CN1008359B - 用热塑性材料，特别是用玻璃纤维生产纤维的方法和装置 - Google Patents

Abstract

玻璃纤维生产中从离心环辐射出的熔状玻璃被高温高速的气流拉长，离心环⑤很可能产生有害的过热，从而造成离心环⑤的外壁⑧会凸出，并伸入强烈热气流⑩的区域。本发明通过至少一个辐射高温计连续地检查出现在离心环⑤外壁⑧表层的辐射线，用来在对气流的控制系统中作为实值使用。结果获得离心环⑤温度的最佳控制，并有可能实现纤维生产的自动化，同时能避免有害的过热和离心环⑤温度的剧烈变化，这样有利于它的实际寿命。

Description

本发明涉及到一种用热塑性材料，特别是用玻璃纤维生产纤维的方法和装置。实现本发明的方法是：处于熔化状态的原料通过鼓状离心环内的排出口呈辐射状地抛出，并被一股高温高速的气流拉长形成一个熔状原料的钟形罩子，从离心环外壁的表层放射出的辐射线，在对气流的控制系统中作为一个实值被使用来对生产进行控制。

当实施已知的方法（DOS    28    49    357）时，不仅需要所生产的玻璃纤维质量稳定，而且也要考虑到生产成本。由于这种方法是在较高温的情况下进行的，为此所用的纤维生产装置特别容易受到高应力影响，这特别影响到离心环的实际寿命。而且在离心环的工作期间，它的外壁会凸出并因此会进入热气流。这就意味着凸出的外壁部分特别容易受到高温应力的影响。

而且，在生产间断的情况下，由于被称为熔状原料导槽的介入中断了供给离心环熔状原料，并且对熔状原料的冷却也不再生效，离心环就完全暴露给一股被加热到超过1400℃的气流，气流的温度如不立刻降低，离心环就会产生有害的过热。如果能有一个生产的间隔那么限制离心环外壁的温度增高，是确实可能的，外壁的温度是通过高温计被人工地测定，因此气流的温度也可以被人工地降低。但是这样控制温度不管怎样都会出现一种令人难以满意的结果，即不完全排 除离心环变得过热或经受急剧冷却的影响的可能性。

通过一个装在空气一可燃气体混合物燃烧室里的热元件，可以确定气流的温度这确实是已知的。但是，它仅仅显示了一个不与离心环的温度成正比例的参考温度，这样它就不太适应于用来控制离心环的温度。

本发明正是建立在这个前提上，并且本发明是用这样的方法来解决上述问题的，即：处于熔状的原料通过鼓状离心环的排出口呈辐射状地抛出，并被一股高温高速的气流拉长形成一个熔状原料的钟形罩子，从离心环外壁的表层放射出的辐射线，在对气流的控制系统中作为一个实值被使用来对生产进行控制。它提供了一种完全自动地控制离心环温度的方法，并特别注意到了防止离心环在任何工作状态下的过热，此外，它保证了离心环的温度能够平稳地升降，例如，起动或停止时。

上述的问题是通过这样的方法来解决的，即：处于熔化状态的原料通过鼓状离心环的排出口呈辐射状地抛出，并被一股高温高速的气流拉长形成一个熔状原料的钟形罩子，从离心环外壁的表层放射出的辐射线，在对气流的控制系统中作为一个实值被使用来对生产进行控制。

检测从离心环区域放射出的辐射线，以便进行连续的温度测量并在控制系统中作为实值使用，因此这一作为实际温度被自动测定的温度就是在程序控制中十分重要的离心环的温度。而且，在纤维生产装置操作过程中，在没有熔状材料供应的情况下，换句话说，就是在待机条件过程中，离心环外壁温度的连续监控可以绝对防止其过热的产生，因为即使将要超过特定极限值时，在直接形成热气流处，空气数 量增加而可燃气体数量减小，于是，与离心环表层温度成正比的温度能够降低。这样，在这种情况下离心环的变形基本上可以自动地避免而且，纤维生产装置的开动和停止能够按程序进行控制，这样，所需的调节和保险控制就可以按照所测的离心环的温度进行。的确，这样的方法已是已知的了，即使用手提式高温计每隔一定的时间对离心环外壁的表层温度进行人工测量，用于检查离心环任何危险的过热，随后，如果需要，可以人工调整气流的参考温度的所需值。但是，从来没有人考虑到连续地检查离心环的放射线，并把它作为实值用来控制热气流的温度。

