Волокнообразующее устройство

(51 о С 03 В 37/06 ТЕНИ ЕИ Б ПИС я является повышести при снижении ОСУДАРС 1 БЕ 1 НЫИ КОМИТЕ ТПО ИЗОЬРЕТЕНИЯМ И 01 КРЫТИЯМ1 РИКНТ ССГР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Харьковский авиационный институт им.Н.Е,Жуковского(57) Изобретение относится к области получения штапельных волокон, в частности кустройствам для переработки струи расплава в волокна способом горизонтального раздува, и может быть использовано впромышленности теплоэвукоизоляционныхматериалов. Изобретение направлено наповышение производителвности при сниИзобретение относится к области получения штапельных волокон, в частности к устройствам для переработки струи расплава в волокна способом горизонтального раздува, и может быть использовано в промышленности теплозвукоизоляционных материалов,Целью изобретениние производительноэнергозатрат.На фиг,1 показано устройство, продольный разрез; на фиг.2 - вид А на фиг.1.Волокнообразующее устройство содержит корпус 1. переднюю 2 и заднюю 3 крышки, состыкованное с крышкой 2 приемное сопло 4, концентрично которому расположено рабочее сопло 5, образованную внутренними стенками крышек полость 6 для энергоносителя, выполненное в корйусе 1 отверстие 7 для ввода энергоносителя, ка 1675234 А жении энергозатрат. Камеры волокнообразовдния выполнены в виде полого тела вращения, внутренняя и наружная поверхности которого выполнены конусными и ориентированы относительно дру друга тдк, что в плоскости большео основания внутренней поверхности расположено меньшее основание наружной поверхности, д эжектор выполнен в виде кольцевого профиля, размещенного соосно телу вращения и содержащего полость для ПАВ, внутренняя стенка которои выполнена с отверстиями, куда установлены и герметично закреплены цилиндры, имеющие соединенные осевые и боковые каналы, причем последние направлены в сторону выходного сечения эжектора, а цилиндры, расположенные радиально, образуют с осью устройства угол 80"-850. 2 илмеру 8 распыления, камеру 9 волокнообразования, которые совместно с камерой 10 смешения соплом 4 и соплом 5 образуют проточную часть устройства. при этом соосно камере 9 размещен кольцевой профиль 11, состоящии из наружной 12 и внутренней 13 крышек, которые фиксируются относительно друг друга шлицевои гайкой 14, причем крышки 12 и 13 образуют полость 15 для ПАВ, которая соединяется с помощью каналов в цилиндрах 16 с камерой 10, а ПАВ поступают в полость 15 через патрубок 17, кроме этого кольцевой профиль 11 фиксируется относительно корпуса 1 с помощью планок 18.Волокнообразующее устройство работает следующим образом.Через отверстие 7 в устройство подают энергоноситель под высоким давлением (8 - 9 ати). С полости 6 энергоноситель поступа 1675234ет в рабочее сопло 5, а иэ него с большой скоростью в камеру 8, Большая скорость энергоносителя создает эжекционный эффект в зоне сопла 4 и на выходе из камеры 8, благодаря этому в устройство поступает окружающая среда через сопло 4 и канал. образованный крышкой 3 и кольцевым про филем 11. В полость 15 через патрубок 17 вводят ПАВ, которые через каналы в цилиндрах 16 поступают в эжектируемый поток, а затем вместе с ним в камеру 10 смешения. Устройство готово к эксплуатации, Если в качестве энергоносителя используется перегретый пар, необходимо подождать 810 мин, чтобы избавиться от конденсата. В струе расплава устройство подводят под углом 90, Расстояние между приемным соплом 4 и струей расплава выбирают из условия оптимального удержания последней за счет эжекционного эффекта. Пройдя приемное сопло 4, струя расплава попадает в зону действия потока энергоносителя, сформированного рабочим соплом 5. В камере 8 происходит распыление струи расплава и заканчивается процесс дробления капель, в камере 9 начинается процесс волокнообразования, который завершается в камере смешения, где в зоне взаимодействия рабочего и эжектируемого потоков из продуктов первичного раздува происходит формование штапельных волокон.Выполнение камеры волокнообразования в виде полого тела вращения, внутренняя и наружная поверхности которого выполнены конусными и ориентированы относительно друг друга так, что в плоскости большего основания внутренней поверхности расположено меньшее основание наружной поверхности, позволяет совместно с камерой распыления образовать облэсть с оптимальными параметрами потока энергоносителя, обеспечивающего как первичное, так и вторичное дробление капель дозаданного диаметра, которое происходит при определенной критическои скорости потока, и начало направленного деформирования равномерно распределенных в поперечном сечении рабочего потока капель расплава. В этом случае длина камеры распыления и камеры волокнообразоеания определена процессом конвективного теплообмена и процессом дробления струи расплава, при которых вторичное дробление происходит в начальной зоне камеры волокнообразования и вязкость расплава здесь же достигает оптимального значения сточкИзрения