SU1671621A1 - Дутьева головка - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к производству волокон из расплава горных пород (базальта, андезита, диабаза и др.) вертикальным раздувом струй расплава, истекающих из фильерного (многофильерного) питател . Изобретение направлено на улучшение качества и повышение производительности. Дутьева  головка выполнена с кольцевой камерой высотой не более 30 мм, стакан - с кольцевой полостью, сообщенной с камерой расплава, и имеет сквозные боковые каналы ввода эжектируемого модифицированного потока, сообщенные с патрубком его ввода, расположенным наклонно в сторону сквозных боковых каналов, снабженным вентилем регулировани  расхода модификатора. Стакан с противоположной от расплава стороны имеет цилиндрической формы суженную часть с расположением ее в зоне действи  потока энергоносител . Кольцевое сопло выполнено по типу сопла Лавал , а соотношени  длины внешней кольцевой втулки и ее внутреннего диаметра в средней части к внешнему диаметру цилиндрической формы суженной части стакана равны 7,5 : 1 и 1,17 : 1. При этом сквозные отверсти  дл  ввода энергоносител  имеют в поперечном сечении форму элерона, а внутренн   и внешн   кольцевые втулки снабжены средством дл  осуществлени  соответственно поворота и вращени  их вокруг продольной оси и фиксатором стабилизации их положени  относительно корпуса и друг друга. 2 з.п. ф-лы. 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к производству волокна из расплава, горных пород (базальта, андезита, диабаза и пр.) вертикальным раздувом струй расплава, истекающих из фильерного питател .

Цель изобретени  - улучшение качества и повышение производительности.

На фиг. 1 показана дутьева  головка , продольный разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - узел I на фиг. 1.

Дутьева  головка состоит из теплоизолирующей камеры 1 высотой (h) не более 30 мм, выполненной из жаростойкого материала и жестко примыкающей к фильерному питателю 2 и к корпусу 3, а также стакану 4, выполненному с продольным сквозным каналом 5 подачи расплава и кольцевой полостью 6 в его дне, сообщающейс  с расплавом , со сквозными боковыми каналами 7 дл  ввода эжектируемого модифицированного потока, сообщающимис  с патрубком 8 его ввода, выполненным наклонно

а

05 N3

в сторону сквозных боковых каналов 7 и снабженным патрубком 9 подачи модификатора с вентилем 10 регулировани  расхода модификатора, примыкающими к корпусу 3. Стакан 4 в противоположной от расплава стороне имеет цилиндрической формы суженную часть 11 с расположением сужающейс  части 12 в.зоне действи  потока энергоносител . Стакан жестко присоединен к фильерному питателю 2 и корпусу 3 с примыкающим к последнему патрубком

13подачи энергоносител  и смонтированной в корпусе 3 с возможностью поворота вокруг продольной оси внутренней кольцевой втулкой 14, в верхней части имеющей сквозные отверсти  15 дл  ввода энергоносител , а в нижней содержащей с возможностью перемещени  внутри нее вдоль продольной оси внешнюю кольцевую втулку 16, верхн   часть которой образует между ее внешней поверхностью и внутренней поверхностью внутренней кольцевой втулки

14резонирующую полость 17 цилиндрической , формы. Внутренн   поверхность внешней кольцевой втулки 16 и внешн   поверхность цилиндрической формы

.суженной части 11 стакана 4 образуют кольцевое сопло 18, выполненное по тлпу сопла Лавал  с возможностью регулировани  величины критического сечени  19. Длина (L) внешней кольцевой втулки 16 и ее внутренний диаметр (ивн) в средней части к внешнему диаметру цилиндрической формы () суженной части 11 стакана- 4 наход тс  соответственно в соотношени х 7,5:1 и 1,17:1. Сквозные отверсти 

15дл  ввода энергоносител  в устройство имеют в поперечном сечении форму элерона 20.

Стакан 4, внутренн   кольцева  втулка 14 и внешн   кольцева  втулка 16, образуют дутьевую головку с досопловой камерой 21 и подсопловой камерой 22, которые можно расположить вдоль пол  многофильерного питател  одна возле другой преимущественно в шахматном пор дке (так как в этом случае наиболее результативно используетс  поле) со смещением на величину, соответствующую не менее 0,2 диаметра внутренней кольцевой втулки 14. Кроме того, внутренн   кольцева  втулка 14 и внешн   кольцева  втулка 16 могут быть снабжены средством 23 дл  осуществлени 

5

0

5

0

5

0

5

0

5

соответственно поворота и вращени  их вокруг продольной оси (а дл  внешней кольцевой втулки 16 еще и перемещени  вдоль продольной оси) и фиксатором 24 дл  стабилизации их положени  относительно корпуса 3 устройства и друг друга. Устройство выполн етс  из жаростойкой стали, например , типа 12Х18Н10Т или иной, обеспечивающей достаточную жаропрочность.

Дутьевэ  головка работает следующим образом.

