NO820877L - Fremgangsmaate og innretning til fordeling av smelter, spesielt mineralsmelter - Google Patents

Description

Ved fiberfremstilling fra smelter, spesielt mineralsmelter, trer smeiten vanligvis ut fra en smelteovn som eventuelt har forsmelteovn og oppdeles i en vanligvis som diegel utformet fordelerinnretning i enkelte fine smeltetråder. De enkelte smeltetråder føres deretter til den egentlige fiberstrekke-innretning. For uttrekning til fibere er det foreslått de forskjelligste fremgangsmåter. Eksempelvis kan smeltetrådene trekkes ut ved hjelp av trekk, og samtidig stives for deretter å oppvikles på en trommel. Denne fremgangsmåte anvendes vanligvis til fremstilling av endeløse fibre. Til fremstilling av virrflor er dyseblåsefremgangsmåten eller utblås-ningsfremgangsmåten kjent blant andre.

Fordelerdigelen har vanligvis ved sin underside gjennomborede nipler hvorigjennom smeiten trer ut i enkelte tråder. For oppvarmning av fordelerdigelen har det generelt vist seg egnet en elektrisk oppvarmning idet digelens metalliske vegger fungerer som varmeleder. Kravene til konstruksjon og material av fordelerdigelen er høyt. Fordelerdigelen må nemlig for fremstilling av mest mulig jevne tråder rettstille et antall smeltestrømmer av samme temperatur av samme massestrøm over lengre tidsrom. Videre skal digelen muliggjøre en ytterligere homogenisering og raffinering av smeiten. Spesielt for fremstilling av mineralfibre befinner fordelerdigelen seg på smeltetemperaturer fra 1200 til 1800°C og er dermed utsatt for en hurtig korrosiv slitasje som sterkt begrenser digelens levetid. Varmeoverføringen fra den elektrisk oppvarmede digel til smeltevolumet er begrenset på grunn av smeltens dårlige varmeledningsevne. Det danner seg derfor lett "varme- respektiv kuldereder" i digelen. Spesielt ved fremstilling av mineralull opptrer lett krystallisasjoner i smeiten som kan føre til en tilstopning av nippelboringene.

Oppfinnelsens oppgave er å unngå disse andre ulemper ved de kjente fremgangsmåter til fordeling av smelter.

Det er funnet at det oppnås en forbedret temperaturfordeling og raffinering av smeiten når disse før deres oppdeling i enkelt smeltetråder bringes i form av en tynn film i kontakt med varmelegemet.

Oppfinnelsens.gjenstand er en fremgangsmåte til fordeling av smelter, spesielt mineralsmelter i et flertall av smeltetråder uttrekkbare til fibre, idet fremgangsmåten erkarakterisert vedat smeiten

a) fra et reservoar som inneholder denne påføres på et i strømningsretningen utvidet varmelegeme, b) strømmer nedad dette under dannelse av en jevn smelte-f ilm, c) samles på et flertall av på undersiden av varmelegemet frembragte diskontinuiteter,og d) strømmer fra diskontinuitetene i form av smeltetråder uttrekkbare til fibre.

Ifølge oppfinnelsen foregør følgelig fordelingen av smeiten inne ved hjelp av en digel med smelteforhold og uttredelses-åpninger, men over en kontinuerlig strømmende smeltefilm som i nær kontakt med varmelegemet antar dets temperatur og samtidig over den relativt store overflate er i stand til å avgi innesluttede gasser.

Fortrinnsvis frembringes en lineær anordnet rekke eller dobbeltrekke av smeltetråder.Varmelegemet er følgelig utstrakt lineært og har ved sin underkant en lineær rekke eller dobbeltrekke av diskontinuiteter. Varmelegemet er fortrinnsvis et metallisk varmelegeme som på tvers av smeltens strømningsretning i retning av dens horisontale utstrekning gjennomstrømmes parallelt til rekken av diskontinuiteter

av strømmen.

Den på varmelegemet nedadstrømmende smeltefilm beskyttes fortrinnsvis ved hjelp av reflektor eller strålingslegemer mot for sterk avkjøling ved dens frie overflate.

