RU2116270C1

RU2116270C1 - Method for formation of lap from mineral superthin fibers and device for its embodiment

Info

Publication number: RU2116270C1
Application number: RU98101702A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Воронов; Б.К. Громков; В.В. Цыганков; В.Ю. Гнездилов; В.Б. Пономарев
Original assignee: Цыганков Виктор Викторович
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 1998-07-27

Abstract

FIELD: manufacture of building materials; may be used in formation of lap, mat from mineral superthin fibers. SUBSTANCE: lap is produced by directing blowing cone to lattice travelling conveyer at an angle of 30 ± 5 deg to horizon. The device for formation of lap has hollow diffuser of conical type embracing fiber-spinning device coaxially to blowing cone at an angle of 30 ± 5 deg. Diffuser inlet cross-section area to outlet cross-section area ratio is 0.15-0.25. Diffuser opening angle to blowing cone opening angle ratio is 1.1-1.3. Suction ducts are installed under screen of travelling lattice conveyer in each section of fiber coagulation chamber. EFFECT: improved uniform density of lap and higher reliability of the device. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при изготовлении минерального волокна и изделий на его основе (войлока, картона, плит, скорлуп и т.п.). The invention relates to the production of building materials and can be used in the manufacture of mineral fiber and products based on it (felt, cardboard, boards, shells, etc.).

Известен способ формования ковра из волокнистого материала путем образования шлейфа волокна газовыми импульсными струями и осаждения волокна на движущейся перфорированной поверхности (авт. свид. СССР N 1474111, кл. C 03 В 37/06, 1989 - аналог). A known method of forming a carpet of fibrous material by forming a loop of fiber with gas pulsed jets and deposition of fiber on a moving perforated surface (ed. Certificate of the USSR N 1474111, class C 03 37/06, 1989 - analogue).

Недостатком указанного способа является то, что импульсное закручивание шлейфа не дает равномерной раскладки волокна на сетчатой поверхности конвейера, что приводит к неравноплотности и равнопрочности изделия в поперечном его сечении. The disadvantage of this method is that the pulse twisting of the loop does not give a uniform layout of the fiber on the mesh surface of the conveyor, which leads to unevenness and equal strength of the product in its cross section.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения ковра из минерального волокна путем плавления сырья в электропечи, выпуска расплава из печи в виде струи, последующего раздува энергоносителем с температурой 180-250^oС и скоростью 600-700 м/с и информирование ковра (патент РФ N 1806104, кл. С 03 В 37/06, 1993 - прототип).The closest in technical essence to the invention is a method for producing a carpet of mineral fiber by melting raw materials in an electric furnace, releasing the melt from the furnace in the form of a jet, then blowing it with an energy carrier with a temperature of 180-250 ^o C and a speed of 600-700 m / s and informing the carpet ( RF patent N 1806104, class C 03 B 37/06, 1993 - prototype).

Недостатком указанного способа является повышение расхода тепла на плавление сырья и его перегрев расплава, повышение расхода энергоносителя на раздув волокна, так как его давление составляет более 1 МПа, что способствует снижению равноплотности холста. The disadvantage of this method is to increase the heat consumption for melting the raw materials and its overheating of the melt, increasing the energy consumption for blowing the fiber, since its pressure is more than 1 MPa, which helps to reduce the uniformity of the canvas.

Известно устройство для формования минерального ковра, содержащее волокнообразователь, диффузор, выполненный в виде сопла Лаваля, расширяющимся в горизонтальной плоскости, и камеру волокноосаждения с приемным транспортером и отсасывающим коробом (авт. свид. СССР N 541801, кл. С 03 В 37/06, 1977 - аналог). A device for forming a mineral carpet containing a fiber former, a diffuser made in the form of a Laval nozzle expanding in the horizontal plane, and a fiber deposition chamber with a receiving conveyor and a suction duct (ed. Certificate. USSR N 541801, class 03 03 37/06, 1977 - analogue).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции в обслуживании, что приводит к частой остановке установки, так как происходит забивка установки "корольками". The disadvantage of this device is the complexity of the design in maintenance, which leads to frequent shutdown of the installation, as the installation is blocked by the "kings".

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для формования холстика из супертонкого штапельного волокна, содержащее волокнообразователь с головкой для раздува волокна, диффузор с карманами для улавливания волокнистых включений, приемный конвейер и отсасывающий короб (авт. свид. СССР N 1279973, кл. С 03 В 37/00, 1986 - прототип). Closest to the technical nature of the present invention is a device for forming a canvas of superthin staple fiber, comprising a fiber former with a head for blowing the fiber, a diffuser with pockets for collecting fiber inclusions, a receiving conveyor and a suction box (ed. Certificate of the USSR N 1279973, class. C 03 B 37/00, 1986 - prototype).

