RU2366621C1

RU2366621C1 - Device for manufacture of continuous fiber from basalt row materials

Info

Publication number: RU2366621C1
Application number: RU2008115700/03A
Authority: RU
Inventors: Сергей Геннадьевич Емельянов (RU); Сергей Геннадьевич Емельянов; Николай Сергеевич Кобелев (RU); Николай Сергеевич Кобелев; Александр Николаевич Плетнев (RU); Александр Николаевич Плетнев; Татьяна Васильевна Алябьева (RU); Татьяна Васильевна Алябьева
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2008-04-21
Publication date: 2009-09-10

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: device for continuous fibre manufacture from basalt row material includes feeder containing electrically heated bushing plate with bushing in its bottom part having wall thickness within the prescribed limits. The bushing wall is made of bimetal which thermal conductivity coefficient on the outer side of bushing surface is 2.0-2.5 times as much as thermal conductivity coefficient on the inner side.

EFFECT: providing of temperature uniformity through bushing thickness at melt moving along the channel, enhancing productivity and operation reliability of the device.

2 dwg

Description

Изобретение относится к производству непрерывного волокна из базальтового сырья, в частности к конструкции фильерного питателя, и может быть использовано на заводах отрасли по производству волокна.The invention relates to the production of continuous fiber from basalt raw materials, in particular to the design of a spinneret feeder, and can be used in factories of the fiber industry.

Известно устройство для выработки непрерывного волокна из базальтового сырья (см. а.с. СССР №1098917, Мкл. С03В 37/08, 1984), содержащий электрообогреваемую фильерную пластину с фильерами в его донной части.A device for producing continuous fiber from basalt raw materials (see AS USSR No. 1098917, Ml. C03B 37/08, 1984), comprising an electrically heated spinneret plate with spinnerets in its bottom part.

Недостатком данного устройства является нестабильность процесса формирования волокна на фильерах из-за локальных перегревов отдельных участков пластины.The disadvantage of this device is the instability of the process of forming fibers on the dies due to local overheating of individual sections of the plate.

Известно устройство для выработки непрерывного волокна из базальтового сырья (см. патент РФ №2107046, МПК С03В 37/09 1998), включающие питатель, содержащий электрообогреваемую фильерную пластину с фильерами в его донной части, при этом толщина стенки фильеры находится в пределах 0,4-1,0 мм.A device for producing continuous fiber from basalt raw materials is known (see RF patent No. 2107046, IPC C03B 37/09 1998), including a feeder containing an electrically heated die plate with dies in its bottom, while the wall thickness of the die is within 0.4 -1.0 mm.

Недостатком устройства является наличие локальной температурной неоднородности поступающего в фильер базальтового расплава, при высокой вязкости и малой теплопроводности это способствует кристаллизации с последующим налипанием частиц на внутренней поверхности каналов, и, как следствие, наблюдается повышение обрывности вырабатываемого волокна.The disadvantage of this device is the presence of local temperature inhomogeneity of the basaltic melt entering the dies, with high viscosity and low thermal conductivity, this contributes to crystallization with subsequent sticking of particles on the inner surface of the channels, and, as a result, an increase in the breakage of the produced fiber is observed.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение температурной однородности по толщине фильеры при перемещении расплава по каналу путем устранения возможности кристаллизации базальта на ее внутренней поверхности за счет образования термовибрационного воздействия на движущийся поток.The technical task of the invention is to ensure temperature uniformity over the thickness of the die when moving the melt along the channel by eliminating the possibility of crystallization of basalt on its inner surface due to the formation of thermal vibration effects on the moving stream.

Технический результат по повышению производительности и эксплуатационной надежности устройства, заключающийся в снижении обрываемости вырабатываемого волокна, достигается тем, что в устройстве для выработки непрерывного волокна из базальтового сырья, включающем питатель, содержащий электрообогреваемую фильерную пластину с фильерами в его донной части, имеющими в заданных пределах толщину стенки, стенка фильеры выполнена из биметалла, причем коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны внутренней поверхности фильеры в 2,0-2,5 раза превышает коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны ее наружной поверхности.The technical result of increasing the productivity and operational reliability of the device, which consists in reducing the breakage rate of the produced fiber, is achieved by the fact that in the device for producing continuous fiber from basalt raw materials, comprising a feeder containing an electrically heated spinneret plate with spinnerets in its bottom having thicknesses within specified limits walls, the die wall is made of bimetal, and the coefficient of thermal conductivity of the bimetal material from the side of the inner surface of the die s 2.0-2.5 times greater than the thermal conductivity of bimetal material from its outer surface.

На фиг.1 представлено устройство для выработки непрерывного волокна из базальтового сырья; на фиг.2 - распределение тепловых потоков и градиентов температур по толщине фильера.Figure 1 presents a device for producing continuous fiber from basalt raw materials; figure 2 - distribution of heat fluxes and temperature gradients along the thickness of the die.

