RU2702439C1

RU2702439C1 - Multiple-draw hole feeder for production of continuous fiber from molten rocks

Info

Publication number: RU2702439C1
Application number: RU2019102585A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кобелев; Сергей Геннадьевич Емельянов; Владимир Николаевич Кобелев; Евгений Васильевич Павлов; Игорь Васильевич Павлов; Светлана Викторовна Чепель; Олеся Владимировна Аникеева
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2019-10-08

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: invention relates to multiple-draw hole feeders. Multiple-draw hole feeder for production of continuous fiber from molten rocks includes housing, connected to it spinneret plate and current leads arranged along longitudinal axis of symmetry of spinneret plate, a convex perforated heating screen connected to current leads and mounted above the spinneret plate with the greatest distance from its longitudinal axis of symmetry and the smallest distance to spars most distant from this axis and a certain distance between the extreme spinnerets. Convex perforated heating screen is made in cross-section in the form of an inverted cycloid, wherein perforated holes are made in the form of truncated cone with cone angle of 8–12°. Outer surface of housing is coated with thin-fiber basalt material made in the form of bundles longitudinally stretched along body height from spinneret plate to melt feed plate. Inner surface of the perforated holes is coated with a dielectric in the form of epoxy enamel, having a solution-repellent property.

EFFECT: technical result is elimination of static electricity.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для выработки волокон из минеральных расплавов, а именно к многофильерным питателям для изготовления непрерывного волокна из расплава горных пород, например, базальта.The invention relates to devices for producing fibers from mineral melts, and in particular to multifilter feeders for the manufacture of continuous fiber from rock melt, for example, basalt.

Известен многофильерный питатель для изготовления непрерывного волокна из расплава горных пород (см. патент РФ №2407711 МПК С03В 37/09 опубл. 27.12.2010 Бюл. №36), включающий корпус, соединенную с ним фильерную пластину и токоподводы, размещенные по продольной оси симметрии фильерной пластины, выпуклый перфорированный нагревательный экран, соединенный с токоподводами и установленный над фильерной пластиной с наибольшим удалением от ее продольной оси симметрии и наименьшим расстоянием до наиболее удаленных от этой оси фильер и определенным расстоянием между крайними фильерами, при этом выпуклый перфорированный нагревательный экран выполнен в поперечном сечении в форме перевернутой циклоиды, причем перфорированные отверстия выполнены в виде усеченного конуса с углом конусности 8-12°.Known multi-filler feeder for the manufacture of continuous fiber from a melt of rocks (see RF patent No. 2407711 IPC С03В 37/09 publ. 12/27/2010 Bull. No. 36), including a housing, a die plate connected to it and current leads placed along the longitudinal axis of symmetry a die plate, a convex perforated heating screen connected to current leads and mounted above the die plate with the greatest distance from its longitudinal axis of symmetry and the smallest distance to the die most distant from this axis and a certain distance between the extreme dies, while the convex perforated heating screen is made in cross section in the form of an inverted cycloid, the perforated holes being made in the form of a truncated cone with a taper angle of 8-12 °.

Недостатком является энергоемкость изготовления непрерывного волокна из-за потерь тепловой энергии через наружную поверхность корпуса в окружающую среду, что требует дополнительных энергозатрат на теплопроводах для поддержания нормированной температуры в процессе обтекания выпускного перфорированного нагревательного экрана.The disadvantage is the energy intensity of the production of continuous fiber due to the loss of thermal energy through the outer surface of the housing into the environment, which requires additional energy consumption in the heat pipes to maintain a normalized temperature during the flow around the outlet perforated heating screen.