Однако это техническое решение не обеспечивает надежной работы устройства вследствие сложности конструкции и эксплуатации диффузора, который часто забивается воздушно-волокнистой массой с неволокнистыми включениями, особенно в щелях и карманах диффузора, что приводит к обратному выбросу воздушно-волокнистой массы и ее неравномерному распределению в формирующемся ковре. However, this technical solution does not ensure reliable operation of the device due to the complexity of the design and operation of the diffuser, which is often clogged with air-fibrous mass with non-fibrous inclusions, especially in the slots and pockets of the diffuser, which leads to the reverse ejection of the air-fibrous mass and its uneven distribution in the forming carpet .

Техническим результатом изобретения является улучшение равноплотности холста из минерального супертонкого волокна и повышение надежности работы камеры волокноосаждения и всей установки в целом. The technical result of the invention is to improve the uniformity of the canvas of mineral superthin fiber and increase the reliability of the fiber deposition chamber and the entire installation.

Технический результат достигается за счет того, что способ формования холста (ковра) из минерального супертонкого волокна, включающий плавление сырья, раздув струи расплава энергоносителем и формование в камере волокноосаждения равноплотного холста, причем расплав из плавильной печи направляют в волокнообразователь через дутьевую головку, где под воздействием пара или сжатого воздуха с давлением до 1 МПа расплав раздувают в супертонкие волокна диаметром до 3 мкм и факел раздува направляют в диффузор камеры волокноосаждения под углом 30±5^oС к горизонту и далее на движущийся сетчатый конвейер для формования холста, причем скорость сетчатого конвейера составляет 0,5 - 5,0 м/мин, а устройство для формования холста из минерального супертонкого волокна, содержащее волокнообразователь с головкой для раздува волокна, диффузор, конвейер, отсасывающий короб, причем диффузор выполнен в виде полого короба конического типа, охватывающего волокнообразователь соосно факелу раздува под углом 30±5^oС к горизонту, отношение площади входного сечения диффузора к площади выходного сечения составляет 0,15 - 0,25, а отношение угла раскрытия диффузора к углу раскрытия факела раздува составляет 1,1 - 1,3, отсасывающие короба установлены под сеткой движущегося сетчатого конвейера в каждой секции камеры волокноосаждения.The technical result is achieved due to the fact that the method of forming the canvas (carpet) from mineral superthin fiber, including melting the raw materials, blowing the melt jet with an energy carrier and forming an equal-density canvas in the fiber deposition chamber, the melt from the smelting furnace being sent to the fiber former through a blowing head, where, under the influence of steam or compressed air with a pressure of up to 1 MPa, the melt is blown into superthin fibers with a diameter of up to 3 μm and the blow torch is directed into the diffuser of the fiber deposition chamber at an angle of 30 ± 5 ^o C to the horizon and further onto a moving mesh conveyor for forming the canvas, the speed of the mesh conveyor being 0.5 - 5.0 m / min, and a device for forming the canvas of mineral superthin fiber containing a fiber former with a head for blowing the fiber, a diffuser, a conveyor, a suction box, and the diffuser is made in the form of a conical hollow box, covering the fiber former coaxially to the blow torch at an angle of 30 ± 5 ^o С to the horizontal, the ratio of the inlet cross-sectional area to the outlet cross-sectional area with leaves 0.15 - 0.25, and the ratio of the opening angle of the diffuser to the opening angle of the blowing torch is 1.1 - 1.3, the suction boxes are installed under the mesh of a moving mesh conveyor in each section of the fiber deposition chamber.

Предлагаемые способ и устройство представлены на чертеже. The proposed method and device are presented in the drawing.

На фиг. 1 схематично показан способ формования холста из супертонкого минерального волокна и устройство для его осуществления. In FIG. 1 schematically shows a method of forming a canvas of superthin mineral fiber and a device for its implementation.

