Щілинний фільєрний живильник для виробництва безперервних базальтових волокон з розплавів базальтових порід

1. Щілинний фільєрний живильник для виробництва безперервних базальтових волокон з розплавів базальтових порід, що складається з завантажувального отвору, розміщеного в верхній частині корпусу живильника, фільтрувальної сітки (екрану), фільєрної пластини (денця), струмопідводів (клем), розміщених на торцях фільєрної пластини, фільєр, який відрізняється тим, що над завантажувальним отвором, по його периметру, встановлений буртик з перегородкою по середині, корпус складається з верхнього і нижнього корпусів, між якими розміщена фільтрувальна сітка (екран), нижній корпус складається з бокових пластин, які служать і фланцем для кріплення живильника в коробчастому холодильнику з охолодженням проточною водою, струмопідводи U 2 (19) 1 3 ну lf = (1,4-2,1) df. [деклараційний патент України на корисну модель № 12855 U від 15.03.2006]. Недоліками аналога є те, що використання вказаного фільєрного живильника приводить до попадання інородних частинок (наприклад часток вогнетривів) чи тугоплавких включень в верхню частину фільєрного живильника, отримання базальтових волокон нерівномірних в діаметрі, залипання розплаву базальту між фільєрами що приводить до необхідності періодичної чистки фільєрного поля (денця) ФЖ. (додатково див. табл.1). Найближчим за технічною суттю обрано щілинний фільєрний живильник для виробництва безперервних волокон з розплаву базальтових порід, що складається з отвору для подачі розплаву, корпусу, фільтрувальної сітки, струмопідводів (клем), фільєрної пластини і фільєр, причому, корпус живильника складається з верхнього та нижнього корпусів, для подачі розплаву є щілинний отвір, розміщений по центру кришки верхнього корпусу, між корпусами встановлена фільтрувальна сітка, яка є дном верхнього корпусу і має отвори по краях, по периметру з'єднання корпусів знаходиться фланець з зигзагоподібними вирізами для кріплення живильника, а струмопідводи (клеми) виконані горизонтально і є подовженнями фільєрної пластини, вертикальні ребра приєднані до верхнього і нижнього корпусів з їх торців, крім того фільєри мають внутрішній діаметр 1,6-3,2мм, а співвідношення площ отворів фільєр, фільтрувальної сітки та заливного щілинного отвору становить 1:(1,1-1,2):(1,2-1,4) [патент України № 86186 від 10.04.2009]. Недоліками найближчого аналога є те, що злипання цибулин між собою призводить до отримання браку та необхідності втручання працівника, велика обривність і відхилення базальтових волокон від номінальних розмірів, складний та трудомісткий монтаж і підключення фільєрного живильника, порівняно високі трудозатрати на обслуговування та чистку фільєрного живильника, роблять його використання на виробництві недостатньо ефективним.(додатково див. табл.1). Технічна задача - вдосконалення конструкції фільєрного живильника шляхом зменшення діаметру та збільшення довжини фільєри, виконання на нижньому торці внутрішнього діаметру фільєри фаски (зенковки), виконання фільтрувальної сітки з отворами на всій площині та розміщення струмопроводів (клем) під кутом, для отримання рівномірних по діаметру безперервних базальтових волокон, зменшення обривності волокон, трудозатрат на обслуговування фільєрного живильника. Поставлена технічна задача вирішується щілинним фільєрним живильником для виробництва безперервних базальтових волокон із розплавів базальтових порід, що складається із завантажувального вікна розміщеного в верхній частині корпусу живильника, фільтрувальної сітки (екрану), фільєрної пластини (денця), струмопідводів (клем), розміщених на торцях фільєрної пластини під кутом 30°, фільєр. Причому над завантажувальним отвором встановлений буртик по його периметру з перегородкою посередині, корпус скла 43784 4 дається з верхнього і нижнього корпусів, між якими розміщена фільтрувальна сітка (екран), нижній корпус складається із бокових пластин, які служать і фланцем для кріплення живильника в коробчастому холодильнику. Крім того: - фільєрний живильник має вертикальні ребра, приєднані до верхнього і нижнього корпусів з їх торців у вигляді трикутника без уступів; - в площині верхнього корпусу по центру є завантажувальний отвір розміром 50 ´ 10мм, з буртиком висотою 8мм по периметру; - висота фільєри становить не менше 7,0мм; - відстань від нижнього торця фільєри до дна фільєрної пластини складає не менше 4мм; - в нижній частині фільєри на внутрішньому діаметрі є фаска (зенковка); - внутрішній діаметр отвору фільєри підбирається в залежності від заданого розміру елементарних безперервних базальтових волокон і хімічного складу базальтової крихти та знаходиться в межах 1,4 ¸ 2,5мм. Суть корисної моделі пояснюється Фіг.1 графічного зображення, де позиція 1 - дно(денце), 2 верхній корпус, 3 - нижній корпус, 4 - торцева стінка нижня, 5 - торцева стінка верхня, 6 - ребро, 7 фільєра, 8 - торцева стінка буртика, 9 - вставка, 10 - перегородка. 