Устройство для получения штапельных волокон

 

Изобретение относится к производству легковесных волокнистых огнеупорных материалов , в частности, к устройствам для получения супертонкого штапельного волокна из минеральных расплавов способом горизонтального раздува струи расплава сжимаемой средой. Изобретение направлено на улучшение качества и повышение производительности. Устройство для получения штапельных волокон содержит корпус 1 с передней 2 и задней 3 крышками, расположенное в крышке 2 приемное сопло 4, образованную корпусом 1 и крышками 2 и 3, полость 5 подвода энергоносителя, эжектор 6, состыкованный с крышкой 3. С соплом 4 последовательно соединены модули 7 и 8, а за модулем 8 размещен турбулизатор 9. Модуль 7 содержит рабочее сопло 10, выполненное в виде кольцевого блока плоских сопел с косым срезом, образуют с осью устройства угол 45-60°. Рабочая зона модулей 7 и 8 выполнена в виде конусных поверхностей 14 и 15 с углом раскрытия 12-22°, а полость 5 выполнена с радиальными перегородками 16 и 17, образующими каналы 18 и 19. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECflYSЛИН (19) (11) А1 (11 4 С 03 В 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

1У 1Х

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4369052/23-33 (22) 26.01.88 (46) 23.08.89. Бюл. У 31 . (71) Харьковский авиационный институт им. Н.Е. Жуковского (72) Л.И. Корницкий, А.И. Яковлев, В.В. Чурилов, С.Е. Алексеев, В.В. Назаренко и Н.A. Якунин (53) 666. 189.211 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(б 1058903, кл. С 03 В 37/06, 1983.

Авторское свидетельство СССР

1 1247358, кл. С 03 В 37/06, 1985.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ШТАПЕЛЬНЫХ ВОЛОКОН (57) Изобретение относится к произв:.-яству легковесных волокнистых огнеб упорных материалов, в частности к устройствам для получения супертонкого штапельного волокна из минеральных расплавов способом горизонталь" ного раздува струи расплава смимаемой средой. Изобретение направлено на улучшение качества и повышение производительности. Устройство для получения штапельных волокон содержит

1502493 корпус 1 с передней 2 и задней 3 крышками, расположенное в крьппке 2 приемное сопло 4, образованную корпусом 1 и крышками 2 и 3 полость 5 под5 вода энергоносителя, эжектор 6, состыкованный с крышкой 3. С соплом 4 последовательно соединены модули 7 и

8, а за модулем 8 размещен турбулизатор 9. Модуль 7 содержит рабочее

4 сонно 10 выполненное н виде кольцено:.о блока плоским сопел с кОсым сре ом, которые образуют с осью устрой=тна угол 45-60 . Рабочая эона моду1ей 7 и 8 ныполнена в ниде конусных поверхностей 14 и 15 с углом раскрыо тия 12-22, а полость 5 выполнена с радиальными перегородками 16 и 17, образующими каналы 18 и 19. 3 ил, Изобретение относится к производству легковесных волокнистых огнеупорных материалов, в частности к устройствам для получения супертонкого штапельного волокна из минеральных распланов способом горизонтального

20 раэдува струи расплава сжимаемой средой.

Цель изобретения — улучшение качества и поньппение производительности.

На фиг. 1 показано устройство, продольное сечение; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 — вид

Б на . фиг. 1.

Устройство для получения штапельных волокон содержит корпус 1 с пе- редней 2 и задней 3 крышками, распо- ложенное в крышке 2 приемное сопло 4, ! образованную корпусом 1 и крышками

2 и 3 полость S подвода. энергоносителя, эжектор 6, состыкованный с крьппкой 3, при этом с соплом 4 пос- >5 ледовательно соединены модули 7 и 8, а за модулем 8 размещен турбулизатор

9, причем модуль 7 содержит рабочее сопло 10, выполненное в виде кольцевого блока плоских сопл Лаваля с 40 косым срезом 11, а модуль 8 — рабочее сопло 12, выполненное в виде плоских сопл Лаваля с косым срезом

13, кроме этого, рабочая зона модулей 7 и 8 выполнена в виде конусных 45 поверхностей 14 и 15 соответственно, а полость 5 выполнена с радиальными перегородками 16 и 17, образующими соответственно каналы 18 и 19.

