Механическое оборудование для производства строительных материалов и изделий

СПЕЦИАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ И ИЗДЕЛИЙ ИЗ НЕЕ

§ 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В теплоизоляционной технике, наряду с ранее известным естественным минеральным асбестовым волокном, за последние годы получило широкое применение искусственное минеральное волокно — минеральная и стеклян­ная вата.

Минеральная вата изготовляется из ряда горных пород и металлурги­ческого шлака.

Для изготовления стеклянной ваты служит шихта из кварцевого песка с добавкой 20% стеклянного боя и отходов стекла.

Производство искусственного минерального волокна состоит из следую­щих основных процессов: 1) подготовка шихты, 2) получение расплава, 3) при­готовление из расплава волокна и 4) изготовление изделий из волокна.

Для получения расплава применяются плавильные печи: вагранки, а также ванные пламенные или электрические печи. Конструкция печей рас­сматривается в курсе «Печи и сушила», а также в курсе «Технология тепло­изоляционных материалов».

Для получения минеральной ваты применяются следующие способы: дутьевой, центробежный и центробежно-дутьевой, а для производства сте­клянной ваты и волокна — дутьевой и центробежно-дутьевой с применением фильеров.

Дутьевой способ заключается в том, что непрерывная струя расплава, вытекающего из летки вагранки или из отверстия фидера ванной печи под действием водяного пара или сжатого газа, рассекается и дробится на отдель­ные капли. Под действием кинетической энергии паровых или газовых струй эти капли еще не затвердевшего расплава вытягиваются, приобретая посте­пенно удлиненную грушевидную форму, превращаясь в конце в тонкие минеральные нити. Часть капель расплава, не успевшая вытянуться в волокна, выпадает из потока. Эти капли, получившие название «корольки», являются отходами.

Дутьевой способ производства может быть осуществлен по схеме гори­зонтального или вертикального раздува.

Узел горизонтального раздува минерального расплава показан на фиг. 258.

Расплав из летки вагранки поступает в лоток 1 и далее, стекая, прони­зывается струями пара. Пар поступает через парораспределитель 2 и затем по трубам 3 подается к дутьевой головке 4. Положение дутьевой головки регу­лируется по горизонтали при помощи винтового устройства 5, перемещаю­щего трубы с головкой в продольном направлении, а по вертикали — посред­ством эксцентрикового валика 6. Дутьевая головка заканчивается соплом, которое устанавливается на расстоянии 2—10 см от струи расплава. Длина струи расплава от схода с лотка до места удара об нее паровой струи колеб­лется от 5 до 10 см.

На фиг. 259, а показаны типы применяемых сопел, а на фиг. 259, б — формы выходных отверстий сопел.

При вертикальном раздуве вытекающая струя расплава и струя пара или газа направлены вертикально вниз (фиг. 260). Расплавленная стекломасса вытекает через отверстие фидера 1 стекловаренной печи и пронизывается струями пара, поступающими через кольцевое сопло 2. Стекловолокно оса­ждается на конвейере 3, которым затем выводится из камеры осаждения 4.

Центробежный способ дробления расплава на отдельные волокна основан на том, что расплав подвергается воздействию центробежных сил инерции при подаче струй на быстровращающиеся диски или валки.

На фиг. 261, а показана схема центробежной установки с одним метал­лическим или керамическим диском, вращающимся с числом оборотов 3000— 4000 в минуту. Струя подается по центру диска, имеющего канавки, расхо­дящиеся радиально от центра к образующей. Струя расплава поступает

из ванной печи через отверстие фидера и подается на вращающийся диск 1. Под действием центробежной силы инерции расплав дробится, слетая с диска в виде волокон, оседающих в камере 2, из которой волокна отводятся потоком воздуха по лотку 3 и затем поступают на отводной конвейер.

