Волокнообразующее устройство

Устройство предназначено для производства тепло- и звукоизоляционных волокнистых материалов способом раздува струи расплавленного материала потоком энергоносителя. Технической задачей изобретения является повышение качества получаемого волокна и готового изделия - холста. Волокнообразующее устройство содержит сопло для выхода струи расплавленного материала. Соосно соплу размещена раздувочная головка, которая имеет внутреннюю кольцевую полость, сообщающуюся с подводящими каналами и кольцевым соплом для выхода энергоносителя в атмосферу, а также центральный канал переменного сечения. Один из подводящих каналов выполнен тангенциально к внутренней кольцевой полости, а другой - радиально к ней. Каналы соединены с источником энергоносителя через регулируемые дроссели. Раздувочная головка установлена в двух центрах с возможностью совершения качательных движений вокруг их общей оси, проходящей перпендикулярно оси кольцевого сопла в месте наименьшего сечения центрального канала. 3 ил.

 

Изобретение относится к области производства тепло- и звукоизоляционных волокнистых материалов способом раздува струи исходного расплавленного материала потоком энергоносителя и может быть использовано при производстве штапельного полиэтилентерефталатного волокна и изделий из него, например, холстов или нетканого материала, способом раздува струи расплавленного аморфного полиэтилентерефталата потоком сжатого воздуха, а также волокнистых материалов и изделий из природного минерального сырья.

Известно четыре основных способа получения штапельного волокна из синтетических и минеральных расплавов: вытягиванием элементарных волокон через фильеры малого диаметра, их шпулированием, формированием жгута, резкой жгута на элементы, перемешиванием и рыхлением образующегося волокна; дуплексным способом - получением первичных нитей и их раздувом потоком энергоносителя с высокой температурой на элементарные волокна; центробежным способом - поливом струи расплавленного материала на вращающиеся барабаны, диски или чаши и вытягиванием элементарных волокон после разрыва образующейся пленки под действием центробежных сил; непосредственным воздействием потока энергоносителя, например сжатого воздуха, на струю расплавленного материала и образованием при этом элементарных волокон. Устройства для реализации последнего способа отличаются простотой конструкции, требуют меньших затрат энергии, но не обеспечивают высокого качества волокна и готовых изделий - холстов, которые образуются при осаждении волокна на конвейерные устройства.

Известно волокнообразующее устройство [1], содержащее раздувочную головку, выполненную как сборный корпус с центральным отверстием для ввода струи расплавленного материала, рабочее сопло, камеру распыления и камеру волокнообразования состыкованную с эжектором, проточная часть которого имеет кольцевое щелевое сопло для выхода энергоносителя в атмосферу и образована внутренней поверхностью кольцевого профиля и наружной поверхностью камеры волокнообразования.

Недостатком такого волокнообразующего устройства является низкое качество получаемого волокна, выражающееся в изменении диаметрального размера элементарных волокон при изменении физических свойств расплавленного материала и низкое качество образующегося после процесса волокнообразования готового изделия - холста, выражающееся в неравномерности распределения элементарных волокон по толщине и ширине холста вследствие невозможности управления процессом волокнообразования без изменения конструкции раздувочной головки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сути является волокнообразующее устройство [2], выполненное в виде дутьевой головки, включающее корпус с внутренней кольцевой полостью, соединенной с патрубком для ввода энергоносителя, крышку с отверстием в виде сопла для выхода струи расплавленного материала, центральный канал переменного сечения для ввода струи расплавленного материала, кольцевое сопло для выхода энергоносителя в атмосферу, досопловую и подсопловую камеры, стакан с отверстиями в донышке и стенках, присоединенный к основанию фильерного питателя и корпусу головки и образующий с крышкой камеру разрежения.

Недостатком такого волокнообразующего устройства также является низкое качество получаемого волокна, выражающееся в изменении диаметрального размера элементарных волокон при изменении физических свойств расплавленного материала и низкое качество образующегося после процесса волокнообразования готового изделия - холста, выражающееся в неравномерности распределения элементарных волокон по толщине и ширине холста вследствие невозможности управления процессом волокнообразования без изменения конструкции раздувочной головки.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества получаемого волокна при вариации вязкости и поверхностного натяжения расплавленного материала, выражающееся в уменьшении содержания неволокнистых включений и стабилизации диаметрального размера элементарных волокон, а также повышение качества образующегося после процесса волокнообразования готового изделия - холста, выражающееся в обеспечении равномерности распределения элементарных волокон по толщине и ширине холста.

