Агрегат для отримання мінерального базальтового волокна

Реферат: Агрегат для отримання мінеральних волокон з гірських порід, що включає плавлення подрібненої до певної фракції базальтової сировини у ванній печі з подачею розплаву в зону вироблення з подальшою витяжкою волокна струменем стисненого повітря, намотувальним або пристроєм, що тягне, крім того для максимального використання випромінюючої теплової енергії склепіння печі останній виконаний у вигляді трапеції. UA 90360 U (54) АГРЕГАТ ДЛЯ ОТРИМАННЯ МІНЕРАЛЬНОГО БАЗАЛЬТОВОГО ВОЛОКНА UA 90360 U UA 90360 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до промисловості будівельних і конструкційних матеріалів, зокрема до галузі виробництва мінеральних (базальтових) волокон з основних гірських порід типу базальтів. Корисну модель може бути використано у ванних печах на установках з отримання безперервних і штапельних волокон, діаметром від 1 до 300 мкм. Основою всіх відомих способів отримання мінеральних волокон є витяжка ниток з розплавів гірських порід. Основним апаратом отримання розплавів є плавильна піч. З безлічі конструкцій, в модульних установках невеликої продуктивності (до 100 кг/ч.) широкого поширення набули ванні прямоточні печі. Геометричні розміри і форми цих печей визначаються їх продуктивністю і параметрами застосовуваного допоміжного обладнання. Висоту камери плавлення лімітує висота розплаву, форма і довжина факела горіння пальників. Довжина камери плавлення визначається продуктивністю печі, кількістю і типом застосовуваних пальників, способом завантаження сировини і способом випуску продуктів горіння. Такі печі, як правило, мають невелику ширину, довжину і висоту камери плавлення. Плавлення гірських порід здійснюється шляхом спалювання газоподібного або рідкого палива в пальниках, розташованих по поздовжній осі ванній печі. Разом з тим, в ході доведення розплаву до необхідних кондицій (температура, в'язкість і ін.), важливу роль відіграють процеси нагріву розплаву за рахунок поглинання його поверхнею енергії теплового випромінювання склепіння і бічних стін. Відомий спосіб отримання безперервних волокон з гірських порід і піч для виготовлення безперервних волокон з гірських порід включає плавлення твердої фази породи у варильному басейні печі і подачу розплаву в зону вироблення, з проміжним підігрівом його через дзеркало під склепінням зони вироблення, і подачу розплаву до філь'єри через живильник, який відрізняється тим, що проміжний підігрів розплаву в зоні вироблення ведуть через тонкий шар розплаву, що перетікає з варильного басейну в зону вироблення (RU 2203232, С03В37/00, 2002). Склепіння таких печей горизонтальне і в перерізі піч має форму прямокутника. Недоліком такої конфігурації печі є наявність так званих "непотрібних обсягів" у верхній частині печі. У великих ванних печах "непотрібні обсяги" ліквідуються шляхом спорудження аркових склепінь. Проте спорудження аркових склепінь вимагає використання клинових вогнетривів і пальникових каменів для установки пальників. У загальному вигляді плавильну піч можна розглядати як теплоізольовану систему тіл, утворену бічними стінками, склепінням і тілом розплаву. При однаковій температурі тіл, що утворюють теплоізольованою систему, теплообмін між ними шляхом випускання і поглинання енергії теплового випромінювання (відповідно до другого початку термодинаміки) відсутня. У реальних умовах роботи плавильної печі, температура розплаву, при регулярному його відборі на вироблення і завантаження нових порцій сировини, завжди нижче температури бічних стінок і склепіння. Це обумовлює наявність процесу поглинання поверхнею розплаву енергії теплового випромінювання, що випускається поверхнею склепіння і бічних стінок. При всіх рівних умовах енергія випромінювання визначається температурою тіла, що випромінює і площею випромінювання. При цьому максимум випромінювання спрямовано по нормалі до поверхні випромінюваного тіла. Наявність арочного склепіння у великих ванних печах дозволяє максимально використовувати енергію теплового випромінювання. Технічною задачею даної корисної моделі є максимальне збільшення передачі теплової енергії мінеральному розплаву. Поставлена задача вирішується конструкцією печі з створенням трапецеїдального склепіння (Фіг. 1). Визначення розмірів пропонованої конструкції проводиться виходячи з таких передумов. Висота зони плавлення h визначається висотою шару розплаву, довжиною полум'я використовуваних пальників, способом завантаження сировини і способом видалення продуктів горіння. Ширина зони плавлення а визначається геометричними розмірами пальників і необхідною продуктивністю печі. Склепіння печі умовно поділяється на три рівні частини. Центральна частина перекривається горизонтальною плитою. Бічні грані встановлюються під кутом, що забезпечує потрапляння максимальної кількості випромінюваної теплової енергії 1 на поверхню розплаву 2. При цьому передбачається, що максимум випромінюваної теплової енергії відбувається по нормалі до поверхні випромінювання. Кут нахилу бічних граней до горизонтальної поверхні склепіння печі визначається з виразу: arctg=0,66a/h. За даними досліджень, використання трапецієподібної конструкції печі дозволяє скоротити витрату газу на плавлення до 10 %. Ще одним способом зниження витрати газу є максимальне використання тепла продуктів горіння. Для цього пропонується максимально наблизити потік відхідних з печі продуктів горіння до поверхні розплаву в зоні вікна вироблення і збільшити тепловіддачу відхідних газів за рахунок установки в каналі відхідних газів розсікачів (Фіг. 2). Наближення потоку газів, що 1 UA 90360 U 5 відходять 1 до дзеркала розплаву в зоні вікна вироблення 2, здійснюється шляхом зменшення проходу перетину відвідного каналу конфузорів 3 і установкою в відвідному каналі розсікачів 4. Принцип роботи пропонованої конструкції наступний. Продукти горіння за рахунок конфузора максимально наближаються до дзеркала розплаву і, проходячи до відвідного каналу, віддають йому максимум свого тепла. Далі продукти горіння віддають частину свого тепла розсікачам, які випромінюванням передають його розплаву, забезпечуючи тим самим додатковий нагрів розплаву в зоні вікна вироблення. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 1. Агрегат для отримання мінеральних волокон з гірських порід, що включає плавлення подрібненої до певної фракції базальтової сировини у ванній печі з подачею розплаву в зону вироблення з подальшою витяжкою волокна струменем стисненого повітря, намотувальним або пристроєм, що тягне, який відрізняється тим, що для максимального використання випромінюючої теплової енергії склепіння печі, останній виконаний у вигляді трапеції. 2. Агрегат для отримання мінеральних волокон з гірських порід за п. 1, який відрізняється тим, що горизонтальна частина склепіння становить 1/3 ширини печі, а кут нахилу бічних граней визначається за виразом: arctg=0,66 а/h. 3. Агрегат для отримання мінеральних волокон з гірських порід за п. 2, який відрізняється тим, що в зоні вікна вироблення створюється конфузор, що дозволяє наблизити потік відхідних продуктів горіння до дзеркала розплаву, забезпечивши тим самим максимальне використання тіла. 4. Агрегат для отримання мінеральних волокон з гірських порід за п. 3, який відрізняється тим, що у відвідному каналі, за вікном вироблення створюється конфузор, встановлені розсікачі, що акумулюють на собі частину тепла відхідних газів, з подальшою передачею його розплаву. 2 UA 90360 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3