УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ВОЛОКНА ИЗ ОКСИДНЫХ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к устройствам для выработки волокна из оксидных термопластичных материалов, а именно, из расплава горных пород, например, базальта.
При производстве непрерывных волокон из расплава горных пород возникают трудности, связанные с узким температурным интервалом рабочей вязкости расплава, поэтому не допустимы колебания температур расплава.
Одной из основных задач, решаемых для обеспечения высокой производительности и эксплуатационной надежности устройства для производства непрерывной нити из оксидных термопластичных материалов с высокой температурой плавления, является сохранение максимальной изотермичности потока его расплава через стыковочный узел питающей трубки струйного питателя и загрузочной трубы питателя.
Общеизвестно устройство для получения базальтового волокна, содержащее обогреваемую питающую трубку, обогреваемый фильерный питатель, систему стыковки питающей трубки и филъерного питателя и узел приемки волокна, разработанное Киевской научно-исследовательской лабораторией базальтового волокна и материалов из него, у которого элементы стыковки питающей трубки и.фильерного питателя выполнены конической формы с углом конусности 6-8 и размещаются один в другом при монтаже изделий
в единое устройство для выработки волокна (ТУ 48-1-467-89 и ТУ 48-1-73-88), (Джигирис Д.Д., Махова М.Ф. Основы производства базальтовых волокон и изделий. М., «Теплоэнергетик», 2002, с.106).
Недостатком данного устройства является то, что стыковочный элемент питающей трубки, выполненный конусным, является одновременно и токоподводом для нагрева самой питающей трубки, а стыковочный элемент фильерного питателя служит одновременно и загрузочной трубой фильерного питателя и в процессе эксплуатации при температуре 1200 С и более образуется неразъемное соединение питающей трубки и фильерного питателя в результате приварки поверхностей токоподвода питающей трубки и загрузочной трубы фильерного питателя, и при демонтаже происходит обрыв загрузочной трубы фильерного питателя, что приводит к выходу из строя всего устройства.
Известно также устройство для выработки непрерывного волокна из базальтового сырья, содержащее обогреваемые фильерный питатель и струйную трубку, фланцевое соединение питающей трубки и фильерного питателя с зазором 2-8 мм, имеющее минимальный внешний диаметр фланца на 10 мм больше внутреннего диаметра струйной трубки (Патент РФ №2111181. МПК С 03 В 37/09, оп. 20.05.98 г.).
Фланцевое соединение в указанном устройстве, находясь по условиям монтажа, как правило, на значительном расстоянии от верхнего перекрытия фильерного питателя, для обеспечения герметичности в целях избежания течи расплава, достигаемой путем замораживания расплава по периферии фланцев стыковочного узла, не позволяет подавать горячий расплав непосредственно в обогреваемую зону фильерного питателя, поэтому расплав, проходя от фланцевого соединения по загрузочной трубе фильерного питателя, которая
практически не обогревается, охлаждается и температурный перепад расплава при входе его в питатель достигает 80 С и более. По этой причине расплав в центральной зоне фильерного питателя поступает к фильерам фильерных пластин с более низкой температурой по сравнению с расплавом, распределяемым экраном по сторонам от центральной зоны ближе к его торцевым зонам, что отрицательно сказывается на стабильности процесса, производительности и эксплуатационной надежности.
Наиболее близким но технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство для выработки волокна из оксидных термопластичных материалов, содержащее обогреваемые фильерный питатель и струйную трубку, стыковое соединение фильерного питателя и струйной трубки, у которого центральная часть стыковых элементов выполнена конической формы, вершиной обращенной в сторону фильерного питателя, и коническая часть стыкового элемента струйной трубки размещена внутри конической части стыкового элемента фильерного питателя (п. РФ на п.м. №32777, МПК 7 С 03 В 37/09, оп. 27.09.2003 г.).
У данного устройства фланцевое соединение выполнено с резкими перегибами и углами, где возникают значительные механические напряжения, отрицательно влияющие на прочностные свойства устройства. Кроме того, фланцевое соединение указанной конструкции характеризуется нерациональным расходом дорогостоящего материала.
Задача, положенная в основу заявляемой полезной модели, заключается в повышении срока эксплуатации и экономичности устройства.
Технический результат обеспечивается за счет исключения опасных зон концентрации механических напряжений в стыковом
соединении устройства и выполнении стыкового соединения рациональной формы.