Пример 1. При производстве минерального супертонкого волокна методом наклонного раздува в плавильном агрегате-газоэлектрической печи 1 с дебитом 200 кг/ч получают расплав горных пород габбро-базальтового типа с добавкой промышленных отходов до модуля кислотности 1,8-2,5. Расплав с температурой 1450^oС раздувают акустической дутьевой головкой 2 в волокно диаметром до 3 мкм при давлении энергоносителя (пара или сжатого воздуха) 0,6 МПа. Факел раздува воздуховолокнистой массы может быть ориентирован в широком диапазоне углов наклона - от вертикального до горизонтального. Однако в этих крайних случаях наблюдается образование наибольшего количества неволокнистых включений - "корольков", представляющих собой не вытянувшиеся в волокна, а собравшиеся в небольшие шарики под действием сил поверхностного натяжения и затем затвердевшие частицы расплава. Содержание таких частиц регламентируется стандартом и при диаметре более 0,5 мм их не должно превышать 5% от массы волокна. Для их отсева из волокна в процессе волокнообразования вертикальным или горизонтальным способом сооружаются сложные системы очистки. Однако исследования факела раздува волокна, направленного под острым углом к горизонту показали, что при расположении оси факела раздува под углом 30±5^oС к горизонту содержание неволокнистых включений минимально практически для любых расплавов, в том числе базальтовых и не превышает 2-3% от массы волокон. Факел раздува направляют в диффузор 3 камеры волокноосаждения под углом 30^oС к горизонту на движущийся сетчатый конвейер 4, имеющий отсасывающие короба 5 под сеткой в каждой секции камеры. На выходе из камеры волокноосаждения получают волокнистый холст (ковер) из минерального супертонкого волокна плотностью 30 кг/м³ толщиной 70 мм с содержанием неволокнистых включений 2%. Такое количество неволокнистых включений не снижает теплотехнических и прочностных характеристик холста (ковра) из минерального супертонкого волокна и вырабатываемых на его основе теплоизоляционных изделий.Example 1. In the production of superfine mineral fibers by the method of oblique blowing in a melting unit-gas-electric furnace 1 with a flow rate of 200 kg / h, a melt of gabbro-basalt type rocks with the addition of industrial waste to an acidity module of 1.8-2.5 is obtained. The melt with a temperature of 1450 ^o With inflated acoustic blowing head 2 into a fiber with a diameter of up to 3 microns at a pressure of energy (steam or compressed air) of 0.6 MPa. The flare blowing torch can be oriented in a wide range of tilt angles - from vertical to horizontal. However, in these extreme cases, the formation of the largest number of non-fibrous inclusions — “kings”, which are not elongated into fibers, but assembled into small balls under the influence of surface tension and then solidified melt particles, is observed. The content of such particles is regulated by the standard and with a diameter of more than 0.5 mm they should not exceed 5% by weight of the fiber. For their screening from the fiber in the process of fiber formation in a vertical or horizontal way, complex cleaning systems are constructed. However, studies of the fiber blow-off torch directed at an acute angle to the horizon showed that when the axis of the blow-off torch is located at an angle of 30 ± 5 ^° С to the horizon, the content of non-fibrous inclusions is minimal for almost any melts, including basalt ones, and does not exceed 2-3% of mass of fibers. The blow-off torch is directed into the diffuser 3 of the fiber deposition chamber at an angle of 30 ^° C to the horizon onto a moving mesh conveyor 4 having suction ducts 5 under the mesh in each section of the chamber. At the exit from the fiberization chamber, a fibrous canvas (carpet) is made of superfine mineral fiber with a density of 30 kg / m ^{3 and a} thickness of 70 mm with a content of non-fibrous inclusions of 2%. Such a number of non-fibrous inclusions does not reduce the heat engineering and strength characteristics of a canvas (carpet) made of mineral superthin fiber and heat-insulating products produced on its basis.

Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но факел раздува направляют в диффузор 3 камеры волокноосаждения под углом 25^oС к горизонту, а на выходе из камеры волокноосаждения получают холст (ковер) плотностью 20 кг/м³ и толщиной 40 мм.Example 2. The method is carried out analogously to example 1, but the blow torch is sent to the diffuser 3 of the fiber deposition chamber at an angle of 25 ^o With the horizontal, and at the exit of the fiber deposition chamber receive a canvas (carpet) with a density of 20 kg / m ³ and a thickness of 40 mm.

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но факел раздува направляют в диффузор 3 камеры волокноосаждения под углом 35^oС к горизонту, а на выходе из камеры волокноосаждения получают холст (ковер) плотностью 35 кг/м³ и толщиной 100 мм.Example 3. The method is carried out analogously to example 1, but the blow torch is sent to the diffuser 3 of the fiber deposition chamber at an angle of 35 ^o With the horizontal, and at the exit of the fiber deposition chamber receive a canvas (carpet) with a density of 35 kg / m ³ and a thickness of 100 mm.

