устройство для получения волокнистых материалов из расплава термопластов

Формула изобретения

1. Устройство для получения волокнистого материала, включающее вал, подшипниковый узел, вращающийся реактор, имеющий наружную и внутреннюю оболочки, входной патрубок для подачи расплава во внутреннюю часть реактора, кольцевой воздуховод, отличающееся тем, что содержит плиту с центральным отверстием для прохождения вала реактора, дополнительные входные патрубки для подачи расплава и фильеру, при этом стенка плиты, обращенная внутрь реактора, установлена с зазором к верхней части его внутренней оболочки и имеет коаксиальную канавку, причем входные патрубки смонтированы на плите и расположены между центральным отверстием и коаксиальной канавкой.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что сферическая часть наружной оболочки реактора имеет цилиндрическую обечайку, которая с зазором установлена в канавке плиты.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для равномерной подачи расплава полимерного материала на верхнюю часть внутренней оболочки реактора на плите смонтированы три входных патрубка, расположенных под углом 120^o друг к другу и направленных присоединительными фланцами в одну сторону для присоединения к общему подающему патрубку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства волокнистых синтетических материалов из термопластичных веществ и их смесей, включая как качественное промышленное сырье, так и различные виды бытовых и промышленных отходов термопластичных материалов.

Изобретение с наибольшим эффектом может быть использовано для получения сорбентов, улавливающих из воды нефть и нефтепродукты.

Известно устройство (патент 2164563, МПК 7 D 01 D 5/08, БИМП 9, 2001 г. ), которое содержит горизонтально вращающийся полый реактор, у которого на внутренней поверхности установлены плоские ребра, открытая часть выполнена в виде расходящегося корпуса, нагреватель, кольцевой воздуховод, плоскую крышку, полый стакан, установленный внутри реактора, причем стакан установлен без зазора относительно ребер, но с зазором между его днищем и днищем реактора, а также между их конусными частями. В данной конструкции реактора ввод расплава на внутреннюю поверхность реактора осуществляется через отверстие днища реактора в зазор между днищами реактора и стакана.

Существенным недостатком данного устройства является сложность конструкции подачи расплава в зазор между реактором и стаканом через подающую насадку внутри полого вала, установленного в подшипниках. Но для того чтобы расплав не застывал в подающей насадке, насадку необходимо нагревать до температуры расплава полимера, а это приводит к нагреву подшипникового узла, который необходимо интенсивно охлаждать, что экономически нецелесообразно.

Известно другое устройство (патент RU 2174165, D 01 D 5/08, 27.09.2001 г. ) для получения волокнистых материалов из расплава термопластов, содержащее обогреваемый вращающийся полый реактор, у которого на внутренней поверхности установлены плоские ребра, а открытая часть выполнена в виде расходящегося конуса, крышку и кольцевой воздуховод, дополнительно содержит парообразователь, кожух, в котором помещен реактор, 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, при этом реактор установлен вертикально и выполнен в виде параболоида, расширяющаяся часть которого направлена вниз, причем плоские ребра имеются только в нижней части реактора, образующая поверхность кожуха повторяет поверхность реактора, а парообразователь своими входом и выходом присоединен к полости между кожухом и реактором, образуя замкнутый паровой контур, кроме того, крышка выполнена в виде диска, установленного на уровне плоских ребер, при этом ребра соединены с образующей диска.

Выполнение реактора в виде параболоида создает оптимальный режим течения пленки расплава по внутренней стенке реактора за счет равномерного сбрасывания расплава с кромок вращающегося рассеивателя, прикрепленного к штоку.

Это решение является наиболее близким по технической сущности и принято за прототип.

С помощью данного устройства стало возможным получение волокон практически с одинаковым поперечным сечением. Для достижения этого положительного эффекта в этом устройстве реактор установлен вертикально, что создает условия для пролета одинаковых траекторий вытягиваемых волокон из пленки расплава с кромки вращающегося реактора. Однако основным недостатком волокнообразователя является технически трудноисполнимое устройство для обогрева реактора - это создание герметично замкнутого парового контура между кожухом и вращающимся реактором. В настоящее время создание такого замкнутого парового контура является задачей весьма проблематичной.

