RU84843U1

RU84843U1 - FILLER FEEDER

Info

Publication number: RU84843U1
Application number: RU2008143590/22U
Authority: RU
Inventors: Андрей Иванович Журавлев; Сергей Петрович Оснос; Владимир Фатихович Ахмадеев
Original assignee: ООО "НПО "Вулкан"
Priority date: 2008-11-01
Filing date: 2008-11-01
Publication date: 2009-07-20

Abstract

Фильерный питатель для производства непрерывных волокон из расплавов базальтовых пород, состоящий из верхнего и нижнего корпуса питателя, фильтровальной сетки, токоподводов, фильерной пластины и фильер, отличающийся тем, что фильеры со стороны выходных отверстий имеют насадок в виде усеченного конуса, высота которого равна половине длины выступающей части фильеры со стороны наружной поверхности нижнего корпуса питателя, при этом внутренний диаметр конического насадка по малому основанию равен наружному диаметру выступающей части фильеры.A die feeder for the production of continuous fibers from basaltic melts, consisting of an upper and lower feeder body, a filter screen, current leads, a die plate and dies, characterized in that the dies on the outlet side have nozzles in the form of a truncated cone whose height is half the length the protruding part of the die from the side of the outer surface of the lower housing of the feeder, while the inner diameter of the conical nozzle on a small base is equal to the outer diameter of the protruding part fi ery.

Description

Полезная модель относится к области производства непрерывного волокна из расплава базальта и касается фильерного питателя для получения струи расплава базальта для переработки расплава в волокно.The utility model relates to the production of continuous fiber from basalt melt and relates to a spinneret feeder for producing a jet of basalt melt for processing the melt into fiber.

В предлагаемой полезной модели разработан питатель, имеющий не менее 200 фильер на фильерной пластине питателя. Каждая фильера со стороны выходного отверстия имеет насадок в виде усеченного конуса, выполняющий роль уловителя массы расплава базальта в случае образования на срезе выходного отверстия фильеры каплеобразной поверхности натяжения при нарушении технологических режимов при получении непрерывного базальтового волокна.In the proposed utility model, a feeder is developed having at least 200 dies on a die plate of the feeder. Each die from the outlet side has nozzles in the form of a truncated cone, which acts as a trap for the mass of basalt melt in the case of the formation of a drop-like tension surface on the exit section of the die of the die in violation of technological conditions when producing continuous basalt fiber.

Волокна из базальтовых пород имеют высокую прочность, стойкость и выносливость к агрессивным средам, обладают высокими электроизоляционными свойствами. Однако широкое использование базальтовых волокон сдерживается относительной сложностью технологий их производства. Поэтому особенную актуальность приобретают разработки и усовершенствования устройств для производства базальтовых волокон.Fibers from basalt rocks have high strength, resistance and endurance to aggressive environments, have high electrical insulation properties. However, the widespread use of basalt fibers is constrained by the relative complexity of their production technologies. Therefore, the development and improvement of devices for the production of basalt fibers are of particular relevance.

В соответствии с патентно-информационными исследованиями разработано достаточно большое количество питателей для выработки волокна из минеральных расплавов из фидера плавильной печи, например, стекловолокон, технология получения которых близка по сути с производством непрерывного базальтового волокна.In accordance with patent information research, a sufficiently large number of feeders have been developed for the production of fibers from mineral melts from the feeder of a melting furnace, for example, glass fibers, the production technology of which is similar in essence to the production of continuous basalt fiber.

Известен струйный питатель (см., например, заявку СССР №1136410/28-12 по авт. свид. 238737 по классу 32 а 5/26 за 1969 г.), который выполнен в виде конусного сосуда с выпускным отверстием. Питатель вмонтирован в газовую топку, в огневом пространстве которой имеется решетчатая стенка для стабилизации процесса горения. Для обеспечения устойчивого и полного горения, а также для подогрева вытекающей струи расплава, топка выполнена со щелевым отверстием, образованным нижней стенкой корпуса топки и поверхностью сосуда, и стабилизаторами горения, расположенными внутри топки. Основной недостаток данного струйного питателя заключается в том, что он имеет сложную конструкцию и обладает исключительно малой производительностью из-за наличия только одного выпускного отверстия для получения волокна.Known jet feeder (see, for example, application of the USSR No. 1136410 / 28-12 according to ed. Certificate. 238737 according to class 32 a 5/26 for 1969), which is made in the form of a conical vessel with an outlet. The feeder is mounted in a gas furnace, in the firing space of which there is a lattice wall to stabilize the combustion process. To ensure stable and complete combustion, as well as to heat the flowing stream of the melt, the furnace is made with a slit hole formed by the bottom wall of the furnace body and the surface of the vessel, and combustion stabilizers located inside the furnace. The main disadvantage of this jet feeder is that it has a complex structure and has exceptionally low productivity due to the presence of only one outlet for producing fiber.

