ДУТЬЕВАЯ ГОЛОВКА

Полезная модель относится к минераловатному производству, в частности к устройствам для получения методом раздува грубых тонких и супертонких волокон из минеральных расплавов.
Известная дутьевая головка (SU 1525122), которая содержит корпус с центральным отверстием для подачи расплавленного материала и кольцевым соплом для ввода энергоносителя, камеру раздува волокон с диффузором. Камера раздува выполнена с диффузором и кумулятором, имеющем боковые отверстия, оси которых пересекаются с осью головки. Коммулятор соединен с патрубком для подачи расплава и имеет определенные геометрические соотношения и несколько вариантов исполнения.
Известна (RU 2215702) другая дутьевая головка для производства минерального супертонкого штапельного волокна, содержащая корпус, патрубок с отверстием для ввода энергоносителя, стакан, крышку, воронку с отверстием для подачи расплава, кольцевую полость акустического резонатора, кольцевое рабочее сопло и подсопловую камеру. Внутренняя полость головки от отверстия патрубка до рабочего сопла образована вращением вокруг оси головки контура, состоящего из дуги окружности с центральным углом от 120 до 210° и сопряженных с ней отрезков прямой, и разделена стаканом на три последовательные камеры: входную, резонатора, отделенную от входной ускорительным соплом, и буферную, причем отношение объемов камеры резонатора к объему входной камеры от 0,1 до 0,6. Площадь отверстия входного патрубка в 4-9 раз меньше сечения входной камеры и в 1,5-2 раза меньше сечения ускорительного сопла, которое в 1,3-5 раз больше сечения входного сопла буферной камеры, превышающего в 1,2-1,5 раза сечение рабочего сопла, образованного отбойным выступом на поверхности воронки на расстоянии от кромки входного сопла буферной камеры не менее удвоенной ширины его щели. Образующая внешнего конуса стакана, длина которой в 1,5-2 раза меньше длины контура, ограничивающего поверхность резонатора с противоположной стороны, составляет угол 90-150° с внутренней поверхностью ускорительного сопла и угол 30-90° с внутренним конусом стакана, ограниченным ступенчатой проточкой, формирующей волокнообразующее сопло. Площадь сечения сопла по крайней мере в 3 раза меньше площади сечения подсопловой камеры за торцом ступенчатой проточки, отстоящим от торца отбойного выступа не менее чем на половину расстояния от торца проточки до точки пересечения образующих выступа и внутреннего конуса стакана.
Узел раздува расплава представляет собой в общем эжекторный насос. Производительность и другие качественные показатели такого узла зависят от многих параметров: вязкости и текучести расплава, термодинамических характеристик сжатого газа и т.д.
Разнообразные геометрические соотношения между конструктивными элементами дутьевой головки указывают на то, что проблема оптимизации параметров головки не решена, а некоторые геометрические соотношения указывают на сложность газодинамического профиля каналов, которая не всегда однозначно связана с производительностью и экономичностью.
Известна также как наиболее близкая к заявляемому техническому решению дутьевая головка (RU 2360871), содержащая корпус с отверстием для ввода энергоносителя и воронку с центральным отверстием переменного сечения для приема истекающего из питающего сопла расплавленного материала, тороидальную напорную полость и сообщающееся с ней кольцевое рабочее сопло, отверстие для ввода энергоносителя, расположенное тангенциально в корпусе, в напорная полость с минимальным зазором размещен шарообразный прерыватель потока энергоносителя, радиус которого равен радиусу тангенциального отверстия. Диаметр наименьшего сечения центрального отверстия воронки в 2,5-3 раза больше диаметра проходного сечения питающего сопла. Выходной торец воронки имеет острую кромку, утопление которой внутрь корпуса в 3…5 раз больше ширины зазора кольцевого сопла, а ее диаметр составляет 0,8…0,9 диаметра выходного отверстия корпуса.
Конструктивные особенности позволяют получить пульсирующий с постоянной частотой поток энергоносителя на выходе его из кольцевого рабочего сопла и обеспечить регулярность процесса волокнообразования, приводящую к уменьшению разности поперечного размера и длины элементарных волокон, а следовательно, к повышению качества получаемого штапельного волокна.
Однако при работе такого устройства в случае заедания (запирания) шарообразного прерывателя потока головка утрачивает работоспособность. При изготовлении такого устройства необходимо выполнить определенный технологический зазор между шарообоазным прерывателем потока и тороидальной полостью, что представляет определенные технологические проблемы. Не определены размеры острой кромки, которой может быть технологический заусенец. Наличие такого заусенца приводит к срыву потока и ухудшению волокнообразования. Не определена степень оптимальности конструктивных параметров для конкретного типа энергоносителя, которым является сжатый воздух и соответствующего расплава.
Техническим результатом полезной модели является повышение конструктивного совершенства и степени оптимальности конструктивных параметров.
Технический результат достигается тем, что в дутьевой головке, содержащей корпус с отверстием для ввода сжатого газа, напорной полостью и коническим раструбом и воронку с центральным отверстием для приема истекающего из питающего сопла расплавленного материала, длина раструба составляет величину 2,0…2,3 диаметра центрального отверстия, а угол конусности раструба равен 23…25 градусов.
Проводились исследования, в которых варьировались различные параметры работы и конструктивных элементов дутьевой головки. Было установлено, что оптимальными параметрами дутьевой головки являются заявляемые длина раструба и угол конусности.
На фиг.1 приведена конструктивная схема дутьевой головки.
Дутьевая головка содержит корпус 1, выполненный из двух соединенных между собой верхней и нижней частей. В верхней части корпуса выполнено отверстие для ввода сжатого воздуха 2 и воронка 3 с центральным отверстием для приема истекающего из соосно размещенного питающего сопла 4 расплавленного материала. Верхняя и нижняя части корпуса 1 образуют между собой кольцевое рабочее сопло 5 и напорную полость 6. Угол конусности раструба сопла 5 равен 23…25 градусов, длина раструба L равна 2,0…2,3 диаметра d центрального отверстия раструба.
При подаче сжатого воздуха или пара через отверстие 2 энергоноситель поступает в полость 6 и через кольцевое рабочее сопло 5 истекает в атмосферу. Одновременно, из соосно размещенного питающего сопла 4 под действием гидростатического или избыточного давления в соединенном с питающим соплом плавильном агрегате (условно не показан), а также под действием разрежения в воронке 3 с центральным отверстием переменного сечения, создаваемого при выходе потока энергоносителя в атмосферу, истекает струя расплавленного материала.