Устройство для получения штапельных волокон

(191 011 сю 4 С 03 В 37/06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 77 УХ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Харьковский авиационный институт им. Н.Е. Жуковского(54) УСТРОЙСТВОДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ШТАПЕЛЬНЫХ ВОЛОКОН(57) Изобретение относится к произв:.-дству легковесных волокнистых огнеФупорных материалов, в частности к устройствам для получения супертонкого штапельного волокна из минеральных расплавов способом горизонталь" ного раздува струи расплава саимаемой средой. Изобретение направлено на улучшение качества и повышение производительности. Устройство для получения штапельных волокон содержит1502493корпус 1 с передней 2 и задней 3крышками, расположенное в крышке 2 приемное сопло 4, образованную корпусом 1 и крышками 2 и 3 полость 5 под 5 вода энергоносителя, эжектор 6, состыкованный с крышкой 3. С соплом 4 последовательно соединены модули 7 и 8, а за модулем 8 размещен турбулизатор 9. Модуль 7 содержит рабочее 10 4сопло 1 О, выполненное н виде кольце- но: о блока плоским сопел с кОсым срезом, которые образуют с осью устрой:тна угол 45-60, Рабочая эона моду 1 ей 7 и 8 йыполнена в ниде конусных поверхностей 14 и 15 с углом раскрыотия 12-22, а полость 5 выполнена с радиальными перегородками 16 и 17, образующими каналы 18 и 19. 3 ил, Изобретение относится к производству легковесных волокнистых огнеупорных материалов, в частности к устройствам для получения супертонкого штапельного волокна из минеральных расплавов способом горизонтального20 раэдува струи расплава сжимаемой средой.Цель изобретения - улучшение качества и повышение производительности.На фиг, 1 показано устройство, продольное сечение; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 - вид Б на . фиг. 1.Устройство для получения штапельных волокон содержит корпус 1 с пе-редней 2 и задней 3 крышками, распо- ложенное в крышке 2 приемное сопло 4, образованную корпусом 1 и крышками 2 и 3 полость 5 подвода. энергоносителя, эжектор 6, состыкованный с крышкой 3, при этом с соплом 4 пос ледовательно соединены модули 7 и 8, а за модулем 8 размещен турбулизатор 9, причем модуль 7 содержит рабочее сопло 10, выполненное в виде кольцевого блока плоских сопл Лаваля с . 40 косым срезом 11, а модуль 8 - рабочее сопло 12, выполненное в виде плоских сопл Лаваля с косым срезом 13, кроме этого, рабочая зона модулей 7 и 8 выполнена в виде конусных 45 поверхностей 14 и 15 соответственно, а полость 5 выполнена с радиальными перегородками 16 и 17, образующими соответственно каналы 18 и 19.Устройство работает следующим об разом.Энергоноситель (пар или сжатыйвоздух) подают под высоким давлением в полость 5. По каналам 18 и 19 энергоноситель поступает и сопла 11 и 13. Пройдя сопла 11 и 13, энер- гоноситель с большой скоростью поступает в рабочую зону модулей 8 и 7,где поверхности 14 и 15 формируют из плоских струй сплошные кольцевые потоки с высокой степенью турбулентности. Пройдя модули 7 и 8, суммарный поток энергоносителя поступает н зону действия турбулизатора 9.Здесь потоку энергоносителя сообщаются дополнительные возмущения, вызванные мощными акустическими колебаниями, которые генерируют турбулизатор, Через 3 - 5 мин устройство готово к эксплуатации, Это время необходимо, чтобы избавиться от возможного конденсата, имеющегося в энергоносителе. После этого в зону сопла 4 со стороны крышки 2 подводят струю расплава, перпендикулярно оси устройства. Войдя н зону действия эжекционных сил, струя Расплава разворачивается и через сопло 3 поступает н активный поток энергоносителя, сформированный модулем 7, где происходит разрушение струи расплана. Затем расплав в виде капель аэродинамическим потоком подается н поток энергоносителя, сформированный модулем 8, где занершается разрушение более, крупных капель и начинается процесс формования волокна, который резко интенсифицируется в зоне действия турЙбулизатора и завершается на некотором расстоянии от выходного сечения эжектора. Потери эжекционного эффекта, которые вызваны наличием турбулизатора в проточной части устройства, компенсируются зжектором,Выполнение камеры нолокнообразования в виде двух модулей формированияпотока энергоносителя и турбулиэатора, расположенного эа модулями, позволяет обеспечить эффективный захват струи с увеличенным расходом расплава, ввести ее в камеру волокнообразования разрушить на капли и обеспечить нысокопроизводительный процесс формования сунертонких штапельных волокон, при котором резко снижается содержание в готовой продукции неволокнистых включений, Это достигается эа счет того, что каждый из модулей формирует поток энергоносителя, оптимально выполняющий поставленную перед ним задачу, а совместно они формируют стабильный суммарный поток в камере волокнообраэования с высокой степенью турбулентности. Причем, пройдя второй модуль, расплав в виде направленно деформированных капель поступает в зону действия турбулизатора, который генери рует мощные акустические колебания, энергия которых направлена на создание дополнительных сил, позволяющих обеспечить необходимую скорость формования,супертонкого штапельного во локна иэ капель расплава, значительно остывших в потоке энергоносителя. При этом, если разместить турбулиэатор в начальном участке проточной части устройства, то основ ная часть энергии акустических колебаний уходит на дробление струи расплава на капли мелких фракций, которые подхватываются потоком и уносятся из устройства в его осевой зоне, не 30 пройдя фазы переработки в волокно, что приводит к снижению качества готовой продукции из-. эа увеличенного содержания неволокнистых включений.