Поставленная техническая задача решена за счет того, что в известном волокнообразующем устройстве, содержащем установленную соосно соплу для выхода струи расплавленного материала в направлении ее движения раздувочную головку с внутренней кольцевой полостью, сообщающейся с подводящими каналами, соединенными с источником энергоносителя и кольцевым соплом для выхода энергоносителя в атмосферу, а также центральным каналом переменного сечения для ввода струи расплавленного материала, один из подводящих каналов выполнен тангенциально к внутренней кольцевой полости, а второй - радиально к ней и они соединены с источником энергоносителя через регулируемые дроссели, что позволяет изменяя сопротивление дросселей при отладке устройства изменять степень закрутки потока энергоносителя во внутренней кольцевой полости и на выходе его из кольцевого сопла в атмосферу, изменяя за счет этого угол факела распыления получаемого волокна до оптимального, при котором обеспечивается получение волокна лучшего качества. Раздувочная головка установлена с возможностью совершения качательных движений в двух центрах, ось которых проходит перпендикулярно оси кольцевого сопла в месте наименьшего сечения центрального канала, что позволяет повысить качество образующегося после процесса волокнообразования готового изделия - холста, выражающееся в обеспечении равномерности распределения элементарных волокон по толщине и ширине холста и минимизации вероятности касания и прилипания струи расплавленного материала к стенкам центрального канала раздувочной головки. Раздувочная головка имеет возможность регулировочных перемещений в продольном направлении относительно сопла для выхода струи расплавленного материала, что позволяет повысить качество получаемого волокна при вариации вязкости и поверхностного натяжения расплавленного материала, выражающееся в уменьшении содержания неволокнистых включений и стабилизации диаметрального размера элементарных волокон за счет установки в процессе отладки устройства рационального расстояния L между соплом для выхода расплавленного материала и раздувочной головкой.

При оценке соответствия комплекса новых признаков волокнообразующего устройства критерию "существенные отличия" по доступным авторам и заявителю, информационным источникам, в известных технических решениях признаков, сходных с заявляемыми, обнаружить не удалось.

На фиг.1 приведена конструктивная схема волокнообразующего устройства, на фиг.2 - сечение раздувочной головки, проходящее через оси подводящих каналов, а на фиг.3 - вид на волокнообразующее устройство в направлении продольном оси качания раздувочной головки.

Волокнообразующее устройство содержит закрепленное на базовом элементе 1 сопло 2 для выхода струи 3 расплавленного материала 4. Соосно соплу 2 размещена раздувочная головка 5, которая имеет внутреннюю кольцевую полость 6 сообщающуюся с подводящими каналами 7 и 8 и кольцевым соплом 9 для выхода энергоносителя в атмосферу, а также центральный канал 10 переменного сечения для ввода струи 3 расплавленного материала. Один из подводящих каналов 7 выполнен тангенциально к внутренней кольцевой полости 6, а другой - канал 8, радиально к ней. Каналы 7 и 8 соединены с источником энергоносителя, например сжатого воздуха или пара, через регулируемые дроссели 11 и 12. Раздувочная головка 5 установлена в двух центрах 13 и 14 с возможностью совершения качательных движений вокруг их общей оси проходящей перпендикулярно оси кольцевого сопла 9 в месте наименьшего сечения центрального канала 10. Центра 13 и 14 закреплены с возможностью перемещения в осевом направлении на корпусе 15, который установлен на закрепленных в базовом элементе 1 скалках 16 с возможностью регулировочных перемещений вместе с раздувочной головкой 5 в продольном направлении относительно сопла 2 для выхода струи расплавленного материала. Винты 17 необходимы для фиксации расстояния L между соплом 2 и раздувочной головкой 5. Привод механизма качания раздувочной головки 5 может быть выполнен в виде размещенного между корпусом 15 и раздувочной головкой 5 пневмоцилиндра 18, соединенного с низкочастотным генератором пневматических колебаний 19 и пружины 20.

