Многофильерный питатель для получения минерального волокна из расплава горных пород

 

Изобретение относится к области производства минеральных волокон из расплавов горных пород, а именно к области фильерных питателей для производства непрерывного минерального волокна, и может быть использовано при получении волокон посредством высокотемпературной переработки минеральных горных пород. Питатель содержит корпус, в нижней части которого размещена фильерная пластина с фильерами. Корпусы фильер выполнены в форме усеченного конуса. Под фильерами дополнительно размещен подфильерный холодильник с ламелями, причем между нижней частью фильерной пластины и верхней частью холодильника расположены опорные элементы, размещенные поперек фильерной пластины на расстоянии 0,3-2,5 ширины фильерной пластины друг от друга и от торцов корпуса. Расстояние от ламели холодильника с опорными элементами до меньшего основания корпуса ближайшей фильеры 3-15 мм. Техническая задача - уменьшение себестоимости минеральных волокон. 1 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области производства минеральных волокон из расплавов горных пород, а именно к области фильерных питателей для производства непрерывного минерального волокна, и может быть использовано при получении волокон посредством высокотемпературной переработки минеральных горных пород.

Известен фильерный питатель для формования волокна из базальтовых расплавов (SU, авторское свидетельство 1098917, С 03 В 37/08, 1984). Указанный фильерный питатель содержит изготовленные из железосодержащих сплавов электрообогреваемую фильерную пластину и фильеры, выполненные с центральным каналом цилиндрической формы, причем каждая фильера в зоне выхода расплава выполнена в форме усеченного конуса, обращенного большим основанием к фильерному полю.

Хотя известная конструкция и обладает достаточной эксплуатационной надежностью, но ее недостатком следует признать отсутствие элементов, стабилизирующих распределение тепла в зоне формирования волокон, что препятствует получению непрерывного волокна.

Известна также конструкция многофильерного питателя для изготовления непрерывного волокна из расплава горных пород (RU, патент 2087435, С 03 В 37/09. 1997). Указанный питатель содержит корпус, фильерную пластину с фильерами и токоподводы.

Хотя известная конструкция и обладает достаточной эксплуатационной надежностью, но ее недостатком следует признать отсутствие элементов, стабилизирующих распределение тепла в зоне формирования волокон, что препятствует получению непрерывного волокна.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения может быть признана конструкция фильерного питателя для изготовления непрерывного волокна из расплава горных пород (RU, патент 2087435, С 03 В 37/09, 1997). Известный питатель содержит корпус, фильерную пластину с фильерами, токоподводы, расположенные перпендикулярно продольной оси симметрии фильерной пластины, и перфорированный экран, установленный над фильерной пластиной.

Известный питатель работает следующим образом.

Расплав горной породы - базальта поступает в корпус питателя от фидера из плавильной печи, где плавление базальта осуществляют факельным нагревом. Расплав базальта с температурой примерно 1520°С поступает через вертикальный канал фидера на питатель, при этом высота столба расплава базальта составляет 0,12-0,2 м от плоскости фильерной пластины с фильерами. Поток расплава обтекает перфорированный экран, являющийся нагревательным элементом, и через отверстия его перфорации поступает на фильерную пластину. Благодаря разности пути, проходимому разными объемами расплава до плоскости фильерной пластины, расплав поступает на пластину нагретым по-разному. Через отверстие фильер расплав поступает на нижнюю часть, где и происходит формирование волокна.

Недостатком известной конструкции, при достаточной эксплуатационной надежности, следует признать неконтролируемость прогиба фильерной пластины в процессе формования волокон, что приводит к увеличению возможности обрыва волокна в процессе формования его.

Техническая задача, решаемая посредством предложенного изобретения, состоит в увеличении времени выработки без обрыва минеральных волокон и увеличении ресурса работы устройства.

Технический результат, получаемый при реализации предложенного изобретения, состоит в уменьшении себестоимости получаемых из расплава горных пород минеральных волокон.

Для получения указанного технического результата предложено использовать конструкцию многофильерного питателя для получения минерального волокна из расплава горных пород, содержащую корпус, в нижней части которого размещена фильерная пластина с фильерами, число которых составляет не менее 200, корпусы которых выходят за пределы нижней поверхности фильерной пластины, крышка корпуса фильерного питателя содержит загрузочную трубку, к торцевым сторонам корпуса подведены токоподводы, а внутри корпуса размещен перфорированный экран, причем корпусы фильер выполнены в форме усеченного конуса, под фильерами дополнительно размещен подфильерный холодильник с ламелями, причем между нижней частью фильерной пластины и верхней частью холодильника расположены опорные элементы, размещенные поперек фильерной пластины на расстоянии 0,3-2,5 ширины фильерной пластины друг от друга и от торцов корпуса, при этом опорные элементы размещены на ламелях холодильника, а расстояние от ламели холодильника с опорными элементами до меньшего основания корпуса ближайшей фильеры составляет от 3 до 15 мм. Преимущественно холодильник бывает выполнен из металлического сплава, поскольку металлические сплавы хорошо проводят тепло. Предпочтительно опорный элемент выполнен из огнеупорной непроводящей электричество керамики, причем форма выполнения элемента обеспечивает касание его с фильерной пластиной по прямой линии. Использование огнеупорной непроводящей керамики обеспечивает изоляцию холодильника от корпуса питателя, а касание по прямой линии обеспечивает минимальную площадь контакта между опорным элементом и фильерной пластиной. С учетом необходимого подвода энергии к расплаву в корпусе токоподводы желательно выполнять с возможностью подведения электрического тока мощностью от 4,0 до 40,0 кВт.