Известен многофильерный питатель для изготовления непрерывного волокна из расплава горных пород (см. патент РФ на полезную модель №139222 МПК С03В 37/09, опубл. 10.04.2014. Бюл. №10), включающий корпус, соединенную с ним фильерную пластину и токоподводы, размещенные по продольной оси симметрии фильерной пластины, выпуклый перфорированный нагревательный экран, соединенный с токоподводами и установленный над фильерной пластиной с наибольшим удалением от ее продольной оси симметрии и наименьшим расстоянием до наиболее удаленных от этой оси фильер и определенным расстоянием между крайними фильерами, при этом выпуклый перфорированный нагревательный экран выполнен в поперечном сечении в форме перевернутой циклоиды, причем перфорированные отверстия выполнены в виде усеченного конуса с углом конусности 8-12°, кроме того наружная поверхность корпуса покрыта тонковолокнистым базальтовым материалом, выполненным в виде пучков, продольно вытянутых по высоте корпуса от фильерной пластины до пластины для подачи расплава.Known multi-filler feeder for the manufacture of continuous fiber from a melt of rocks (see RF patent for utility model No. 139222 IPC С03В 37/09, publ. 04/10/2014. Bull. No. 10), comprising a housing, a die plate connected to it and current leads, placed along the longitudinal axis of symmetry of the die plate, a convex perforated heating screen connected to current leads and mounted above the die plate with the greatest distance from its longitudinal axis of symmetry and the smallest distance to the most remote from this axis die a certain distance between the extreme dies, while the convex perforated heating screen is made in cross section in the form of an inverted cycloid, and the perforated holes are made in the form of a truncated cone with a taper angle of 8-12 °, in addition, the outer surface of the casing is covered with fine-fiber basalt material made in the form beams longitudinally elongated in height from the die plate to the melt supply plate.

Недостатком является снижение качества готового продукта при длительной эксплуатации из-за наблюдаемого возрастания обрыва волокон при выходе расплава горных пород из отверстий выпуклого перфорированного нагревательного экрана, вследствие воздействия статического электричества и последующего интенсивного налипания волокон на внутреннюю поверхность перфорированных отверстий в виде усеченного конуса.The disadvantage is the decrease in the quality of the finished product during long-term operation due to the observed increase in fiber breakage at the exit of the rock melt from the holes of the convex perforated heating screen, due to the action of static electricity and the subsequent intensive adhesion of the fibers to the inner surface of the perforated holes in the form of a truncated cone.

Технической задачей предлагаемого изобретения является поддержание нормированного качества готового продукта путем устранения появления статического электричества, образующегося в результате взаимодействия суммарной энергии скольжения и микроударов твердых микрочастиц о внутреннюю поверхность перфорированных отверстий, движущегося расплава горных пород через выпуклый перфорированный нагревательный экран, и электрического поля в токоподводах за счет покрытия внутренней поверхности перфорированных отверстий диэлектриком в виде эпоксидной эмали.The technical task of the invention is to maintain the normalized quality of the finished product by eliminating the appearance of static electricity generated as a result of the interaction of the total sliding energy and micropumps of solid microparticles on the inner surface of the perforated holes, the moving rock melt through the convex perforated heating screen, and the electric field in the current leads due to coating the inner surface of perforated holes with a dielectric in v e epoxy enamel.

Технический результат по обеспечению нормированного качества выхода готового продукта в виде непрерывных волокон из расплава горных пород достигается тем, что многофильерный питатель для изготовления непрерывного волокна из расплава горных пород включает корпус, соединенную с ним фильерную пластину и токоподводы, размещенные по продольной оси симметрии фильерной пластины, выпуклый перфорированный нагревательный экран, соединенный с токоподводами и установленный над фильерной пластиной с наибольшим удалением от ее продольной оси симметрии и наименьшим расстоянием до наиболее удаленных от этой оси фильер и определенным расстоянием между крайними фильерами, при этом выпуклый перфорированный нагревательный экран выполнен в поперечном сечении в форме перевернутой циклоиды, причем перфорированные отверстия выполнены в виде усеченного конуса с углом конусности 8-12°, кроме того наружная поверхность корпуса покрыта тонковолокнистым базальтовым материалом, выполненным в виде пучков, продольно вытянутых по высоте корпуса от фильерной пластины до пластины для подачи расплава. При этом выполнено покрытие внутренней поверхности перфорированных отверстий диэлектриком в виде эпоксидной эмали, обладающей раствороотталкивающим свойством.The technical result of ensuring a normalized quality of the output of the finished product in the form of continuous fibers from a rock melt is achieved by the fact that a multifilter feeder for manufacturing continuous fibers from a rock melt includes a housing, a die plate connected to it and current leads placed along the longitudinal axis of symmetry of the die plate, convex perforated heating screen connected to current leads and mounted above the spinneret plate with the greatest distance from its longitudinal axis with symmetry and the smallest distance to the most spinnable dies from this axis and a certain distance between the extreme dies, while the convex perforated heating screen is made in cross section in the form of an inverted cycloid, and the perforated holes are made in the form of a truncated cone with a taper angle of 8-12 °, except Moreover, the outer surface of the housing is covered with a thin-fiber basalt material made in the form of beams longitudinally elongated along the height of the housing from the die plate to the plate for feeding p alloy. In this case, the inner surface of the perforated holes was coated with a dielectric in the form of epoxy enamel having a solvent-repellent property.

