Патент на изобретение №2270811

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧЕШУЙЧАТОГО МАТЕРИАЛА ИЗ МИНЕРАЛЬНОГО РАСПЛАВА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57) Реферат:

Способ изготовления чешуйчатого материала из минерального расплава включает подачу расплава самотеком во вращающуюся чашу, перемешивание его механическим путем, формирование на внутренней поверхности чаши тонкого слоя расплавленного материала под действием центробежной силы со скачком ускорения его движения на выходе из чаши, охлаждение его потоком сжатого воздуха в зоне кольцевого дутья до образования затвердевшей пленки. Затем осуществляют дробление последней на дискретные чешуйки под воздействием на нее ударных сил режущих элементов, сбор чешуек под действием разрежения и разделение чешуйчатой массы на фракции под действием центробежных сил. При этом охлаждение пленки сжатым воздухом осуществляют под давлением 0,5-1,2 кг/см². Установка для изготовления чешуйчатого материала содержит печь для приготовления расплава с фидером, фильерный питатель с выпускным отверстием, установленную под фильерным питателем с возможностью вращения пленкоформирующую чашу, входное отверстие которой обращено вверх, кромка отверстия радиально отогнута наружу, кольцевую щелевую дутьевую головку, приспособление для дробления пленки на дискретные чешуйки, камеру осаждения чешуи, приемное устройство с камерой разрежения и узел разделения чешуйчатого материала на фракции. Пленкоформирующая чаша выполнена со ступенчатым кольцевым углублением у ее кромки и снабжена установленной неподвижно внутри нее и концентрично с ней кольцевой гребенкой, выполненной в виде полого кольца с полыми пальцами, направленными перпендикулярно вниз. Полость каждого пальца разделена вертикальной перегородкой, приспособление для дробления пленки выполнено в виде кольца, установленного концентрично с чашей на уровне ее отогнутой кромки, на котором с равным интервалом закреплены вертикальные ножи, расположенные перпендикулярно направлению движения пленки и с поворотом полотна ножа на угол 10-20° навстречу направлению ее вращения. Техническая задача изобретения – улучшение качества материала за счет перемешивания минерального расплава перед растягиванием в пленку. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способам и устройствам для получения чешуйчатых частиц из природных минералов и может быть использовано для производства стеклообразных наполнителей, применяемых на предприятиях химической и электротехнической промышленности, промышленности строительных материалов, в судо- и автомобилестроении, машино- и авиастроении, а также других областях народного хозяйства. Чешуйчатые наполнители из минерального расплава используют как при нанесении тонкослойных лакокрасочных покрытий на объекты различного назначения с целью их защиты от коррозии и абразивного износа, так и при изготовлении химически стойких и прочных композитов, теплоизоляционных материалов, рубероидов, бумаг и прочих изделий.

Известен способ получения стеклянных чешуек из термопластичного материала, включающий приготовление расплава стекла, формирование из него отдельных струек под действием центробежной силы, отбрасывание их на неподвижную поверхность и образование тонкого слоя расплава при движении этих струек вниз, превращение его при охлаждении в пленку стекла, дробление ее потоком сжатого воздуха на дискретные чешуйки в зоне кольцевого дутья, осаждение их и отбор с помощью разрежения (патент Великобритании №989671, кл. С 03 В 37/005, 1965).

Недостатком данного способа изготовления чешуек является его сложность, так как процесс образования пленки протекает в две стадии: вначале формируют струйки расплава, а затем из них пленку. При этом пленка получается неравномерной по толщине, в результате чего образующиеся при ее дроблении чешуйки также неоднородны по толщине и соответственно по эластичности. Кроме того, отверстия в чаше, по которым выходят струйки расплава, под действием его высокой температуры и давления будут постепенно увеличиваться в диаметре, что приведет со временем к увеличению толщины струек и соответственно пленки. К тому же при хаотичном разрушении пленки потоком сжатого воздуха довольно сложно обеспечить получение чешуйчатого материала с заданными линейными размерами чешуек. Недостатком данного способа является также и его повышенная материалоемкость.

Известен способ изготовления чешуек из расплава стекла путем подачи последнего самотеком в нисходящем направлении на внутреннюю поверхность вращающейся воронки, формирования на ней тонкого слоя расплавленного материала под действием центробежной силы, принудительного радиального продвижения этого материала через пару параллельных пластин для сохранения его плоским, вытягивания его под действием разрежения с одновременным охлаждением воздушным потоком до образования пленки и разрушения ее на дискретные чешуйки с последующим их осаждением и разделением на фракции в соответствии с массой и скоростью (патент США №5017207, кл. С 03 В 37/00, 1991).

