RU2087435C1 - Multiple-die feeder for manufacturing continuous fibers from mineral melt - Google Patents
Multiple-die feeder for manufacturing continuous fibers from mineral melt Download PDFInfo
- Publication number
- RU2087435C1 RU2087435C1 RU93048956A RU93048956A RU2087435C1 RU 2087435 C1 RU2087435 C1 RU 2087435C1 RU 93048956 A RU93048956 A RU 93048956A RU 93048956 A RU93048956 A RU 93048956A RU 2087435 C1 RU2087435 C1 RU 2087435C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- feeder
- die plate
- dies
- screen
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для выработки волокон из минеральных расплавов, а именно: к многофильерным питателям для изготовления непрерывного волокна из расплава горных пород, например, базальта. The invention relates to devices for the production of fibers from mineral melts, namely: to multi-feed feeders for the manufacture of continuous fiber from a melt of rocks, for example, basalt.
Определенные трудности, возникающие при производстве непрерывных волокон из расплава горных пород связаны прежде всего со специфическими особенностями этих высокотемпературных материалов узким интервалом плавления и кристаллизации, высокой вязкостью, крутой кривой вязкости в зависимости от температуры и высокой смачиваемостью платиновых сплавов, применяемых для изготовления питателей. Эти свойства расплавов ответственны за узкий интервал рабочих температур выработки волокна. Certain difficulties arising in the production of continuous fibers from rock melt are associated primarily with the specific features of these high-temperature materials with a narrow melting and crystallization interval, high viscosity, a steep viscosity curve depending on temperature, and high wettability of platinum alloys used for the manufacture of feeders. These properties of the melts are responsible for a narrow range of operating temperatures for fiber production.
Общеизвестно, что для получения качественного непрерывного волокна необходим однородный по температуре гомогенный расплав. It is well known that in order to obtain high-quality continuous fiber, a homogeneous melt homogeneous in temperature is required.
Тенденция конструирования многофильерных питателей в настоящее время направлена на ликвидацию неравномерного охлаждения его фильерной пластины по плоскости, что исходит из предпосылки подачи к фильерной пластине однородного расплава. По мнению ряда специалистов, устранение температурной неоднородности расплава, в выработочной зоне в локальных участках фильерной пластины должно решаться путем устранения температурной неоднородности самой фильерной пластины, без непосредственного влияния на расплав. The trend in the design of multi-filler feeders is currently aimed at eliminating the uneven cooling of its die plate along the plane, which proceeds from the premise that a uniform melt is supplied to the die plate. According to some experts, the elimination of the temperature heterogeneity of the melt in the working zone in the local areas of the die plate should be solved by eliminating the temperature heterogeneity of the die plate itself, without directly affecting the melt.
Известна конструкция многофильерного стандартного 200-фильерного питателя, в состава плавильного сосуда для получения базальтового волокна, включающего корпус, фильерную пластину с фильерами и токоподводы (авторы Гужавин А. В. и Городецкая С. В. "Получение непрерывного волокна из базальта", Сб. "Волокнистые материалы избазальтов Украины", изд. "Техника", 1971, с. 45). The design of a multi-filament standard 200-die feeder is known, as part of a melting vessel for producing basalt fiber, including a housing, a die plate with dies and current leads (authors Guzhavin A. V. and Gorodetskaya S. V. "Production of continuous fiber from basalt", Sat. "Fibrous materials from the basalt of Ukraine", publ. "Technique", 1971, p. 45).
Попытка выработки непрерывного волокна из базальта при использовании известного технического решения не имела успеха. Процесс вытягивания волокна длился всего несколько десятков секунд. В остальных случаях расплав базальта или кристаллизовался в фильерах питателя или вытекал из них струей. При вытекании базальта наблюдалось сильное заплывание фильерной пластины. An attempt to produce continuous fiber from basalt using a known technical solution was unsuccessful. The process of stretching the fiber lasted only a few tens of seconds. In other cases, the basalt melt either crystallized in the feeder dies or flowed out of them with a jet. When basalt flowed out, strong swimming of the die plate was observed.
Добиться стабильной выработки волокна по всей площади фильерной пластины не удалось, согласно признанного сегодня мнения специалистов, из-за неравномерного распределения температуры по фильерной пластине. Действительно, равномерно тонкая фильерная пластина неравномерно охлаждающаяся в поперечном сечении, от периферии к центру, в условиях локальной температурной неоднородности поступающего на нее вязкого базальтового расплава, не обеспечивает стабильного процесса получения однородного волокна. It was not possible to achieve stable fiber production over the entire area of the die plate, according to the opinion of experts recognized today, due to the uneven distribution of temperature across the die plate. Indeed, a uniformly thin spinneret plate non-uniformly cooling in the cross section, from the periphery to the center, under conditions of local temperature inhomogeneity of the viscous basalt melt entering it, does not provide a stable process for obtaining a uniform fiber.
Известная конструкция многофильерного питателя работала в условиях, когда температурная неоднородность поступающего на выработку базальтового расплава обусловлена неравномерностью распределения по его поверхности, загружаемого по центру фильерного питателя, холодного базальта. Вследствие высокой вязкости и малой теплопроводности, локально неоднородная по температуре, масса расплава с резко выраженной зависимостью вязкости от температуры, попадая на неравномерно охлаждаемую фильерную пластину, реагируют на ее температурную неоднородность обрывностью вырабатываемых волокон. The well-known design of a multi-filler feeder worked under conditions when the temperature heterogeneity of the basalt melt entering the mine is due to the uneven distribution of cold basalt along its surface, loaded in the center of the die feeder. Due to the high viscosity and low thermal conductivity, which is locally heterogeneous in temperature, the mass of the melt with a pronounced temperature dependence of viscosity, falling on an unevenly cooled spinneret plate, reacts to its temperature inhomogeneity by the breakage of the produced fibers.