Diskontinuitetene på varmelegemenes underside kan være

tapp- eller taggrekker hvorpå smeltefilmen samles, således at smeiten strømmer av her i enkelttråder.

Smeltetrådene trer deretter inn i en fiberstrekkinnretning. Fortrinnsvis anvendes i sammenheng med fremgangsmåten i-

følge oppfinnelsen en dysestrekke-fremgangsmåte. Derved trer smeltetrådene enten inn i felles slissformet strekk-

dyse eller i et flertall av enkeltstrekkdyser og utstrekkes til fibere ved virkningen av i det vesentlige parallelt til smeltestrømmen strømmende gasser. Driften av utstreknings-gassene foregår ved hjelp av et over strekkdysen frembragt trykkfall. Vanligvis anvendes under strekkdysen drivstråler til frembringelse av trykkfallet. De forskjellige muligheter for utformning av dysestrekk-fremgangsmåten er godt kjent for fagfolk.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan imidlertid også anvendes i forbindelse med andre kjente uttreknings- og oppfibrings-fremgangsmåter.

Spesielt foretrukket utføres diskontinuitetene som boringer

på undersiden av det som trykkgassførende hullegeme utforede varmelegeme. De på undersiden av varmelegemet gjennom boringene uttredende gass-strømmer bevirker en samling av smeltefilmen og en avrenning av hulsmeltetråder. Slike hulsmeltetråder lar seg spesielt ved hjelp av dyseblåsefremgangsmåten spesielt fordelaktig fibre.

Spesielt fordelaktig kan det også være å utforme dikonti nuitetene som gjennomborde tapper av et som trykkgassførende hullegeme utformet varmelegeme. I dette tilfelle har diskontinuitetene for eksempel form av den kjente nippel, idet imidlertid smeiten strømmer langs yttersiden av nippelen og gjennom boringen dryppes det inn i de avrennende smeltetråder gass.

Gasstrykket inne i varmelegemet behøver bare å ligge litt

over normaltrykk. Et trykk på 50 til 200 mbar, fortrinnsivs ca. 8 til 120 mbar er tilstrekkelig.

Den gjensidige avstand av diskontinuitetene ligger fortrinnsvis mellom 3 og 10 mm, spesielt foretrukket ca. 6 til 8 mm.

Den geometriske utformning av diskontinuitetene, dvs, formen av tappene og/eller diameteren av boringen fastlegges hensiktsmessig ved forforsøk. Alt etter smeltens type er de forskjellige alternative geometriske former forskjellig egnet. I inn-virkningsstørrelser som hver gang må tas hensyn til er temperatur-viskositets-forholdet av smeltene, smeltetemperaturen og varmeavstrålingsforholdet av 'smeiten respektiv omgivelsen av smeiten samt den med hensyn til den ønskede fiberdiameter innstilte massestrøm pr. smeltetråd.

Varmstrømtilførselen til fordeleren ifølge oppfinnelsen foregår over ved begge ender av den i lengderetningen utvidede varmeleder anordnede "ører", hvortil fortrinnsvis det påskrus avkjølte kopperstrømtilførsler. Kopperstrømtilførslene tjener samtidig som holder for fordeleren.

Smeltetilførelsen til fordeleren foregår enten gjennom i bunnen av mineralsmelteovnen anordnede åpninger eller over forsmelteovnen. Ved langstrakte fordelere med fortrinnsvis ca. 100 i rekker anordnede diskontinuiteter foreskrives for å sikre en jevn utbredelse av smeiten på varmelegemet flere smeltetilstrømninger. En tilstrekkelig jevn smeltefilm på varmelegemet oppnås når smeltefilmens strømningsvei på varmelegemet er 1 til 3 ganger, fortrinnsvis ca. 2 ganger så lang som avstanden av to smeltestrømmer i varmelegemets lengderetning.

For oppnåelse av flere jevne smeltetilstrømninger kan det

være hensiktsmessig mellom mineralsmelteovnens smelteutløp respektivt forsmelteovnen og fordeleren å ha en mellomdigel som strekker seg over fordelerens lengde med tilsvarende antall boringer for frembringelse av flere smeltetilstrøm-ninger.