本发明进一步的方法是，通过至少一个较低于离心环外壁高度的测量点来检测放射线。因此仅仅检测一个相对小的测量点的辐射线，然后有可能分别观测离心环的整个外壁高度上的不同高度，例如，离心环将要发生过热的那一点的高度。从最热点放射出的辐射线和由此测定的温度，在一定程度上不会由于同时测定从较冷位置放射出的辐射线而被搞错。该温度不仅是一个被测定的较大面积表面的平均温度按照本发明的更进一步的方法是在外壁的整个高度范围内，连续地测定测量点。因此整个外壁按顺序地检测，这就有可能观测和计算在生产中产生的最大值。而且，按照本发明更进一步的方法是使测定的离心环的温度作为一个调节变量而使用，以调整空气和可燃气体的数量按照本发明，实施上述方法的装置，除了离心环以外，至少有一个固定的辐射高温计能够不断地观测离心环外壁的区域，并且其最大灵敏度最好处于0.6-1.1μm的接近红外线辐射的范围。因此，为了解决提出的问题，用一个合适的装置来自动调节离心环的表层温度除离心环之外至少有一个固定配备的辐射高温计，能经常观测离心环 的外壁区域，并且最好能测量大致在可见光和接近红外线辐射范围之间的过渡地带的放射线。上述温度引起了一个其光谱范围大约在0.6～1.1μm之的旦相当高强度的辐射或输出信号，这样就可得到一个低干扰的信号。对上述光谱范围，检查员很容易得到一个可能呈硅光元素（Silicon    Photo    elements）状态的信号。

按照本发明的更进一步的一种装置，辐射高温计可以带有一个旋转透镜系统和一个最大值存储器，象已知测量摇摆电线，缝焊，强导部件、氧化锻件和金属锭等等的温度那样，不断改变测量区域。最大值存储器在每次旋转移动中只存储最大值，并显示出来，这实际上用来连贯地检查被观测对象的状况，尤其对于移动的物体。尽管如此，在此它还是用来检查被测量对象的最热部分，并调整其测量。

总的说来，本发明实现了离心环温度的最佳控制，并在避免离心环内有害的过热和急剧的温度变化的同时使纤维生产自动化，这样就有利地影响了它的实际寿命。

经过后面对附图中的一个实施例的说明，本发明进一步的细节，特点和有利之处将会更加明显。

附图用图解法显示出：在纤维生产装置①中，熔状原料的细流②穿过一个空心管③落入离心环⑤的一个篮形罐④内，在它周围，有比较大的熔状原料排出口⑥，这些熔状原料被辐射成较粗的细流⑦进入离心环⑤外壁⑧的内侧，在那儿，在离心作用下它开始呈辐射状地通过细小的排出口⑨甩出。熔状原料的细流刚一在排出口⑨出现就同一股向下方向的高温高速的气流⑩会合如箭头所示气流⑩环形地绕着外壁⑧，并在熔状原料的细流刚出现在排出口⑨的地方，产生一个熔 状原料的罩子（11），随着生产继续下去，这些熔状原料的细流被拉长成要求的纤维细丝，随后被冷却和凝固。

环形的燃烧室（12）用来产生气流⑩，燃烧室1.2所产生的气流⑩具有特定的温度和压力，它是通过可燃气体一空气混合物的燃烧产生的在实际纤维生产中，它的压力是通过一个压力计（14）测量的。随着可燃气体供应的增加和空气供应的相应减少，气流⑩可以获得一个较高的温度，相反地，如果空气供应增加而可燃气体供应却相应减少，那么气流⑩的温度被降低。