Устройство работает следующим об- 50 разом.

Энергоноситель (пар или сжатый воздух) подают под высоким давлением в полость 5. По каналам 18 и 19 энергоноситель поступает и сопла

11 и 13. Пройдя сопла 11 и 13, энер- гоноситель с большой скоростью поступает в рабочую зону модулей 8 и 7, где поверхности 14 и 15 формируют из плоских струй сплошные кольцевые потоки с высокой степенью турбулентности. Пройдя модули 7 и 8, суммарный поток энергоносителя поступает н зону действия турбулизатора 9.

Здесь потоку энергоносителя сообщаются дополнительные возмущения, вызванные мощными акустическими колебаниями, которые генерируют турбулизатор, Через 3 — 5 мин устройство готово к эксплуатации. Это время не— обходимо, чтобы избавиться от возможного конденсата, имеющегося в энергоносителе. После этого в зону сопла 4 со стороны крышки 2 подводят струю расплава, перпендикулярно оси устройства. Войдя н зону действия эжекционных сил, струя расплава разворачивается и через сонно 3 поступает н активный поток энергоносич еля, сформированный модулем 7, где происходит разрушение струи расплана. Затем расплав в виде капель аэродинамическим потоком подается н поток энергоносителя, сформированный модулем 8, где занершается разрушение более, крупных капель и начинается процесс формования волокна, который резко интенсифицируется в зоне действия турбулизатора и завершается на некотором расстоянии от выходного сечения эжектора. Потери эжекционного эффекта, которые вызваны наличием турбулизатора в проточной части устройства, компенсируются зжектором, Выполнение камеры нолокнообразования в виде двух модулей формирования потока энергоносителя и турбулиэатора, расположенного эа модулями, позволяет обеспечить эффективный захват струи с увеличенным расходом расплава, ввести ее в камеру волокнообразования разрушить на капли и odecпечить нысокопроизводительный процесс формования сунертонких штапель1502493 ных волокон, при котором резко снижается содержание в готовой продук Н неволокнистых включений. Это достигается эа счет того, что каждый из модулей формирует поток энергоносителя, оптимально выполняющий поставленную перед ним задачу, а совместно они формируют стабильный суммарный поток в камере волокнообраэования с высокой степенью турбулентности.

Причем, пройдя второй модуль, расплав в виде направленно деформированных капель поступает в зону действия турбулизатора, который генерирует мощные акустические колебания, энергия которых направлена на создание дополнительных сил, позволяющих обеспечить необходимую скорость формования,супертонкого штапельного во- 20 локна иэ капель расплава, значительно остывших в потоке энергоносителя. При этом, если разместить турбулиэатор в начальном участке проточной части устройства, то основ- 25 ная часть энергии акустических колебаний уходит на дробление струи расплава на капли мелких фракций, которые подхватываются потоком и уносятся из устройства в его осевой зоне, не 30 пройдя фазы переработки в волокно, что приводит к снижению качества готовой продукции из-. эа увеличенного содержания неволокнистых включений.

Выполнение турбулизатора в виде метрической резьбы с внутренним диаметром, равным 1,06 - 1,12 диаметра выходного сечения второго модуля, позволяет при незначительных энергозатратах энергоносителя обеспечить 40 генерирование акустических колебаний заданной мощности для обеспечения преодоления дополнительных вязкостных напряжений, возникающих в расплаве с увеличением его вязкости. Пос- 45 леднее явление вызвано охлаждением расплава при прохождении их камеры волокнообразования. При этом потери, вызванные наличием такого турбулиза тора, практически полностью компенсируются наличием эжектора второго рода. I . Увеличение внутреннего диаметра резьбы более 1,12 диаметра выходного сечения втоРого модуля нецелесообразно, так как эффективность дополнительной обработки формующихся штапельных волокон акустическими колебаниями снижается в направлении оси устройства, Так, при диаметре, равном

1, 15 диаметра выходного сеченич второго модуля, содержание волокон с диаметром больше 1 мкм достигает

13,9Х.

