Пристрій для одержання штапельного волокна

Изобретение относится к производству волокон из минерального расплава, в частности к устройствам эжекционного типа для получения штапельных волокон способом раздува струи расплава энергоносителем, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, в химической, энергетической промышленности и других отраслях народного хозяйства. Цель ' • ) , О 16735-17 изобретения повышение качества вопокна и производительности В устройстве, содержащем корпус 1 с центрально расположенным соплом 2 для ввода струи расплава и боковыми каналами для подвода энергоносителя, два кольцевых рабочих сопла для раздува струи расплава, автономно соединенных с полостями подвода энергоносителя, и камеру раздува, сопло 3 для первичного раздува выполнено в продоль ном сечении в форме сопла Лаваля и ориентировано к оси устройства под углом 11-13°, сопло 6 для вторичного раздува выполнено в сечении в форме параллелограмма, образует с осью устройства угол 15-17° и установлено с возможностью регулирования щели раздува а камера 5 раздува выполнена в верхней части цилиндрической, в нижней диффузорной с углом раскрытия 15-17°, при этом соотношение их длин 1:1-1:2. 1 ил. Изобретение относится к производству волокон из минеральных расплавов, в частности к устройствам эжекционного типа для получения штапельных волокон способом раздува струи расплава энергоносителем, и 5 может быть использовано в промышленности строительных материалов, химической, энергетической промышленности и других отраслях народного хозяйства, Цель изобретения - повышение качест- 10 ва волокна и производительности. На чертеже представлено устройство, продольный разрез. Устройство содержит корпус 1 с центрально расположенным приемным соплом 15 2 для подачи струи расплва, коаксиальное ему кольцевое сопло 3 подачи энергоносителя для первичного раздува расплава, соединенное с полостью 4 подвода энергоносителя, камеру 5 раздува, кольце- 20 вое сопло 6 подачи энергоносителя для вторичного раздува расплава, соединенное с полостью подвода энергоносителя 7. Сопло 3 выполнено в продольном сечении в форме сопла Лаваля и ориентировано к оси устрой- 25 ства под углом 11-13°. Сопло 6, выполненное в сечении в форме параллелограмма, расположено между корпусом на выходе из него и диффузорной частью камеры 5 раздува и образует с осью устройства угол 15- 30 17°. Кроме того, рабочее сопло 6 установлено с возможностью регулирования щели раздува. Камера раздува, выполненная на 1/2-1 УЗ длины цилиндрической и на 1 /2-2/3 длины диффузорной с углом рас- 35 крытия 15-17°, расположена соосно с корпусом и приемным соплом для ввода расплава. Устройство работает следующим обра40 зом. Энергоноситель (например, сжатый воздух) поступает под высоким давлением через полость 4 в кольцевое сопло 3, где ускоряется и с большой скоростью выдувается в камеру раздува расплава В камере 5 45 создается разрежение и под действием эжекционной силы через сопло 2 засасывается струя расплава Под воздействием высокоскоростного потока энергоносителя происходит дробление струи на элементарные струйки и капли и первичное вытягивание волокон. Затем смешанный поток (газ + воздух + капли расплава + волокно) из цилиндрической части камеры раздува поступает в диффузорную часть камеры, где н-едоформированные частицы расплава, собравшиеся в осевой зоне потока, выходят на периферию за счет замедления скорости их движения и попадают в зону действия высокоскоростного потока энергоносителя, поступающего из сопла 6. Вторичный раздув расплава завершает процесс формирования волокон и смешивает суммарный поток на выходе из камеры раздува. Выполнение кольцевого сопла 3 подачи энергоносителя для первичного раздува расплава в форме сопла Лаваля, ориентированного к оси устройства под углом 11-13°, позволяет создать мощный устойчивый аэродинамический поток энергоносителя в верхней части камеры раздува, в результате чего образуется сильный эжекционный эффект в зоне приемного сопла и улучшаются аэродинамические условия дробления струи расплава и вытягивания волокон. Таким образом, происходит плавное формирование волокна, а именно плавность процесса обеспечивает получение тонкого и длинного волокна. Выбор угла наклона сопла 3 к оси устройства вызван необходимостью создания оптимальных условий для захвата и раздува струи расплава, Увеличение угла наклона сопла более 13° приводит к снижению эжекционной возможности камеры раздува расплава из-за "запирания" проточной части устройства, а также к уменьшению зоны дробления струи. Это приводит к потере производительности и образованию некондиционной продукции, в которой каплевид 16 73M7 ных включений больше чем волокон Диаметр волокон при этом уменьшается Уменьшение угла наклона сопла к оси устройства менее 11° приводит к ухудшению 50 расчленения струи расплава и увеличению вытягивающего воздействия на волокна В результате этого волокно получается более длинным и содержит мало волокнистых включений, но зато имеет больший диаметр 55 Ориентирование кольцевого сопла б к оси устройства под углом 15-17° вызвано тем, что это сопло призвано повысить эжекционную возможность устройства завершить раздув микроструек и капель расплава и вытягивание волокон из них улучшить перемешивание потока на выходе из устройства. С увеличением угла наклона сопла