Рассмотренная схема является одноступенчатой. Примером многоступен­чатой установки является схема, представленная на фиг. 261, б. Расплав подается на первый по ходу быстровращающийся металлический валок /, при этом часть расплава, слетая с него, вытягивает­ся в волокна, а другая, большая часть, попадает на второй валок 2, вра­щающийся навстречу пер­вому. Так, последователь­но подвергаясь воздей­ствию центробежных сил инерции, расплав вытя­гивается в волокна. Число оборотов валков: первого 6500, а последнего 8000 в минуту.

При дутьевом и центро­бежном способах произ­водства длина получаемых

волокон колеблется в пределах от 5 до 20—30 см (штапельное волокно).

В приведенных выше схемах раздув расплава производится вертикально. На фиг. 262 показана центрифуга, применяемая при горизонтальном раздуве

расплава. Эта центрифуга предназначена для получения минеральной ваты методом центробежного и парового раздува.

Центрифуга состоит из тележки /, на раме 2 которой на косынках 3 мон­тируется рама 4. На раме 4 крепятся электродвигатель 5, шпиндель 6

с конусной тарелкой 7, летка 8 и паровая коробка 9 Шпиндель приводится во вращение электродвигателем через цепную передачу 10.

Рама 4 центрифуги крепится к раме тележки шарнирно и может уста­навливаться под различными углами к горизонту в пределах от 0 до 15°.

Шпиндель 6 центрифуги представляет собой полый вал, опирающийся на подшипники 11. К одному из концов полого вала приварен диск 12, к кото­рому на болтах крепится конусная тарелка 7, изготовленная из меди. При­менение меди диктуется необходимостью обеспечения надлежащего охлажде­ния тарелки (медь, как известно, имеет высокую теплопроводность).

Осаждение тарелки производится водой, поступающей в полость между диском 12 и тарелкой. Вода подается по трубке, проходящей внутри полого шпинделя 6. Отвод воды производится через зазор между трубкой и внутрен­ней полостью шпинделя.

Пар для раздува расплава поступает из паровой коробки 9 через отвер­стия диаметром 3 мм, равномерно расположенные по окружности торцовой стенки коробки. Пар в коробку поступает по паропроводу 13.

Рабочий процесс. Расплав из вагранки подается через летку 8 во вра­щающуюся конусную тарелку 7, число оборотов которой равно примерно 1000 в минуту.

Под действием центробежной силы инерции расплав равномерно выбра­сывается из тарелки (по окружности), подхватывается струями пара, посту­пающими через отверстия паровой коробки, и направляется в камеру волокно - образования.

У вагранки устанавливаются две центрифуги, работающие попеременно.

Производительность центрифуги по расплаву 1600—1800 кг/час. Мощность электродвигателя привода 1,7 кет. Пар применяется давлением 4—6 кг/см2 при температуре до 300° С.

Стеклянное волокно можно получить как рассмотренными способами, так и при помощи так называемых фильерного и штабикового способов, дающих волокно длиной до нескольких километров.

Сущность фильерного способа (фиг. 263, а) состоит в том, что вытягивание волокон из расплавленной стекломассы производится непрерывно через небольшие отверстия фильерной пластинки. Стекломасса из ванной печи проходит через отверстия фильерной пластинки 1 и затем в виде волокон наматывается на барабан 2. Установка снабжена отражателем капель 3.

Фильерная пластинка вставляется в выработочную часть стеклоплавиль­ной печи. В пластинке имеются от 100 до 250 отверстий диаметром от 2,5 до 6 мм. При металлической пластинке отверстия расположены рядами, а при керамической — по концентрическим окружностям.

Штабиковый способ основан на вытягивании волокна из стеклянных, постепенно расплавляемых штабиков (фиг. 263, б). Штабики 1 зажимаются между подающими валиками 2 и постепенно, по мере расплавления их кон­цов, продвигаются вниз. Нагревание нижних концов штабиков производится газовыми горелками 3. Первая капля расплавленного стекла, падая, тянет за собой тонкое стеклянное волокно, которое затем наматывается на вращаю­щийся барабан 4. Намотка волокна производится «в перекрест», для этого служит скалка 5, обеспечивающая отклонение волокна вдоль образующей барабана.