Известна также конструкция многофильерного питателя, входящая в состав специально сконструированного 100-фильерного сосуда для получения непрерывного волокна из базальта. Питатель имеет корпус, фильерную пластину с фильерами, токоподводы. Толщина фильерной пластины увеличена вдвое по сравнению со стандартными конструкциями (авт. Гужавин А. В. и Городецкая С. В. "Получение непрерывного волокна из базальта", Сб. "Волокнистые материалы из базальтов Украины", изд. "Техника", 1971, с. 46-47). Also known is the design of a multifilter feeder, which is part of a specially designed 100-spinneret vessel for producing continuous basalt fiber. The feeder has a housing, a die plate with dies, current leads. The thickness of the spinneret plate is doubled compared to standard designs (auth. Guzhavin A.V. and Gorodetskaya S.V. “Production of continuous fiber from basalt”, Sat. “Fibrous materials from basalts of Ukraine”, published by “Technika”, 1971, p. 46-47).
Недостатком известного питателя является также равнотолщинность фильерной пластины. Несмотря на равномерность загрузки базальта по длине фильерного питателя (фильерной пластины) и создания в этом направлении равномерного распределения температур расплава, а также строгого поддержания заданной температуры фильерной пластины с точностью ±5oC, температурная неоднородность по ширине фильерной пластины складывается с неконтролируемой температурной неоднородностью расплава достаточно высокой вязкости, в результате чего происходит или чрезмерно большой дебет расплава из фильер вдоль продольной оси симметрии фильерной пластины, либо кристаллизация расплава в периферийных фильерах по ширине фильерной пластины.A disadvantage of the known feeder is also the equal thickness of the die plate. Despite the uniform loading of basalt along the length of the die feeder (die plate) and the creation of a uniform distribution of melt temperatures in this direction, as well as the strict maintenance of the set temperature of the die plate with an accuracy of ± 5 o C, the temperature heterogeneity along the width of the die plate is added to the uncontrolled temperature heterogeneity of the melt sufficiently high viscosity, resulting in or excessively large debit of the melt from the spinnerets along the longitudinal axis of symmetry of the spinneret plates, or melt crystallization in peripheral dies along the width of the dies.
Известны также питатели, конструкция которых направлена на устранение неравномерности нагрева по его длине. Различная температура на концах и в центре фильерной пластины питателя возникает из-за размещения охлаждаемых токоподводов по ее торцам. Feeders are also known, the design of which is aimed at eliminating uneven heating along its length. Different temperatures at the ends and in the center of the die plate of the feeder arise due to the placement of cooled current leads at its ends.
Так, известен многофильерный питатель для выработки волокна из неорганических расплавов, включающий пластину с фильерами, соединенную с крыльями, и токоподводами (А. С. СССР N 1573006, C 03 B 37/06, з. 25.02.88, оп, 22.96.90. бюл. N 23). Thus, a multi-filler feeder for producing fiber from inorganic melts is known, including a plate with dies connected to the wings and current leads (A. S. USSR N 1573006, C 03 B 37/06, z. 25.02.88, op, 22.96.90 Bulletin N 23).
Известен также фильерный питатель, содержащий корпус, выполняющий функцию фильерной пластины, под которыми расположены фильерные насадки, с крыльями и токоподводами. Для устранения температурной неоднородности по длине корпуса, крылья, выполненные с разрезами, перпендикулярными продольной оси корпуса, имеют разрезы разной длины, определяемой по приведенной формуле (А. С. СССР N 623836, C 03 B 37/02, з. 19.10.76, от 15.09.78. бюл. N 34). Also known is a spinneret feeder comprising a housing that acts as a spinneret plate, under which spinneret nozzles are located, with wings and current leads. To eliminate temperature heterogeneity along the length of the hull, wings made with cuts perpendicular to the longitudinal axis of the hull have cuts of different lengths determined by the above formula (A. S. USSR N 623836, C 03 B 37/02, c. 19.10.76, dated September 15, 78, Bulletin N 34).
Известен также питатель для выработки расплавов из термопластичных материалов и металлов, в котором для обеспечения температурной однородности по длине корпуса, он снабжен установленными в боковых стенках корпуса токопроводящими элементами, соединенными съемными токопроводящими перемычками, по которым часть тока, проходящего по корпусу, ответвляется и плотность тока в зоне его перегрева уменьшается, что ведет к выравниванию температуры расплава по длине корпуса. A feeder for producing melts from thermoplastic materials and metals is also known, in which to ensure temperature uniformity along the length of the housing, it is equipped with conductive elements installed in the side walls of the housing connected by removable conductive jumpers, through which a part of the current passing through the housing branches and the current density in the zone of its overheating decreases, which leads to equalization of the melt temperature along the length of the housing.
Указанные известные устройства обеспечивают равномерное распределение температуры по длине фильерной пластины. Однако, периферийные участки по ширине фильерной пластины оказываются нагретыми значительно меньше, чем центральные. Это приводит к обрывности волокон в случае их чрезмерного охлаждения из-за повышенной кристаллизационной способности расплава базальта, или заплыванию фильер расплавом, при требуемом для выработки волокна нагреве пластины, из-за резкого повышения вязкости расплава при незначительном перегреве, а также повышенной смачивающей базальтовым расплавом материала питателя. These known devices provide uniform temperature distribution along the length of the die plate. However, the peripheral sections along the width of the die plate are heated much less than the central ones. This leads to breakage of the fibers if they are excessively cooled due to the increased crystallization ability of the basalt melt, or the dies melt when the plate is heated to produce fibers, due to a sharp increase in the melt viscosity with slight overheating, as well as an increased material wetting with the basalt melt feeder.
Температурная неоднородность поступающего к фильерной пластине расплава горных пород усиливается различными температурными условиями по ширине фильерной пластины. The temperature inhomogeneity of the rock melt entering the die plate is enhanced by various temperature conditions along the width of the die plate.