волокнообразования. Так как введе е ПАВ в зону волокнообра;сования происходит в камере 10, то в камерах 8 и 9 процесс теплообмена происходит менее ин 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тенсивно, что и позволяет добиться вторичного дробления первичных капель расплавов, относящихся к разряду расплавов с коротким температурным интервалом волокнообразования. Это позволит перерабатывать струи с увеличенным расходом расплава при получении готовой продукции заданного качества, так как формование волокон начинается при равномерном профиле скоростей энергоносителя. Выполнение эжектора в виде кольцевого профиля обеспечивает минимальные потери кинетической энергии рабочего потока энергоносителя в зоне взаимодействия его с эжектируемым потоком окружающей среды и позволяет образовать камеру смешения, формирующую суммарный поток на выходе из устройства. Аэродинамические характеристики эжектора, выполненного в таком виде позволяют размещать в эжектируемом потоке, который формирует канал, образованный крышкой 3, наружной поверхностью полого тела вращения и крышкой 13, цилиндрические элементы под 90 к направлению потока без существенного снижения скорости последнего на входе в камеру 10. Это позволило разместить полость для ПАВ внутри профиля и соединить ее с камерой смешения с помощью соединенных осевых и боковых каналов, выполненных в цилиндрах, которые располагаются радиально в канале эжектируемого потока. При поперечном отношении эжектируемым потоком цилиндров в их теневой зоне образуется область сильного разрежения. В этой области находятся выходные сечения боковых каналов. За счет созданного эжекционного эффекта ПАВ из полости 15 через каналы в цилиндрах 16 поступают в набегающий поток, распыляются и уносятся в камеру 10, Причем, как видно из практики, оптимальное расположение цилиндров относительно камеры волокно- образование получается тогда, когда выходные сечения боковых каналов расположены в одной плоскости с выходным сечением камеры волокнообразования. Удаление цилиндров в камеру смешения приводит к нарушению процесса формования волокон из-за налипания на цилиндры, а смещение цилиндров к крышке 3 снижает эжекционный эффект в их теневой зоне, поэтому для подачи нужной дозы ПАВ необходимы дополнительныее знергозатраты. Для обеспечения эффективного процесса волокнообразования необходимо, чтобы ПАВ взаимодействовали с частичками расплава до того, как те достигнут сечения/О аэродинамического потока, где относительная скорость его равна нулю. Это достигается геометрией камеры смешения и ориентированием цилиндров к оси эжектора под углом а = 80-85.Увеличение а приводит к тому, что ПАВ не протекают в осевую зону потока в камере смешения, что приводит к увеличению процента общих неволокнистых включений и к появлению в волокнистом материале коротких непрочных волокон, которые резко снижают монтажную прочность ковра, Это происходит из-за того, что ПАВ распространяются только в периферийной зоне камеры смешения. Так, увеличение а до 90 приводит к 34,8; общих неволокнистых включений, Дальнейшее увеличение а приводит к снижению эжекционного эффекта в теневых зонах цилиндров, что снижает расход поступающих ПАВ в зону волокнообразования за счет энергии потока энергоносителя,Уменьшение а нецелесообразно, так как это также приводит к необходимости дополнительных энергозатрат для ввода ПАВ в камеру смешения.Совокупность указанных признаком позволила с помощью данного технического решения при переработке расплава (50 А 120 з и 506 5102) в штапельные волокна достигнуть производительности 623 кг/ч при содержании неволокнистых включений, больших 0,5 мм, 1,3;ь, общих 21,6;, тогда как при тех же энергозатратах с помощью известного устройства интенсивность получения волокон достигла 466 кг/ч при неволокнистых включениях, больших 0,5 мм, 2,4, общих 28.7"-,ь. При этом в качестве 5 энергоносителя использовали перегретыйпар с температурой, не превышающий 140 С. Формула изобретения 1 О Волокнообразующее устройство, содержащее сборный корпус с отверстием для ввода расплава, рабочее сопла, камеру распыления и камеру волокнообраэования, состыкованную с эжектором, прочная часть 15 которого образована внутренней поверхностью кольцевого профиля и наружной поверхностью камеры волокнообразования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности при сни жении энергозатрат, эжектор выполнен издвух крышек, которые состыкованы герметично и образуют кольцевой профиль с полостью для ПАВ, причем наружная крышка выполнена с патрубком для подачи ПАВ, а 25 внутренняя - с радиальными отверстиями, вкоторых герметично закреплены цилиндры, выполненные с осевым и боковым каналами, соединяющими проточную часть эжектора с полостью для ПАВ, при этом 30 цилиндры ориентированы боковыми каналами вдоль проточной части эжектора в сторону выходного сечения и образуют с осью устройства угол 80 85 ОТираж 296 ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5