RU2031867C1

RU2031867C1 - Spinneret feeder to extrude glass fibres by one stage method

Info

Publication number: RU2031867C1
Authority: RU
Inventors: В.Е. Хазанов; Л.И. Клочков; С.С. Гордон; А.Н. Трофимов; Ю.А. Краснов
Original assignee: Акционерное общество открытого типа Научно-производственное объединение "Стеклопластик"
Priority date: 1992-05-06
Filing date: 1992-05-06
Publication date: 1995-03-27

Abstract

FIELD: glass fibre production. SUBSTANCE: spinneret feeder to extrude glass fibres by one stage method has formed by side and butt walls body, spinneret plate, neck, lid and rigidly fixed inside the body heater. Neck is made with rigidly fixed hollow distributing cone with holes. Cone is turned by its vertex to spinneret plate and holes are uniformly located on side surface and spaced by (0.4 - 0.9) L from vertex of cone to centers of holes with L - length of generatrix. Heater is mounted with inclination down to butt walls and made in the form of V-shaped baffle and lid is mounted with inclination upward from butt walls to neck. Ratio of total areas of holes in distributing cone , heater and spinneret plate is (1.05 - 1.2) : (1.05 - 3) : !. EFFECT: spinneret feeder to extrude glass fibres by one stage method is used in glass fibre production. 3 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции фильерного питателя и может быть использовано в сочетании со струйным питателем для производства волокон из стекла одностадийным методом, преимущественно для получения волокон из тугоплавких, склонных к кристаллизации расплавов стекол с низкой теплопрозрачностью. The invention relates to the design of a spinneret feeder and can be used in combination with a jet feeder for the production of glass fibers by a single-stage method, mainly for producing fibers from refractory, prone to crystallization of glass melts with low thermal transparency.

Известно устройство для получения волокон из термопластичного материала, включающее корпус, образованный боковыми и торцовыми стенками, фильерную пластину и токоподводы, присоединенные к серединам торцовых стенок /1/. A device for producing fibers from a thermoplastic material is known, including a housing formed by side and end walls, a spinneret plate and current leads connected to the middle of the end walls / 1 /.

Основным недостатком этого устройства является малый срок его эксплуатации из-за деформации фильерной пластины, которая прогибается под тяжестью расплава стекла, находящегося в устройстве. Попытки увеличения жесткости фильерной пластины за счет повышения толщины приводят к нежелательному повышению и перераспределению электрического тока по высоте устройства, перегреву отдельных его элементов и преждевременному выходу из строя конструкции. The main disadvantage of this device is its short life due to the deformation of the die plate, which bends under the weight of the molten glass in the device. Attempts to increase the rigidity of the spinneret plate by increasing the thickness lead to an undesirable increase and redistribution of electric current along the height of the device, overheating of its individual elements and premature failure of the structure.

Известно также устройство для производства непрерывной многофиламентной нити, включающее емкость, которая снабжена вогнутой во всех направлениях со своей наружной стороны фильерной пластиной со множеством фильер, располагающихся по радиусу к ее сферической поверхности /2/. A device for producing a continuous multifilament yarn is also known, including a container that is provided with a spinneret plate concave in all directions from its outer side with a plurality of spinnerets spaced radially to its spherical surface / 2 /.

Основной недостаток указанного устройства заключается в образовании термических деформаций фильерной пластины и трудности создания условий, обеспечивающих получение равномерного температурного поля в подфильерной области, т.к. периферийные участки сферической поверхности фильерной пластины с находящимися на них фильерами экранируют центральный участок фильерной пластины, в результате чего возникает градиент температур в подфильерной области, перегрев и деформация центрального участка и повышенная обрывность волокна в процессе формования. The main disadvantage of this device is the formation of thermal deformations of the spinneret plate and the difficulty of creating conditions providing a uniform temperature field in the subfilter region, since The peripheral sections of the spherical surface of the spinneret plate with the spinnerets located on them screen the central portion of the spinneret plate, resulting in a temperature gradient in the subfilter region, overheating and deformation of the central portion, and increased breakage of the fiber during molding.

Известна конструкция фильерного питателя, включающая корпус, образованный боковыми и торцовыми стенками, фильерную пластину, горловину и перекрытие, смонтированное параллельно фильерной пластине и перпендикулярно горловине /3/. A known design of a die feeder, including a housing formed by the side and end walls, a die plate, a neck and an overlap mounted parallel to the die plate and perpendicular to the neck / 3 /.

Недостатком указанной конструкции, как и предыдущих, является ограниченный срок ее эксплуатации из-за деформации фильерной пластины и недостаточной жесткости устройства в целом. Кроме того, в области стыка торцовых стенок с перекрытием фильерного питателя при его заполнении расплавом стекла образуются замкнутые воздушные полости, которые нарушают изотермичность фильерного поля и приводят к преждевременному выходу питателя из строя. The disadvantage of this design, as well as the previous ones, is its limited life due to deformation of the die plate and insufficient rigidity of the device as a whole. In addition, in the junction of the end walls with the overlay of the die feeder when it is filled with molten glass, closed air cavities are formed that violate the isothermal of the die field and lead to premature failure of the feeder.