Другим недостатком является то, что при вращении реактора с тарелки рассеивателя часть расплава, ударяясь о стенку параболоида, отражается в виде дисперсных капель, образуя нарост расплава на поверхности штока и крышки, что приводит практически к отсутствию прогретой части расплава и к образованию некачественного волокна,

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции, увеличение производительности ее работы и надежности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для получения волокнистого материала содержит плиту с центральным отверстием для прохождения вала реактора, дополнительные входные патрубки для подачи расплава и фильеру, при этом стенка плиты, обращенная внутрь реактора, установлена с зазором к верхней части его внутренней оболочки и имеет коаксиальную канавку, причем входные патрубки смонтированы на плите и расположены между центральным отверстием и коаксиальной канавкой, кроме того, сферическая часть наружной оболочки реактора имеет цилиндрическую обечайку, которая с зазором установлена в канавке плиты.

Для равномерной подачи расплава полимерного материала на верхнюю часть внутренней оболочки реактора на плите смонтированы три входных патрубка, расположенных под углом 120^o друг к другу и направленных присоединительными фланцами в одну сторону для присоединения к общему подающему патрубку.

Наружная открытая часть фильеры защищена теплоизоляционным экраном, что способствует сохранению установившейся температуры внутри реактора. Центральное отверстие в плите снабжено входной трубкой, в которой коаксиально с зазором проходит вал, который закреплен верхним концом в подшипниковом узле. Входная трубка в нижней и верхней части герметично соединена с плитой и кожухом, чтобы исключить попадание теплоизоляционного материала внутрь реактора.

На валу перед торцом верхней части входной трубки установлен компактный теплообменник с цилиндрически оребренной поверхностью. Между ближним цилиндрическим ребром и торцом верхней части входной трубки имеется зазор, причем ближнее цилиндрическое ребро выполнено в виде перевернутого стакана. Компактный теплообменник служит для охлаждения вала реактора путем съема тепла при вращении вала реактора, а выполнение ближнего цилиндрического ребра в виде перевернутого стакана способствует сдерживанию теплового потока воздуха из реактора и сохранению температурного режима внутри реактора.

Для лучшего отвода тепла от вала компактный теплообменник выполнен из легкого материала, например алюминия, обладающего хорошей теплопроводностью.

Для интенсификации охлаждения подшипникового узла, чтобы защитить смазку подшипников от перегрева, за компактным теплообменником на валу установлен вентилятор, содержащий цилиндрический кожух с всасывающим коллектором.

Нагревательные элементы (Н.Э.) распределены вдоль оси реактора и установлены коаксиально с зазором его наружной оболочке с уменьшением мощности нагревательных элементов к его верхней сферической части.

Для создания равномерного температурного поля внутри реактора и уменьшения тепловых потерь между отражателем и кожухом засыпается теплоизоляционный материал, например шамотная крошка.

Наружная и внутренняя оболочки реактора установлены коаксиально друг относительно друга с зазором через дистанционные втулки и закреплены заклепками.

Сущность данного технического решения заключается в том, что

- входные патрубки расположены между центральным входным отверстием в плите для прохождения вала реактора и коаксиальной канавкой в плите, выполненной в ее стенке, обращенной внутрь реактора;

- сферическая часть наружной оболочки реактора имеет цилиндрическую обечайку, которая с зазором устанавливается коаксиально в канавку в плите и предотвращает попадание капель расплава на нагревательные элементы.

- на плите монтируются три входных патрубка, расположенных под углом 120^o друг к другу, направленных присоединительными фланцами в одну сторону и присоединенных к общему подающему патрубку от экструдера;

- техническое решение позволяет упростить конструкцию и повысить производительность реактора.

Упрощение конструкции достигается за счет выноса подачи расплава по входному патрубку за пределы входного отверстия в плите под вал реактора.

Применение компактного теплообменника с вентилятором на валу реактора для охлаждения вала и подшипникового узла за пределами верхнего торца входной трубки позволило решить сложную техническую задачу путем простого обдува вала и подшипникового узла воздухом.

Увеличение производительности достигается путем увеличения числа дополнительных входных патрубков для подачи расплава в реактор.

На фиг. 1 показан общий вид устройства; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1.