Известен многофильерный питатель устройство для получения волокна из термопластичного материала, состоящий из корпуса с фильерной пластиной и токоподвода (А. С. СССР N908753, C 03 B 37/09, з. 08.07.80, от 28.02.82.бюл. N 8). Питатель снабжен, также соединенным с токоподводом,токоразводом, который непосредственно подводит ток к фильерной пластине по всей ее ширине. Это позволяет достичь более равномерного нагрева фильерного поля по ширине. Known multi-filler feeder device for producing fiber from a thermoplastic material, consisting of a housing with a spinneret plate and a current lead (A. S. USSR N908753, C 03 B 37/09, z 08.07.80, from 02.28.82, bull. N 8) . The feeder is also equipped with a current lead, a current lead, which directly supplies current to the die plate over its entire width. This allows a more uniform heating of the die field in width.
Известен также многофильерный питатель для получения волокон из термопластичного материала (А. С. СССРN 704917, C 03 B 37/09, з. 23.06.78, от 25.12.79.бюл. N 47). включающий корпус с торцевыми стенками, фильерную пластину и узел токоподвода, выполненный из вертикальной и горизонтальной косынок. Токоподвод соединен с фильерной пластиной по всей ее ширине и обеспечивает равномерное распределение температуры по ширине фильерной пластины. Also known is a multi-filler feeder for producing fibers from a thermoplastic material (A. S. USSR N 704917, C 03 B 37/09, c. 23.06.78, from 12.25.79, bull. N 47). comprising a housing with end walls, a spinneret plate and a current lead assembly made of vertical and horizontal scarves. The current supply is connected to the spinneret plate over its entire width and ensures uniform temperature distribution over the width of the spinneret plate.
Известен также многофильерный питатель, включающий фильерную пластину с фильерами, включающий токоподводы с токоразводами, в которым для обеспечения изотермичности фильерной пластины токоразвод выполнен в виде уголка, одна из полок которого установлена горизонтально по отношению к нижней кромке торцевой стенки устройства для равномерного смещения тока к фильерной пластине по ее ширине (А. С. СССР N 1655922, C 03 B 37/09, от 15.06.91. бюл. N 22). A multi-filler feeder is also known, including a die plate with dies, including current leads with current leads, in which, to ensure the isothermal of the die plate, the current lead is made in the form of a corner, one of the shelves of which is installed horizontally with respect to the lower edge of the end wall of the device for uniform current bias to the die plate by its width (A. S. USSR N 1655922, C 03 B 37/09, dated 15.06.91. bull. N 22).
Однако представленные извесные писатели, имеющие выровненную температуру по ширине фильерной пластины, не обеспечивают технологический устойчивый процесс выработки волокна из расплава горных пород, обладающих специфическими свойствами. Это происходит из-за того, что при использовании непрозрачного базальта, в отличие от прозрачных стекол, нагрев расплава которых происходит путем передачи тепла излучением от стенок питателя через стекломассу, в случае базальта теплопередача от фильерной пластины и стенок сосуда значительно уменьшается. Тепловое равновесие питателя разрушается. Даже при равномерности нагрева стенок питателя и фильерной пластины по ширине, расплав базальта не отвечает возможности выработки качественных волокон, если не учитывать его специфику. Так, при поступлении температурно неоднородного, с зонами повышенной вязкости расплава к поверхности даже равномерно по ширине нагретой фильерной пластины, усреднение по температуре прилежащего к ней объема расплава не происходит. However, the presented well-known writers who have a uniform temperature across the width of the spinneret plate do not provide a technologically stable process for producing fiber from a melt of rocks with specific properties. This is due to the fact that when using opaque basalt, unlike transparent glasses, the melt is heated by heat transfer by radiation from the walls of the feeder through the glass mass, in the case of basalt, the heat transfer from the die plate and the walls of the vessel is significantly reduced. The thermal balance of the feeder is destroyed. Even with uniform heating of the walls of the feeder and the die plate across the width, the basalt melt does not meet the possibility of producing high-quality fibers, if its specificity is not taken into account. So, upon the arrival of a temperature-inhomogeneous, with zones of increased melt viscosity to the surface even evenly across the width of the heated spinneret plate, averaging over the temperature of the melt volume adjacent to it does not occur.
Не успев равномерно прогреться из-за своей низкой теплопроводности, расплав базальта сразу затекает на фильерную пластину, в связи с высокой способностью к смачиваемости расплавом материала пластины, что не обеспечивает стабильности технологического процесса. Unable to warm up evenly due to its low thermal conductivity, the basalt melt immediately flows onto the die plate, due to the high ability of the plate material to be wettable by the melt, which does not ensure process stability.
Известна также конструкция многофильерного питателя, которая решает задачу устранения температурной неоднородности расплава по всей фильерной пластине (А. С. СССР N 7791669, C 03 B 37/09, з. 07.04.78, от 30.01.80. бюл. N 48). Питатель включает фильерный узел, выполненный в виде вертикальных трубок, в конструктивной системе питателя, представляющих параллельное электрическое сопротивление. В случае перегревания какой-либо фильеры, электрическое сопротивление ее увеличивается и через нее проходит меньший ток, за счет чего эта фильера нагревается меньше по сравнению с другими фильерами. Такое автоматическое самовыравнивание температуры фильер приводит к температурной однородности всего фильерного поля питателя. Also known is the design of a multifilter feeder, which solves the problem of eliminating the temperature heterogeneity of the melt throughout the spinneret plate (A. S. USSR N 7791669, C 03 B 37/09, z. 07.04.78, from 01.30.80. Bull. N 48). The feeder includes a spinneret assembly made in the form of vertical tubes in a structural system of the feeder, representing parallel electrical resistance. In the case of overheating of a die, its electrical resistance increases and less current passes through it, due to which this die is heated less compared to other dies. Such automatic self-alignment of the die temperature leads to temperature uniformity of the entire die field of the feeder.