Поставленная задача решается следующим образом:
В устройстве для выработки волокна из оксидных термопластичных материалов, содержащем обогреваемые фильерный питатель и струйную трубку и стыковое соединение фильерного питателя и струйной трубки, у которого стыковой элемент струйной трубки размещен внутри стыкового элемента фильерного питателя, согласно заявляемому техническому решению, поверхности стыковых элементов стыкового соединения выполнены криволинейными, вогнутой формы, сужающимися по направлению к фильерному питателю.
1
2
При этом, образующая криволинейной поверхности стыковых элементов может быть выполнена по меньшей мере двумя радиусами: R = 33-37 мм. - в верхней части стыковых элементов и R = 40-50 мм. - в их нижней части, с плавным переходом на границе их стыковки.
1
2
1
Выполнение поверхности стыковых элементов стыкового соединения криволинейными вогнутой формы, сужающейся к фильерному питателю, или выполнение ее образующей по меньшей мере двумя радиусами: R=33-37 мм. - в верхней части стыковых элементов и R=40-50 мм. - в их нижней части, с плавным переходом на границе их стыковки, размещенных один в другом и сужающихся к фильерному питателю, исключает наличие в конструкции стыкового соединения перегибов и углов, что позволяет свести до минимума в нем механические напряжения, а следовательно, и увеличить срок эксплуатации. Кроме того, на изготовление стыкового соединения указанной криволинейной формы требуется меньшее количество дорогостоящего материала. При выполнении образующей криволинейной поверхности стыковых элементов радиусами: R-
2
1
2
менее 33 мм и R - менее 40 мм. образуется крутая поверхность стыковых элементов, периферия которых расположена на близком расстоянии от обогреваемого корпуса, что неизбежно приведет к разгерметизации стыкового соединения из-за размораживания расплава теплом от корпуса фильерного питателя, а при величине радиусов стыковой поверхности R - более 37 мм. и R - более 50 мм. -поверхность стыковых элементов экономически нецелесообразна из-за большего расхода дорогостоящего металла.
Наличие отличительных от прототипа существенных признаков позволяет признать заявляемую полезную модель новой.
На рисунке представлено заявляемое устройство в разрезе.
Устройство для выработки волокна из оксидных термопдастичных материалов состоит из обогреваемого фильерного питателя 1 с загрузочной трубой 2, обогреваемой струйной трубки 3, стыкового соединения фильерного питателя 1 и струйной трубки 3, у которого стыковой элемент 4 струйной трубки 3 размещен внутри стыкового элемента 5 фильерного питателя 1 с зазором, токоподводов 6 фильерного питателя 1 и токоподводов 7 струйной трубки 3. Стыковые элементы 4 и 5 выполнены вогнутыми, криволинейной формы, сужающимися по направлению к фильерному питателю.
1
2
При этом, образующая криволинейной поверхности стыковых элементов 4 и 5 образована двумя радиусами: R=35 мм и R= 42 мм. с плавным переходом между ними.
Устройство работает следующим образом.
Базальт загружают в печь, где он под термическим воздействием плавится и в виде расплава подается в струйную трубку 3, проходит стыковое соединение, загрузочную трубу 2 и поступает в фильерный питатель 1, где, вытекая через фильеры, расплав формируется в волокна.
В таблице приводим сравнительные данные заявляемого и известных устройств для выработки волокна из оксидных термопластичных материалов.
Технические преимущества заявляемого устройства выявлены по сравнению с известными техническими решениями той же задачи, находящимися в тех же условиях эксплуатации, что и заявляемое устройство.
Из таблицы видно, что заявляемое устройство имеет более высокий срок эксплуатации при меньшем расходе дорогостоящего материала на основе платины.
ТаблицаСравнительные данные заявляемого и известных устройств для выработки волокна из оксидных термопластичных материалов.
№п/п
Техническиехарактеристики
КНИЛБВиМ*ТУ48-1-467-89ТУ48-1-73-88
П.РФ№2111181
П.РФ нап.м.№32777
Заявляемоеустройство
1.
Вид стыковогосоединения
Конус вконус
Фланцевоеплоское
Фланцевоес центральнойконическойчастью
Криволинейная поверхность вогнутой формы
2.
Тип фильерногопитателя
П 206000диам. 1,8
ОП 22200Сдиам. 1,6
ОП 222000диам. 1,4
ОПД 260-000диам. до 1,4
3.
Производительность (кг/сутки
140
145
150ч
220
4.
Срок эксплуатации(сутки)
115
120
140
190
5.
Расчетная массатыкового элемента
131
109
Примечание:* КНИЛБВиМ - Киевская научно-исследовательская лаборатория базальтового волокна и. материалов из него.