Увеличение угла наклона оси факела раздува до величины более 35^oС приводит к росту количества неволокнистых включений в холсте (ковре), а уменьшение угла наклона менее 25^oС приводит наряду с увеличением количества неволокнистых включений к значительному увеличению расхода энергоносителя, что невыгодно экономически. Простота устройства диффузора гарантирует надежность работы камеры волокноосаждения.An increase in the angle of inclination of the axis of the blow-off torch to a value of more than 35 ^° C leads to an increase in the number of non-fibrous inclusions in the canvas (carpet), and a decrease in the angle of inclination less than 25 ^° C leads, along with an increase in the number of non-fiber inclusions, to a significant increase in energy consumption, which is economically disadvantageous. The simplicity of the diffuser device guarantees the reliability of the fiber deposition chamber.

Устройство для осуществления способа формования холста из супертонкого минерального волокна, представленное на чертеже, состоит из плавильного агрегата 1, акустической дутьевой головки 2, диффузора 3, сетчатого конвейера 4, отсасывающего короба 5. A device for implementing the method of forming a canvas of superthin mineral fiber, shown in the drawing, consists of a melting unit 1, an acoustic blasting head 2, a diffuser 3, a mesh conveyor 4, a suction duct 5.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В газоэлектрическую печь 1 загружают горную породу габбобазальтового типа с добавкой промышленных отходов, где при температуре 1400±50^oС происходит расплавление материалов. Полученный расплав направляют в волокнообразователь через акустическую дутьевую головку 2, где под воздействием энергоносителя расплав раздувают в супертонкие волокна. Факел раздува направляют в диффузор 3 камеры волокноосаждения и далее на движущийся сетчатый конвейер 4, имеющий отсасывающие короба 5 под сеткой в каждой секции камеры волокноосаждения.In the gas-electric furnace 1, the gabbobasalt-type rock is loaded with the addition of industrial waste, where at a temperature of 1400 ± 50 ^o C the materials are melted. The resulting melt is sent to the fiber former through an acoustic blowing head 2, where, under the influence of an energy carrier, the melt is inflated into superthin fibers. The blow torch is sent to the diffuser 3 of the fiber deposition chamber and then to a moving mesh conveyor 4 having suction boxes 5 under the mesh in each section of the fiber deposition chamber.

Если отношение площади входного сечения диффузора к площади выходного составляет более 0,25, то происходит подсос избыточного воздуха, который нарушает равномерность раскладки волокна на сетчатом конвейере и приводит к дополнительным затратам, связанным с очисткой воздуха. If the ratio of the inlet diffuser inlet area to the outlet area is more than 0.25, then excess air is sucked in, which violates the uniformity of the fiber layout on the mesh conveyor and leads to additional costs associated with air purification.

Если отношение площади входного сечения диффузора к площади выходного сечения составляет меньше 0,15, то нарушается аэродинамический баланс, приводящий к неравноплотности холста (ковра) при раскладке. If the ratio of the diffuser inlet cross-sectional area to the outlet cross-sectional area is less than 0.15, then the aerodynamic balance is violated, resulting in uneven canvas (carpet) when laying out.

Если отношение угла раскрытия диффузора к углу раскрытия факела раздува более 1,3, то требуется большой расход металла и подаваемого воздуха, что экономически невыгодно, а если менее 1,1, то процесс невозможен. If the ratio of the opening angle of the diffuser to the angle of the opening of the blowing torch is more than 1.3, then a large consumption of metal and supplied air is required, which is economically disadvantageous, and if less than 1.1, then the process is impossible.

Claims

1. A method of forming a canvas of mineral superthin fiber, comprising melting the raw materials, blowing the melt jet with an energy carrier and forming an equally dense canvas in the fiber deposition chamber, characterized in that the melt from the smelting furnace is sent to the fiber former through a blowing head, where under the influence of steam or compressed air with pressure up to 1 MPa, the melt is blown into superthin fibers with a diameter of up to 3 μm, then the blow torch is sent to the diffuser of the fiber deposition chamber at an angle of 30 ± 5 ^o С to the horizon and then to moving I am a mesh conveyor for molding canvas.

2. The method according to p. 1, characterized in that the speed of the mesh conveyor is 0.5 to 5.0 m / min.

3. A device for forming a canvas of mineral superthin fiber, including a fiber former with a blasting head for blowing the fiber, a diffuser, a conveyor, a suction duct, characterized in that the diffuser is made in the form of a hollow conical type duct, covering the fiber former coaxially with the blow torch at an angle of 30 ± 5 ^o С to the horizon, and the ratio of the inlet cross-sectional area to the outlet cross-sectional area is 0.15 - 0.25, and the ratio of the diffuser opening angle to the opening angle of the blowing torch is 1.1 - 1.3 and suction boxes are installed under the mesh of a moving mesh conveyor in each section of the fiber deposition chamber.