На фиг. 1 изображен продольный разрез многофильерного питателя; на фиг. 2 – поперечный разрез по А-А; на фиг. 3 – разрез перфорированного отверстия нагревательного экрана; на фиг. 4 – вид сверху нагревательного экрана с рядами перфорированных отверстий; на фиг. 5 – разрез перфорированного отверстия, внутренняя поверхность которого покрыта диэлектриком из эпоксидной эмали.In FIG. 1 shows a longitudinal section through a multifilter feeder; in FIG. 2 is a transverse section along aa; in FIG. 3 is a section through a perforated opening of a heating screen; in FIG. 4 is a plan view of a heating screen with rows of perforated holes; in FIG. 5 is a section through a perforated hole, the inner surface of which is coated with a dielectric of epoxy enamel.

Многофильерный питатель для изготовления непрерывного волокна из расплава горных пород включает корпус 1 с торцевыми и боковыми стенками, соединенную с корпусом 1 и установленную в его днище фильерную пластину 2 с фильерами 3. Питатель включает также токоподводы 4, размещенные по продольной оси симметрии фильерной пластины 2 и соединенные с торцевыми стенками корпуса 1, выпуклый перфорированный нагревательный экран 5, установленный над фильерной пластиной 2 в придонной зоне питателя. Выпуклый перфорированный нагревательный экран 5 выполнен в поперечном сечении в форме перевернутой циклоиды (см., например, Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике, стр. 802, «Некоторые замечательные кривые»). В результате под действием силы тяжести (это заложено по технологическому процессу изготовления непрерывного волокна на многофильерном питателе из расплава горных пород) происходит быстрое перемещение массы горячего расплава горных пород от одного, например, самого верхнего, к следующему, ниже расположенному перфорированному отверстию. Выпуклый перфорированный нагревательный экран 5 размещен над фильерной пластиной 2 с наибольшим удалением от ее продольной оси симметрии и с наименьшим расстоянием до наиболее удаленных от этой оси фильер. Многофильерный питатель снабжен пластиной 6 для его установки в дно устройства для подачи расплава горных пород. Выпуклый перфорированный нагревательный экран 5 соединен для электрического контакта с токопроводами 4 посредством торцевых стенок корпуса 1 и имеет перфорированные отверстия 7, выполненные в виде усеченного конуса с углом конусности 8-12 градусов и расположенные рядами, симметричными относительно продольной оси симметрии фильерной пластины 2. Наружная поверхность 8 корпуса 1 покрыта тонковолокнистым базальтовым материалом 9, выполненным в виде витых пучков 10, продольно вытянутых по высоте корпуса 1 от фильерной пластины 2 до пластины 6 для установки многофильерного питателя в дно устройства подачи расплава. Внутренняя поверхность 11 перфорированных отверстий 7 покрыта диэлектриком 12 из эпоксидной эмали, обладающей раствороотталкивающим свойством.A multi-filler feeder for producing continuous fiber from a melt of rocks includes a housing 1 with end and side walls, connected to the housing 1 and installed on its bottom die plate 2 with dies 3. The feeder also includes current leads 4 located along the longitudinal axis of symmetry of the die plate 2 and connected to the end walls of the housing 1, a convex perforated heating screen 5 mounted above the spinneret plate 2 in the bottom zone of the feeder. The convex perforated heating screen 5 is made in cross section in the form of an inverted cycloid (see, for example, M. Vygodsky, Handbook of Higher Mathematics, p. 802, “Some remarkable curves”). As a result, under the influence of gravity (this is based on the technological process of manufacturing continuous fiber on a multifilter feeder from a rock melt), the mass of hot rock melt rapidly moves from one, for example, the highest, to the next lower perforated hole. A convex perforated heating screen 5 is placed above the spinneret plate 2 with the greatest distance from its longitudinal axis of symmetry and with the smallest distance to the most spinnable spinnerets. The multi-filter feeder is equipped with a plate 6 for its installation in the bottom of the device for supplying rock melt. The convex perforated heating screen 5 is connected for electrical contact with the conductors 4 through the end walls of the housing 1 and has perforated holes 7 made in the form of a truncated cone with a taper angle of 8-12 degrees and arranged in rows symmetrical with respect to the longitudinal axis of symmetry of the die plate 2. Outer surface 8 of the housing 1 is covered with a thin fiber basalt material 9 made in the form of twisted beams 10 longitudinally elongated along the height of the housing 1 from the die plate 2 to the plate 6 for installation of a multi-filter feeder in the bottom of the melt supply device. The inner surface 11 of the perforated holes 7 is covered with a dielectric 12 of epoxy enamel, which has a solvent-repellent property.

