Способ получения волокнистого материала и устройство для его осуществления

Способ получения волокнистого материала и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к производству композиционных материалов из минеральных и металлических волокон , используемых для изготовления жаропрочных изделий - корпусов двигателей , турбинных лопаток. Цель изобретения - обеспечение возможности получения композитных материалов одновременно из минеральных и металлических волокон. Одновременно с формированием потока минерального волокпа кольцевым потоком энергоносителя вытягивают из фильер и формируют в той же камере ускоренный поток металлического волокна. Поток располагают концентрично и направляют паралSoffa LN«- / t a Энергоносите/ ь Й/г/ hr

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

t19I S (О1) (511 1 С 03 В 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTCPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Энерганосил аль доУа

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4035384/29-33 (22) 11. 03. 86 (46) 07.09.87. Бюл. М 33 (71) Харьковский авиационный институт им. Н.Е.Жуковского (72) Л.И.Корницкий и А.И.Яковлев (53) 666.189(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1161489, кл. С 03 В 37/06, 1983, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОЛОКНИСТОГО

МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО Д1Я ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к производству композиционных материалов из минеральных и металлических волокон, используемых для изготовления жаропрочных изделий — корпусов двигателей, турбинных лопаток. Цель изобретения — обеспечение возможности получения композитных материалов одновременно из минеральных и металлических волокон. Одновременно с формированием потока минерального волокна кольцевым потоком энергоносителя вытягивают из фильер и формируют в той же камере ускоренный поток металлического волокна. Поток располагают концентрично и направляют парал1335 лельно первому потоку. На выходе из камеры оба потока волокна смешивают, Устройство для получения волокнистого материала содержит приемник 10 металлического расплава с системой охлаждения 11. Приемник 10 выполнен с радиально расположенными фильерами

14, входящими в проточную камеру волокнообразования. В выходной конусной части камеры установлена цилиндрическая насадка 15 с внутренней конусной поверхностью и продольными ра540 диальными перегородками, отделяющими фильеры друг от друга. Внутренняя стенка проточной камеры за соплом

Лаваля спрофилирована по параболе, выполнена с кольцевой полостью 17 и соединена с проточной частью камеры отверстиями 18, расположенными под о углом 16-22 к ее продольной оси.

Срок службы композитов намного превышает срок службы минеральных материалов, увеличивая срок службы изделий в два раза. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к производству композиционных материалов из минеральных и металлических волокон, используемых для изготовления жаро5 прочных изделий — корпусов двигателей, турбинных лопаток и т.п.

Целью изобретения является обеспечение возможности получения композитных материалов одновременно из минеральных и металлических волокон.

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг, 2 — разрез

A-А на фиг. 1, Устройство для получения волокнис— того композитного материала содержит корпус 1 с передней 2 и задней 3 крышками, проточной камерой волокнообразования, образованной соединенными основаниями усеченными конусами

4 и 5 с центральным входным отверстием б в передней крышке 2 для эжекции минерального расплава с кольцевым соплом Лаваля 7 с косым срезом, соединенным с полостью 8 и отверстием 9 для подвода энергоносителя. В корпусе 1 закреплен кольцевой приемник 10 металлического расплава с сужающейся в сторону фильер полостью и системой .11 охлаждения и патрубками 12 и )3 соответственно подачи и отвода охлаждающей жидкости (воды). Приемник 10 выполнеч с радиально расположенными фильерами 14, выходящими в проточную камеру волокнообразования, в выходной конусной части которой установлена

35 цилиндрическая насадка 5 с внутрен— ней конусной поверхностью и наружными продольными радиальными перегородками

16, отделяющими фильеры 14 друг от друга. Внутренняя стенка проточной камеры за соплом Лаваля спрофилирова. на по параболе и выполнена с кольцевой полостью 17, соединенной с проточной частью каг-;еры направленными о под углом ) 6-22 к ее продольной оси отверстиями 18. К: кольцевой полости

17 присоединен па.трубок 19 для подачи поверхностно-активного вещества (ПАВ) . В задней части проточной камеры в конусной стенке выполнена диффузорная щель 20 регулируемого сечения для подачи дополнительного кольцевого потока энергоносителя.