Данный способ как одностадийный является менее трудо- и материалоемким, однако также сложен, как и предыдущий, из-за необходимости протягивания расплавленного материала между пластинами так, чтобы он не касался их поверхностей, не скатывался и не закладывался в складки.

К недостатку данного способа относится также и тот факт, что размеры и толщина получаемых стеклянных чешуек зависят от множества параметров процесса: скорости вращения поверхности, на которую подают расплав, температуры и вязкости расплава, расстояния этой поверхности от кольцевых параллельных плит, величины зазора между плитами и их диаметра, величины разрежения в вакуумной камере. Данные параметры могут меняться в широких пределах, и все они взаимосвязаны друг с другом. Поэтому недостатком этого известного способа является сложность подбора параметров, необходимых для изготовления стеклянных чешуек заданного размера. Вследствие этого данный способ мало пригоден для промышленного производства чешуйчатого материала.

Наиболее близким к заявляемому способу по совокупности признаков является способ изготовления чешуйчатого материала из расплава стекла путем подачи расплава самотеком в нисходящем направлении в усеченный обратный конус, формирования на его внутренней поверхности тонкого слоя расплавленного материала под действием центробежной силы, охлаждения его потоком сжатого воздуха в зоне кольцевого дутья до образования пленки с одновременным дроблением последней на дискретные чешуйки кольцевым импульсным потоком сжатого воздуха, сбора их под действием разрежения и циклонного разделения чешуйчатого материала на фракции по величине массы и соответственно скорости движения чешуек (авт. св.№ 1731746, кл. С 03 В 37/04, 1992).

Данный способ изготовления чешуек в сравнении с предыдущим более простой и менее материалоемкий, поэтому его применяют для промышленного производства чешуйчатого материала.

Однако данный способ изготовления чешуек не позволяет сохранять однородность расплава стекла по температуре и вязкости при поступлении его из фидера на внутреннюю поверхность усеченного обратного конуса, так как наружный слой струи расплава отдает часть тепла в окружающую среду. В результате этого пленка, сформированная из него, получается неравномерной по толщине, а следовательно, и чешуйки получаются разнотолщинными. При воздействии на пленку импульсным потоком холодного сжатого воздуха происходит хаотичное ее дробление на дискретные чешуйки, в результате чего площади их поверхностей неоднородны по величине. К тому же, при охлаждении пленки в процессе воздействия на нее потоком холодного сжатого воздуха увеличивается хрупкость и снижается эластичность получаемых чешуек. Кроме ухудшения качества чешуйчатого материала может происходить загрязнение чешуйками окружающей среды, так как при дроблении пленки импульсным потоком сжатого воздуха под давлением 1,8-2,2 кг/см² возможен выход чешуек за пределы камер чешуеобразования и осаждения.

Известно устройство для выработки тонких стеклянных чешуек, включающее печь для приготовления расплава стекла с фидером, фильерный питатель с выходным отверстием, грибовидный элемент, установленный с возможностью вращения вокруг своей оси, щелевую кольцевую воздуходувную головку и узел сбора чешуек под действием разрежения (заявка Японии №59-21533, кл. С 03 В 19/04, 1984).

Недостаток данного устройства заключается в том, что при увеличении скорости вращения грибовидного элемента для уменьшения толщины пленки возможен отрыв расплава от его поверхности и, следовательно, нарушение процесса ее формирования. Еще одним недостатком устройства является то, что при вытягивании пленки на поверхности грибовидного элемента происходит ее быстрое охлаждение, после чего дальнейшее утончение пленки прекращается. Следовательно, устройство имеет ограниченную производительность, и поэтому стеклянные чешуйки, изготовленные данным устройством, являются относительно толстыми. При этом они являются и относительно крупными, так как при дроблении толстой пленки потоком сжатого воздуха получаются крупночешуйчатые частицы.

