установка для производства волокна из неорганических материалов

Формула изобретения

1. Установка для производства волокна из неорганических материалов, содержащая вакуумную камеру, в которой установлен кристаллизатор с возможностью вращения, а также устройства нагрева и подачи, как минимум, одной заготовки в направлении кристаллизатора, отличающаяся тем, что она снабжена контейнером для сбора волокон, установленным в вакуумной камере, устройство нагрева заготовки расположено в вакуумной камере над кристаллизатором и выполнено в виде корпуса с отверстием для прохода заготовки, пазом для выхода волокна и нагревательными элементами, установленными по контуру отверстия для прохода заготовки.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство для подачи заготовки закреплено на стойке, а стойка и вакуумная камера смонтированы на основании.

3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что стойка закреплена на вакуумной камере.

4. Установка по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что устройство подачи заготовки выполнено в виде каретки с элементами крепления заготовки, причем каретка установлена на стойке и связана с приводом ее возвратно-поступательного перемещения.

5. Установка по пп.1 - 4, отличающаяся тем, что привод возвратно-поступательного перемещения каретки выполнен в виде винтовой передачи, гайка которой закреплена на каретке, а винт связан с двигателем его вращения.

6. Установка по пп.1 - 5, отличающаяся тем, что устройство подачи заготовки выполнено в виде роликов, из которых, как минимум, один является приводным.

7. Установка по пп.1 - 6, отличающаяся тем, что устройство подачи заготовки расположено в вакуумной камере.

8. Установка по пп.1 - 7, отличающаяся тем, что она снабжена механизмом наматывания волокна, расположенным в контейнере.

9. Установка по пп.1 - 8, отличающаяся тем, что механизм наматывания волокна выполнен в виде двух барабанов, связанных лентой, причем один из барабанов является приводным.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения волокон.

Известно устройство для получения волокнистых материалов, содержащее индуктор, через который пропущена заготовка, имеющая возможность подачи посредством привода на вращающийся кристаллизатор. В процессе подачи стержня, он разогревается в индукторе, причем дополнительная катушка устройства магнитным полем формирует конус расплава заготовки, вершина которого контактирует с кристаллизатором и вытягивается в тонкий слой материала (см. а.с. СССР N 1090502, кл. B 22 F 9/10, 1982 г.).

В результате анализа конструкции данного устройства необходимо отметить, что она характеризуется низкой производительностью, высокой энергоемкостью, так как в процессе его работы велики потери тепла, причем в конструкции устройства не предусмотрено средство для укладки волокна, что создает неудобства в работе.

Известно устройство для производства волокон из расплава химически активных металлов, содержащее вакуумную камеру, вращающийся охлаждаемый диск - кристаллизатор с кольцевыми канавками на его внешней поверхности, а также узел подачи заготовок на кристаллизатор и вращения их вокруг своих осей и источник нагрева, выполненный в виде электронно-лучевой пушки и блока сканирования электронного луча (см. патент СССР, N 1790474, кл. B 22 F 9/10, 1993 г.) - наиболее близкий аналог.

В результате анализа данного устройства необходимо отметить, что необходимость поворота заготовок в процессе их подачи усложняет конструкцию узла подачи. Использование в качестве источника нагрева электронно-лучевой пушки не позволяет обеспечить быстрый и равномерный нагрев заготовки по ее сечению, что снижает производительность производства волокна, а отсутствие механизма укладки волокна непосредственно в камере снижает удобство работы при производстве волокна.

Задачами настоящего изобретения являются повышение производительности производства волокна и удобства работы на установке и ее обслуживания.

Поставленные задачи решаются тем, что в установке для производства волокна из неорганических материалов, содержащей вакуумную камеру, в которой установлен кристаллизатор, имеющий возможность вращения, а также устройства нагрева и подачи как минимум одной заготовки, в направлении кристаллизатора, новым является то, что устройство нагрева заготовки расположено в вакуумной камере над кристаллизатором и выполнено в виде корпуса с нагревательными элементами и отверстием для прохода заготовки и пазом для выхода волокна, нагревательные элементы установлены по контуру отверстия, предназначенного для прохода заготовки, причем установка снабжена контейнером для сбора волокон, размещенным в вакуумной камере. Устройство для подачи заготовки размещено на стойке, а стойка и вакуумная камера смонтированы на основании. Стойка может быть закреплена на вакуумной камере. Устройство для подачи заготовки может быть выполнено в виде каретки с элементом крепления заготовки, установленной на стойке и связанной с приводом ее возвратно-поступательного перемещения, который выполнен в виде винтовой передачи, гайка которой закреплена на каретке, а винт связан с двигателем его вращения. Устройство для подачи заготовки может быть выполнено в виде роликов, из которых как минимум один является приводным. Устройство подачи заготовки может быть расположено в вакуумной камере. Установка снабжена механизмом наматывания волокна, расположенным в контейнере и выполненным в виде двух барабанов, связанных лентой, причем один из барабанов является приводным.

При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, предложенное изобретение соответствует критерию "новизна".

Сущность заявленного изобретения не следует явным образом из известных решений, а следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для осуществления изобретения.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где:

на фиг. 1 - блок-схема установки;

на фиг. 2 - устройство для подачи заготовки;

на фиг. 3 - устройство для нагрева заготовки.