Известны также устройство для подачи стекломассы (см., например, заявку СССР №1150741/29-3 по авт.свид. 461908 по классу С03В 37/00 за 1975 г.) и струйный питатель для подачи минеральных расплавов (см., например, заявку СССР №3698924/29-33 по классу С03В 37/09, авт. свид. 1211230 за 1986 г.). В отличие от предыдущей заявки они имеют питатель большей производительности за счет наличия определенного количества выпускных отверстий для получения волокон. Однако наличие платинородиевой трубки с двумя конусообразными токоподводами между фидером ванны печи и фильерным питателем усложняет эти конструкции, существенно повышает энергозатраты для выработки волокна, значительно повышает стоимость установок из-за наличия достаточной протяженной дорогостоящей платинородиевой трубки.A device for supplying glass melt is also known (see, for example, USSR application No. 1150741 / 29-3 according to author certificate 461908 according to class C03B 37/00 for 1975) and a jet feeder for supplying mineral melts (see, for example, USSR application No. 3698924 / 29-33 in class C03B 37/09, author certificate 1211230 for 1986). Unlike the previous application, they have a feeder of greater productivity due to the presence of a certain number of outlets for producing fibers. However, the presence of a platinum-rhodium tube with two cone-shaped current leads between the furnace bath feeder and the die feeder complicates these designs, significantly increases the energy consumption for fiber production, and significantly increases the cost of the installations due to the availability of a sufficient extended expensive platinum-rhodium tube.

Известен также фильерный питатель (см. заявку СССР на изобретение №2944279/29-33 по классу С03В 37/09 за 1983 г.), принятый авторами за прототип. Фильерный питатель состоит из корпуса, загрузочного патрубка, распределителя расплава с отверстием и краями, равноудаленными от торцов корпуса сосуда, с помощью которого расплав в виде трех потоков направляется на фильтровальную решетку, равномерно распределяясь по длине сосуда. Для обеспечения заданного количества расплава на фильерную пластину задано определенное соотношение живых сечений фильерной пластины и фильтровальной решетки.A spinneret feeder is also known (see USSR application for invention No. 2944279 / 29-33 in class C03B 37/09 for 1983), adopted by the authors as a prototype. The die feeder consists of a housing, a loading nozzle, a melt distributor with a hole and edges equidistant from the ends of the vessel body, with the help of which the melt in the form of three streams is directed to the filter grate, uniformly distributed along the length of the vessel. To ensure a given amount of melt on the spinneret plate, a certain ratio of the live sections of the spinneret plate and the filter grid is set.

Основным недостатком фильерного питателя-прототипа является наличие фильер с цилиндрическим каналом на всю длину фильер. Данная форма канала способствует образованию на кромках выходных отверстий фильер каплеобразной поверхности натяжения, которая за счет вязкого трения подымается по наружной поверхности фильер и покрывает наружную поверхность питателя, что приводит к нарушению температурного режима нагрева расплава горных пород. Это влечет за собой некачественное изготовление волокна:The main disadvantage of the die feeder prototype is the presence of dies with a cylindrical channel over the entire length of the dies. This channel shape contributes to the formation of a droplet-like tension surface on the edges of the outlet openings of the dies, which, due to viscous friction, rises along the outer surface of the dies and covers the outer surface of the feeder, which leads to a violation of the temperature regime of heating the rock melt. This entails poor-quality fiber production:

- возрастает разброс по диаметру волокна;- the spread in fiber diameter increases;

- ухудшаются прочностные свойства волокна;- the strength properties of the fiber deteriorate;

- увеличивается расход расплава горных пород на изготовление волокна;- increases the consumption of molten rocks for the manufacture of fiber;

- возникает необходимость периодически чистить питатель со стороны выходных отверстий фильер.- there is a need to periodically clean the feeder from the outlet openings of the dies.