Известно устройство для изготовления пленок и чешуек из термопластичного материала (патент Великобритании №956832, кл. С 03 В 37/005, 1964), содержащее камеру с кольцевым дозирующим выходным отверстием и двумя концентрическими боковыми стенками, отходящими вниз от этой камеры, приспособление для подачи газового потока параллельно внутренней стенке, пару перфорированных валков, установленных с возможностью вращения навстречу друг другу, каждый из которых включает по две продольные полости, причем одна из них находится под разрежением, а другая – под давлением. Стекломасса, выходящая из кольцевого отверстия, с помощью потока газа образует непрерывный тонкостенный цилиндр, поскольку указанный поток создает определенный температурный режим для вытекающей из камеры стекломассы. Тонкостенный цилиндр захватывается перфорированными валками, и благодаря их плотному прилеганию друг к другу тонкие стенки цилиндра разрушаются и превращаются в бесформенные чешуйки, которые засасываются в полость, находящуюся под разрежением, и выталкиваются из другой полости потоком газа в контейнер. Из контейнера готовый чешуйчатый материал поступает в циклонное устройство для разделения чешуек на фракции.

Данное устройство, созданное на основе формирования тонкой пленки в виде тонкостенного цилиндра и механического разрушения пленки с помощью режущего инструмента, по сравнению с предыдущим устройством обеспечивает получение более тонких и мелких чешуек.

Однако данное устройство также отличается низкой производительностью и не обеспечивает возможность получения микротонких чешуек, так как для создания цилиндров с микротонкими стенками необходимо создавать очень высокие скорости вытягивания их из расплава, что практически невозможно. Еще одним недостатком устройства является сложность конструкции узла механического разрушения тонкостенных цилиндров, которая характеризуется низкой продуктивностью и высокой энергоемкостью, так как механическое разрушение чешуек сопровождается относительно большим потреблением электроэнергии для вращения валков, создания разрежения и повышенного давления в полых камерах последних.

Наиболее близкой к заявляемой установке по совокупности признаков является установка для изготовления чешуйчатого материала из расплава стекла, содержащая печь для приготовления расплава с фидером, фильерный питатель с выпускным отверстием, установленный под фильерным питателем с возможностью вращения вокруг своей оси пленкоформирующий элемент в виде усеченного конуса, входное отверстие которого обращено вверх, а кромка отверстия радиально отогнута наружу, механизм дробления пленки на дискретные чешуйки кольцевым импульсным потоком сжатого воздуха, камеру осаждения чешуи, приемное устройство с камерой разрежения под ним и узел разделения чешуйчатой массы на фракции, выполненный в виде набора циклонов. При этом обратный усеченный конус выполнен с углом раскрытия 10-45° и с усечением его на расстоянии, равном 1/3-1/2 высоты конуса.

Данная установка более производительна и более эффективна, чем упомянутые выше устройства, но так же, как и они, имеет ряд недостатков.

Недостатками установки являются, прежде всего, неоднородность расплава, находящегося в пленкоформирующем элементе, по температуре и вязкости и низкая степень аморфности его структуры, в результате чего получают сравнительно толстую и к тому же неоднородную по толщине пленку. За счет этого и чешуйчатый материал, получаемый из данной пленки, содержит толстые и неоднородные по толщине чешуйки. Кроме того, к недостаткам установки относится слишком большая глубина усеченного обратного конуса, что увеличивает потерю тепла расплавом и соответственно снижает его вязкость. В результате этого нарушается процесс выдавливания расплава из конуса и образования тонкой пленки, а это, в свою очередь, ухудшает качество чешуйчатого материала: чешуйки неоднородны по толщине и обладают пониженной степенью эластичности. Такой чешуйчатый материал малоэффективен в качестве наполнителя стойких к коррозии и абразивному износу покрытий. Еще одним недостатком установки является попадание чешуек в атмосферу окружающей среды при дроблении пленки импульсным потоком сжатого воздуха, что приводит к ухудшению экологии производственных помещений.

В основу одного изобретения из группы изобретений поставлена задача создания нового способа изготовления чешуйчатого материала из минерального расплава, который позволил бы получать более однородные по толщине и по площади микротонкие чешуйки за счет повышения степени аморфности расплава и сохранения его однородности по температуре и вязкости, охлаждения полученной пленки сжатым воздухом низкого давления без переохлаждения, придающего ей хрупкость, дробления пленки механическим путем под действием идентичных ударных сил и эффективного разделения полученной чешуйчатой массы на фракции с узким интервалом линейных размеров чешуек.