Данная конструкция питателя из-за названных выше недостатков имеет низкую производительность. This design of the feeder due to the above disadvantages has a low productivity.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является фильерный питатель для получения волокон из стекла одностадийным методом, включающий корпус, образованный боковыми и торцовыми стенками, фильерную пластину, горловину, крышку и жестко закрепленный внутри корпуса нагреватель /4/. The closest technical solution to the invention is a spinneret feeder for producing glass fibers in a one-step method, including a body formed by side and end walls, a spinneret plate, a neck, a cover and a heater / 4 / rigidly fixed inside the body.

В данном решении нагреватель в виде рамки не выполняет функцию распределительного лотка по своей конструкции. In this solution, the frame heater does not function as a distribution tray in its design.

Целью изобретения является повышение срока эксплуатации и производительности фильерного питателя. The aim of the invention is to increase the life and performance of the die feeder.

Поставленная цель достигается тем, что в фильерном питателе для получения волокон из стекла одностадийным методом, включающем корпус, образованный боковыми и торцовыми стенками, фильерную пластину, горловину, крышку и жестко закрепленный внутри корпуса нагреватель, горловина выполнена с жестко закрепленным полым распределительным конусом с отверстиями, обращенным вершиной к фильерной пластине, при этом отверстия равномерно расположены на боковой поверхности на расстоянии (0,4-0,9)L от вершины корпуса до центров отверстий, где L - длина его образующей, нагреватель установлен с уклоном к торцовым стенкам и выполнен в виде V-образного желоба, а крышка - с подъемом от торцовых стенок к горловине, причем соотношение суммарных площадей отверстий в распределительном конусе, нагревателе и фильерной пластине составляет (1,05-1,2):(1,05-3):1. This goal is achieved by the fact that in a die feeder for producing fiber from glass in a one-step method, including a housing formed by side and end walls, a die plate, a neck, a cover and a heater rigidly fixed inside the housing, the neck is made with a rigidly fixed hollow distribution cone with holes, facing the spinneret plate, with the holes evenly spaced on the side surface at a distance (0.4-0.9) L from the top of the housing to the centers of the holes, where L is its length generatrix, the heater is installed with a slope to the end walls and is made in the form of a V-shaped groove, and the lid is raised from the end walls to the neck, and the ratio of the total area of the holes in the distribution cone, heater and spinneret is (1.05-1, 2) :( 1.05-3): 1.

На фиг. 1 представлена схема конструкции, вид с торца с разрезом; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - развертка полого распределительного конуса. In FIG. 1 shows a design diagram, an end view with a cut; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 - scan of a hollow distribution cone.

Фильерный питатель включает корпус, образованный боковыми 1 и торцовыми 2 стенками, фильерную пластину 3, горловину 4, перекрытие 5, полый распределительный конус 6 и распределительный лоток 7. The die feeder includes a housing formed by side 1 and end 2 walls, a die plate 3, a neck 4, an overlap 5, a hollow distribution cone 6 and a distribution tray 7.

Полый распределительный конус 6 обращен вершиной к фильерной пластине, жестко закреплен в горловине, снабжен отверстиями, равномерно расположенными на его боковой поверхности на расстоянии S = (0,4-0,9)L от вершины конуса до центров отверстий, и предназначен для выравнивания температуры расплава по сечению общего потока стекла, поступающего из ячейки фидера через струйный питатель (не показан) в горловину фильерного питателя. Расположение отверстий на боковой поверхности распределительного конуса 6 на расстоянии S - (0,4-0,9)L от вершины конуса до центров отверстий продиктовано тем, что при S < 0,4L не обеспечивается выравнивание температуры расплава по сечению общего потока стекла, в то время как при S > 0,9L происходит разрушение гарнисажного слоя в месте соединения струйного и фильерного питателей, что приводит к резкому нарушению температурного режима процесса выработки волокна, в обоих случаях поставленная цель не достигается. The hollow distribution cone 6 faces the spinneret with its apex, is rigidly fixed in the neck, is provided with holes evenly located on its side surface at a distance S = (0.4-0.9) L from the top of the cone to the centers of the holes, and is designed to equalize the temperature melt over the cross section of the total glass flow coming from the feeder cell through the jet feeder (not shown) into the neck of the die feeder. The location of the holes on the lateral surface of the distribution cone 6 at a distance S - (0.4-0.9) L from the top of the cone to the centers of the holes is dictated by the fact that when S <0.4L, the melt temperature does not equalize over the cross section of the total glass flow, while at S> 0.9L the skull layer is destroyed at the junction of the jet and spinneret feeders, which leads to a sharp violation of the temperature regime of the fiber production process, in both cases the goal is not achieved.

Использование полого распределительного конуса предложенной конструкции позволяет уже на первом участке перемещения расплава в фильерном питателе улучшить его гомогенизацию, способствуя уменьшению обрывности волокон при формовании, повышению производительности процесса и срока эксплуатации фильерного питателя. The use of a hollow distribution cone of the proposed design makes it possible to improve its homogenization already at the first melt displacement section in the die feeder, helping to reduce fiber breakage during molding, to increase the process productivity and the life of the die feeder.