为了阻断从一个供料器（没有标出）连续不断地流出的熔状原料的细流②，装有熔状原料导槽（15），它可按照双向箭头（16）所示方向伸进下落的熔状原料的细流②（如15′处点划线所示），拦住细流，并使细流2在进入空心管③之前转向。使用这样一道程序，那么假如生产在某种情况下被中断，离心环⑤突然停止接纳实际上起冷却作用的熔状材料，这样，对于离心环⑤来说就有一个变得过热的危险。

为了检查离心环⑤的温度以达到控制的目的，辐射高温计（17）被用来监测燃烧室（12）的气流⑩，并通过一个带最大值存储器的传感器（18）而起作用，这个传感器（18）是在连结到可燃气体管道（20）和空气管道（21）的控制器（19）之上。辐射高温计（17）的灵敏度在0.6-1.1μm的红外线辐射范围附近，换句话说，影响测量的光谱范围可能就在可见光范围的一端0.6μm，到靠近红外线辐射范围的一端1.1μm之间。

辐射高温计（17）另外可装有旋转透镜22，它在离心环⑤的外壁⑧上产生一个直径大约13mm的观察点该观察点在离心环5的外壁8的高度范围内上下移动。用这一方法，离心环⑤的外壁⑧的整个高度每秒钟 被测量几次。透镜系统被安置在距离离心环⑤的外壁⑧稍微超过1米的地方。

上述提到的连结辐射高温计（17）的传感器（18）装有一个最大值存储器以便得到上下来回横向移动检测的最热部分的有效信号，并把这一温度提供给控制器（19）而不示出较冷的地方的温度。用这一方法，温度检测只确定被观测范围表面的最高平均温度，而避免检查太大面积的平均温度。因为那样所得到的整个表面的最大值，仅提供了一个非常间接和不精确的测量数值。为了防止离心环⑤的过热，自然只有最热部分是重要的。

对离心环⑤外壁⑧温度的连续检测的可能性是纤维生产装置①的生产控制自动化的基础。

当纤维生产装置①起动的时候，燃烧室（12）开始清除空气，然后当空气的数量减少，可燃气体的数量以预定比例增加，直至成为一种可燃烧的可燃气体一空气混合为止。然后，可燃气体一空气混合物燃烧起来以提高燃烧室（12）里的压力，气流⑩由此产生。同时离心环⑤也高速旋转。离心环⑤的外壁⑧的温度逐渐增高中立刻达到（例如）670℃的高温，辐射高温计（17）产生反应并进行更进一步的依赖于温度的控制，以便外壁⑧的温度得到进一步的增加，例如每分钟增高50℃使其适合于其中出现的混合物。在可燃气体一空气数量上相应增加的结果直到一个最终比率（例如1∶12）的可能最大值。直到获得离心环要求的温度，它才能不断地受辐射高温计（17）的监控，以便不至于过热。一旦离心环⑤达到生产纤维所需要的温度，在熔状原料导槽（15）从熔状原料的细流②缩回之后就能开始实际的纤维生产，如反向操作就关闭了纤维生产装置1。

Claims (3)

1、一种从熔融的玻璃材料中生产纤维的方法，材料从旋转着的离心机(5)内的空间通过排出口(9)被高速地排出，所得到的丝被一个高温高速的环形气流(10)拉出而形成纤维，该气流(10)由在室(12)中燃烧一种由空气和煤气的可燃混合物而产生，离心机(5)的外壁(8)的温度被连续地检测并被用作有效值来在一个回路中调节环形气流(10)，本发明的特征是，

由外壁表面发出的辐射被测量，测量的范围在外壁(8)的整个高度上不断地来回移动以便决定离心机(5)的最高温度，上述的被测到的最高温度作为一个控制范围来调节空气的量和可燃气的量。

2、一种实施权利要求1的方法所用的装置，其特征为在离心机（5）旁边固定着至少一个辐射高温计（17），它能以连续的往复运动对离心机（5）的外壁（8）的范围进行连续分析，它的最大灵敏度最好处于接近红外线的0.6-1.1微米的范围内。

3、如权利要求2所述的装置，其特征为辐射高温计（17）带有一个旋转透镜系统（22）和一个最大值存储器。

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