Преимуществом заявляемого способа изготовления чешуи в сравнении со способом, взятым в качестве прототипа, является улучшение качества чешуйчатого материала за счет перемешивания минерального расплава перед его растягиванием в пленку, увеличения усилий, растягивающих расплав в более тонкий слой без повышения энергозатрат, путем создания условий для ускорения движения расплавленного материала по поверхности чаши, предварительного его охлаждения перед дроблением только до образования твердой пленки, механического дробления вращающейся пленки на чешуйки под действием однонаправленных, равномерных и равнозначных ударных сил, а также повышения степени разделения чешуйчатой массы на фракции с узким интервалом размеров чешуек путем ее механического рассева под действием увеличивающихся центробежных сил. Повышение температурно-вязкостной однородности расплава позволяет формировать равнотощинную пленку, а увеличение растягивающих расплав усилий позволяет значительно снижать ее толщину. Равномерное и однонаправленное дробление пленки механическим путем позволяет повысить степень и равномерность ее измельчения.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления чешуйчатого материала из минерального расплава, включающем подачу расплава самотеком в нисходящем направлении во вращающуюся чашу, формирование на ее боковой поверхности тонкого слоя расплавленного материала под действием центробежной силы, охлаждение его потоком сжатого воздуха в зоне кольцевого дутья до образования пленки, дробление последней на дискретные чешуйки, сбор их под действием разрежения и разделение чешуйчатой массы на фракции, согласно изобретению расплав, поступающий во вращающуюся чашу, перемешивают механическим путем, формирование тонкого слоя расплавленного материала осуществляют с дополнительным скачком ускорения его движения за счет наличия ступенчатого кольцевого углубления у кромки чаши, охлаждение его производят сжатым воздухом под давлением 0,5-1,2 кг/см² перед дроблением, а дробление полученной пленки на дискретные чешуйки осуществляют механическим воздействием на нее ударных сил, направленных под одним углом и на равном расстоянии друг от друга по окружности пленки. При этом разделение чешуйчатой массы на фракции осуществляют путем механического рассева ее под действием центробежных сил, увеличивающихся в направлении ее движения, с одновременным увеличением размера фракций по мере ее рассева, а дно чаши охлаждают потоком холодного сжатого воздуха, подаваемым под давлением 0,5-1,0 кг/см².

В основу другого изобретения из группы изобретений поставлена задача создания новой установки для изготовления чешуйчатого материала из минерального расплава, которая за счет введения нового конструктивного элемента в пленкоформирующую чашу и изменения ее глубины и формы позволила бы улучшить качество вытягиваемой из расплава пленки, за счет введения нового узла механического дробления пленки с помощью режущих элементов обеспечила бы возможность повысить степень ее измельчения, увеличить выход однородных по размерам чешуек и исключить загрязнение ими воздушной среды производственного помещения, а за счет использования известного в стекольной промышленности узла разделения материала на фракции в виде сита борат обеспечила бы получение фракций с узким интервалом линейных размеров чешуек.

Преимуществом заявляемой установки для изготовления чешуйчатого материала в сравнении с устройством-прототипом является повышение эффективности ее работы за счет улучшения условий формирования пленки путем использования однородного расплава и изменения принципа вытягивания его из чаши, улучшения условий дробления пленки путем предварительного ее охлаждения до состояния затвердевания без увеличения в ней внутренних напряжений, которые делают ее более хрупкой, изменения принципа дробления затвердевшей пленки путем механического однонаправленного, равномерного и равнозначного воздействия на нее ударных сил. Все это повышает степень однородности получаемых чешуек по толщине и площади. На повышении эффективности предложенной установки положительно сказывается также и повышение степени рассева чешуйчатой массы на фракции, в результате чего получают более тонкое ее фракционирование. Кроме того, заявляемая установка является более экологически чистой, чем устройство, взятое за прототип, так как она позволяет значительно снизить загрязнение производственных помещений, а при хорошей ее герметизации и вовсе его исключить.

Поставленная задача достигается тем, что установка для изготовления чешуйчатого материала из минерального расплава, содержащая печь для приготовления расплава с фидером, фильерный питатель с выпускным отверстием, установленную под фильерным питателем с возможностью вращения пленкоформирующую чашу, входное отверстие которой обращено вверх, а кромка отверстия радиально отогнута наружу, кольцевую щелевую дутьевую головку для охлаждения тонкого слоя расплава, приспособление для дробления полученной пленки на дискретные чешуйки, камеру осаждения чешуи, приемное устройство с камерой разрежения и узел разделения чешуйчатого материала на фракции, согласно изобретению пленкоформирующая чаша выполнена со ступенчатым кольцевым углублением у ее кромки и снабжена установленной неподвижно внутри нее и концентрично с ней кольцевой гребенкой, выполненной в виде полого кольца с полыми пальцами, направленными перпендикулярно дну чаши, причем полость каждого пальца разделена вертикальной перегородкой, не примыкающей к своду пальца, а приспособление для дробления пленки выполнено в виде кольца, установленного концентрично с чашей на уровне ее отогнутой кромки, на котором с равным интервалом закреплены вертикальные ножи, расположенные перпендикулярно направлению движения пленки и с поворотом полотна ножа на угол 10-20° навстречу направлению ее вращения. При этом узел разделения чешуйчатой массы на фракции представляет собой установленное с возможностью вращения сито, выполненное в виде опрокинутого усеченного конуса и состоящее из отдельных секций, диаметр и размер ячеек которых увеличиваются в направлении от входа в сито к его выходу.