Устройство для получения волокнистых материалов из термопластов (фиг.1) содержит плиту 1 с центральным отверстием 2 для прохождения вала 3 реактора 4, дополнительные входные патрубки 5 для подачи расплава и фильеру 6, при этом стенка плиты 1, обращенная внутрь реактора 4, установлена с зазором к верхней части его внутренней оболочки 7 и имеет коаксиальную канавку 8, причем входные патрубки 5 смонтированы на плите 1 и расположены между центральным отверстием 2 и коаксиальной канавкой 8, кроме того, сферическая часть наружной оболочки 9 реактора 4 имеет цилиндрическую обечайку 10, которая с зазором установлена в канавке 8 плиты 1.

На плите 1 смонтированы три входных патрубка 5, расположенных под углом 120^o друг к другу и направленных присоединительными фланцами 11 в одну сторону для присоединения к общему подающему патрубку 12 (фиг.2).

Наружная часть фильеры 6 защищена теплоизоляционным экраном 13, изготовленным, например, из фторопласта.

Центральное отверстие 2 в плите 1 снабжено входной трубкой 14, в которой коаксиально с зазором проходит вал 3, который закреплен верхним концом в подшипниковом узле 15. Входная трубка 14 в нижней и верхней части герметично соединена с плитой 1 и кожухом 16, чтобы исключить попадание теплоизоляционного материала 17 внутрь реактора 4.

На валу 3 перед торцом верхней части входной трубки 14 установлен компактный теплообменник 18 с цилиндрически оребренной поверхностью. Между ближним цилиндрическим ребром 19 и торцом верхней части входной трубки 14 имеется зазор, причем ближнее цилиндрическое ребро 19 выполнено в виде перевернутого стакана.

За компактным теплообменником 18 на валу 3 установлен вентилятор 20, содержащий цилиндрический кожух 21 с всасывающим коллектором 22.

Нагревательные элементы (Н. Э.) 23 распределены вдоль оси реактора 4 и установлены коаксиально с зазором к его наружной оболочке 9 с уменьшением мощности нагревательных элементов 23 к его верхней сферической части, что способствует равномерному прогреванию реактора 4 по всему объему.

Для создания равномерного температурного поля внутри реактора 4 и уменьшения тепловых потерь между отражателем 24 и кожухом 16 засыпается теплоизоляционный материал 17, например шамотная крошка.

Наружная 9 и внутренняя 7 оболочки реактора 4 установлены коаксиально друг относительно друга с зазором через дистанционные втулки 25 и закреплены заклепками 26 (фиг.3).

Для запуска реактора 4 в работу реактор 4 снабжен приводным шкивом 27.

Кольцевой воздуховод 28 предназначен для образования воздушного потока, который утончает и охлаждает одновременно струйки расплава до образования волокна.

Устройство для получения волокнистых материалов из расплава термопластов работает следующим образом.

Перед работой реактор 4 нагревают до рабочей температуры посредством включения нагревательных элементов 23. Тепловое излучение, исходящее от нагревательных элементов 23, распространяется как в сторону реактора 4, так и в сторону отражателя 24. Тепловой поток, достигнув отражателя 24, отражается от него и возвращается к реактору 4, дополнительно нагревает его.

Благодаря независимому регулированию мощности нагревательных элементов 23 создается относительно изотермическое температурное поле по всему периметру реактора 4.

После того как устройство подготовлено к работе, через шкив 25 клиноременной передачи приводят во вращение реактор 4 с заданной угловой скоростью.

Затем по входным патрубкам 5 во внутреннюю часть реактора 4 нагнетают расплав полимерного материала, который равномерно сбрасывается с верхней сферической части внутренней оболочки 7 на внутреннюю стенку наружной оболочки 9, на которой равномерно растекается, образуя однородную пленку расплава и подвигаясь вниз к фильере 6, разделяется в ней на отдельные струйки и, далее подвигаясь за счет центробежной силы, срывается с реактора 4, образует тонкие волокна.

Благодаря размещению входного патрубка 5 между центральным отверстием 2 в плите 1 и канавкой 8, выполненной в плите 1 на стенке, обращенной внутрь реактора 4, а также за счет увеличения числа входных патрубков 5 и расположенных на плите 1 под углом 120^o друг к другу, позволило подавать расплав полимерного материала равномерно и беспрепятственно, что дало значительно упростить и увеличить производительность установки.