Указанный выше технический результат при использовании в качестве базового объекта, известного из патента RU №2087435, получают при дополнительном введении в известную конструкцию подфильерного холодильника с ламелями, размещенного под фильерами, причем между нижней частью фильерной пластины и верхней частью холодильника расположены опорные элементы, размещенные поперек фильерной пластины на расстоянии 0,3-2,5 ширины фильерной пластины друг от друга и от торцов корпуса, при этом опорные элементы размещены на ламелях холодильника, а расстояние от ламели холодильника с опорными элементами до меньшего основания корпуса ближайшей фильеры составляет от 3 до 15 мм при выполнении корпусов фильер в форме усеченного конуса. Наличие холодильника с вышеприведенными конструктивными особенностями приводит к уменьшению неконтролируемого прогиба фильерной пластины в процессе прохождения через фильеры расплава горных пород. Поскольку прогиб фильерной пластины и тепловой режим расправа остаются постоянными, то появляется возможность экспериментально подобрать оптимальные условия прохождения расплава через фильеры, обеспечивающие увеличение времени выработки без обрыва минеральных волокон, а это, в свою очередь, позволяет уменьшить себестоимость получаемых из расплава горных пород минеральных волокон и увеличить эксплуатационную надежность питателя.

На фиг.1 приведен вариант конструкции питателя. При этом использованы следующие обозначения: корпус питателя 1, фильерная пластина 2, фильеры 3, токоподвод 4, перфорированный экран 5, крышка 6, загрузочная трубка 7, холодильник 8, ламели 9, опорный элемент 10.

Предложенный питатель работает следующим образом.

Экран и корпус питателя выполнены из платиново-родиевого сплава или любого другого электропроводящего и теплопроводящего материала, устойчивого при температуре плавления горных пород и инертного к материалу расплава, причем корпус питателя выполнен в форме параллелепипеда. Расплав горной породы (базальта), полученный любым известным способом, поступает от фидера в корпус питателя. Температура расплава составляет примерно 1380-1450°С. Поток расплава проходит через отверстия в экране. При прохождении потока через экран происходит гомогенизация потока с выравниванием его температуры по объему расплава, а также подогрев, поскольку перфорированный экран кроме функции гомогенизации расплава дополнительно выполняет функцию нагревателя. Затем расплав проходит через фильеры, причем образующееся минеральные волокна поступают в зону действия холодильника. При этом выполнение корпуса фильер в форме усеченного конуса, при дополнительном размещении под фильерами подфильерного холодильника с размещением между фильерной пластиной и верхней частью холодильника опорных элементов, размещенных на ламелях холодильника поперек фильерной пластины на расстоянии 0,3-2,5 ширины фильерной пластины друг от друга и от торцов корпуса, и расстоянии от ламели холодильника с опорными элементами до меньшего основания корпуса ближайшей фильеры составляет от 3 до 15 мм, позволяет увеличить в среднем время выработки без обрыва минеральных волокон до 0,5 часа, что позволило уменьшить себестоимость получаемых из расплава горных пород минеральных волокон в среднем на 14%.

Конструктивные элементы, соответствующие признакам, введенным в зависимые пункты формулы изобретения, незначительно усиливают технический результат за счет дополнительной стабилизации теплового режима расплава горных пород в питателе.

При реализации предложенной конструкции фильерного питателя происходит уменьшение себестоимости получаемых минеральных волокон за счет увеличения времени работы без обрыва минерального волокна.

Формула изобретения

1. Многофильерный питатель для получения минерального волокна из расплава горных пород, содержащий корпус, в нижней части которого размещена фильерная пластина с фильерами, корпуса которых выходят за пределы нижней поверхности фильерной пластины, крышка корпуса фильерного питателя содержит загрузочную трубку, к торцевым сторонам корпуса фильерного питателя подведены токоподводы, а внутри указанного корпуса размещен перфорированный экран, отличающийся тем, что корпуса фильер выполнены в форме усеченного конуса, под фильерами дополнительно размещен подфильерный холодильник с ламелями, причем между нижней частью фильерной пластины и верхней частью холодильника расположены опорные элементы, размещенные поперек фильерной пластины на расстоянии 0,3-2,5 ширины фильерной пластины друг от друга и от торцов корпуса, при этом опорные элементы размещены на ламелях холодильника, а расстояние от ламели холодильника с опорными элементами до меньшего основания корпуса ближайшей фильеры составляет от 3 до 15 мм.

2. Питатель по п.1, отличающийся тем, что опорный элемент выполнен из огнеупорной керамики, причем форма выполнения элемента обеспечивает касание его с фильерной пластиной по прямой линии.

3. Питатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что токоподводы выполнены с возможностью подведения постоянного электрического тока мощностью от 4,0 до 40,0 кВт.

РИСУНКИ

Рисунок 1