Поставленная задача решается также тем, что установка для изготовления чешуйчатого материала из минерального расплава снабжена механизмом регулирования расстояния чаши от фидера и механизмом подачи сжатого воздуха на наружную поверхность ее донной части, которая выполнена ребристой, причем глубина чаши равна 1/4-1/3 высоты условного конуса, образованного продолжением ее сторон.

Поставленная задача решается также тем, что кольцевая полая гребенка установлена на кожухе вала для вращения чаши, снабжена механизмом регулирования ее положения по высоте вала и соединена с патрубком подачи холодного сжатого воздуха для ее охлаждения. Кроме того, камера осаждения чешуи, входящая в состав установки, выполнена расширяющейся книзу по типу диффузора.

Способ изготовления чешуйчатого материала из минерального расплава осуществляют следующим образом.

Формование пленки из минерального расплава, например базальта, на внутренней поверхности вращающейся чаши заключается в том, что расплав базальта стекломикрокристаллитно-аморфной структуры с температурой 1450-1500°С и вязкостью 30-50 пуаз подается в чашу, вращающуюся со скоростью 2000-5000 м/сек, и перемешивается механическим путем, в результате чего он становится однородным по температуре и вязкости и с более высокой степенью аморфности за счет уменьшения размера микрокристаллитов, находящихся в расплаве, и снижения теплопередачи. Из однородного и более аморфного расплава получается более тонкая и более равнотолщинная пленка. Полученный расплав отбрасывается на боковую поверхность чаши центробежной силой и, поднимаясь вверх к ее краю, распределяется по ней тонким слоем. Благодаря наличию ступенчатого кольцевого углубления у кромки чаши выдавливание расплава из чаши центробежной силой происходит со скачком ускорения ее движения, что обеспечивает получение более тонкой пленки. Подойдя к закругляющейся кромке чаши, расплав выбрасывается из нее в радиальном направлении по поверхности отогнутой кромки, охлаждается потоком сжатого холодного воздуха под давлением 0,5-1,2 кг/см² и превращается в твердую микротонкую пленку. При давлении менее 0,5 кг/см² пленка еще не приобретает твердости, необходимой для ее качественного дробления, а при давлении выше 1,2 кг/см² пленка переохлаждается и становится хрупкой, отчего также ухудшается процесс ее дробления. Поэтому получить чешуйки с заданными линейными размерами при разрушении пленки не представляется возможным. После процесса охлаждения происходит дробление вращающейся пленки механическим путем под воздействием на нее однонаправленных и равномерных ударных сил, то есть направленных под одним углом и на равном расстоянии друг от друга по окружности пленки. Полученная чешуйчатая масса оседает в камере осаждения под действием разрежения, а затем собранную чешую разделяют на фракции по размерам частиц путем рассева ее в процессе продвижения по вращающемуся ситу под действием увеличивающихся центробежных сил. Каждая фракция чешуи поступает в отдельную емкость для сбора, откуда ссыпается в мешок и упаковывается.

Конкретный пример выполнения способа

Расплав температурой 1500°С и вязкостью 45 пуаз подают в чашу, вращающуюся со скоростью 4500 м/сек. После вытягивания расплава из чаши полученную пленку охлаждают сжатым воздухом под давлением 1,0 кг/см², а затем производят ее дробление с помощью ножей, угол поворота которых навстречу направлению вращения пленки составляет 20°. Полученную чешую осаждают, собирают и разделяют на фракции.

Ниже в таблице приведены сравнительные данные степени аморфности расплава, толщины и площади чешуек, полученных известным и заявляемым способами.

Из таблицы видно, что степень аморфности расплава в результате его перемешивания в заявляемом способе увеличилась вдвое в сравнении с известным способом получения чешуек. Чешуйчатые частицы, полученные по предложенному способу, в два с лишним раза тоньше чешуек, полученных по известному способу. При этом интервал толщин в первом случае значительно чем во втором. А размер чешуек по площади в заявляемом способе в полтора раза ниже площади чешуек в прототипе, о чем говорит показатель суммарной поверхности чешуек в единице веса. А это значит, что, чем меньше размер чешуек, тем они тоньше, и, следовательно, в одном грамме их будет больше, а значит, и общая площадь их будет больше. Кроме того, процент выхода чешуек толщиной 0,2-3,0 мкм на 15% выше, что свидетельствует о высоком проценте получения фракции с узким интервалом линейных величин.