Технической задачей настоящей полезной модели является устранение указанных недостатков и создание конструкции фильерного питателя высокой производительности, обеспечивающего качественное изготовление непрерывного базальтового волокна с заданными геометрическими параметрами и физико-механическими характеристиками.The technical task of this utility model is to eliminate these drawbacks and create a high-capacity die-feeder design that ensures high-quality production of continuous basalt fiber with specified geometric parameters and physico-mechanical characteristics.

Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в следующем: обеспечение качественного изготовления непрерывного базальтового волокна с заданными геометрическими параметрами и физико-механическими характеристиками.The technical result of the proposed utility model is as follows: ensuring high-quality manufacturing of continuous basalt fiber with predetermined geometric parameters and physico-mechanical characteristics.

На фиг.1 изображен фильерный питатель, общий вид. Он имеет верхний корпус 1, заливную щель 2 в верхнем корпусе по центру, нижний корпус 3, фильтровальную сетку 4, фильерную пластину 5 на корпусе 15, фланец 6, токоподводы 7, вертикальные ребра 8, фильеры 9 с внутренним каналом 10.Figure 1 shows a spinneret feeder, a General view. It has an upper case 1, a filler slot 2 in the upper case in the center, a lower case 3, a filter screen 4, a die plate 5 on the case 15, a flange 6, current leads 7, vertical ribs 8, and dies 9 with an internal channel 10.

Продольный разрез фильер 9 с насадком-отражателем 11 в виде усеченного конуса представлен на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.A longitudinal section of the nozzles 9 with a nozzle-reflector 11 in the form of a truncated cone is presented in figure 2 - section aa in figure 1.

Работа предложенного фильерного питателя осуществляется следующим образом.The work of the proposed spinneret feeder is as follows.

Верхний корпус питателя 1 обеспечивает достаточный разогрев расплава базальта по периметру питателя, конструктивно форма заливной щели 2 задает уровень расплава над фильерной пластиной 5. Заливная щель 2 выполнена в теле верхнего корпуса 1 по центру и выглядит подобно лейке, края которой загнуты в середину фильерного питателя. Такая конструкция заливной щели 2 обеспечивает минимальное сопротивление прохождению потока расплава базальта и минимальные тепловые потери при подаче расплава в фильерный питатель.The upper housing of the feeder 1 provides sufficient heating of the basalt melt along the perimeter of the feeder, structurally the shape of the filler slot 2 sets the melt level above the die plate 5. The filler slot 2 is made in the center of the upper case 1 and looks like a watering can, the edges of which are bent in the middle of the die feeder. This design of the filler slot 2 provides minimal resistance to the passage of the flow of basalt melt and minimal heat loss when the melt is fed into the die feeder.

Фильерная сетка 4 обеспечивает фильтрацию расплава базальта, организацию расплава базальта от краев питателя до центра фильерной пластины 5, стабилизацию температуры расплава в заданном интервале температур по всей площади фильерной пластины 5. Для необходимого прохождения тока через верхний и нижний корпусы 1, 3 и обеспечения равномерного нагрева элементов фильерного питателя установлены вертикальные ребра 8. Горизонтальное размещение токоподводов 7 позволяет упростить конструкцию фильерного питателя и дает возможность разместить его непосредственно у разлива базальта. Фланец 6 предназначен для крепления фильерного питателя в водоохлаждающий холодильник. Фланец 6 имеет поперечные зигзагоподобные вырезы для снижения теплозатрат и затрат электроэнергии при работе питателя. По такому фланцу проходит электрический ток. Фланец 6 имеет малую площадь для теплоподвода. Это позволяет снизить затраты электроэнергии и теплозатрат через фланец 6 при работе фильерного питателя.The die mesh 4 provides filtration of the basalt melt, the organization of basalt melt from the edges of the feeder to the center of the die plate 5, stabilization of the melt temperature in a given temperature range over the entire area of the die plate 5. For the necessary passage of current through the upper and lower cases 1, 3 and to ensure uniform heating vertical ribs 8 are installed in the elements of the die plate feeder. Horizontal arrangement of current leads 7 allows simplifying the design of the die plate feeder and makes it possible to place it o directly at the basalt spill. Flange 6 is designed to mount the spinneret feeder in a water-cooled refrigerator. Flange 6 has transverse zigzag cuts to reduce heat and energy consumption during the operation of the feeder. An electric current flows along such a flange. Flange 6 has a small area for heat supply. This allows you to reduce energy costs and heat consumption through the flange 6 during the operation of the die feeder.