Предлагаемый способ реализуетсн следующим образом.

Знергоноситель через отверстие 9 вводят в полость 8 под высоким давлением (сжатый воздух 3-10 ати, пар

6-8 ати). Здесь энергоноситель равномерно распределяется относительно входных сечений .сопла 7 и диффузорной щели 20, проходя через их проточные части, он ускоряется и с большой скоростью входит в проточную камеру устройства. Большие скорости энергоносителя позволяют создать эжекционный эффект в зоне входного отверстия

6, отверстий )8 и в рабочей зоне ка— меры волокнообразования металлических волокон. Под действием эжекционных сил через патрубок 19 в кольцевую полость 17 вводятся IIAB.

В полости 17 ПАВ равномерно распределя( ются вокруг параболической поверхности сопла 7 и че,оез цилиндрические отверстия 18 входят в готок энерго1335540 носителя, распыляются и перемешиваются с ним.

Со стороны наружной поверхности передней крышки 2 в отверстие 6 подают в виде осесимметричной струи минеральный расплав. Струя через отверстие 6 засасывается в проточную часть камеры и попадает в зону действия сопла 7. Здесь в результате вза .модействия минерального расплава с потоком энергоносителя происходит активная переработка расплава в волокна, Причем продукты распыла струи минерального расплава поступают 5 полностью в конусную полость цилиндрической насадки 15 и не попадают в рабочую зону формования металлических . в локон. Одновременно в металлоприемник 10 подают тугоплавкие металлы (например, вольфрам, жаропрочные стали и т.д.). Через систему ll металлоприемник 10 охлаждается проточной водой, Через фильеры 14 расплав металла поступает в зону формования во- 25 локон, Здесь выходящий из фильер металл подхватывается мелкодисперсным потоком, в котором происходит формование волокон, которые поступают затем в зону действия диффузора 20.

Здесь волокну сообщается дополнительное ускорение, которое приводит к нарушению непрерывности процесса формования волокна, в результате чего образуется штапельное волокно, На выходе из устройства один поток кольце в З вой с металлическими волокнами, а второй — осесимметричная струя с минеральными волокнами вступают во взаимодействие, которое приводит к образованию композитного материала из минеральных и металлических волокон, который затем подают в камеру осаждения.

Для повышения производительности при получении композитного материала 45 предлагаемым способом необходимо обеспечить максимальный напор расплавленного металла при минимальных значениях диаметра фильер и температуры в металлоприемнике и фильере, а также 50 захват большей по диаметру струи минерального расплава (т.е. струи с увеличенным расходом). С этой целью в устройстве объединены камеры волокнообразования минеральных и металли- 55 ческих волокон, В этом случае поток энергоносителя, сформированный соплом 7, сразу с минимальными потерями энергии входит. в рабочую зону формирования металлических волокон, ч-..о обеспечивается максимальным напором, диффузорная щель 20 увеличивает эжекционный эффект на выходе и проточной камеры. Профилированием по параболе наружной стенки сопла 7 обеспечивается формирование на входе в камеру волокнообразования металлических волокон устойчивого высокоскоростного потока с минимумом возмущений, что необходимо, как показывают эксперименты, для плавного формования волокон, так как только в этом случае они относительно длинные и тонкие.