Таким образом, отличительными признаками заявляемого способа в сравнении с прототипом являются: дополнительная операция перемешивания расплава, формирование микротонкой пленки из расплава путем сообщения ускорения движению расплава на выходе из чаши, из-за чего пленка дополнительно утончается, предварительное охлаждение пленки только до состояния затвердевания и механическое дробление сформированной пленки в результате однотипных соударений ее с режущими элементами. Первые две операции в известном устройстве-прототипе отсутствуют. Операция предварительного охлаждения пленки только до состояния затвердевания потоком сжатого воздуха давлением 0,5-1,2 кг/см² с последующим ее механическим дроблением в заявляемом способе создает условия более благоприятного измельчения пленки, чем совмещенные операции охлаждения и дробления ее импульсным потоком холодного сжатого воздуха давлением 1,8-2,2 кг/см² в известном способе, когда происходят переохлаждение пленки с повышением ее хрупкости и хаотичное одновременное ее разрушение.

К этому можно добавить, что в известном способе разделение готового продукта по фракциям осуществляют в устройстве, содержащем ряд циклонов, в которых чешуйки оседают в зависимости от их массы и соответственно скорости движения. Указанный способ разделения чешуйчатой массы не позволяет получать фракции в узких интервалах линейных размеров с незначительными энергозатратами. В заявляемом способе операция разделения готового чешуйчатого продукта высокоэффективна и отличается низким энергопотреблением.

Установка для изготовления чешуйчатого материала из минерального расплава схематично изображена ниже на чертежах:

Фиг.1 – установка для изготовления чешуйчатого материала, общий вид.

Фиг.2 – приспособление для дробления пленки, вид сверху.

В соответствии с фиг.1 установка для изготовления чешуйчатого материала содержит печь для приготовления расплава базальта с фидером 1, фильерный питатель 2 с выпускным отверстием, установленную под фильерным питателем чашу 3, входное отверстие которой обращено вверх, а кромка отверстия радиально отогнута наружу, установленную неподвижно внутри чаши и концентрично с ней кольцевую полую гребенку 4 с полыми пальцами 5, направленными перпендикулярно вниз, кольцевую щелевую дутьевую головку 6, размещенную концентрично с чашей 3 над отогнутыми ее краями, приспособление для дробления пленки 7, выполненное в виде кольца, установленного концентрично с чашей на уровне ее отогнутой кромки, на котором с равным интервалом закреплены вертикальные ножи 8, установленные перпендикулярно направлению движения пленки с поворотом полотна ножа на угол 10-20° навстречу направлению ее вращения, камеру 9 в виде диффузора для осаждения чешуи, перфорированный конвейер 10, установленный под камерой осаждения 9, камеру разрежения 11, установленную под конвейером 10, узел 12 для рассева чешуйчатого материала. Причем чаша 3 выполнена со ступенчатым кольцевым углублением 13 у ее кромки и установлена на валу 14, на который надет кожух 15, а на кожухе 15 вала 14 установлена с возможностью перемещения кольцевая полая гребенка 4. Кожух 15 вала 14 и кольцевая полая гребенка 4 соединены с патрубками подачи и вывода холодного сжатого воздуха для охлаждения вала 14 и гребенки 4 с пальцами 5 (не показаны). Узел 12 для разделения чешуйчатого материала на фракции представляет собой установленное с возможностью вращения сито, выполненное в виде опрокинутого усеченного конуса и состоящее из отдельных секций 16 с ячейками 17, причем диаметр и размер ячеек каждой последующей секции увеличиваются в направлении от входа в сито к его выходу. Под каждой секцией сита установлены приемные бункеры 18.

В соответствии с фиг.2 приспособление 7 для дробления пленки выполнено в виде кольца, установленного вокруг чаши на уровне ее кромки. На кольце по окружности закреплены с равным интервалом ножи 8, установленные перпендикулярно направлению движения пленки из чаши 3 и с поворотом полотна ножа на угол 10-20° навстречу направлению ее вращения.

Установка работает следующим образом.