В продольный сквозной канал 5 подачи расплава стакана 4 посредством фильерного питател  2 подаетс  стру  расплава горной породы, например базальта. Далее стру  расчлен етс  эжектируемым модифицированным потоком с подачей патрубком 9 раствора (дисперсии) модификатора, регулируемым вентилем 10 регулировани  расхода модификатора. Расход модификатора составл ет 15-80 мл/мин и зависит от дебита струи расплава, давлени  энергоносител , подбираетс  он опытным путем и оцениваетс  его вли нием на качество волокна и производительность . Модификатор, стека  по наклонной стенке камеры 8 ввода эжектируе- мого модифицированного потока, подхватыва сь последним, поступает в сквозные боковые каналы 7 и далее входит в зону взаимодействи  со струей расплава в сквозном канале 5 пода- - чи расплава, создава  паровоздушную среду, расщепл ющую струю расплава. Энергоноситель, например сжатый воздух , поступающий через сквозные отверсти  15 дл  его ввода, попадает в досопловую камеру 21, где расчлен етс  на два потока: один из них поступает в резонирующую полость 17 цилиндрической формы, другой - в кольцевое сопло 18, выполненное по типу сопла Лавал  с возможностью регулировани  величины критического сечени  19. Результирующий поток энергоносител , образуемый-на выходе кольцевого сопла 18, далее поступает в подсопловую камеру 22. При колебани х дебита расплава, поступающего в сквозной канал 5 подачи расплава, вследствие, например, изменени  его температурно-в экостных свойств, дл  устранени  возможного увеличени  диаметра волокна сверх, например, 9 мкм, измен ют скорость эжектируе- мого модифицированного потока, поступающего через сквозные боковые каналы 7 дл  его ввода. Дл  этого поворачивают внутреннюю кольцевую втулку 14 вокруг ее продольной оси по часовой стрелке (фиг. 4), таким образом осуществл ют плавный переход от радиального направлени  вводимого потока энергоносител  до тангенциального . Вследствие этого скорость эжектируемого модифицированного потока увеличиваетс  (без увеличени  скорости, а значит и расхода потока энергоносител ). Одновремён

матный пор док обеспечивает наиболее результативное использование всего пол  многофильерного жаростойкого питател  (без необходимости значительного увеличени  очка фидера плавильной печи в еГо поперечном сечении). При рассто ни х между дутьевыми головками устройства, составленного в блок, менее 0,2 диаметра внутренней кольцевой втулки не обеспечиваетс  достаточно хорошее охлаждение ее и внешней кольцевой втулки и, кроме того, затруднены такие операции как пово

но вращением внешней кольцевой втулки 15 P°T внутренней кольцевой втулки, а

16 вокруг ее продольной оси измен ют величину критического сечени  19 кольцевого сопла 18. Таким образом добиваютс  получени  волокна, укладывающегос  по диаметру в интервал 6- 9 мкм. Аналогичным образом осуществл ют получение супертонкого волокна диаметром 0,8-3 мкм с той лишь разницей , что давление энергоносител , например сжатого воздуха, подаваемого в устройство посредством патрубка 14 подачи энергоносител jувеличивают до 0,5-0,52 МПа.

Высота теплоизолирующей камеры 1 должна быть не более 30 мм, так как при большей высоте уменьшаетс  температура в околофильерной зоне и возникает опасность снижени  температуры расплава проход щего в устройство сквозь продольный сквозной канал 5 подачи расплава менее величины , соответствующей Т8ПК, и получени  волокна менее качественного.

Длина внешней кольцевой втулки 16 и ее внутренний диаметр в средней части к внешнему диаметру цилиндрической формы суженной части 11 стакана 4 наход тс  соответственно в соотношени х 7,5:1 и 1,17:1. При соотношени х меньше или больше указанных имеет место уменьшение выт гивающих сил вследствие уменьшени  скорости потока и производительность устройства падает. Кроме того, возможно комкование волокон, нарушение стабильности и надежности работы устройства.

Устройство можно составить в блок с расположением вдоль многофильерного (например, двухр дного 12-филь- ерного жаростойкого) питател  дутьевых головок преимущественно в шахматном пор дке со смещением на величину, соответствующую не менее 0,2 диаметра внутренней кольцевой втулки. Шахтакже вращение внешней кольцевой втулки и их фиксаци  о

Пример 1. Получение тонких волокон . Используют базальт. Температу20 ру в плавильной печи поддерживают в пределах 1400-1450°С, температура в фидере 1365-1375 С, температура филь- ерного пол  (по ОПИРу) 1310-1360°С. Посредством патрубка 13 подачи энер5 гоносител  подают в устройство сжатый воздух давлением 0,22-0,23 МПа. Поворотом . внутренней кольцевой втулки 14 по часовой и против часовой стрелки , а также вращением внешней коль0 цевой втулки 16 добиваютс  установлени  средних значений скорости потока на выходе устройства в пределах 200-220 м/с. Вентиль 10 регулировани  расхода модификатора открывают и в патрубке, 8 ввода эжектируемого модифицированного потока ввод т дисперсию парафинового замасливател  со скоростью 15 мл/мин из патрубка 9 подачи модификатора.