11 - фільтрувальна сітка (екран),12 - заливний отвір, 13 - фланець, 14 - струмопідводи (клеми). Елементи конструкції щілинного фільєрного живильника виконують наступні функції: - верхній корпус (2) забезпечує додатковий розігрів розплаву базальту по периметру живильника. - заливний отвір (12) виконаний у тілі верхнього корпуса по центру верхньої частини фільєрного живильника прямокутної форми розміром 50 ´ 10мм з перегородкою посередині та буртиком по периметру висотою 8мм. Така конструкція заливного отвору забезпечує якісний забір розплаву базальту з басейну плавильної печі. Крім того, така конструкція заливного отвору інородні частини (наприклад частки вогнетривів) чи тугоплавкі включення від попадання в верхню частину фільєрного живильника та проста у виготовленні. - фільтрувальна сітка (11) забезпечує: фільтрацію розплаву базальту, розігрів нижніх шарів розплаву, організацію потоку розплаву від центру фільєрної пластини до країв живильника, стабілізацію температури розплаву у заданому інтервалі температур по усій довжині та площі фільєрної пластини. Конструкція щілинного фільєрного живильника. Струмопідводи (клеми) (14) виконані у вигляді прорізей на торцях і є подовженнями фільєрної пластини - дна (1). Для необхідного розподілу струму через верхній і нижній корпуси (2,3) і забезпечення рівномірного нагріву елементів фільєрного живильника між струмопідводами (клемами) (14) і корпусом фільєрного живильника встановлені вертикальні ребра (6) трикутної форми. Розміщення струмовідводів (клем) зігнутих на кінцях фільєрної пластини під кутом дозволяє спростити монтаж та підключення фільєрного живильника. Фланець (13) призначений для кріплення фільєр 5 ного живильника у охолоджуючій рамці (холодильнику). Внутрішній діаметр фільєр (7) для виготовлення безперервних базальтових волокон діаметрами 9-24мкм повинен бути df = 1,4-2,8мм. При чому довжина фільєри повинна бути не менш чим в 2,8 рази більшою за діаметр фільєри, lf = ³ 2,8df. В нижній частині фільєри на внутрішньому діаметрі є фаска (зенковка) виконана під кутом від 3 до 87 градусів таким чином що внутрішній діаметр фільєри в нижній частині є більшим за внутрішній діаметр фільєри верхній частині, що покращило формування «цибулини» базальтового розплаву при виході із фільєри і зменшило запливи фільєр розплавом, відхилення від номінальних розмірів базальтових волокон і їх обривність при виробництві. Конкретні діаметри і довжина фільєр визначаються в залежності від хімічного складу базальту, технологічних режимів виробництва волокон та необхідних діаметрів волокон. Для продуктивного виробництва безперервних волокон з розплавів базальтів співвідношення площ отворів фільєр (7), фільтрувальної сітки (11) і заливного отвору (12) повинні складати 1 : (1,5-1,7) : (0,4-0,8). Фільєрні живильники для виробництва безперервних базальтових волокон виготовляють з платино-родієвих сплавів. Щілинний фільєрний живильник працює наступним чином. Розплав базальту переливаючись через стінку буртика надходить в заливний отвір (12) звідки поступає у порожнину верхнього корпусу (2) і на фільтрувальну сітку (11). У верхній частині живильника температура розплаву базальту стабілізується по усьому об'єму у інтервалі заданих температур. Це забезпечується нагріванням при проходженні електричного струму через стінки верхнього корпусу живильника і фільтрувальну сітку. Далі розплав базальту проходить через отвори фільтрувальної сітки (11), при цьому відбувається фільтрація і додаткова гомогенізація роз 43784 6 плаву, які необхідні для забезпечення продуктивності виробництва волокон. Окремі включення тугоплавких мінералів, частин не проплавленого кристалічного базальту або вогнетривів, які можливо через недотримання рівня розплаву в печі можуть через буртик попасти в порожнину верхнього корпусу, осідають на фільтрувальній сітці (11). Далі розплав через отвори фільтрувальної сітки (11) надходить до нижньої