способ формования волокон из базальта и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ формования волокон из базальта, включающий плавление базальтового сырья, подачу его в зону взаимодействия потоков, вытягивание полученных волокон потоком энергоносителей, удаление волоконной дисперсии из узла волокнообразования на проницаемую формовочную основу, отличающийся тем, что уровень расплава базальта над фильерным питателем находится в пределах от 3 до 10 калибров для снижения гидравлического напора базальтового расплава на фильерную пластину, а в верхней части питателя, обогреваемого электрическим током, установлена трубка, причем отношение высоты трубки к высоте фильерного питателя составляет от 1: 1 до 1: 2, вытягивание базальтовых волокон осуществляют в герметичном устройстве двумя плоскими потоками сжатого воздуха, направленными навстречу друг к другу под углом не более 30^o и не более 15^o к третьему вертикальному инжекционному потоку, направленному перпендикулярно к основанию формовочного устройства.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скорость вертикального инжекционного потока, входящего в подфильерную насадку, равна или ниже скорости основного потока, образующегося двумя плоскими потоками энергоносителя.

3. Устройство для формования волокон из базальта, включающее плавильную печь, фильерный питатель, дутьевое устройство для выхода энергоносителя, узел волокнообразования, проницаемую формовочную основу в виде сетки и средство для отсасывания потоков воздуха через формовочную основу, отличающееся тем, что в узле волокнообразования под фильерным питателем установлены волокнообразующие насадки в виде щели, под дутьевым устройством установлен каплеотбойник в виде дуги, выпуклая сторона которой направлена внутрь основного потока, а в узле волокнообразования суммарная площадь верхней перфорированной части фильерного питателя к суммарной площади отверстий нижней пластины питателя находится в соотношении 3: 1.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что подфильерные насадки расположены от фильерного питателя на расстоянии 0,1-4,0 щели сопла дутьевого устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству волокон из термопластичного материала, в частности из базальта, и может быть использовано на заводах по производству непрерывных и штапельных волокон диаметром 10-40 мкм методом воздушного вытягивания. Полученное базальтовое волокно применяется в качестве теплоизоляционного и звукопоглощающего материала.

Известен способ получения минераловатных изделий из базальтосодержащих пород (пат. РФ 2149841, кл. С 03 В 37/06, 1999 г. - аналог), включающий плавление базальтового сырья, раздув струи расплава, осаждение волокон.

Однако сложный технологический процесс подготовки расплава базальтового сырья, раздув струи паром, а следовательно и высокая энергоемкость, приводят к удорожанию материала на основе базальта.

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности является способ изготовления волокон из термопластичного материала, включающий плавление базальтового сырья, подачу его в зону взаимодействия потоков, раздув полученного материала потоком энергоносителей, удаление волоконной дисперсии из узла волокнообразования на проницаемую формовочную основу (пат. CCCP 973014, С 03 В 37/06, 1982 г. - прототип).

Недостатком указанного способа является сложный технологический процесс изготовления волокон, повышенный расход энергоносителя, получение волокон, имеющих определенную длину, что также приводит к удорожанию материала на основе базальта.

Известно устройство для получения стеклянного волокна (патент СССР 1362717, С 03 В 37/06, 1987 г. - аналог), содержащее стеклоплавильный сосуд, дутьевое устройство для выхода энергоносителя, узел волокнообразования.

Недостатком данного устройства является невозможность изготовления волокон до 40 мкм, сложность изготовления и обслуживания устройства.

Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для изготовления волокон из термопластичного материала, содержащее плавильную печь, фильерный питатель, дутьевое устройство для выхода энергоносителя, узел волокнообразования, проницаемую основу в виде сетки и средство для отсасывания потоков воздуха через формовочную основу (патент СССР 973014, кл. С 03 В 37/06, 1982 г. - прототип).

Недостатком данного устройства является сложность изготовления и обслуживания установки, а также снижение надежности узла волокнообразования.