Насадок-отражатель 11 в виде усеченного конуса, в случае образования на кромках выходных отверстий фильер каплеобразной поверхности натяжения, защищает наружную поверхность нижнего корпуса 3 питателя от покрытия (загрязнения) ее массой расплавленного базальта. Тем самым сохраняется заданный температурный режим расплава базальта в питателе, обеспечивающий качественное изготовление непрерывного базальтового волокна с высокой прочностью и заданным диаметром.The reflector nozzles 11 in the form of a truncated cone, in the case of the formation of a drop-like tension surface on the edges of the outlet openings of the dies, protects the outer surface of the lower housing 3 of the feeder from coating (contamination) by its mass of molten basalt. This preserves the specified temperature regime of the basalt melt in the feeder, which provides high-quality production of continuous basalt fiber with high strength and a given diameter.

На основании многочисленных экспериментальных исследований авторами полезной модели было установлено, что при высоте насадка 12, равного половине длины 13 выступающей части фильеры 9 внутренний диаметр 13 конического насадка по большему основанию должен находиться в строгом соотношении с наружным диаметром 14 выступающей части фильеры.Based on numerous experimental studies, the authors of the utility model found that with a nozzle height 12 equal to half the length 13 of the protruding part of the die 9, the inner diameter 13 of the conical nozzle should, in large measure, be in strict proportion with the outer diameter 14 of the protruding part of the die.

При внутреннем диаметре насадка по большему основанию более 3 наружных диаметров выступающей части фильеры наружная боковая поверхность насадка-отражателя за счет ее теплопроводности значительно снижает температуру струи расплавленного базальта на выходном срезе фильер, что может привести к кристаллизации расплава базальта и разрыву нити при наматывании ее на бобины.With the inner diameter of the nozzle on a larger base more than 3 outer diameters of the protruding part of the die, the outer side surface of the reflector nozzle due to its thermal conductivity significantly reduces the temperature of the jet of molten basalt at the exit section of the nozzles, which can lead to crystallization of the basalt melt and rupture of the thread when it is wound on bobbins .

При внутреннем диаметре насадка по большему основанию менее двух наружных диаметров выступающей части фильеры насадок перестает играть роль отражателя расплава базальта при образовании на срезе фильеры каплеобразной поверхности натяжения и за счет сил вязкого трения расплав базальта поднимается по наружной боковой поверхности насадка и покрывает (загрязняет) наружную поверхность нижнего корпуса питателя.With an inner diameter of the nozzle, on a larger basis, less than two outer diameters of the protruding part of the nozzle nozzle, it ceases to play the role of a basalt melt reflector when a drop-like tension surface forms on the die section and due to viscous friction forces the basalt melt rises along the outer side surface of the nozzle and covers (contaminates) the outer surface lower feeder housing.

Таким образом только при заявленных соотношениях геометрических размеров фильеры и насадка последний выполняет роль улавливателя расплава базальта при образовании на нем поверхности натяжения.Thus, only with the stated ratios of the geometric dimensions of the die and the nozzle, does the latter fulfill the role of a basalt melt trap when a tension surface forms on it.

Claims

A die feeder for the production of continuous fibers from basaltic melts, consisting of an upper and lower feeder body, a filter screen, current leads, a die plate and dies, characterized in that the dies on the outlet side have nozzles in the form of a truncated cone whose height is half the length the protruding part of the die from the side of the outer surface of the lower housing of the feeder, while the inner diameter of the conical nozzle on a small base is equal to the outer diameter of the protruding part fi ery.