частини корпусу живильника - дно (1) і проходячи через фільєри (7) формується у вигляді «цибулин» на виході з фільєр у зоні фаски (зенковки). Після чого, піддаючись подальшій обробці шляхом витягування, з «цибулини» формуються волокна необхідного діаметру. Фаска (зенковка) фільєри (7) сприяє стабільності формування «цибулин» запобігає затіканню розплаву з наступним злипанням двох сусідніх, або більше «цибулин» між собою. Суть вдосконалення та одержаний результат додатково винесено в таблицю 1. Технічний результат - вдосконалено конструкцію фільєрного живильника, що дало можливість: - спростити монтаж та підключення фільєрного живильника; - забезпечити якісний забір розплаву базальту з басейну плавильної печі без інородних чи тугоплавких включень; - зменшити необхідність в обслуговуванні та чистці фільєрного живильника; - одержати рівномірні в діаметрі безперервні базальтові волокна та відповідно знизити рівень браку; - підвищити термін використання фільєрного живильника. Промислове застосування: - авторами розроблена технічна документація та виготовлено дослідний зразок пристрою - фільєрного живильника, який успішно впроваджено на підприємстві ТОВ «Технобазальт-Інвест» у м. Славута Хмельницької області. Таблиця 1 Конструктивні відмінності Переваги корисної моделі - Якісний забір розплаву базальту з басейну плавильної печі що в площині верхнього корпусу по - Затримує інородні частини (нацентру, виконане завантажувальне приклад частки вогнетривів) чи вікно у вигляді буртика висотою тугоплавкі включення від попа8мм по периметру розміром 50 ´ дання в верхню частину фільєр10мм ного живильника - Проста у виготовленні Недоліки інших Попадання інородних частинок (наприклад часток вогнетривів) чи тугоплавких включень в верхню частину фільєрного живильника 7 43784 8 Продовження таблиці 1 Конструктивні відмінності Щільний фільєрний живильник за п.1, який відрізняється тим, що висота фільєри становить 7,0мм фільєрний живильник за п.1, який відрізняється тим, що відстань від нижнього торця фільєри до дна фільєрної пластини складає 4мм замість 3мм. фільєрний живильник за п.1, який відрізняється тим, що в нижній частині фільєри на внутрішньому діаметрі є фаска (зенковка) на висоті 1,5мм з діаметром 2,4мм в нижній і 2,2мм в верхній частині. Переваги корисної моделі Недоліки інших - покращення формування «цибулини» базальтового розплаву при виході із фільєри - запобігає злипанню двох або більше цибулин між собою що - Злипання цибулин між собою припризводить до браку - запобігає затіканню розплаву зводить до отримання браку та неміж фільєрами що дозволяє сут- обхідності втручання працівника; тєво збільшити період між чист- - Залипання розплаву базальту між ками фільєрного поля (денця) фільєрами що приводить до необхідності періодичної чистки фільєрФЖ - зменшення відхилення від но- ного поля (денця) ФЖ мінальних розмірів базальтових - Отримання базальтових волокон волокон (рівномірність в діамет- нерівномірних в діаметрі - Порівняно висока обривність базарі) - зменшення обривності базаль- льтових волокон Щільний фільєрний живильник за тових волокон при виробництві - Порівняно високі трудозатрати на п.1, який відрізняється тим, що - зменшення трудозатрат на об- обслуговування та чистку фільєрновнутрішній діаметр отвору фільєри слуговування та чистку фільєр- го живильника підбирається в залежності від заного живильника даного розміру елементарних без- збільшивши продуктивність фіперервних базальтових волокон і льєрного живильника, знаходиться в межах 1,4¸2,5мм - підвищення довговічності фільєрного живильника струмопідводи є подовженням фі- дозволяє спростити монтаж та Складний та трудомісткий монтаж і льєрної пластини розміщені під підключення фільєрного живильпідключення фільєрного живильника кутом ника. - Попадання інородних частинок (наприклад часток вогнетривів) чи тугоплавких включень в верхню частину - фільєрного живильника - Злипання цибулин між собою призводить до отримання браку та необхідності втручання працівника; - Залипання розплаву базальту між фільєрами що приводить до необхідності періодичної чистки фільєрного поля (денця) ФЖ - Отримання базальтових волокон нерівномірних в діаметрі - Порівняно висока обривність базальтових волокон - Порівняно високі трудозатрати на обслуговування та чистку фільєрного живильника - Складний та трудомісткий монтаж і підключення фільєрного живильника Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601