Многофильерный питатель для изготовления непрерывного волокна из расплава горных пород работает следующим образом.Multi-feed feeder for the manufacture of continuous fiber from a melt of rocks works as follows.

При перемещении расплава горных пород через перфорированные отверстия 7 выпуклого перфорированного нагревательного экрана 5 наблюдается выделение суммарной кинетической энергии, включающей энергию трения о внутреннюю поверхность 11 и пульсирующую энергию удара твердых микрочастиц движущегося расплава горных пород (см., например, Седов Л.И. Механика сплошных сред. М.: Недра, 1970 – 415 с., ил.). Одновременно на выпуклый перфорированный нагревательный экран 5 вследствие электрического соединения его с токопроводами 4 воздействует электрическое поле.When the rock melt moves through the perforated holes 7 of the convex perforated heating screen 5, the total kinetic energy is released, including the friction energy on the inner surface 11 and the pulsating impact energy of the solid microparticles of the moving rock melt (see, for example, Sedov L.I. Solid Mechanics Wednesday M .: Nedra, 1970 - 415 p., ill.). At the same time, a convex perforated heating screen 5 due to its electrical connection with the conductors 4 is affected by an electric field.

В результате на внутренней поверхности 11 перфорированных отверстий 7 появляется статическое электрическое поле (см., например, Дмитриев В.Д., Прокофьев В.П. Основы физики. М.: Высшая школа: 2003 – 438 с., ил.), которое интенсифицирует процесс налипания расплава горных пород. Это приводит к возрастанию частоты обрыва непрерывного волокна на выходе из перфорированных отверстий 7 и, как следствие, ухудшается качество готового продукта.As a result, a static electric field appears on the inner surface of 11 perforated holes 7 (see, for example, Dmitriev VD, Prokofiev VP Fundamentals of Physics. M: Higher School: 2003 - 438 p., Ill.), Which intensifies the process of sticking of the molten rocks. This leads to an increase in the frequency of termination of the continuous fiber at the exit from the perforated holes 7 and, as a result, the quality of the finished product is deteriorated.

При покрытии внутренней поверхности 11 перфорированных отверстий 7 диэлектриком в виде эпоксидной эмали, также являющейся раствороотталкивающим веществом (см., например, Лившиц М.Л., Пшиялковский Б.И. Лакокрасочные материалы. М.: Химия, 1982 – 360 с., ил.) наблюдается рассеивание энергии трения движущегося потока и ударной энергии мелкодисперсных твердых частиц расплава горных пород и, как следствие, уменьшается взаимодействие с электрическим полем токоподводов 4. В результате отсутствует налипание на внутреннюю поверхность 11 перфорированных отверстий 7 расплава горных пород и обеспечивается получение непрерывного волокна без обрывов с нормированным качеством готового продукта.When coating the inner surface of 11 perforated holes 7 with a dielectric in the form of epoxy enamel, which is also a solvent-repellent substance (see, for example, Livshits M.L., Pshiyalkovsky B.I. Paints and varnishes. M: Chemistry, 1982 - 360 pp., Silt .) there is dispersion of the friction energy of the moving stream and the shock energy of finely divided solid particles of the rock melt and, as a result, the interaction with the electric field of the current leads 4 is reduced. As a result, there are no 11 perforated sticking to the inner surface 7 tversty melt rocks and there is provided a continuous fiber without continuity with normalized quality of the finished product.