Однако, при возможном наличии в поступающем к фильерам расплаве шликеров, свилей, локальных объемов низкой вязкости, конструкция питателя, обеспечивающая только прямое поступление расплава к фильерам, без его дополнительного предварительного нагрева для ликвидации возможной неоднородности, не позволяет осуществить процесс выработки волокна одинакового диаметра без его обрывов. However, with the possible presence of slurries, strands, local volumes of low viscosity in the incoming melt, the feeder design, which provides only direct melt to the nozzles, without additional preheating to eliminate possible heterogeneity, does not allow the process of producing fibers of the same diameter without it clippings.
Известен также фильерный питатель, включающий корпус и фильерную пластину, выполненный в форме соединенных вертикально расположенных трубок, токоподводы (А. С. СССР N 876569, C 03 B37/09, з. 08.01.80, от 30.10.81. бюл. N 40). Схема соединения трубок в конструктивной схеме фильерного питателя за счет использования смешанного электрического соединения трубок обеспечивает температурную однородность фильерного поля по всей его площади. Однако, при получении волокна из расплава горных пород и при наличии в расплаве вязкостной неоднородности или механических включений, они застревают в отверстиях фильер, что невозможно предотвратить из-за конструкции питателя, рассчитанной на прямую подачу расплава к фильерам, вследствие чего наблюдается обрывность волокна. Also known is a die feeder, comprising a housing and a die plate, made in the form of connected vertically arranged tubes, current leads (A. S. USSR N 876569, C 03 B37 / 09, z. 08.01.80, from 10.30.81. Bull. N 40 ) The connection diagram of the tubes in the design of the spinneret feeder through the use of a mixed electrical connection of the tubes ensures temperature uniformity of the spinneret field over its entire area. However, when fiber is obtained from a melt of rocks and if there is a viscous heterogeneity or mechanical inclusions in the melt, they get stuck in the holes of the dies, which cannot be prevented due to the design of the feeder, designed for direct supply of melt to the dies, resulting in fiber breakage.
Известен также многофильерный питатель для изготовления непрерывного волокна из расплава горных пород, включающий корпус, соединенную с ним фильерную пластину и токоподводы, размещенные по продольной оси симметрии фильерной пластины. Для выравнивания температуры, поступающего к фильерам, она выполнена с продольным осевым сечением в виде симметричного пятиугольника и продольными пазами, расположенными над фильерами каждого ряда (А. С. СССР N 1449549, C 03 B 37/09, з. 02.07.86, от 07.01.89. бюл. N 1). Also known is a multi-filler feeder for the manufacture of continuous fiber from a melt of rocks, including a housing, a die plate connected to it and current leads placed along the longitudinal axis of symmetry of the die plate. To equalize the temperature entering the dies, it is made with a longitudinal axial section in the form of a symmetrical pentagon and longitudinal grooves located above the dies of each row (A. S. USSR N 1449549, C 03 B 37/09, c. 02.07.86, from 01/07/89. Bull. N 1).
Однако, ритмичное расположение продольных пазов для захода в них нагреваемого питателем расплава, без учета направления охлаждения фильерной пластины от ее периферии к продольной оси симметрии и равная толщина поперек фильерной пластины участков, свободных от продольных пазов не позволяют выравнивать температуру поступающего на выработку расплава по ширине фильерной пластины. Кроме того, продольные пазы, рассчитанные на выравнивание температуры индивидуально каждого ряда фильер, при попадании в них вязкого, локально температурно неоднородного расплава горных пород способствует не выравниванию, а увеличению разброса температур в поперечном сечении фильерной пластины и питателя. However, the rhythmic arrangement of the longitudinal grooves for the melt heated by the feeder to enter into them, without taking into account the direction of cooling of the die plate from its periphery to the longitudinal axis of symmetry and the equal thickness across the die plate of sections free of longitudinal grooves, do not allow aligning the temperature of the melt with the die width plates. In addition, longitudinal grooves designed to equalize the temperature of each row of dies individually, when a viscous, locally temperature-inhomogeneous melt of rocks enters them does not align, but increases the temperature dispersion in the cross section of the die plate and feeder.
Конструкция питателя, рассчитанная на прямую подачу расплава на выработку волокна, в случае наличия в нем шликеров, свилей, не промышленных включений и локальных объемов повышенной вязкости, которые способны закупорить фильеры, не исключает остановку технологического процесса. Для ликвидации непроплавов высокотемпературного расплава в одной зоне фильерной пластины требуется значительный перегрев фильерной пластины, который в данный конструкции возможен только по всей ее ширине, что приводит к резкому снижению вязкости расплава в другой зоне и неконтролируемому истечению струй расплава через фильеры. The design of the feeder, designed for direct supply of melt to the production of fiber, in the case of the presence of slurries, strands, non-industrial inclusions and local volumes of increased viscosity that can clog the dies, does not exclude the shutdown of the process. To eliminate non-melts of high-temperature melt in one zone of the die plate, significant overheating of the die plate is required, which in this design is possible only over its entire width, which leads to a sharp decrease in the viscosity of the melt in another zone and uncontrolled outflow of the melt jets through the nozzles.
Известная конструкция не обеспечивает стабильного процесса выработки волокна из высокотемпературных термопластичных материалов с узким диапазоном температур выработки волокна расплавов горных пород. Более интенсивная теплоотдача с участков фильерной пластины, наиболее удаленных от ее продольной оси симметрии не позволяет добиться ее изотермичности в поперечном сечении. The known design does not provide a stable process for the production of fiber from high-temperature thermoplastic materials with a narrow temperature range for the production of fiber from molten rocks. More intense heat transfer from sections of the spinneret plate farthest from its longitudinal axis of symmetry does not allow it to be isothermal in the cross section.