Уменьшение внутреннего диаметрл турбулизатора ведет к значительным энергетическим потерям энергии энергоносителя, которые не в состоянии компенсировать эжектор. В этом случае снижается эжекционный эффект в зоне приемного сопла и увеличивается содержание неволокнистых включении в готовой продукции. Так, уже при внутреннем диаметре турбулизатора, равном диаметру выходного сечения второго модуля, содержание неволокнистых включений, больших 0,5 мм, достигает 3,27..

Выполнение модулей в виде конусной поверхности с углом раскрытий

ot = 12 — 22, состыкованной с кольцевым блоком плоских сопл Лаваля с косым срезом, выходные сечения которьм образуют с осью устройства угол р 45 — 60, позволяет максимально испольэовать энергию энергоносителя для формирования рабочего аэродинамического потока в камере волокнообразования, обеспечивающего необходимую эжекцибнную силу для захвата струи с увеличенным расходом расплава и качестенную переработку последнего в супертонкое волокно. Каждое рабочее сопло расчитано на режим, обеспечивающий оптимальное выполнение поставленной перед ним задачи, а выполнение их в виде кольцевого блока плоских сопл Лаваля с косым срезом, выходное сечения которых образуют с осью устройства угол Р 45

60 позволяет без дополнительных энергозатрат получить большую скорость истечения энергоносителя в камеру волокнообразования и сформировать общий рабочий поток с заданной кинетической энергией. Уменьшение углов 0L и Р ведет к снижению скорости общего потока, а капли расплава в основном располагаются в осевой зоне. В этом случае происходит снижение эжекционного эффекта и качества получаемого волокнистого материала. о о

Так, при значениях oC = 8 и /3 35 получаемый волокнистый материал содержит 2,87 неволокнистых включений, больших 0,5 мм, а процентное содер1502493

А-д

18

Фиг. 2 àнне волокон, пнаметр которых больше 1 мкм в контрольных пучках достигает 187. Увеличение угла < более

25 приводит к отрыву потока энергоносителя в модулях раньше их вы:;одных сечений, что приводит к потере кинетической энергии потока, а увеличение угла более 75 ведет к тому, что в предлагаемой конструкции камеры волокнообразования исчезает сам эффект сопла с косым срезом.

Выполнение полости подвода энергоносителя с радиальными перегородками, образующими индивидуальные каналы подачи энергоносителя к каждому плоскому соплу с косым срезом, позволяет обеспечить равномерный подвод энергоносителя к рабочим соплам, исключить возмущения на входе в их входные сечения и свести к минимуму потери при трансформировании потенциальной энергии энергоносителя в кинетическую.

Совокупность указанных признаков 25 позволяет при производстве .муллитокремнеэемистого рулонного волокнистого материала получать супертонкие штапельные волокна при производительности 674 кг/ч с содержанием не- gp волокнистых включений в готовой продукции, больших 0,5 мм, до 0,9Х, Ф р м у s> а н э о б р е т е н и я

Ус гройство для получения штапельных волокон, включающее корпус, пе:еднюю и заднюю крышки, сопло для подвода расплава, полость подвода энергоносителя, камеру волокнообраэования и эжектор, о т л и ч à io— щ е е с я тем, что, с целью улуч-. шения качества и повышения производительности, камера волокнообразования выполнена иэ двух соосно расположенных модулей формирования потока энергоносителя и установленного эа ними турбулиэатора с нарезкой на рабочей поверхности, внутренний диаметр которой равен 1.,06 - 1, 12 диаметра выходного сечения второго модуля, при этом каждый модуль выполнен с рабочим соплом в виде кольцевого блока плоских сопл Лаваля с косым срезом, выходные сечения которых образуют с осью устройства угол 45—

60, à его рабочая зона выполнена в виде конусной поверхности с углом -. раскрытия 12 — 22, полость подвода энергоносителя выполнена с радиальными перегородками, образующими индивидуальные каналы подачи энергоносителя к каждому плоскому соплу.

6! 5024 ? 3

Составитель Н. Ильиных

Техред Л.Олийнык

Корректор М. Самборская

P едактор И, Дер ба к

Заказ 5033/29 Тираж 41Р. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС(;Р

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101