Установка для производства волокна из неорганических материалов содержит основание 1, на котором смонтирована вакуумная камера 2. В вакуумной камере расположен кристаллизатор 3, выполненный в виде диска 4, установленного на шпинделе 5. Шпиндель 5 непосредственно или через промежуточный элемент (например, редуктор) связан с двигателем 6, который может быть установлен на основании или на вакуумной камере 2.

Диск 4 может иметь одну рабочую кромку (выступ) 7, или несколько рабочих кромок. Он может быть выполнен как цельным, так и сборным.

На основании 1 смонтировано устройство подачи заготовки (заготовок) в зону нагрева, которое имеет стойку 8 с направляющими 9, имеющими возможность взаимодействия с кареткой 10. Каретка 10 имеет возможность возвратно-поступательного перемещения относительно направляющих 9. Привод возвратно-поступательного перемещения каретки 10 выполнен в виде винтовой передачи, гайка 11 которой закреплена на каретке 10, а винт 12, ввинченный в гайку 11, установлен на опорах 13 и 14, закрепленных на стойке 8, и связан с двигателем 15, закрепленным на стойке 8.

На каретке 10 размещен элемент (элементы) 16 крепления заготовки (заготовок) 17. Число элементов 16 крепления соответствует числу выступов 7 диска 4.

Стойка 8 может быть закреплена на вакуумной камере 2, что снижает габариты установки. В вакуумной камере 2 установлен контейнер 18 для сбора продукции (волокна). Полость вакуумной камеры соединена с системой вауумирования 19. Для обслуживания вакуумной камеры 2 и размещенных в ней элементов установки в камере имеются крышки 20 и 21. Вакуумная камера имеет окна 22 для визуального контроля процесса производства волокна и заполнения емкости 18. В емкости (контейнере) 18 установлены два барабана 22 и 23, связанные друг с другом лентой 24. Один из барабанов является приводным.

В вакуумной камере установлено устройство для нагрева заготовки (заготовок) 17, которое выполнено в виде корпуса 25 с отверстием 25 для прохода заготовки и пазом 27 для отвода волокна в контейнер 18. В корпусе 25 установлены нагревательные элементы 28. Они расположены по контуру отверстия 26, чтобы охватить заготовку при ее подаче через устройство нагрева к диску 4. В случае, если одновременно осуществляется подача нескольких заготовок, то количество отверстий 26 равно количеству заготовок, а нагревательные элементы расположены с охватом каждой заготовки описанным выше образом. Расположение нагревательных элементов, примененное в конструкции установки позволяет обеспечить быстрый и равномерный нагрев заготовки и создать оптимальные условия для формирования расплавленной капли заготовки.

Устройство подачи заготовок может быть выполнено в виде двух валков 29 и 30, один из которых является приводным. В данном случае заготовка располагается между валками и ее подача осуществляется вращением последних. Заготовку 17 при данном выполнении привода удобно располагать рулоном и сматывать при ее подаче. Количество валков может соответствовать количеству заготовок. Валки могут быть выполнены многоручьевыми. Данный вид привода подачи заготовок удобно использовать при производстве волокна из данных заготовок.

Установка имеет систему управления 31, систему охлаждения 32. Привод подачи заготовки может быть, как и контейнер, расположен в вакуумной камере. Это позволяет весь цикл производства волокна осуществлять в одном объеме, что в ряде случаев весьма выгодно.

Вакуумная камера имеет уплотнения (не показаны), для обеспечения ее герметичности.

Конструктивное выполнение систем, элементов установки известно, оно не является предметом патентной охраны и поэтому в материалах заявки не раскрыто.

Установка работает следующим образом.

Первоначально осуществляют наладку системы. Проведение наладки зависит от ряда факторов: химических свойств материала, диаметра заготовки, характеристик волокна и т.д. Устанавливают (посредством ввода данных в систему управления 31 или иным образом) значения подачи каретки 10 (или круговую подачу валков 29 и 30) и скорости вращения диска 4. Необходимо отметить, что эти значения должны строго соответствовать друг другу, так как их соотношения являются определяющими для характеристик производимого волокна.

Устанавливают в камеру 2 контейнер 18, крепят в элементах (элементе) 16 заготовку 17 (или располагают ее между валками 29 и 30. Закрывают крышки 20 и 21. Включают систему вакуумирования 19. После достижения заданной степени вакуума в камере 2 включают систему охлаждения 32, нагревательное устройство и вращение диска 4. Устройство подачи заготовок подает их (ее) в нагреватель, в зону действия нагревательных элементов 28. Нагревательные элементы разогревают заготовку до температуры, при которой на ее торце образуется капля расплава. Нижняя часть капли контактирует с выступом 7 диска 4 и переносится на нее. При охлаждении на диске тонкий слой расплава материала заготовки затвердевает (лента волокна), отделяется от диска и подается в контейнер 18. В контейнере волокно попадает на ленту 24, которая подается на барабан и наматывается на него, что повышает удобство работы и извлечения волокна из контейнера. Процесс протекает до израсходования рабочей длины заготовки (заготовок).

Установка обладает высокой производительностью, позволяет получать волокна из широкого спектра неорганических материалов, удобна при работе и в обслуживании.