УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА ИЗ ТЕРМОПЛАСТА

Полезная модель относится к области производства волокнистых материалов из полимерных материалов и их отходов, которые могут быть использованы, например, в качестве сорбента для сбора нефти и нефтепродуктов.
Известна установка для получения волокнистого материала из термопластов (патент РФ на изобретение №2179600, МПК D01D 5/08, опубл. 20.02.2002 г.) путем плавления термопласта, получения из расплава пленки расплава с вязкостью расплава, близкой к вязкости расплава при температуре его деструкции и последующего центробежного формирования и вытягивания волокна из пленки расплава, срывающейся с кромки расходящегося конуса открытого конца реактора. Установка содержит экструдер с волокнообразователями, размещенным вертикально на отдельной станине вне нагретых зон экструдера и устанавливаемым на одном валу с приводом вращения, приемник волокна в виде ленточного транспортера, систему циркуляции и газоочистки отработанного воздуха из защитной камеры установки, где размещаются волокнообразователь и ленточный транспортер.
Однако в заявленной установке имеются существенные недостатки, а именно:
- в защитной камере, в которой находится высокотемпературный нагреватель вращающегося реактора, не предусмотрена тепловая изоляция нагревателя от окружающего пространства защитной камеры, следовательно, излучение тепла от нагревателя используется неэффективно.
Известно устройство (патент РФ на изобретение №2174165, МПК D01D 5/08, 27.09.2001 г.) для получения волокнистых материалов из расплава термопластов, содержащее обогреваемый вращающийся полый реактор, установленный вертикально и выполненный в виде параболоида, расширяющаяся часть которого направлена вниз. В нижней части реактора, на внутренней поверхности установлены плоские ребра. Открытая часть реактора выполнена в виде расходящегося конуса. Устройство содержит парообразователь и установленный внутри реактора вращающийся рассеиватель расплава, прикрепленный к штоку, причем рассеиватель расплава выполнен из двух неподвижно соединенных между собой частей; верхняя часть представляет усеченный конус, а нижняя
- тарелку с диаметром, превышающим большое основание конуса, который этим основанием соединен с плоской поверхностью тарелки. Установленный на вертикально перемещающемся штоке рассеиватель расплава обеспечивает регулируемое кольцевое входное отверстие. Реактор помещен в кожух. Образующая поверхность кожуха повторяет поверхность реактора, а парообразователь своими входом и выходом присоединен к полости между кожухом и реактором, образуя замкнутый паровой контур. Реактор снизу закрыт крышкой, которая выполнена в виде диска, установленного на уровне плоских ребер, при этом ребра соединены с образующей диска.
Однако в установке по патенту №2174165 основным недостатком волокнообразователя является технически трудноисполнимое устройство для обогрева реактора - это создание герметично замкнутого парового контура между кожухом и вращающимся реактором. Создание такого замкнутого парового контура является задачей весьма проблематичной.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для получения волокнистых материалов из термопластов (RU №2345182, МПК D01D 5/08, В29С 47/30, опубл. 27.01.2009). Устройство содержит экструдер, патрубок для получения расплава с нагревательными элементами и волокнообразователь. Волокнообразователь выполнен в виде сопла, к корпусу которого тангенциально прикреплен воздуховод подачи сжатого воздуха. Волокнообразователь снабжен мундштуком, выходное отверстие которого находится в одной плоскости с выходным отверстием волокнообразователя. Патрубок для получения расплава снабжен нагревательными элементами, расположенными коаксиально вокруг патрубка и на одинаковом расстоянии друг от друга. Для перемешивания расплава внутри патрубка установлены плоские ребра или цилиндрические стержни, расположенные в шахматном порядке по периметру патрубка на одинаковом расстоянии друг от друга. В сравнении с предыдущими аналогами устройство по RU 2345182 более простое в изготовлении. Применение дополнительных элементов внутри патрубка увеличивает зону прогрева расплава. Однако расположение нагревательных элементов снаружи патрубка для получения расплава ведет к потере тепла, снижает энергоемкость.
Задача полезной модели - создание энергосберегающего, высокопроизводительного, надежного и безопасного способа получения расплава из термопластичных веществ для производства волокнистых материалов.
Задача и технический результат достигаются следующим образом.
Заявляемое устройство для получения волокнистого материала из термопласта, как и прототип, содержит экструдер, патрубок для получения расплава, нагревательный элемент, подключенный к источнику питания, и волокнообразователь. Волокнооброзователь выполнен в виде сопла. Внутри сопла соосно установлен мундштук, который прикреплен к патрубку для получения расплава. Как и в прототипе, выходное отверстие мундштука находится в одной плоскости с выходным отверстием сопла. К корпусу сопла тангенциально прикреплен воздуховод для подачи сжатого воздуха в полость, образованную внутри сопла вокруг мундштука.
В отличие от прототипа нагревательный элемент расположен внутри патрубка для получения расплава и выполнен из нихромовой ленты, уложенной вдоль указанного патрубка диаметрально по спирали. Внутренняя поверхность патрубка для получения расплава изолирована огнеупорным изолятором.
Такая схема устройства конструктивно проста и позволит получить, как по химическому, так и по температурному показателю однородный расплав из термопласта, поступающего из экструдера, без использования дополнительных элементов нагрева, снижает теплопроводность и энергозатраты. Техническим результатом является увеличение производительности и надежности устройства. Размещение нагревательного элемента внутри патрубка для получения расплава термопласта и применение огнеупорного изолятора повышают безопасность при работе устройства.
Таким образом, поставленная задача полезной модели достигнута благодаря использованию в качестве источника нагрева в узле получения расплава из термопластичных веществ нихромовой ленты, которая позволяет сократить время получения однородного расплава и исключить систему дополнительного нагрева.
На чертеже представлен общий вид заявленного устройства.
2
3
Устройство для получения волокнистого материала из термопласта содержит последовательно расположенные экструдер 1, патрубок для получения расплава 2 и волокнообразователь 3, выполненный в виде сопла. Внутри сопла 3 установлен мундштук 4. Выходное отверстие мундштука 4 совпадает с выходным отверстием сопла 3. К корпусу сопла 3 тангенциально прикреплен воздуховод 5 для подачи сжатого воздуха. Нагревательный элемент 6 установлен внутри патрубка 2 для получения расплава. Он выполнен из нихромовой ленты. Нихромовоя лента уложена вдоль патрубка 2 по внутреннему диаметру и подключена к источнику питанию 7. Внутренняя поверхность патрубка 2 изолирована. Изолятор 8 выполнен из огнеупорного диэлектрика с низкой теплопроводностью (например, на основе оксида алюминия AlO). Возможно выполнение изолятора из огнеупорной керамики.
Устройство для получения волокнистого материала из термопласта работает следующим образом.
Запускается в работу экструдер 1. Сырье, поступившее в патрубок для получения расплава 2, мгновенно расплавляется, исключая процесс предварительного прогрева. Расплав подается в мундштук 4 волокнообразователя 3, при выходе из выходного отверстия мундштука 4 вихревым потоком сжатого воздуха, сформированным в полости волокнообразователя 3, струя расплава дробится и закручивается, под действием энергии воздушного потока распыляется на отдельные волокна, которые растягиваются и окончательно формируются в нити волокон.