергию на выходе из камеры. Это приводит к образованию волокон большего диаметра, Уменьшение угла наклона менее 15 приводит к тому, что частицы расплава, которые расположены в осевой зоне камеры раздува, не перерабатываются в волокна, т,е, полученное волокно содержит большое количество нееолокнистых включений,Необходимость регулирования щелираздува сопла б связана с увеличением или уменьшением струи расплава, поступающей в устройство. Регулирование величины щели осуществляется путем резьбового соединения камеры раздува с корпусом устройства,Выполнение камеры раздува в форме цилиндра в верхней части и в форме диффузора в нижней при соотношении их длин1:1-1:2 положительно влияет на процесс формирования волокон, так как способствует максимальному использованию энергии энергоносителя, создавая оптимальные условия для получения тонкого волокна длинноволокн истой структуры с низким содержанием неволокнистых включений. Обьясняется это следующим. Кольцевое сопло 3. выполненное в продольном сечении в форме сопла Лаваля, позволяет получатьвысокоскоростной поток энергоносителя с максимальной скоростью на оси потока и с минимальной на периферии. В результате этого происходит более качественное дробление струи расплава на микроструйки ивытягивание из них волокон. Та как эона первичного дробления и вытягивания находится в цилиндрической части камеры раэдува, то процесс протекает стабильно, отсутствуют потери энергии, энергоносителя и при этом волокна формируются на периферии камеры, а в осевой зоне50 55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 собираются недеформирол;нньн; капли расплаваПоступая в диффузорную наг ть камеры раздува, рабочий поток терче 1 частично кинетическую энергию, а капли распплда с оси камеры перемещаются на ее периФерию и попадают нэ выходе иэ камеры под воздействие высокоскоростного потока энергоноси 1 еля вторичного раздува, При этом длина диффузорной части камеры должна быть или равна,или не более чем вдвое больше длины цилиндрической ее части, что позволяет обеспечить оптимальное время смешения рабочего потока и формирования волокон. Процесс протекает более плавно, что является необходимым условием получения более длинных и тонких воокон с пониженным содержанием неволокнистых включений.При соотношении длин цилиндрической и диффузорной частей камеры раздува менее чем 1:1 затрудняется конструктивное выполнение устройства, При соотношении их длин более чем 1:2 увеличивается длина зоны волокнообразования, происходит остывание струек и частиц расплава и, следовательно, нарушается процесс волокнообразования,Выбор угла раскрытия диффузорной части камеры 15-17 выбран из условия оптимального использования энергии энергоносителя при переработке расплава в волокно. Уменьшение угла раскрытия приводит к росту потерь энергии энергоносителя первичного раздува на трение его со стенками диффузорной части камеры, раздува, а следовательно, к уменьшению ее скорости на периферии, что приводит к росту диаметра волокна. Увеличение угла приводит к потере плавности рабочего потока, в котором наблюдается завихрение потока, скачкообразное изменение давления, на которое теряется часть кинетической энергии, что приводит к увеличению содержания не- волокнистых включений,Расположение рабочих сопл на входе и выходе камеры раздува расплава позволяет увеличить силу воздействия энергоносителя на струю расплава и. следовательно, улучшить качество процесса волокнообразования,Автономная подача энергоносителя к рабочим соплам позволяет регулировать процесс формирования волокон,Совокупность указанных признаков позволяет получить волокнистый материал с диаметром элементарных волокон 2-5 мкм, с содержанием неволокнистых включений 2-4 при производительности установки 800-900 кг/сут с одной фильеры.1673547 формул а изобретен и я Устройство для получения штапельного волокна, включающее корпус с центрально расположенным отверстием для ввода струи расплава и боковыми каналами подвода энергоносителя, два рабочих кольцевых сопла для раэдува расплава, автономно Составитель Н,ИльиныхРедактор Н.Киштулинец Техред М.Моргентэл Корректор В.Гирняк Заказ 2894 Тираж 299 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рэушская наб., 4/5 Производственно-издательский. комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Двухступенчатый раздув расплава с использованием устройства предлагаемой конструкции обеспечивает получение выоскоэффективного теплоизоляционного материала, соответствующего возросшим требовэниям энергетики, строительства, химической промышленности и других отраслей народного хозяйства,соединенных с полостями подвода энергоносителя, и камеру раздувэ расплава, о т лича ющеесятем,что,сцельюповышения качества волокна и производительности,со пло для первичного раэдува выполнено впродольном сечении в форме сопла Лаваля и ориентировано к оси устройства под углом. 11-13 О, а сопло для вторичного рээдува расплава в сечении в форме параллелограмма 10 образует с осью устройства угол 15-170 иустановлено с воэможностью регулирования щели раэдува, при этом камера раэдува выполнена в верхней части цилиндрической, в нижней диффузорной с углом рас крытия 15-170, причем соотношение их длин1;1-1:2,