Fordeler-varmelegemet kan ha meget forskjellige tverrsnittsformer. Noen eksempelvis og foretrukkede former er vist på tegningsfigurene. Vesentlig er at fordeler-varmelegemets overside er utformet relativt flatt således at allerede ved påtrefning av smeiten foregår en fordeling. Fortrinnsvis ut-formes oversiden av fordeler-varmelegeme tverrsnittet i form av en sirkelbue, da denne sikrer en størst mulig form-stabilitet ved oppvarmning til mineralsmeltetemperatur.

Et slikt fordeler-varmelegeme kan ved hjelp av sideveis forskyvning og/eller vipping rundt en vertikalakse justeres således at smeltetilstrømningen på begge sider av fordeler-varmelegemet strømmer av jevt.

Fordeler-varmelegemet kan være fremstilt av platina respektivt, platina/rodium-legeringer. Når det sørges for at fordeler-varmelegemet fullstendig omspyles i det mindre i området for høy temperatur av mineralsmelte er det også mulig å fremstille dette av overfor mineralsmeltebestandig ikke-edelmetallet, f.eks. molybden eller egnede molybdenlegeringer. Det må bare sørges for at overgangstemperaturområdet mellom det området av fordeler-varmelegemet som står i kontakt med mineral-smelten og de avkjølte elektriske tilknytninger er beskyttet mot oksydasjon. Oksydasjonsbeskyttelsen kan foregå ved inn-kapsling i en endelmetall- eller keramikkhylse. Oksydasjons beskyttelsen kan imidlertid også sikres ved en ikke-oksyderende atmosfære. Eksempelvis kan fordeler-varmelegemet i overgangstemperaturområdet motstrømmes ved hjelp av inerte gasser. Videre kan delene av fordeler-varmelegemet som befinner seg

på temperaturer mellom f.eks. 100 til 800°C beskyttes ved hjelp av et emaljesjikt mot oksydasjon. Fagfolk er uten videre i stand til alt etter fordeler-varmelegemets konstruktive form å finne egnede forholdsregler respektiv forholdsregel-kombinasjoner til beskyttelse av fordeler-varmelegemet mot oksydasj on.

Ifølge oppfinnelsen anvendes spesielt foretrukket et fordeler-varmelegeme av molybden respektiv egnede molybdenlegeringer for fremstilling av stenull etter dyseblåse-fremgangsmåten når stenullen smeltes i Kupol-ovner, spesielt da Kupol-ovnsmelten vanligvis inneholder metallisk jern som legerer med edelmetall.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene.

Fig. 1, 2 og 3 viser forskjellige oppriss av en utførelses-form av fordeleren ifølge oppfinnelsen,

fig. 4, 5 og 6 viser forskjellige tverrsnittsformer av fordeleren ifølge oppfinnelsen,

fig. 7 og 8 viser en fordeler ifølge oppfinnelsen for frembringelse av en dobbeltrekke av smeltetråden,

fig. 9, 10 og 11 viser forskjellige utførelsesformer for fordeleren ifølge oppfinnelsen hvor ved smeltetråd-frembringende diskontinuiteter er trykkgassførende

utboringer, og

fig. 12, 13 og 14 viser forskjellige oppriss av en ytterligere

utførelsesform av fordeleren ifølge oppfinnelsen.

De på figurene angitte tall betegner i detalj i de samme tall forskjellige figurer hver gang betegner sammenlignbare ele-

menter:

1 Smeltereservoar

2 Smeltereservoarets bunnplate

3 Smelteutløpsåpning

4 Smeltetilløp til fordeleren

5 ' Fordeleren

6 Smeltefilm på fordeleren

7 Dikontinuitet hvorfra smeltetrådene renner

8 Smeltetråder

9 Fiberstrekkinnretning, eksempelvis hver gang dyseblåse-fremgangsmåtens strekkdyse 10 Fordelerens strømtilslutnings "øre" 11 Vannavkjølte kopperstrømtilførsler (vannavkjøling ikke vist)

12 Sammenskruing av strømtilførsel

13 Boringer til fordeling av smeltefilmen på begge sider av fordeleren 14 Dekke av fordeleroverflaten i overgangstemperaturområdet.

