ХОЛОДИЛЬНИК ВОДООХЛАЖДАЮЩИЙ ДЛЯ ФИЛЬЕРНОГО ПИТАТЕЛЯ
WATER COOLING FRINGE FOR SPINNERET FEEDER

Изобретение относится к области производства непрерывного волокна из неорганических расплавов, в частности базальтового волокна, с использованием фильерных питателей.
Для стабильного производства непрерывных базальтовых волокон необходимо обеспечивать следующие условия:
- организовать стабильный поток расплава базальта через фильерный питатель;
- держать заданный уровень расплава над фильерной пластиной питателя;
- поддерживать заданную температуру расплава по всему объему питателя;
- обеспечить нужную вязкость расплава в фильерах питателя расплава перед выработкой волокон.
Из вышеизложенного следует, что важнейшим устройством в производстве непрерывного базальтового волокна в круглосуточном режиме работы является водоохлаждающий холодильник, ответственный за поддержание требуемой вязкости расплава базальта перед выработкой волокна на пластине фильерного питателя.
В соответствии с патентно-информационными исследованиями известны струйный питатель (см. заявка № 3698924/29-13, авт. свид. 1211230, по кл. С03В 37/09 за 1966 г.) и устройство для подачи стекломассы (см. заявка № 1150741/29-33, авт. свид. 461908, кл. С03В 37/00 за 1967 г.), имеющие электрически обогреваемые платино-родиевые трубки с двумя конусообразными токоподводами. Обогрев фильерного питателя и струйной трубки токоподводами, раздельно регулируемый. Благодаря этому достигается необходимая для формования стекловолокна термическая однородность стекломассы. Основным недостатком указанных конструкций является наличие достаточно протяженной струйной трубки, изготавливаемой из драгоценного металла (95% платины). Наличие протяженной струйной трубки также приводит к большим потерям электроэнергии. Известен струйный питатель для производства стекловолокна (см., например, заявка № 897365/28-12. авт. свид. 182301, кл. C03B, 37/00, за 1966 г.), который выполнен в виде вертикального полого тела, сообщающегося с ванной стекловаренной печи и фильерным питателем. Предлагаемый струйный питатель обеспечивает равномерное распределение температуры в фильерном питателе и повышает однородность стекломассы за счет заданного соотношения площади поперечного сечения полости струйного питателя к площади поперечного сечения фильерного питателя от 1,5 до 10%. В отличие от вышеприведенных устройств этот питатель обладает высокой компактностью.
Единственным управляющим параметром в технологическом процессе выработки волокна питателем является гидростатическое давление расплава базальта на фильеры питателя, что не позволяет использовать его для выработки волокна с определенным метрическим рядом диаметров нитей. Вырабатываемое волокно имеет строго определенный диаметр.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является струйный питатель (см. заявку № 1136410/28-12, авт. свид. 238737 по кл. 32а, 5/26 за 1969 г.), принятый авторами за прототип. Он выполнен в виде конусного сосуда с калиброванным выпускным отверстием. Питатель вмонтирован в газовую топку, к корпусу которой прикреплены газовые горелки. В огневом пространстве топки имеется решетчатая стенка для стабилизации процесса горения. Питатель снабжен водяным холодильником. Это позволяет управлять технологическим режимом выработки волокна не только за счет гидростатического давления уровня расплава базальта над фильерой питателя и поддержания заданной температуры расплава по всему объему питателя, но и за счет вязкости неорганического расплава в фильере питателя перед выработкой волокна. Основным недостатком прототипа является сложная конструкция водяного холодильника, обладающая большими габаритами, что затрудняет обеспечение стабильно заданной температуры расплава при выработке волокна.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и создание компактного холодильника для фильерного питателя, обеспечивающего заданную температуру расплава базальта в ванне фильерного питателя и требуемую вязкость расплава в фильерах питателя перед выработкой волокон.
Поставленная задача решается тем, что водоохлаждающий холодильник для фильерного питателя состоит из корпуса и двух водоохлаждающих трубок, проходящих вдоль внутренних боковых поверхностей корпуса холодильника.
Водоохлаждающие трубки обмотаны тканью высокотемпературной (мулитокремнеземной) для изолирования трубок от токоподводов питателя. Внутренняя полость корпуса холодильника выполнена под наружные размеры плоского фильерного питателя, что обеспечивает высокую компактность холодильника, заданную температуру расплава базальта по всему объему питателя, нужную вязкость расплава базальта в фильерах питателя и существенное сбережение энергозатрат.
На фиг.1 изображена конструкция предложенного холодильника водоохлаждающего для фильерного питателя, на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1.
Корпус холодильника состоит из верхней крышки 1 с прямоугольным окном 2 под размер фильерной пластины питателя и двух боковых стенок 3, связанных с крышкой холодильника крепежными болтами 4, образуя внутреннюю полость 5 холодильника под наружные размеры плоского фильерного питателя 6. Боковые стенки 3 с торца имеют Г-образные вырезы на всю длину холодильника под размер водоохлаждающих трубок 7. Вода, проходя по трубкам 7, обеспечивает заданную температуру и вязкость расплава базальта.
На основании многочисленных экспериментальных исследований авторами изобретения были установлены оптимальные соотношения между длиной холодильника и диаметром водоохлаждающих трубок, закладываемых в Г-образные вырезы боковых стенок холодильника.
Одним из основных параметров, определяющих стабильность получения высокопрочного непрерывного базальтового волокна в круглосуточном режиме работы, является требуемая вязкость расплава базальта перед выработкой волокна на пластине фильерного питателя, содержащего не менее 250 фильер. При длине Г-образных вырезов боковых стенок 3 более 60 калибров водоохлаждающих трубок вязкость расплава базальта на пластине фильерного питателя существенно возрастает за счет повышения теплоотдачи из фильерного питателя через протяженный корпус холодильника в окружающую среду. Это приводит к образованию поверхности натяжения расплава базальта на выходе из фильер, в результате чего не обеспечивается требуемый размер диаметра волокна, увеличиваются его разбросы по длине нити.
При длине Г-образных вырезов боковых стенок 3 менее 50 калибров водоохлаждающих трубок вязкость расплава базальта на пластине фильерного питателя понижается за счет недостаточного водяного охлаждения, в результате чего на выходе из фильеры не обеспечивается требуемая прочность нитей, что приводит к их порыву при наматывании на бобину.
Предложенный водоохлаждающий холодильник для многофильерного питателя (не менее 250 фильер) применяется для получения высокопрочного базальтового волокна в круглосуточном режиме работы на заводе ООО «НПО «Вулкан» в Пермском крае, г.Оса.