Выполнение турбулизатора в виде метрической резьбы с внутренним диаметром, равным 1,06 - 1,12 диаметра выходного сечения второго модуля, позволяет при незначительных энергозатратах энергоносителя обеспечить 40 генерирование акустических колебаний заданной мощности для обеспечения преодоления дополнительных вязкостных напряжений, возникающих в расплаве с увеличением его вязкости. Последнее явление вызвано охлаждением расплава при прохождении их камеры волокнообразования. При этом потери, вызванные наличием такого турбулиза- тора, практически полностью компенсируются наличием эжектора второго рода.. Увеличение внутреннего диаметра резьбы более 1,12 диаметра выходного сечения второго модуля нецелесообразно, так как эффективность дополнительной обработки формующихся штапельных волокон акустическими колебаниями снижается в направлении оси устройства, Так, при диаметре, равном1,5 диаметра выходного сеченич второго модуля, содержание волокон сдиаметром больше 1 мкм достигает13,97,Уменьшение внутреннего диаметрлтурбулизатора ведет к значительнымэнергетическим потерям энергии энер-,гоносителя, которые не в состояниикомпенсировать эжектор, В этом случае снижается эжекционный эффект взоне приемного сопла и увеличиваетсясодержание неволокнистых включениив готовой продукции. Так, уже привнутреннем диаметре турбулизатора,равном диаметру выходного сечениявторого модуля, содержание неволокнистых включений, больших 0,5 мм, достигает 3,27 Выполнение модулей в виде конусной поверхности с углом раскрытий о = 12 - 22 , состыкованной с кольцевым блоком плоских сопл Лаваля скосым срезом, выходные сечения которьм образуют с осью устройства угол45 - 60 , позволяет максимально испольэовать энергию энергоносителя для формирования рабочего аэродинамического потока в камере волокно- образования, обеспечивающего необходимую эжекцибнную силу для захвата струи с увеличенным расходом расплава и качестенную переработку последнего в супертонкое волокно. Каждое рабочее сопло расчитано на режим, обеспечивающий оптимальное выполнение поставленной перед ним задачи, а выполнение их в виде кольцевого блока плоских сопл Лаваля с косым срезом, выходное сечения которых образуют с осью устройства угол45 60 позволяет без дополнительных энергозатрат получить большую скорость истечения энергоносителя в камеру волокнообразования и сформировать общий рабочий поток с заданной кинетической энергией. Уменьшение углов М.иведет к снижению скорости общего потока, а капли расплава в основном располагаются в осевой зоне, В этом случае происходит снижение эжекционного эффекта и качества получаемого волокнистого материала.о о Так, при значениях о = 8 и /3 35 получаемый волокнистый материал содержит 2,87 неволокнистых включениЯ, больших 0,5 мм, а процентное содер1502493 А-д 18 аа ние волокон, пнамет р которых 6 ол ьше 1 мкм в контрольных пучках достигает 187. Увеличение угла ы, более 25 приводит к отрыву потока энергоносителя в модулях раньше их вы.;одных сечений, что приводит к потере кинетической энергии потока, а увеличение углаболее 75 ведет к тому, что в предлагаемой конструкции камеры волокнообразования исчезает сам эффект сопла с косым срезом.Выполнение полости подвода энергоносителя с радиальными перегородками, образующими индивидуальные 15 каналы подачи энергоносителя к каждому плоскому соплу с косым срезом, позволяет обеспечить равномерный подвод энергоносителя к рабочим соплам, исключить возмущения на входе в их входные сечения и свести к минимуму потери при трансформировании потенциальной энергии энергоносителя в кинетическую.Совокупность указанных признаков 25 позволяет при производстве,муллитокремнеэемистого рулонного волокнистого материала получать супертонкие штапельные волокна при производительности 674 кг/ч с содержанием не- З 0 волокнистых включений в готовой продукции, больших 0,5 мм, до 0,9 Х. Фор мулан э обретения Устройство для получения штапельных волокон, включающее корпус, пе:еднюю и заднюю крышки, сопло для подвода расплава, полость подвода энергоносителя, камеру волокнообраэования и эжектор, о т л и ч а ю - щ е е с я тем что, с целью улуч-. шения качества и повышения производительности, камера волокнообразования выполнена иэ двух соосно расположенных модулей формирования потока энергоносителя и установленного эа ними турбулиэатора с нарезкой на рабочей поверхности, внутренний диаметр которой равен 1.,06 - 1, 12 диаметра выходного. сечения второго модуля, при этом каждый модуль выполнен с рабочим соплом в виде кольцевого блока плоских сопл Лаваля с косым срезом, выходные сечения .которых образуют с осью устройства угол 45 - 60 , а его рабочая зона выполнена в виде конусной поверхности с углом -. раскрытия 12 - 22 , полость подвода энергоносителя выполнена с радиальными перегородками, образующими индивидуальные каналы подачи энергоносителя к каждому плоскому соплу.15024" 3 Составитель Н. ИльиныхТехред Л.Олийнык Редактор И, Дер ба кКорректор М.Самборская Заказ 5033/29 Тираж 41 Р Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101