Устройство содержит питатель 1 с фильерами 2 в его донной части 3, охлаждающие элементы 4, волокно 5, формируемое из расплава базальта 6. Фильера 2 имеет стенку 7, выполненную из биметалла, при этом коэффициент теплопроводности материала биметалла стенки 7 со стороны внутренней 8 поверхности фильеры 2 в 2,0-2,5 раза превышает коэффициент теплопроводности материала биметалла стенки 7 со стороны ее наружной 9 поверхности.The device comprises a feeder 1 with dies 2 in its bottom 3, cooling elements 4, fiber 5 formed from basalt melt 6. Die 2 has a wall 7 made of bimetal, and the thermal conductivity of the material of the bimetal wall 7 from the inner 8 of the die surface 8 2 is 2.0-2.5 times higher than the thermal conductivity coefficient of the bimetal material of the wall 7 from the side of its outer 9 surface.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Расплав базальта поступает под действием гидростатического давления из варочной части (не показано) в питатель 1, где он распределяется по фильере 2. Расплав, перемещаясь по фильере с температурой (Т_рас) расплава, отдает часть тепла внутренней поверхности 8 биметалла стенки 7 фильеры 2 с толщиной стенки заданных параметров (например, 0,4-1,0 мм).The basalt melt flows under the influence of hydrostatic pressure from the cooking part (not shown) to the feeder 1, where it is distributed over the die 2. The melt, moving along the die with the temperature (T _races ) of the melt, transfers part of the heat of the inner surface of the 8 bimetal wall 7 of the die 2 s the wall thickness of the specified parameters (for example, 0.4-1.0 mm).

В связи с тем, что коэффициент теплопроводности внутренней поверхности 8 материала биметалла стенки 7 имеет значение, в 2,0-2,5 раза превышающее значение коэффициента теплопроводности наружной поверхности 9 фильеры 2, то внутренняя поверхность 8 интенсивно нагревается за время прохода единицы массы базальтового раствора по фильере 2, чем обеспечивается стабильный процесс передачи теплоты q_pac к стенке 7 фильеры 2. При этом градиент температуры

имеет равномерную эпюру распределения (см., например, Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. - М.: Высшая школа, 490 с., ил.). Воздействие теплоты окружающей среды q_окр на внешнюю поверхность 9 материала биметалла стенки 7, имеющей значение коэффициента теплопроводности в 2,0-2,5 раза меньше, чем коэффициент теплопроводности внутренней поверхности 8 фильеры 2, приводит к резкому снижению величины градиента

. В результате возмущающее воздействие теплового потока окружающей среды q_окрпрактически не оказывает влияние на эпюру распределения температурного градиента расплава базальтового сырья. Кроме этого, выполнение материала стенки 7 из биметалла в условиях эксплуатации с встречно направленных, отличающихся по значению градиентных температур приводит к образованию термовибрации (см., например, Дмитриев В.П. - Биметаллы. Пермь: Наука, 1991, 487 с., ил.), а это резко снижает возможность кристаллизации расплава по мере его движения при контакте с внутренней поверхностью 8 фильеры 2.Due to the fact that the thermal conductivity coefficient of the inner surface 8 of the bimetal material of the wall 7 has a value that is 2.0-2.5 times higher than the thermal conductivity coefficient of the outer surface 9 of the die 2, the inner surface 8 is intensively heated during the passage of a unit mass of basalt solution by die 2, which ensures a stable process of heat transfer q _pac to the wall 7 of die 2. Moreover, the temperature gradient

has a uniform distribution diagram (see, for example, Nashchokin V.V. Technical Thermodynamics and Heat Transfer. - M.: Higher School, 490 p., ill.). The effect of environmental heat q _okr on the outer surface 9 of the bimetal material of the wall 7, which has a thermal conductivity coefficient of 2.0-2.5 times less than the thermal conductivity coefficient of the inner surface 8 of the die 2, leads to a sharp decrease in the gradient

. As a result, the disturbing effect of the heat flux of the environment q _okr practically does not affect the diagram of the distribution of the temperature gradient of the basalt raw material melt. In addition, the implementation of the material of the wall 7 from bimetal under operating conditions with opposite directions that differ in the value of the gradient temperatures leads to the formation of thermal vibration (see, for example, Dmitriev V.P. - Bimetals. Perm: Nauka, 1991, 487 pp., Silt .), and this sharply reduces the possibility of crystallization of the melt as it moves upon contact with the inner surface 8 of the die 2.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что при использовании фильер из биметалла и особом выполнении стенки из материала биметалла с внутренней поверхностью с коэффициентом теплопроводности, в 2,0-2,5 раза превышающим коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны его наружной поверхности, позволяет уменьшить обрывность волокна и повысить связанную с ней производительность устройства. При этом образование волокна при использовании предлагаемого устройства более стабильно, так как возникающая термовибрация устраняет возможность кристаллизации расплава из базальтового сырья.The originality of the invention lies in the fact that when using bimetal dies and a special embodiment of the wall of bimetal material with an inner surface with a thermal conductivity coefficient 2.0-2.5 times higher than the thermal conductivity coefficient of the bimetal material from its outer surface, it allows to reduce breakage fiber and increase the associated device performance. Moreover, the formation of fiber when using the proposed device is more stable, since the resulting thermal vibration eliminates the possibility of crystallization of the melt from basalt raw materials.

Claims

A device for producing continuous fiber from basalt raw materials, including a feeder containing an electrically heated spinneret plate with spinnerets in its bottom having wall thicknesses within predetermined limits, characterized in that the spinneret wall is made of bimetal, while the thermal conductivity of the bimetal material is from the inner surface die is 2.0-2.5 times higher than the coefficient of thermal conductivity of the bimetal material from the side of its outer surface.