Fig. 1 viser et snitt gjennom en fordeler ifølge oppfinnelsen langs linjen A/S på fig. 2. Fig. 2 viser avsnittet av et side-oppriss av fordeleren ifølge oppfinnelsen og fig. 3 oppriss av fordeleren ifølge oppfinnelsen. Bunnplaten 2, f.eks. en forsmelteovn av en mineralsmlteovn har boringer 3 hvorfra smeiten 1 strømmer ut i form av frie smeltestrømmer 4 på fordelerlegemet. Som det ses av sammenligning av fig. 1 og 2 utgjør strømningsveien og smeltefilmen 6 langs tverrsnitt-mantellinjen av fordeleren 5 1,3 til 1,4 ganger avstanden av to tilstrømnings-smeltestrømmer 4.

Fordeleren 5 oppvarmes ved hjelp av direkte elektrisk oppvarming til slike temperaturer at den avstrømmende smeltefilm 6 antar den for oppfibring egnede temperatur. Hertil er det ved begge ender av fordeleren vanligvis anordnet som "ører" betegnede strømtilslutningsstykker 10. Strømtilførselen foregår over kopperledninger 11 som f.eks. er sammenskrudd med strømtilslutningsstykket 10. Den langstrakte fordeler gjennomstrømmes altså i lengderetning av elektrisk strøm således at det i hvert tverrsnittsavsnitt i lengderetningen frembringes samme varme.

For unngåelse av en for sterk avkjøling av smeltefilmen 6

ved sin ytre side anordnes hensiktsmessig på begge sider

•av fordeler-varmelegemet strålingsreflektorer i form av krummede blikk. Istedenfor reflektorer kan det også være anordnet f.eks. keramiske strålingslegemer. Av energetiske grunner foretrekkes reflektorer, da disse ikke krever noen spesiell oppvarming.

På underkant av det her i form av en omvendt dråpe som tverr-snittsflate (fig. 1) utformede fordeler-varmelegeme 5 er det anordnet tapper 7 hvorpå den nedadstrømmende smeltefilm 6 samler seg og strømmer av i form av smeltetråder 8. Av enkelt-hetsgrunner er det på fig. 2 bare vist noen av smeltetrådene. Rekken av smeltetråder inntrer der f.eks. som her vist i en slissformet strekkdyse 9 og oppfibres. Strekkdysen 9 er bare antydet på fig. 1. Det omfatter ikke oppfinnelsens gjenstand og kan erstattes med andre kjente oppfibrings-fremgangsmåter.

På fig. 4,5 og 6 er det vist alternative tverrsnittsformer

av fordeleren ifølge oppfinnelsen. Som vist på figurene blir fordeler-varmelegemet allerede av stabilitetsgrunner fortrinnsvis utformet som rørformet hullegeme. Fig. 7 og 8 viser forskjellige oppriss av en annen utførelsesform av fordeleren 5 ifølge oppfinnelsen. Under en fordeler-overdel 5a med omtrent sirkelformet tverrsnitt er det anordnet et fordeler-varmelegemeblikk 5b med boringer 13. Boringene 13 tjener til forbedring av smeltefilmens fordeling. De muliggjør spesielt en utveksling av den på begge sider ned-adstrømmende smelte. Tappenes 7 nedre ende av fordeleren er bøyd alternativt mot begge sider (fig. 8) således at det

frembringes en dobbeltrekke av smeltetråder. Det kan være hensiktsmessig å utføre den øvre del 5a adskilt fra den nedre del 5b således at det blir åpent en sliss mellom overdel 5a og underdel 5b. Den frie avstand mellom overdel 5a og underdel 5b, dvs, høyden av den frembragte sliss bør ikke være større enn smeltens dråpediameter således at slissen er fullstendig oversvømmet. På denne måte bevirkes en ut-jevning av smeltestrømmen på begge sider av fordeleren. Overdel og underdel må imidlertid begge være oppvarmet. Anordningen med adskilt overdel 5a og underdel 5b muliggjør