Минеральный расплав из фидера 1 через выпускное отверстие фильерного питателя 2 поступает в чашу 3, где с помощью кольцевой гребенки 4 с пальцами 5 перемешивается до однородного состояния, под действием центробежной силы вращающейся чаши 3 отбрасывается на ее наклонные стенки, поднимается тонким слоем вверх к ее кромке и при вхождении в ступенчатое кольцевое углубление 13 чаши 3 ускоряет свое движение, растягиваясь в еще более тонкий слой, а затем по отогнутой в радиальном направлении кромке выбрасывается наружу. При этом на степень растягивания пленки по боковой поверхности чаши существенное влияние оказывает ее глубина. Оптимальной для данного процесса является глубина чаши, равная 1/4-1/3 высоты условного конуса, образованного продолжением ее сторон. При ее глубине более 1/3 высоты условного конуса необходимо значительно повысить скорость вращения чаши, чтобы осуществить процесс выдавливания расплава из чаши, что приведет к большим энергозатратам. Причем расплав будет терять тепло, в результате чего снизится его вязкость, что приведет к нарушению процесса формирования пленки. При глубине чаши менее 1/4 высоты условного конуса расплав будет выбрасываться из нее, не успев растянуться в тонкую пленку. Под действием потока холодного сжатого воздуха, поступающего из щелевой кольцевой дутьевой головки 6, сформированный микротонкий слой расплава превращается в затвердевшую пленку. Выходящая из чаши в радиальном направлении пленка в процессе своего вращения ударяется о режущие кромки неподвижных ножей 8, установленных с поворотом навстречу направлению ее вращения, и под воздействием однотипных ударных сил измельчается на дискретные чешуйки. Оптимальным углом поворота режущих кромок ножей является угол, равный 10-20°, обеспечивающий повышение степени измельчения пленки и однородности ее по площадям чешуек. При угле поворота режущих кромок ножей менее чем на 10° сильное столкновение их с пленкой приведет к образованию слишком мелких чешуек, что отрицательно скажется на качестве лакокрасочных покрытий, изготовленных с чешуйчатым наполнителем. При угле поворота режущих кромок ножей более чем на 20° сила удара на пленку заметно уменьшится, что приведет к образованию крупных чешуек, которые будут сворачиваться, не позволяя им сохранять плоскую форму в процессе изготовления и нанесения покрытий. Чешуйчатый материал, полученный путем дробления пленки, осаждается в камере 9 за счет снижения скорости движения чешуек вследствие ее расширения книзу и собирается на конвейере 10 благодаря размещению под ним камеры разрежения 11. Собранную чешуйчатую массу подают в узел 12, в котором по мере ее прохождения через вращающееся секционное сито она разделяется на фракции, каждая из которых поступает в соответствующий приемный бункер 18.

Технический результат заявляемого способа изготовления чешуйчатого материала из минерального расплава и устройства для его осуществления состоит в следующем:

– в улучшении качества чешуйчатого материала без дополнительных энергозатрат за счет уменьшения толщины чешуек путем изменения конструкции чаши и повышения их однородности по толщине за счет введения в нее устройства перемешивания расплава;

– в снижении энергоемкости технологического процесса путем замены операции разрушения пленки потоком холодного сжатого воздуха давлением 1,8-2,2 кг/см² в прототипе на операцию механического дробления пленки с помощью неподвижных режущих элементов в заявляемом объекте;

– в снижении процента образования пылевидных частиц в чешуйчатом материале за счет однонаправленного, равномерного и равнозначного воздействия ударных сил на пленку;

– в повышении срока службы чаши за счет выполнения наружной стороны дна чаши ребристой и охлаждения его потоком сжатого воздуха давлением 0,5-1,0 кг/см²;

– в повышении процента выхода чешуек заданной фракции путем улучшения условий формирования пленки, условий ее дробления на дискретные чешуйки и эффективного разделения их на фракции.

Общественно-полезный результат предложенного способа изготовления чешуйчатого материала из минерального расплава и устройства для его осуществления заключается в следующем:

– в обеспечении возможности продления срока службы судов, автомобилей, химического оборудования и прочих объектов путем нанесения химически стойких и механически прочных покрытий на их поверхности для защиты от коррозионного и абразивного износа;

– в обеспечении возможности упрочнения бетонов, гипсокартонных плит, рубероидов, полимеров и прочих композиционных материалов с целью повышения срока их службы;

– в обеспечении возможности изготовления термо- и вибростойких негорючих теплоизоляционных плит, упрочненных чешуйчатым наполнителем, применение которых в объектах судостроения, холодильной техники, строительства и прочих областях позволит повысить их пожарную безопасность;

– в дополнении перечня наполнителей недорогим, легким, химически стойким, не обладающим гигроскопичностью и эффективным материалом.