Это приводит к увеличению обрывности волокна как в фильерах, наиболее удаленных от продольной оси симметрии фильерной пластины из-за переохлаждения расплава, так и в центральных фильерах из-за его перегрева. Известная конструкция данного наиболее близкого аналога не обеспечивает стабильности выработки непрерывного волокна из расплава горных пород. Это связано с попыткой обеспечения однородности выработанного материала путем выравнивания температур расплава, поступающего к фильерам питателя. This leads to an increase in fiber breakage both in the spinnerets farthest from the longitudinal axis of symmetry of the spinneret plate due to supercooling of the melt, and in the central spinnerets due to its overheating. The known design of this closest analogue does not ensure the stability of the production of continuous fiber from a melt of rocks. This is due to an attempt to ensure uniformity of the produced material by equalizing the temperatures of the melt entering the feeder dies.
Задачей на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание многофильерного питателя для стабильного изготовления волокна из расплава горных пород путем неравномерного прогрева расплава по отношению к плоскости фильерной пластины по ее ширине. The problem to be solved by the claimed invention is directed, is the creation of a multi-filler feeder for the stable production of fiber from rock melt by uneven heating of the melt with respect to the plane of the die plate along its width.
Указанная задача достигается тем, что многофильерный питатель для изготовления непрерывного волокна из расплавов горных пород, включающий корпус, соединенную с ним фильерную пластину с фильерами и токоподводы, размещенные по продольной оси симметрии фильерной пластины, отличается тем, что, он снабжен выпуклым перфорированным нагревательным экраном, установленным над фильерной пластиной с наибольшим удалением от ее продольной оси симметрии и наименьшим расстоянием до наиболее удаленных от этой оси фильер, так, что, в поперечном сечении питателя, расстояние между нижней поверхностью экрана и верхней плоскостью фильерной пластины составляет 1/15-1 расстояния между крайними фильерами. При этом, выпуклый перфорированный нагревательный экран может быть соединен с токоподводами. Кроме того, выпуклый перфорированный нагревательный экран может быть выполнен в поперечном сечении в форме перевернутого V. Могут быть и другие выпуклые формы выполнения данного экрана. This task is achieved in that the multi-filler feeder for the manufacture of continuous fiber from rock melts, including a housing, a die plate connected to it with dies and current leads arranged along the longitudinal axis of symmetry of the die plate, is characterized in that it is provided with a convex perforated heating screen, mounted above the spinneret plate with the greatest distance from its longitudinal axis of symmetry and the smallest distance to the spinnest spacers farthest from this axis, so that, in cross section runner, the distance between the lower surface of the screen and the upper plane of the spinneret plate is 1 / 15-1 distance between the extreme spinnerets. In this case, the convex perforated heating screen can be connected to current leads. In addition, a convex perforated heating screen may be made in cross section in the form of an inverted V. There may be other convex forms of execution of this screen.
Снабжение предлагаемого многофильерного питателя выпуклым нагревательным экраном, установленным над фильерной пластиной с наибольшим удалением от ее продольной оси симметрии и наименьшим расстоянием до наиболее удаленных от этой оси фильер, причем со строго определенным расстоянием между нижней поверхностью экрана и верхней плоскостью фильерной пластины, определяемым в поперечном сечении питателя, способствует неравномерному подогреву расплава, поступающему к фильерам, по отношению к плоскости фильерной пластины по ее ширине. Supply of the proposed multifilter feeder with a convex heating screen mounted above the spinneret plate with the greatest distance from its longitudinal axis of symmetry and the smallest distance to the spinnest spacers that are farthest from this axis, and with a strictly defined distance between the lower surface of the screen and the upper plane of the spinneret plate, defined in cross section feeder, contributes to the uneven heating of the melt entering the dies, with respect to the plane of the die plate along its width.
Зоны расплава, с меньшим расстоянием между фильерной пластиной и экраном, прогреваются более интенсивно, чем зоны с наибольшим расстоянием между ними. Следует учесть, что когда разогретый материал подается на поверхность экрана, то вследствие высокой вязкости расплава горных пород, например, базальта перемешивание расплава на его пути от экрана до фильерной пластины практически не происходит. The melt zones, with a smaller distance between the die plate and the screen, heat up more intensively than the zones with the largest distance between them. It should be noted that when the heated material is fed to the surface of the screen, due to the high viscosity of the rock melt, for example, basalt, the melt does not practically mix on its way from the screen to the die plate.
При значительном удалении нагревательного экрана от фильерной пластины, его тепловыделение компенсируется снижением температуры по высоте расплава. Таким образом неравномерность нагрева фильерной пластины, из-за разницы в теплоотдаче по ширине компенсируется неравномерностью разогрева поступающего на него расплава. With a significant distance from the heating screen from the die plate, its heat release is compensated by a decrease in temperature along the height of the melt. Thus, the uneven heating of the die plate, due to the difference in heat transfer in width, is compensated by the uneven heating of the melt entering it.
При расстоянии между нижней поверхностью экрана и верхней плоскостью фильерной пластины, составляющем к расстоянию между крайними фльерами поперек фильерной пластины менее, чем 1/15, перепад температур расплава от экрана до фильерной пластины, изменяется в направлении поперек фильерной пластины, становится недостаточным для компенсации ее охлаждения в поперечном направлении. When the distance between the lower surface of the screen and the upper plane of the die plate is less than 1/15 to the distance between the extreme fliers across the die plate, the temperature difference between the melt from the screen and the die plate changes in the direction across the die plate and becomes insufficient to compensate for its cooling in the transverse direction.
Действительно, установка экрана на уровне, примыкающим к фильерной пластине, почти ликвидирует разницу путей нагретого от экрана расплава до ее центральной и периферийной зон и не оказывает существенного влияния на температурную неоднородность расплава по ширине пластины. Indeed, setting the screen at a level adjacent to the spinneret plate almost eliminates the difference in the paths of the melt heated from the screen to its central and peripheral zones and does not significantly affect the temperature heterogeneity of the melt across the width of the plate.