Техническим результатом изобретения является снижение стоимости полученного материала, повышение надежности узла волокнообразования и всей установки в целом.

Технический результат достигается за счет того, что в способе формования волокон из термопластичного материала, в частности из базальта, включающем плавление базальтового сырья, подачу его в зону взаимодействия потоков, вытягивание волокон потоком энергоносителей, удаление волоконной дисперсии из узла волокнообразования на проницаемую формовочную основу, причем уровень расплава базальта над фильерным питателем находится в пределах от 3 до 10 калибров для снижения гидравлического напора базальтового расплава на фильерную пластину, а в верхней части питателя, обогреваемого электрическим током, установлена трубка, причем отношение высоты трубки к высоте фильерного питателя составляет от 1:1 до 1:2, вытягивание базальтовых волокон осуществляют в герметичном устройстве двумя плоскими потоками сжатого воздуха, направленными навстречу друг к другу под углом не более 30^o и не более 15^o к 3-му вертикальному инжекционному потоку, направленному перпендикулярно основанию формовочного устройства, скорость вертикального инжекционного потока, входящего в подфильерную насадку, равна или ниже скорости основного потока, образующегося двумя плоскими потоками энергоносителя, а устройство для формования волокон из термопластичного материала, в частности из базальта, включающее плавильную печь, фильерный питатель, дутьевое устройство для выхода энергоносителя, узел волокнообразования, проницаемую формовочную основу в виде сетки и средство для отсасывания потоков воздуха через формовочную основу, в узле волокнообразования под фильерный питателем установлены волокнообразующие насадки в виде щели, под дутьевым устройством установлен каплеотбойник в виде дуги, выпуклая сторона которой направлена внутрь основного потока, a в узле волокнообразования суммарная площадь верхней перфорированной части фильерного питателя к суммарной площади отверстий нижней пластины питателя находится в соотношении как 3:1, подфильерные насадки расположены от фильерного питателя на расстоянии 0,1-4,0 ширины сопла дутьевого устройства.

Заявленный способ и устройство представлены на чертеже, где схематично показан способ формования волокон из термопластичного материала, в частности из базальта, и устройство для его осуществления.

Пример осуществления способа.

При производстве базальтового волокна от 10 до 40 мкм базальтовое сырье в виде крошки загружают в бункер дозатора 1, после чего она поступает в плавильную печь 2, где с помощью газовой горелки 3 при температуре ~ 1460^oС ведут плавление базальта, причем уровень расплава базальта над фильерным питателем должен быть в пределах от 3 до 10 калибров, если уровень расплава ниже 3 калибров, то резко снижается стабильность процесса выработки базальтового волокна, что приводит к повышенному расходу драгоценных металлов на единицу продукции, а если уровень расплава больше 10 калибров, то снижается устойчивость процесса выработки волокна, что резко влияет на качество выпускаемой продукции.

Полученный расплав через фильерный питатель 5 и фильерные пластины отдельными струйками направляются в подфильерную насадку 6, которая герметична по вертикальному контуру и выполнена в виде щели. Затем расплав базальта направляют в дутьевое устройство 7, где за счет инжекционного (вертикального потока) и двух плоских потоков сжатого воздуха, направленных под углом друг к другу не более 30^o, осуществляют формование базальтовых волокон, причем скорость инжекционного (вертикального) потока ниже скорости двух плоских, направленных друг к другу под углом потоков.

Если угол между двумя потоками будет более 30^o, то уменьшается количество инжектируемого воздуха и ухудшаются условия охлаждения расплава базальта в зоне формования волокна.

Полученные базальтовые волокна, проходя через каплеотбойник 8, выполненный в виде дуги, выпуклая сторона которой направлена в сторону потока волокон, поступают в направляющий канал 9 и затем на сетку приемочного конвейера 10. Продукты энергоносителя удаляются с помощью вентилятора, установленного в камере отсоса 11.