Температура внутри производственного помещения, где размещен многофильерный питатель, находится в пределах от 15°С до 25°С (см., например, СНиП 2.2.3-92. Строительная теплофизика. М.: ЦНТП Госстрой РФ, 1992), поэтому при поступлении расплава в корпус 1 через его наружную поверхность 8 интенсивно осуществляется отвод тепла в окружающую среду, т.е. к внутреннему воздуху помещения, что снижает температуру расплава и, как следствие, нарушает заданный теплообменный процесс при обтекании выпускного перфорированного нагревательного экрана 5, что приводит к ухудшению качества получения непрерывного волокна как готового продукта. При покрытии наружной поверхности 8 тонковолокнистым базальтовым материалом 9, обладающим теплоизоляционными свойствами, устраняются тепловые потери от корпуса в окружающую среду, а выполнение тонковолокнистого базальтового материала в виде витых пучков 10, расположенных продольно вытянутыми от фильерной пластины 2 до пластины 6 для установки многофильерного питателя в дно устройства подачи расплава приводит к аккумулированию теплоты раствора, т.е. накоплению по мере перемещения по выпуклому перфорированному нагревательному экрану (см., например, Волокнистые материалы из базальтов Украины, изд. «Техника». Киев. 1971 г. – 76 с., ил.) теплового потенциала, который впоследствии поддерживает теплообменный процесс поступления расплавов через ряды перфорированных отверстий 7. Следовательно, обеспечивается качественный выход готового продукта с минимизацией до нормированных энергетических затрат при длительной эксплуатации многофильерного питателя при изменяющихся температурных воздействиях внутреннего воздуха на его корпус.The temperature inside the production room where the multifilter feeder is located is in the range from 15 ° C to 25 ° C (see, for example, SNiP 2.2.3-92. Construction Thermophysics. M: TsNTP Gosstroy RF, 1992), therefore, upon receipt the melt into the housing 1 through its outer surface 8, heat is intensively removed to the environment, i.e. to the internal air of the room, which reduces the temperature of the melt and, as a result, disrupts the specified heat transfer process when flowing around the outlet perforated heating screen 5, which leads to a deterioration in the quality of obtaining continuous fiber as a finished product. When covering the outer surface 8 with a thin-fiber basalt material 9 having heat-insulating properties, heat losses from the casing to the environment are eliminated, and the implementation of a thin-fiber basalt material in the form of twisted bundles 10 located longitudinally elongated from the die plate 2 to the plate 6 for installing the multi-filter feeder in the bottom melt supply devices leads to the accumulation of solution heat, i.e. accumulation as it moves along the convex perforated heating screen (see, for example, Fibrous materials from basalts of Ukraine, publ. "Technique". Kiev. 1971 - 76 p., ill.) thermal potential, which subsequently supports the heat transfer process of the arrival of melts through rows of perforated holes 7. Consequently, a high-quality finished product is ensured with minimization to normalized energy costs during long-term operation of a multi-filter feeder with varying temperature effects ditions of indoor air in his body.

Claims

A multifilter feeder for manufacturing continuous fiber from a melt of rocks, including a housing, a spinneret plate connected to it and current leads placed along the longitudinal axis of symmetry of the spinneret plate, a convex perforated heating screen connected to current leads and mounted above the spinneret plate with the greatest distance from its longitudinal axis symmetry and the smallest distance to the most spinneret from this axis of the dies and a certain distance between the extreme dies, while convex perforations This heating screen is made in cross section in the form of an inverted cycloid, and the perforated holes are made in the form of a truncated cone with a taper angle of 8-12 °, in addition, the outer surface of the body is covered with fine-fiber basalt material made in the form of beams longitudinally elongated along the body from a die plate to a melt supply plate, characterized in that the inner surface of the perforated holes is coated with a dielectric in the form of an epoxy enamel having a solution repellency.