При расстоянии между этими обращенными друг к другу поверхностями, составляющими по отношению к расстоянию между крайними фильерами поперек фильерной пластины, неравномерность ее нагрева и охлаждения некорректируемая. With the distance between these surfaces facing each other, which are relative to the distance between the extreme dies across the die plate, the unevenness of its heating and cooling is not correctable.
При этом локально неоднородный по температуре расплав, попадая на неравномерно по ширине охлаждающуюся фильерную пластину, приводит к заплыванию фильер расплавом по центру выработочной зоны фильерной пластины и/или кристаллизации в периферийных фильерах. Эти процессы приводят к обрывности волокна. In this case, the locally non-uniform in temperature melt, falling onto the cooling die plate unevenly across the width, leads to the dies swimming with the melt in the center of the working zone of the die plate and / or crystallization in peripheral dies. These processes lead to fiber breakage.
Выполнение нагревательного экрана перфорированным позволяет ему дополнительно к нагревательной выполнять и фильтровальную функцию. Экран также предназначен для удаления из поступающего на выработку расплава шликеров, свилей, локальных объемов повышенной вязкости. The perforated heating screen allows it to perform a filtering function in addition to the heating screen. The screen is also designed to remove from the slurry entering the melt generation, slits, local volumes of high viscosity.
При этом, выполнение экрана выпуклым, позволяет выделившимся на нем непроплавленным включениям расплава сползать вниз по его выгнутым образующим от участков, расположенных над продольной осью симметрии фильерной пластины к наиболее удаленным от нее зонам. At the same time, the screen is convex, allowing the unmelted inclusions of the melt that stand out on it to slide down along its curved generators from the areas located above the longitudinal axis of symmetry of the die plate to the zones farthest from it.
Попадая в эти области более интенсивного нагрева, где градиент температур по высоте расплава меньше влияет на его тепловыделяющую функцию экрана, включения расплавляются и протекают через проходные отверстия перфорированного экрана к выработочной зоне фильерному полю для формирования в волокно, что позволяет стабилизировать процесс его выработки. Getting into these areas of more intense heating, where the temperature gradient along the height of the melt has a smaller effect on its heat-generating function of the screen, inclusions melt and flow through the through-holes of the perforated screen to the extraction zone of the die field to form into the fiber, which makes it possible to stabilize the process of its generation.
В частном случае изобретения, выполнение экрана выпуклым, а именно в форме перевернутого V, позволяет создать жесткую фигуру, не требующую дополнительных элементов крепления, проявляющую механическую прочность экрана данного профиля при эксплуатации, обеспечение стабильной работы питателя. In the particular case of the invention, the implementation of the screen is convex, namely in the form of an inverted V, allows you to create a rigid figure that does not require additional fastening elements, showing the mechanical strength of the screen of this profile during operation, ensuring stable operation of the feeder.
Выполнение экрана в поперечном сечении в форме перевернутого V позволяет более просто производить настройку питателя при известной ширине фильерной пластины, а точнее расстояние между крайними по ширине фильерами, регулировку производить только по изменению высоты экрана над фильерной пластиной. The execution of the screen in the cross section in the form of an inverted V makes it possible to more easily configure the feeder with a known width of the die plate, or rather the distance between the most wide dies, adjust only by changing the height of the screen above the die plate.
Соединение экрана с токоподводами позволяет осуществлять его нагрев интенсивно и равномерно по его ширине, что дает возможность создавать одинаковые условия нагрева на его поверхности и четко корректировать градиент температур выработочной зоны. The connection of the screen with current leads allows it to be heated intensively and uniformly along its width, which makes it possible to create the same heating conditions on its surface and clearly adjust the temperature gradient of the working zone.
Отличительными от прототипа признаками является снабжение многофильерного питателя нагревательным экраном, имеющим рассмотренную форму, и установленным строго определенным образом. Distinctive features from the prototype are the supply of a multi-feeder feeder with a heating screen having the considered shape and installed in a strictly defined way.
Исходя из изложенного следует, что существует причинно-следственная связь между совокупностью всех существенных признаков заявленного изобретения и достигаемым техническим результатом компенсацией неравномерности охлаждения выработочной зоны фильерной пластины, ограниченной крайними пластинами по ее ширине, неравномерностью разогрева расплава. Based on the foregoing, it follows that there is a causal relationship between the totality of all the essential features of the claimed invention and the achieved technical result of the compensation for the uneven cooling of the working zone of the die plate, limited by the extreme plates along its width, the uneven heating of the melt.
Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует изобретательскому уровню. Рассматривая совокупность его существенных признаков, можно отметить, что оно не следует явным образом из известного уровня техники. Из уровня техники не выявляется влияния отличительных признаков изобретения на получаемый технический результат. Therefore, the claimed technical solution meets the inventive step. Considering the combination of its essential features, it can be noted that it does not follow explicitly from the prior art. The prior art does not reveal the influence of the distinguishing features of the invention on the obtained technical result.
На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 поперечный разрез по А А. In FIG. 1 shows the proposed device, a longitudinal section; in FIG. 2 cross section along A A.
Предлагаемое изобретение является промышленно применимым. Для подтверждения возможности осуществления изобретения приводим описание устройств в статическом состоянии (фиг. 1, 2). The present invention is industrially applicable. To confirm the possibility of carrying out the invention, we provide a description of the devices in a static state (Fig. 1, 2).