Волокнообразующее устройство работает следующим образом. Поток энергоносителя, например сжатого воздуха или пара, через регулируемые дроссели 11, 12 и подводящие каналы 7, 8 поступает во внутреннюю кольцевую полость 6 раздувочной головки и через кольцевое сопло 9 истекает в атмосферу. Одновременно, через сопло 2 под действием гидростатического или избыточного давления, а также под действием разрежения в центральном канале переменного сечения 10, создаваемого при выходе потока энергоносителя в атмосферу, истекает струя расплавленного материала 3. На выходе из раздувочной головки 5 при встрече с истекающим из кольцевого сопла 9 потоком энергоносителя струя расплавленного материала 3 расщепляется на элементарные волокна с образованием факела, имеющего центральный угол γ. Волокно осаждается на транспортирующее устройство образуя холст переплетенных между собой элементарных волокон (условно не показано). Основными технологическими параметрами процесса волокнообразования, которые влияют на качество получаемого волокна являются вязкость и поверхностное натяжение расплавленного материала в зоне встречи струи расплавленного материала с потоком энергоносителя, а также направление потока энергоносителя в этой зоне. Вязкость и поверхностное натяжение расплавленного материала определяются физико-химическими свойствами исходного сырья и температурой струи, которая уменьшается с увеличением расстояния L между соплом 2 и раздувочной головкой 5. В процессе отладки волокнообразующего устройства, выполняя регулировочные перемещения раздувочной головки 5 в продольном направлении относительно сопла 2, для выхода струи расплавленного материала имеется возможность определения рационального расстояния L, при котором обеспечивается получение волокна лучшего качества. Направление потока энергоносителя истекающего из кольцевого сопла 9 в зоне встречи его со струей расплавленного материала 3 определяется степенью закрутки потока во внутренней кольцевой полости 6, которая вычисляется как тангенс угла между осевой и тангенциальной проекциями скорости потока энергоносителя на выходе его из кольцевого сопла и равна половине угла факела γ. Изменяя сопротивление дросселей 11 и 12 в процессе отладки устройства имеется возможность изменять направление потока энергоносителя до рационального значения, при котором обеспечивается получение волокна лучшего качества. О степени закрутки потока судят по величине угла факела γ. Например, при получении волокна из полиэтилентерефталата при температуре расплавленного материала перед выходом из сопла 2 в пределах от 240 до 260°С, с помощью предлагаемого волокнообразующего устройства при полностью закрытом дросселе 11, когда закрутка потока отсутствовала, γ=22…25 град, а при полностью закрытом дросселе 12 - когда закрутка потока была максимальной - γ=30…35 град. Волокно наилучшего качества получено при γ=25…30 град. В процессе работы волокнообразующего устройства шток пневмоцилиндра 18 совершает возвратно-поступательные движения с частотой 0,5…1 Гц, что обеспечивается периодической подачей в его рабочую полость сжатого воздуха от низкочастотного генератора пневматических колебаний 19, состоящего из струйного элемента системы «Волга», двух пневматических камер, дросселей и усилителя ПФ-57-21 (на фиг.3 не показаны). При этом раздувочная головка 5 и факел образованных элементарных волокон 21 совершают качательные движения в центрах 13 и 14 в направлении перпендикулярном движению транспортирующего устройства (условно не показано), обеспечивая равномерность осаждения волокон по ширине и толщине образующегося холста. В опытном образце волокнообразующего устройства центральный угол качания раздувочной головки составлял 12 градусов.

Таким образом, предлагаемое волокнообразующее устройство позволяет повысить качество получаемого способом раздува струи расплавленного исходного материала потоком энергоносителя штапельного волокна и изделия из него - холста из переплетенных между собой элементарных волокон за счет управления процессом волокнообразования в процессе отладки и работы устройства. Техническая воспроизводимость устройства и результаты его работы подтверждены испытаниями опытного образца.

Источники информации

1. А.с. №1675234 (СССР), МПК С03В 37/06. Волокнообразующее устройство / Корницкий Л.И., Яковлев А.И., Хизгияев Б.И., Асадулаев У.А. Опубл. в БИ №33, 1991.