более 17° поток энергоносителя, выходящий из сопла, противодействует основному потоку сфор- 5 мированному в камере раздува, снижая его энергию на выходе из камеры Это приводит к образованию волокон большего диаметра, Уменьшение угла наклона менее 15° приводит к тому, что частицы расплава, которые 10 расположены в осевой зоне камеры раздува, не перерабатываются в волокна, т е полученное волокно содержит большое количество неволокнистых включений Необходимость регулирования щели 15 раздува сопла 6 связана с увеличением или уменьшением струи расплава, поступающей в устройство Регулирование величины щели осуществляется путем резьбового соединения камеры раздува с корпусом уст- 20 ройства. Выполнение камеры раздува в форме цилиндра в верхней части и в форме диффузора в нижней при соотношении их длин 1:1-1:2 положительно влияет на процесс 25 формирования волокон, так как способствует максимальному использованию энергии энергоносителя, создавая оптимальные условия для получения тонкого волокна длинноволокнистой структуры с н и з к и м 30 содержанием неволокнистых включений. Объясняется это следующим. Кольцевое сопло 3, выполненное в продольном сечении в форме сопла Лаваля, позволяет получать высокоскоростной поток энергоносителя с 35 максимальной скоростью на оси потока и с минимальной на периферии. В результате этого происходит более качественное дробление струи расплава на микроструйки и вытягивание из них волокон. Та как зона 40 первичного дробления и вытягивания находится в цилиндрической части камеры раздува, то процесс протекает стабильно, отсутствуют потери энергии, энергоносителя и при этом волокна формируются на пе- 45 риферии камеры, а в осевой зоне собираются н едефо рм и pon, in HUP капли расппава , Поступая в диффуэорную часть камеры раздува рабочий поток теряет частично кинетическую энергию, а капли распплпа с оси камеры перемещаются на ее периферию и попадпют на выходе из камеры под поздействие высокоскоростного потока энергоносителя вшричного раздува При этом длина диффузорной части камеры должна быть или равна^ли не более чем вдвое больше длины цилиндрической ее части что позволяет обеспечить оптимальное время смешения рабочего потока и формирования волокон Процесс протекает более плавно, что является необходимым условием получения более длинных и тонких вопокон с пониженным содержанием неволокнистых включений При соотношении длин цилиндрической и диффузорной частей камеры ряздува менее чем 1 1 затрудняется конструктивное выполнение устройства При соотношении их длин более чем 1.2 увеличивается длина зоны волокнообразования, происходит остывание струек и частиц расплава и, следовательно, нарушается процесс волокнообразования. Выбор угла раскрытия диффузорной части камеры 15-17° выбран из условия оптимального использования энергии энергоносителя при переработке расплава в волокно Уменьшение угла раскрытия приводит к росту потерь энергии энергоносителя первичного раздува на трение его со стенками диффузорной части камеры, раздува, а следовательно, к уменьшению ее скорости на периферии, что приводит к росту диаметра волокна Увеличение угла приводит к потере плавности рабочего потока, в котором наблюдается завихрение потока, скачкообразное изменение давления, на которое теряется часть кинетической энергии, что приводит к увеличению содержания неволокнистых включений Расположение рабочих сопл на входе и выходе камеры раздува расплава позволяет увеличить силу воздействия энергоносителя на струю расплава и. следовательно, улучшить качество процесса волокнообразования. Автономная подача энергоносителя к рабочим соплам позволяет регулировать процесс формирования волокон Совокупность указанных признаковпозволяет получить волокнистый материал с диаметром элементарных волокон 2-5 мкм, с содержанием неволокнистых включений 2-4% при производительности установки 800-900 кг/сут с одной фильеры 1673547 8 Двухступенчатый раздув расплава с иссоединенных с полостями подвода энергопользованием устройства предлагаемой носителя, и камеру раздува расплава, о т лконструкции обеспечивает получение выича ю щ е е с я тем, что, с целью повышения оскоэффективного теплоизоляционного макачества волокна и производительности, сотериала, соответствующего возросшим 5 пло для первичного раздува выполнено в требованиям энергетики, строительства, хипродольном сечении в форме сопла Ла&аля мической промышленности и других отраси ориентировано к оси устройства под углом лей народного хозяйства. • 11-13 , а сопло для вторичного раздува расплава в сечении в форме параллелограмма Формула изобретения 10 образует с осью устройства угол 15-17° и . Устройство для получения штапельного установлено с возможностью регулироваволокна, включающее корпус с центрально ния щепи раздува, при этом камера раздува расположенным отверстием для ввода выполнена в верхней части цилиндричеструи расплава и боковыми каналами подской, в нижней диффуэорной с углом расвода энергоносителя, два рабочих кольце- 15 крытия 15-17°, причем соотношение их длин вых сопла для раздува расплава, автономно 1:1-1:2. Редактор Н.Киштулинец Составитель Н.Ильиных Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк Заказ 2894 Тираж 299 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская нзб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101