Многофильерный питатель для изготовления непрерывного волокна из расплава горных пород, включает корпус 1 с торцевыми и боковыми стенками, соединенную с корпусом 1 и установленную в его днище фильерную пластину 2 с фильерами 3. Питатель включает также токоподводы 4, размещенные по продольной оси симметрии фильерной пластины 2 и соединенные с торцевыми стенками корпуса 1. A multi-filler feeder for producing continuous fiber from a melt of rocks, includes a
Питатель снабжен перфорированным нагревательным экраном 5, установленным над фильерной пластиной 2 в придонной зоне питателя. Экран 5 выполнен выпуклым, а именно в форме перевернутого V с углом, расположенным в противоположной стороне от фильерной пластины 2. Составляющие экран 5 плоскости установлены под углом к фильерной пластине 2, а экран 5 размещен над ней с наибольшим удалением от продольной оси симметрии фильерной пластины 2 и с наименьшим расстоянием до наиболее удаленных от этой оси фильер. При этом, экран 5 размещен так, что в поперечной сечении питателя расстояние между нижней поверхностью экрана 5 и верхней плоскостью фильерной пластины 2 составляет 1/15-1 расстояния между крайними фильерами поперек фильерной пластины. Экран 5 соединен посредством торцевых стенок корпуса 1 с токоподводами 4 и имеет с ними электрический контакт. Многофильерный питатель в данном случае исполнения снабжен пластиной 6 для его установки в дно устройства для подачи расплава. The feeder is equipped with a
В результате проведенных исследований изготовлен опытный образец многофильерного (200 фильерного) питателя и разработана опытно-промышленная технология производства непрерывного волокна из базальта. As a result of the research, a prototype of a multifilter (200 spinneret) feeder was manufactured and a pilot industrial technology for the production of continuous fiber from basalt was developed.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Расплав горной породы базальта Мариупольского месторождения поступает в корпус 1 многофильерного питателя от устройства для подачи расплава (фидера), из плавильной печи, где плавление базальта осуществляется факельным нагревом. Расплав базальта с температурой 1520oС поступает через вертикальный канал фидера на многофильерный питатель, при этом высота столба расплава базальта составляет 0,12-0,2 м от плоскости фильерной пластины 2 с фильерами 3. Поток расплава обтекает выпуклый перфорированный экран 5, нагревается его поверхностью и через его проходные отверстия поступает на фильерную пластину.The molten rock of the basalt of the Mariupol deposit enters the
Благодаря различию пути, проходимому разными объемами расплава до плоскости фильерной пластины он поступает на нее нагретым по разному. Более длинное расстояние, проходимое нагретым от экрана расплавом до продольной оси симметрии фильерной пластины вызывает его большое охлаждение, при попадании его на центральную зону пластины, он имеет меньшую температуру. Due to the difference in the path traveled by different volumes of the melt to the plane of the die plate, it enters it heated differently. The longer distance traveled by the melt heated from the screen to the longitudinal axis of symmetry of the die plate causes its great cooling; when it enters the central zone of the plate, it has a lower temperature.
Наименьшее расстояние нагретый расплав базальта проходит от экрана до периферийных участков фильерной пластины, т.е. до наиболее удаленных от продольной оси симметрии фильер, и успевает охладиться меньше, поэтому при попадании в эту область фильерной пластины, расплав базальта имеет большую температуру. Вследствие этого, температура расплава, поступающего на верхнюю плоскость фильерной пластины 2 неравномерно по ее ширине: более разогрета по краям и более холодная в середине. The smallest distance the heated basalt melt extends from the screen to the peripheral sections of the die plate, i.e. to the spinnerets farthest from the longitudinal axis of symmetry, and has less time to cool, therefore, when a spinneret plate enters this region, the basalt melt has a high temperature. As a result of this, the temperature of the melt entering the upper plane of the
Разогрев же фильерной пластины 2 по ее ширине в отсутствие расплава также неравномерен вследствие большей теплоотдачи с краев фильерной пластины, поэтому фильерная пластина более разогрета в середине более холодная по краям. При взаимной компенсации рассмотренных градиентов температур расплава базальта фильерной пластины в выработочной зоне на нижней поверхности фильерной пластины наблюдается стабильная температура расплава по ширине фильерной пластины, а более конкретно между ее крайними фильерами, составляющая 1220±10oC.The heating of the
Через отверстия фильер 3 базальтовый расплав поступает на нижнюю часть, где происходит формирование волокна в нить. Нить через устройство замасливания поступает в намоточное устройство, где сматывается на бобины. Температура расплава в рабочем режиме измеряется термопарой. Регулировка температуры фильерной пластины 2 и экрана 5 производится автоматически, путем изменения питающего напряжения на токопроводах 4. Through the openings of the dies 3, the basaltic melt enters the lower part, where the fiber is formed into a thread. The thread through the oiling device enters the winding device, where it is wound onto bobbins. The melt temperature in the operating mode is measured by a thermocouple. The temperature control of the
В таблице приводим примеры осуществления предлагаемого устройства при заявляемом диапазоне соотношения высоты экрана над фильерной пластиной к расстоянию между ее крайними фильерами в поперечном сечении фильерной пластины и питателя (примеры 2, 3, 4, 5, 6,), а также при запредельных значениях этого соотношения (примеры 1, 7). Кроме того, приводим данные результаты работы многофильерного питателя прототипа в тех же условиях, что и для заявляемого (пример 8). In the table we give examples of the implementation of the proposed device with the claimed range of the ratio of the height of the screen above the die plate to the distance between its extreme dies in the cross section of the die plate and feeder (examples 2, 3, 4, 5, 6,), as well as with transcendental values of this ratio (examples 1, 7). In addition, we present these results of the multi-filler feeder of the prototype in the same conditions as for the claimed (example 8).
Фактором, определяющим устойчивость производства непрерывного волокна, является обрывность элементарных волокон. На обрывность волокон в зоне формирования влияет температура выработки, а также неравномерность распределения температуры по площади фильерного поля. Обрывность определяется количеством обрывов на 1 кг выработанного волокна. A factor determining the stability of the production of continuous fiber is the breakage of elementary fibers. The breakage of the fibers in the formation zone is affected by the working temperature, as well as the uneven distribution of temperature over the area of the die field. Breakage is determined by the number of breaks per 1 kg of fiber produced.