Дисперси  парафинового замасливател  стека  по наклонной стенке патрубка 8 ввода эжектируемого модифицированного потока, подхватыва сь последним поступает в сквозные боко5 вые каналы 7 и далее взаимодействует со струей расплава базальта. В сквозном канале 5 подачи расплава создаетс  паровоздушна  среда, расщепл юща  струю расплава. Враща  внешнюю

0 кольцевую втулку 16 путем изменени  величины критического сечени  19 кольцевого сопла 18 добиваютс  получени  тонких волокон диаметром не более 9 мкм. Далее добиваютс  максимального увеличени  производительности устройства. Дл  этого поворачивают внутреннюю кольцевую втулку 14 по часовой стрелке и увеличивают скорость потока на выходе устройства,

5

0

5

например, до 300 м/с (давление сжатого воздуха поддерживают в пределах 0,22-0,23 МПа). Одновременно вращением внешней кольцевой втулки уменьшают величину критического сечени  19 кольцевого сопла 18 до возможно меньших значений, контролиру  при этом производительность устройства (по выходу тонкого волокна в единицу времени) и качество волокна (соблюдени  величины диаметра волокна не более 9 мкм, гибкость и наличие неволокнистых включений). При необходимости увеличивают скорость подачи модификатора (дисперсии парафинового замасливател ).

П р и м е р 2. Получение супертонкого волокна осуществл ют аналогич , но примеру 1, однако давление сжатог воздуха, подаваемого в дутьевую головку патрубком 13 подачи энергоносител , увеличивают до 0,5-0,52 МПа. Скорость потока на выходе устройства устанавливают в пределах 400-450 м/с Затем поворотом внутренней кольцевой втулки 14 по часовой стрелке (фиг.4) и вращением внешней кольцевой втулки 16 добиваютс  увеличени  скорости по тока, например, до 500-530 м/с. Дисперсию парафинового замасливател  подают со скоростью 45-50 м/с. Описанным в примере 1 способом добиваютс  получени  волокна диаметром не более 3 мкм без неволокнистых включений.

В примерах высота теплоизолирующей камеры 1 составл ет 30 мм, регулирование положени  внутренней и внешней кольцевых втулок осуществл ют с помощью средства 23 путем вставлени  штыр  в отверстие, имеющеес / в средстве, а фиксацию положени  внутренней и внешней кольцевых втулок осуществл ли фиксатором 24 зат гивани  гаек на резьбовом соединении , имеющемс  в фиксаторе. Возможно использование и других средств дд  осуществлени  отмеченных действий .

Использование предлагаемой дутьевой головки по сравнению с известными позвол ет резко повысить производительность процесса, качество волокон , вырабатывать как тонкие, так и супертонкие волокна длинноволокнистой структуры, с минимальным количеством неволокнистых включений, снизить затраты энергоресурсов на 25-30%, обеспечить стабильное и на

5

0

5

0

5

0

5

0

5

дежное производство волокон при снижении уровн  шума не менее чем на 30 дБ за счет изменени  направлени  потока энергоносител  с радиального до тангенциального, эффективно использовать получаемые волокна в производстве теплоизол ционных и звукопоглощающих материалов, картона, фильтров, плит и других изделий.

Claims (3)

1.Дутьева  головка, включающа  кольцевую камеру, корпус с патрубком подачи энергоносител  и отверстием дл  подачи расплава, кольцевое сопло , досопловую и подсопловую камеры, внешнюю и внутреннюю кольцевые втулки с образованием резонирующей полости , смонтированные с возможностью их перемещени  относительно корпуса и друг друга и стакан с продольным сквозным каналом подачи расплава, конец которого расположен ниже оси патрубка ввода энергоносител  и узел подачи ПАВ, отличающа с  тем, что, с целью улучшени  качества и повышени  производительности, кольцева  камера выполнена высотой не более 30 мм, стакан - с кольцевой полостью , сообщенной с камерой расплава , и имеет сквозные боковые каналы ввода эжектируемого модифицированного потока, сообщенные с патрубком его ввода, расположенным наклонно в сторону сквозных боковых каналов, снабженным вентилем регулировани  расхода модификатора, причем стакан

у противоположной от расплава стороны имеет цилиндрической формы суженную часть с расположением сужающейс  части в зоне действи  потока энергоносител , внутренн   кольцева  втулка в верхней ее части имеет сквозные отверсти  дл  ввода энергоносител , кольцевое сопло выполнено по типу сопла Лавал  с возможностью регулировани  величины критического сечени , а отношени  длины внешней кольцевой втулки и ее внутреннего диаметра в средней части к внешнему диаметру цилиндрической формы суженной части стакана равны 7,5:1 и 1,17:1.

2.Головка по п. 1, о т л-и ч а- ю щ а   с   тем, что сквозные отверст m дл  ввода энергоносител 

имеют в поперечном сечении форму элерона.

3. Головка по пп. 1 и 2, отличающа с  тем, что внутренн   и внешн   кольцевые втулки снабжены

N

sL

ю

средством дл  осуществлени  соответственно поворота и вращени  их вокруг продольной оси и фиксатором стабилизации их положени  относительно корпуса и друг друга.

Расплав

24

23 Я

Фиг.1

Я

Модификатор

Фие.З

фагЛ

Ui0.05

Фае. 5