Формула изобретения

1. Способ изготовления чешуйчатого материала из минерального расплава путем подачи расплава самотеком в нисходящем направлении во вращающуюся чашу, формирования на ее боковой поверхности тонкого слоя расплавленного материала под действием центробежной силы, охлаждения его потоком сжатого воздуха в зоне кольцевого дутья до образования затвердевшей пленки, дробления последней на дискретные чешуйки, сбора их под действием разрежения и разделения чешуйчатой массы на фракции, отличающийся тем, что расплав, поступающий во вращающуюся чашу, перемешивают механическим путем, формирование тонкого слоя расплавленного материала осуществляют с дополнительным скачком ускорения его движения за счет наличия ступенчатого кольцевого углубления у кромки чаши, охлаждение его производят сжатым воздухом под давлением 0,5-1,2 кг/см² перед дроблением, а дробление полученной пленки на дискретные чешуйки осуществляют механическим воздействием на нее ударных сил, направленных под одним углом и на равном расстоянии друг от друга по окружности пленки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение чешуйчатой массы на фракции осуществляют путем механического рассева ее под действием центробежных сил, увеличивающихся в направлении движения массы, с одновременным увеличением размера фракций по мере ее рассева.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дно чаши охлаждают потоком холодного сжатого воздуха, подаваемым под давлением 0,5-1,0 кг/см².

4. Установка для изготовления чешуйчатого материала из минерального расплава, содержащая печь для приготовления расплава с фидером, фильерный питатель с выпускным отверстием, установленную под фильерным питателем с возможностью вращения пленкоформирующую чашу, входное отверстие которой обращено вверх, а кромка отверстия радиально отогнута наружу, кольцевую щелевую дутьевую головку для охлаждения тонкого слоя расплава, приспособление для дробления полученной пленки на дискретные чешуйки, камеру осаждения чешуи, приемное устройство с камерой разрежения под ним и узел разделения чешуйчатой массы на фракции, отличающаяся тем, что пленкоформирующая чаша выполнена со ступенчатым кольцевым углублением у ее кромки и снабжена установленной неподвижно внутри нее и концентрично с ней кольцевой гребенкой, выполненной в виде полого кольца с полыми пальцами, направленными перпендикулярно дну чаши, причем полость каждого пальца разделена вертикальной перегородкой, не примыкающей к своду пальца, приспособление для дробления пленки выполнено в виде кольца, установленного концентрично с чашей на уровне ее отогнутой кромки, на котором с равным интервалом закреплены вертикальные ножи, расположенные перпендикулярно направлению движения пленки и с поворотом полотна ножа на угол 10-20° навстречу направлению ее вращения.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что узел разделения чешуйчатой массы на фракции представляет собой установленное с возможностью вращения сито, выполненное в виде опрокинутого усеченного конуса и состоящее из отдельных секций, диаметр и размер ячеек которых увеличиваются в направлении от входа в сито к его выходу.

6. Установка по п.4, отличающаяся тем, что она снабжена механизмом подачи сжатого воздуха на наружную поверхность донной части чаши.

7. Установка по п.4, отличающаяся тем, что наружная поверхность дна чаши выполнена ребристой.

8. Установка по п.4, отличающаяся тем, что глубина чаши составляет 1/4-1/3 высоты условного конуса, образованного продолжением ее сторон.

9. Установка по п.4, отличающаяся тем, что чаша для формирования пленки снабжена механизмом регулирования ее расстояния от фидера.

10. Установка по п.4, отличающаяся тем, что кольцевая полая гребенка установлена на кожухе вала для вращения чаши и снабжена механизмом регулирования ее положения по высоте вала.

11. Установка по п.4, отличающаяся тем, что кольцевая гребенка соединена с патрубком подачи холодного сжатого воздуха.

12. Установка по п.4, отличающаяся тем, что камера осаждения чешуи выполнена расширяющейся книзу по типу диффузора.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 23.12.2006

Извещение опубликовано: 20.03.2008 БИ: 08/2008

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.05.2008

Извещение опубликовано: 20.05.2008 БИ: 14/2008

PC4A – Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

(73) Патентообладатель(и):

Общество с ограниченной ответственностью “Базальтопластик”

(73) Патентообладатель:

Закрытое акционерное общество “Базальтопластик”

Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 22.10.2009 № РД0056008

Извещение опубликовано: 10.12.2009 БИ: 34/2009