Из таблицы видно, что наличие нового конструктивного элемента в многофильерном питателе выпуклого перфорированного нагревательного экрана и его особое размещение относительно других конструктивных элементов устройство позволяет уменьшить обрывность волокна и повысить, связанную с ней производительность устройства. При этом, образование волокна при использовании предлагаемого многофильерного питателя более стабильно, чем у питателя - прототипа. Поэтому предлагаемое техническое решение многофильерного питателя открывает новые перспективы в реализации стабильного производственного процесса выработки непрерывного волокна из расплавов горных пород - высокотемпературного материала с узким диапазоном рабочих температур. The table shows that the presence of a new structural element in the multifilter feeder convex perforated heating screen and its special placement relative to other structural elements of the device can reduce the breakage of the fiber and increase the associated productivity of the device. At the same time, the formation of fiber when using the proposed multifilter feeder is more stable than that of the prototype feeder. Therefore, the proposed technical solution of the multi-filter feeder opens up new prospects for the implementation of a stable production process for the production of continuous fiber from rock melts - a high-temperature material with a narrow range of operating temperatures.
В настоящее время, когда проводятся работы по широкому промышленному освоению изделий из базальтовых волокон сверхтонких теплоизоляционных звукопоглощающих матов, рулонных материалов, шнуров различного диаметра, термостойких тканных и нетканых материалов. At present, when work is underway on a wide industrial development of products from basalt fibers of ultra-thin heat-insulating sound-absorbing mats, rolled materials, cords of various diameters, heat-resistant woven and non-woven materials.
Производство волокон из базальта имеет большое народнохозяйственное значение. В этих условиях предлагаемый многофильерный питатель найдет широкое применение как высокопроизводительная конструкция для производства базальтовых волокон. The production of basalt fibers is of great economic importance. In these conditions, the proposed multi-filter feeder will find wide application as a high-performance design for the production of basalt fibers.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93048956A RU2087435C1 (en) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Multiple-die feeder for manufacturing continuous fibers from mineral melt |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93048956A RU2087435C1 (en) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Multiple-die feeder for manufacturing continuous fibers from mineral melt |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93048956A RU93048956A (en) | 1996-01-10 |
| RU2087435C1 true RU2087435C1 (en) | 1997-08-20 |
Family
ID=20148518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93048956A RU2087435C1 (en) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Multiple-die feeder for manufacturing continuous fibers from mineral melt |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2087435C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2618256C1 (en) * | 2016-03-22 | 2017-05-03 | Владимир Климентьевич Дубовый | Multi-film sleeved feeder for forming fiber from melt rocks |
| RU2751318C1 (en) * | 2020-11-23 | 2021-07-13 | Акционерное общество "НПО Стеклопластик" | Device for forming fibers made of thermoplastic material |
-
1993
- 1993-10-21 RU RU93048956A patent/RU2087435C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Волокнистые материалы из базальтов Украины. - Киев: Техника, 1971, с. 45. Волокнистые материалы из базальтов Украины. - Киев: Техника, 1971, с. 46, 47. Авторское свидетельство СССР N 1573006, кл. C 03 B 37/06, 1990. Авторское свидетельство СССР N 623836, кл. C 03 B 37/02, 1978. Авторское свидетельство СССР N 908753, кл. C 03 B 37/09, 1982. Авторское свидетельство СССР N 704917, кл. C 03 B 37/09, 1979. Авторское свидетельство СССР N 1655922, кл. C 03 B 37/09, 1991. Авторское свидетельство СССР N 791669, кл. C 03 B 37/09, 1980. Авторское свидетельство СССР N 876569, кл. C 03 B 37/09, 1981. Авторское свидетельство СССР N 1449549, кл. C 03 B 37/09, 1983. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2618256C1 (en) * | 2016-03-22 | 2017-05-03 | Владимир Климентьевич Дубовый | Multi-film sleeved feeder for forming fiber from melt rocks |
| RU2751318C1 (en) * | 2020-11-23 | 2021-07-13 | Акционерное общество "НПО Стеклопластик" | Device for forming fibers made of thermoplastic material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3867119A (en) | Apparatus for manufacturing glass fibers | |
| KR100821932B1 (en) | Method and device for producing thin glass panes | |
| US4033742A (en) | Method for producing glass fibers | |
| US3334981A (en) | Apparatus for processing heatsoftenable mineral material | |
| US5928402A (en) | Multi-screen system for mixing glass flow in a glass bushing | |
| AU8813998A (en) | Glass furnace and installation comprising same | |
| US2706365A (en) | Feeder for molten thermoplastic material | |
| US7194875B2 (en) | Fiberizing bushing with improved screen | |
| SK71697A3 (en) | Manufacturing process of mineral wool from melted mineral material and device for carrying out this process | |
| US2947028A (en) | Apparatus for manufacture of fibrous glass | |
| RU2087435C1 (en) | Multiple-die feeder for manufacturing continuous fibers from mineral melt | |
| US20080053156A1 (en) | Bushing assembly having cooling support fins | |
| US3492104A (en) | Apparatus for making glass fibers | |
| RU1293U1 (en) | Multi-feed feeder for the manufacture of continuous fiber from rock melt | |
| RU2369569C1 (en) | Method for production of continuous fibre from rocks, installation for its realisation and produced product | |
| SU998399A1 (en) | Apparatus for making fibers from thermoplastic material | |
| US20110277512A1 (en) | Fiberizing bushing and method for fiberizing molten material | |
| RU2805442C1 (en) | Method and device for producing continuous fibre from basalt rocks | |
| JPH1179779A (en) | Spinning furnace for production of glass fiber | |
| RU2068814C1 (en) | Method for manufacturing filaments from melt of rocks and device | |
| US3841853A (en) | Apparatus for production of thermoplastic materials | |
| US8820123B2 (en) | Apparatus and method for cooling molten glass and fibers | |
| US7694535B2 (en) | Method of fiberizing molten glass | |
| RU2315723C1 (en) | Spinneret feeder | |
| RU12567U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING FIBER FROM ROCK MELT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101022 |