2. А.с. №1435552 (СССР), МПК С03В 37/06. Дутьевая головка к фильерному питателю /Печеный Н.И., Братухин Н.Э., Гаврилюк В.П., Коновалов Н.Г., Примаченко Г.А. Опубл. в БИ №41, 1988.

Волокнообразующее устройство, содержащее установленную соосно соплу для выхода струи расплавленного материала в направлении ее движения раздувочную головку с внутренней кольцевой полостью, сообщающейся с подводящими каналами, соединенными с источником энергоносителя и кольцевым соплом для выхода энергоносителя в атмосферу, а также центральным каналом переменного сечения для ввода струи расплавленного материала, отличающееся тем, что один из подводящих каналов выполнен тангенциально к внутренней кольцевой полости, а второй - радиально к ней, и они соединены с источником энергоносителя через регулируемые дроссели, причем раздувочная головка установлена с возможностью совершения качательных движений в двух центрах, ось которых проходит перпендикулярно оси кольцевого сопла в месте наименьшего сечения центрального канала и имеет возможность регулировочных перемещений в продольном направлении относительно сопла для выхода струи расплавленного материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области производства волокнистых теплозвукоизоляционных материалов и может быть использовано при получении штапельного полиэтилентерефталатного волокна способом раздува струи расплавленного материала потоком энергоносителя.

Изобретение относится к устройствам получения минеральных волокон, в том числе базальтового волокна, которые находят широкое применение в машиностроении, текстильной, химической промышленности, стройиндустрии и других областях хозяйства.

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для получения высокотемпературных минеральных и других расплавов в производстве различных волокон, обладающих тепло- и звукоизоляционными свойствами и используемых в строительстве, машиностроении и др.

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для получения высокотемпературных минеральных и других расплавов в производстве различных волокон, обладающих тепло- и звукоизоляционными свойствами и используемых в строительстве, машиностроении и др.

Изобретение относится к химической, металлургической отраслям промышленности, а также к промышленности строительных материалов и может быть использовано для эффективного слива минеральных и других расплавов из плавильных печей, в частности при производстве различных волокон, обладающих тепло- и звукоизоляционными свойствами.

Изобретение относится к способам и устройствам для получения чешуйчатых частиц из природных минералов и может быть использовано для производства стеклообразных наполнителей, применяемых на предприятиях химической и электротехнической промышленности, промышленности строительных материалов, в судо- и автомобилестроении, машино- и авиастроении, а также других областях народного хозяйства.

Изобретение относится к строительной индустрии и может быть использовано для получения минеральной ваты из золошлаковых отходов тепловых электрических станций с применением плазменной технологии.

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано для получения минеральных и других расплавов в производстве различных волокон, обладающих тепло- и звукоизоляционными свойствами и используемых в строительстве, машиностроении и других областях промышленности.

Изобретение относится к способу производства минеральной ваты, в котором минеральное сырье плавят в вагранке, при этом вагранка имеет шахту (11) для размещения сырья, нижняя часть упомянутой шахты (11) снабжена колосниковой решеткой (7), и под упомянутой решеткой (7) находится топочная камера (2), при этом топочную камеру (2) нагревают одной или несколькими горелками (6), причем горелку или горелки (6) снабжают жидким или газообразным топливом и кислородосодержащим газом. Согласно изобретению горелки работают таким образом, что длина пламени, возникающего во время сжигания топлива с кислородосодержащим газом, составляет от 60% до 100%, предпочтительно от 65% до 95% диаметра топочной камеры (2). Проекции центральных осей горелок и проекция диаметра топочной камеры, проходящие через выходное отверстие горелки, составляют угол между 3° и 20° на горизонтальной плоскости. Техническим результатом изобретения является равномерность нагревания вагранки и снижение выброса оксида азота. 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области производства штапельных волокнистых материалов из синтетического и минерального сырья способом раздува струи исходного расплавленного материала потоком энергоносителя. Техническим результатом изобретения является уменьшение расхода энергоносителя и повышение надежности работы устройства. Волокнообразующее устройство содержит сопло для выхода струи расплавленного материала в атмосферу и дутьевую головку с щелевым соплом для выхода энергоносителя в атмосферу, имеющую возможность совершения качательных движений вокруг оси дутьевой головки, проходящей через ось сопла для выхода расплавленного материала. При этом щелевое сопло выполнено плоскопараллельным и размещено в вертикальной плоскости горизонтально параллельно и ниже оси сопла для выхода расплавленного материала, а его срез лежит в одной плоскости со срезом сопла для выхода расплавленного материала. Ось качания дутьевой головки расположена вертикально и проходит симметрично через срез щелевого сопла, ширина которого определяется по формуле В=D/cosα, где D - диаметр сопла для выхода расплавленного материала, α - угол качания дутьевой головки. 3 ил.