Внутри корпуса с уклоном к торцовым стенкам жестко закреплен электрообогреваемый распределительный лоток 7, выполненный в форме, например, V-образного желоба (возможны и другие формы). На стенках желоба предусмотрены отверстия для разделения на смежные струи поступающего из распределительного конуса расплава стекла, что способствует ускорению процесса газоотделения и гомогенизации расплава, снижению общих теплозатрат на тепловую подготовку единицы объема стекломассы при заданном дебите фильерного питателя, выравниванию температурного поля фильерной пластины и существенно сказывается на снижении обрывности волокон в процессе их формования, повышении производительности и срока эксплуатации устройства. Inside the housing with a slope to the end walls, an electrically heated distribution tray 7 is rigidly fixed, made in the form of, for example, a V-shaped groove (other forms are possible). On the walls of the gutter, holes are provided for separating the molten glass coming from the distribution cone into adjacent jets, which helps to accelerate the process of gas separation and homogenization of the melt, reduce the total heat consumption for heat preparation of a unit volume of the glass mass at a given flow rate of the spinneret feeder, alignment of the temperature field of the spinneret plate and significantly affects reducing the breakage of the fibers in the process of molding, increasing the productivity and life of the device.

Во избежание образования замкнутых воздушных полостей в области стыка торцовых стенок с перекрытием фильерного питателя при его заполнении расплавом стекла, перекрытие установлено с подъемом от торцовых стенок к горловине. Благодаря этому по мере повышения уровня расплава в питателе до достижения горловины представляется возможным удалить воздух из области стыка торцовых стенок с перекрытием. In order to avoid the formation of closed air cavities in the area of the junction of the end walls with the overlap of the die feeder when it is filled with molten glass, the overlap is installed with the rise from the end walls to the neck. Due to this, as the melt level in the feeder increases until the neck is reached, it seems possible to remove air from the junction of the end walls with overlapping.

Для обеспечения непрерывного процесса формования волокна и предотвращения разрыва потока расплава при его перемещении в фильерном питателе необходимо, как показали эксперименты, так выбрать количество и диаметры отверстий в элементах фильерного питателя, чтобы суммарные площади отверстий в распределительном конусе, распределительном лотке и фильерной пластине находились соответственно в соотношении (1,05-1,2): :(1,05-3):1. To ensure a continuous process of forming the fiber and to prevent a break in the melt flow during its movement in the die feeder, it is necessary, as experiments have shown, to select the number and diameter of holes in the elements of the die feeder so that the total area of the holes in the distribution cone, distribution tray, and die plate are respectively in ratio (1.05-1.2):: (1.05-3): 1.

При отношении суммарных площадей отверстий в распределительном конусе и фильерной пластине меньше 1,05 происходит разрыв потока стекломассы и прекращение процесса формования из-за незначительного повышения вязкости расплава, поступающего в фильерный питатель, или повышения дебита фильерной пластины по равнению с распределительным конусом в случае небольшого повышения его температуры. When the ratio of the total area of the holes in the distribution cone and the die plate is less than 1.05, the glass flow breaks and the molding process stops due to a slight increase in the viscosity of the melt entering the die feeder, or an increase in the flow rate of the die plate compared to the distribution cone in the case of a small increase its temperature.

При отношении суммарных площадей отверстий в распределительном конусе и фильерной пластине больше 1,2 не происходит в достаточной мере выравнивания температуры по сечению общего потока стекла в нем путем перемешивания центральной части общего потока, имеющей более высокую температуру, с его менее нагретой периферийной частью, что приводит к локальному перегреву фильерного поля. When the ratio of the total area of the holes in the distribution cone and the spinneret plate is more than 1.2, the temperature does not equalize sufficiently to the cross section of the total glass flow in it by mixing the central part of the general flow, which has a higher temperature, with its less heated peripheral part, which leads to local overheating of the die field.

При отношении суммарных площадей отверстий в распределительном лотке и фильерной пластине меньше 1,05 происходит разрыв потока расплава, в то время как при отношении больше 3 возникает перегрев центрального участка фильерного поля. When the ratio of the total area of the holes in the distribution tray and the die plate is less than 1.05, the melt flow breaks, while when the ratio is greater than 3, the central section of the die field overheats.

Claims

FILLER FEEDER FOR PRODUCING FIBERS FROM GLASS BY ONE-STEP METHOD, comprising a housing formed by side and end walls, a die plate, a neck, a cover and a heater rigidly fixed in the housing, characterized in that the neck is made with a rigidly fixed hollow distribution cone with openings facing the holes a die plate, while the holes are evenly located on the side surface at a distance (0.4 - 0.9) L from the top of the housing to the centers of the holes, where L is the length of its generatrix, heat l is installed with a slope to the end walls and is made in the form of a V-shaped groove, and the lid is raised from the end walls to the neck, and the ratio of the total area of the holes in the distribution cone, heater, and die plate is 1.05 - 1.2: 1 05 - 3.0: 1.0.