Размещение кольцевой полости 17 для ПАВ в корпусе наружной стенки, соединенной с проточной частью цилинд рическими отверстиями 18, ориентированными к оси камеры под углом a .=16o

22, обеспечивает засасывание ПАВ в полость и ввод в поток энергоносителя за счет энергии последнего. Причем, целесообразно, чтобы ПАВ распространялись на периферии проточной части, что и обеспечивается в данном устройстве, Ориентирование цилиндрических отверстий под указанным диапазоном углов Ы необходимо, чтобы обеспечить необходимый эжекционный эффект для ввода ПАВ в поток энергоносителя и проникновение струек ПАВ в глубь этого потока. Уменьшение угла о1, до о

12 увеличивает силу эжекции, но проникновение в поток энергоносителя поверхностное и приводит к тому, что ПАВ в основном размываются по наружной стенке сопла 7. Увеличение о угла са до 26 уменьшает эжекционный эффект, а значит проникнуть в поток

ПАВ не могут без дополнительных энергозатрат.

Выполнение камеры волокнообраэования металлических волокон в виде состыкованных меньшими основаниями конических поверхностей, на линии стыка которых расположены фильеры 14, необходимо, чтобы создать максимальный напор при заданном диаметре фильер. В процессе формирования металлических волокон увеличивается их длина и они попадают в зону действия диффузора 20.Им сообщается дополнительное ускорение, что приводит к нарушению непрерывности процесса формования волокон. Сформованные штапельные металлические волокна подхватываются потоком энергоносителя и выходят из устройства. При этом диффузор формирует поток энергоносителя с ме133 таллическими волокнами, а конусная полость насадки 15 — поток энергоносителя с минеральными волокнами. Наличие -на выходе из устройства кольцевой диффузорной щели 20 позволяет обеспечить разные скорости этим двум потокам и тем самым добиться активного их смешения.

Выполнение сопел 7 и щели 20 регулируемыми позволяет подобрать оптимальный режим их работы для получения компоэитов из различных минеральных и металлических расплавов.

Выполнение металлоприемника кольцевым, с сужающейся в сторону фильер полостью позволяет максимально использовать энергии энергоносителя для формования волокон и увеличить производительность получения штапельных волокон при относительно малых энергозатратах.

Срок службы композитов намного превышает срок службы минеральных материалов. Так, например, армирование муллито-кремнеземистого материала металлическими волокнами, полученными на основе нержавеющей стали, увеличи— вает срок службы изделий„ например турбинных лопаток, почти в два раза. формула изобретения

1. Способ получения волокнистого материала путем эжекции струи минерального расплава кольцевым потоком энергоносителя в камеру волокнообразования с последующим раздувом струи и формированием в камере осесимметрич ного потока волокна, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью обеспечения возможности получения композитных материалов одновременно из минеральных и металлических волокон, I

6 одновременно с формированием потока минерального волокна кольцевым потоком энергоносителя вытягивают из фи6 пьер и формируют в той же камере ускоренный поток металлического волокна, расположенный концентрично и направленный параллельно первому потоку, причем на выходе из камеры оба потока волокна смешивают, I

2. Устройство для получения волокнистого материала, содержащее проточную камеру волокнообразования в виде соединенных основаниями усеченных конусов с центральным отверстием для эжекции минерального расплава и кольцевым соплом Лаваля регулируемого се, чения для подачи энергоносителя, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности получе-ния композитных материалов одновременно из минеральных и металлических волокон, оно снабжено закрепленным в

26 корпусе камеры кольцевым охлаждаемым приемником металлического расплава с сужающейся в сторону радиально расположенных фильер полостью и концентрично установленной в выходной конусЗО ной части камеры цилиндрической насадкой с внутренней конусной поверхностью с наружными продольными радиальными перегородками, отделяющими фильеры друг от друга, причем внутренняя стенка камеры за соплом Лаваля спрофилирована по параболе и выполнена с кольцевой полостью, соединенной с проточной частью камеры направлен о ными под углом 16-22 к ее продольной оси отверстиями, а за фильерами в ко40 нусной стенке камеры выполнена регулируемая диффузорная щель для подачи дополнительногс кольцевогo потока энергоносителя.

1335540

Составитель Б.Коган

Редактор Н.Гулько Техред М,Дидык Корректор Л.Бескид

Заказ 4015/21

Тираж 427 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, .ул. Проектная, 4