å holde begge deler på forskjellige høye temperaturer og således regulere smeltetemperaturen optimalt. Eksempelvis kan smeiten på overdelen holdes på høyere temperatur således at den har en mindre viskositet og ved avstrømning over den nedre del avkjøles til den optimale oppfibringstemperatur. Fig. 9, 10 og 11 viser alternative utførelsesformer for dikontinuitetene på fordelerens nedre ende. Diskontinuitetene er her utført som boringer 7 hvorigjennom det strømmer ut trykk gass til frembringelse av smeltetråder. En spesielt god ad-skillelse av smeltetrådene oppnås når ifølge fig. 11 dis-kontinuiteten 7 består av en gjennomboret tapp. Fig. 12 til 14 viser en utførelsesform ifølge oppfinnelsen hvor fordeleren er fremstilt av et ikke-edelmetall. Fordeleren 5 består av et rør som ved begge ender for frembringelse av strømtilknytnings-"ører" 10 er sammenpresset. Ørene er avkjølt over de vannavkjølte koppertilknytninger 11. I området over tappen 7 befinner fordeleren seg på smeltetemperatur og omstrømmes fullstendig av smeiten. Ove-rgangstemperaturområdet er dekket ved hjelp av en keramisk hylse 14 og beskyttet mot oksydasjoh. Som det ses av en sammenligning av figurene 13 og 14 utgjør her smeltefilmens strømningsvei over fordelerens ytterflate omtrent 2 ganger avstanden mellom to smeltetilstrømningsåpninger 3 i bunnen 2 av smeltereservoaret.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte til fordeling av smelter, spesielt mineralsmelter i et flertall av smeltetråder uttrekkbare til fibre, karakterisert ved at smeiten a) fra et reservoar som inneholder denne påfører på et i strømningsretningen utstrakt varmelegene b) strømmer ned på dette under dannelse av en jevn smeltefilm, c) samles på et flertall på på undersiden av varmelegemet frembragte diskontinuiteter, og d) strømmer av fra diskontinuitetene som smeltetråder uttrekkbare til fibre.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at i varmelegemet på tvers av smeltens strømnings-retning strømmer en elektrisk strøm til frembringelse av Joule's varme.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at smeltefilmen beskyttes ved hjelp av begge sider av varmelegemet anordnede reflektorer mot over-flatlig avkjøling.

4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 3, karakterisert ved at dikontinuitetene frembringes ved hjelp av et flertall boringer som er anordnet på undersiden av det som hullegeme utformede varmelegeme.

5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at varmelegemet er utstrakt lineært i horisontalretning og en eller flere parallelle rekker av smeltetråder frembringes.

6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at smeiten påføres på varmelegemet i en eller flere smeltestrømmer og smeltefilmens strømnings-vei på varmelegemet er 1 til 3 ganger, fortrinnsvis 2 ganger så lang som avstanden mellom to smeltestrømmer.

7. Fordeler for smelter, spesielt mineralsmelter, karakterisert ved et ved sin overside stump i vertikal retning utstrakt varmelegeme som på sin underside har et flertall i rekke eller dobbeltrekke anordnede diskontinuiteter.

8. Fordeler ifølge krav 7, karakterisert ved at fordeleren er lengdeutstrakt i horisontal retning på begge ender av den horisontale utstrekning har strømtil-slutningsstykker som er forbundet med vannavkjølte strømtil-førsler og delene av fordeleren mellom strømtilknytningene og de på undersiden av fordeleren anbragte enkeltsteg respektiv dobbeltrekker og dikontinuiteter er beskyttet mot oksydasjon.

9. Fordeler ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at diskontinuitetene frembringes ved hjelp av gjennom-gangsboringer i undersiden av det som hullegeme utformede varmelegeme.

10. Anvendelsen av fremgangsmåten respektiv fordeleren ifølge et av kravene 1 til 9 til fremstilling av stenull etter dyseblåse-fremgangsmåten.