Изобретение относится к области производства штапельных волокнистых материалов из синтетического и минерального сырья способом раздува струи исходного расплавленного материала потоком. Техническим результатом изобретения является уменьшение расхода энергоносителя и повышение надежности работы устройства. Волокнообразующее устройство содержит сопловой агрегат для выхода струи расплавленного материала в атмосферу, источник энергоносителя и дутьевую головку с щелевым соплом для выхода энергоносителя в атмосферу. При этом щелевое сопло размещено под углом 12-18 градусов к продольной оси соплового агрегата для выхода струи расплавленного материала, который выполнен в виде ряда цилиндрических отверстий в количестве A диаметром d=(0,75-0,85)(B/A), общая ось которых параллельна срезу щелевого сопла шириной B, а дутьевая головка связана с источником энергоносителя через устройство циклического прерывания потока энергоносителя. 2 ил.

Изобретение относится к способу и установке для получения минеральной ваты с использованием плазмы. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы установки и однородности волокон по форме и длине. Плазменный способ получения минеральной ваты включает загрузку золошлаковых отходов тепловых электростанций в реактор, расплавление сырья в реакционной камере реактора, вытекание расплава на раздувающий механизм и вытягивание волокон центробежно-дутьевым способом с последующей подачей волокон в камеру осаждения, вывод волокон из камеры осаждения. В качестве сырья для получения минеральной ваты также используют базальтовые породы. Плавление исходного сырья осуществляют с использованием переменного тока в установке - плазменном трехфазном сериесном реакторе. Загрузку сырья в реактор осуществляют путем равномерного распределения на три потока, подаваемых в зоны горения каждой из трех плазменных дуг соответственно, перемешивание всего объема расплава осуществляют путем равномерного магнитного поля, температуру и текучесть расплава регулируют пропусканием постоянного тока по цепи электрод-расплав-летка. Частичный или полный слив расплава регулируют путем изменения высоты поднятия/опускания графитового стержневого электрода, расположенного в центре реакционной камеры реактора, плавку сильно вспенивающегося при расплавлении и перемешивании сырья осуществляют путем установки кольцевой панели между крышкой и боковыми стенками реактора. Слив расплава из реактора осуществляют механизированным способом с возможностью точного и быстрого реагирования на изменение характеристик расплава вплоть до полного перекрытия отверстия летки без отключения графитового стержневого электрода и летки от источника питания, работающего в режиме постоянного тока, раздувание расплава в нити осуществляют с помощью раздувающего механизма, обдуваемого потоком воздуха в продольном направлении. 2 н.п. ф-лы, 2 пр., 4 ил.

Изобретение относится к искусственным волокнам. Технический результат изобретения заключается в расширении сырьевой базы. Минеральная вата имеет модуль кислотности A l 2 O 3 + S i O 2 C a O + M g O , равный от 1.0 до 1.5 по массе. Минеральная вата содержит следующие компоненты, мас.%: SiO2 36-44, Al2O3 8.0-14, MgO 4-13, СаО 32-44. Диаметр волокон от 4.5 до 5.6 мкм. В качестве исходных сырьевых компонентов используют шлак, послепотребительский бетон, кирпичную крошку, состоящую из послепотребительской кирпичной крошки, послепромышленной кирпичной крошки или их комбинации; стеклобой, послепотребительский формовочный песок и их комбинации. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 21 табл.
Наверх