SK181399A3 - Method and device for drawing out mineral wool fibres by free centrifuging - Google Patents

Description

SPÔSOB A ZARIADENIE NA VÝROBU MINERÁLNYCH VLÁKIEN

Oblasť techniky

Vynález sa týka výroby minerálnych vlákien z vyťahovatelného materiálu a najmä z roztaveného materiálu s vysokou teplotou tavenia, napríklad typu čadičovej skloviny alebo vysokopecnej trosky, na výrobu materiálov, najmä izolačných, na báze minerálnych vlákien. Konkrétnejšie sa vynález týka zdokonalenia zvlákňovacích postupov, označovaných ako voľné zvlákňovanie, pri ktorom sa zvlákňovaný materiál vedie v roztavenom stave na obvod ostreďovacích kolies a je poháňaný týmito kolesami tak, že časť materiálu sa od nich oddeluje a premieňa sa na vlákna pôsobením odstredivej sily a zostávajúca nepremenená časť sa vracia k druhému kolesu alebo za posledným kolesom odpadáva vo forme nezvlákneného odpadu.

Doterajší stav techniky

Na používanie v stručnosti vyššie uvedených postupov sa spravidla používa stroj, obsahujúci tri alebo štyri kolesá, uložené v kaskáde a spôsobilé otáčať sa okolo v podstate vodorovných osí, pričom dve kolesá, ležiace bezprostredne za sebou na dráhe roztaveného materiálu sa otáčajú vo vzájomne opačnom zmysle. Prvé koleso je napájané roztaveným materiálom z vylievacieho hrdla a slúži v podstate na to, aby dodávalo zrýchlenie materiálu, ktorý sa odráža na druhé koleso a tak ďalej, pričom prúd materiálu sa po každom kolese stenčuje úmerne k množstvu vytvorených vlákien.

Taký stroj ďalej obsahuje prostriedky na vytváranie prúdu vzduchu na obvode odstreďovacích kolies s cieľom napomáhať tvorbe vlákien a preberať zvláknenú hmotu pri jej oddeľovaní od nezvláknenej hmoty (zŕn). Táto nezvláknená hmota je nežiaduca, nakoľko prispieva k zvyšovaniu hmotnosti konečného výrobku, a robí jeho ohmat obzvlášť nepríjemný. Vzduchový prúd tiež slúži na dopravovanie zvláknenej hmoty k prijímaciemu ústrojenstvu,.

31361/H napríklad nekonečnému pásu, vybavenému sacími skriňami, ktorý dopravuje vlákna smerom ku spracovávacím zariadeniam na výstupe z linky, ako vrstviacemu zariadeniu rohoží, peci na polymerizáciu spojiva, atď.. Vzduchový prúd je najčastejšie zavádzaný do smeru, ktorý je v podstate rovnobežný s osami otáčaní kolies, a unáša tak vlákna v smere kolmom ku smeru ich tvorby.

Množstvo vyrobených vlákien závisí na prietoku hmoty, vylievanej na odstreďovacie kolesá a na účinnosti zvlákňovania na týchto kolesách. Pre daný stroj je teoreticky možné zvýšiť produktivitu zvýšením prietoku vylievanej hmoty, ale toto je realizovateľné len v relatívne obmedzenom rozpätí. Stroj je totiž riešený s kolesami definovaných priemerov, určenými na otáčanie určenou rýchlosťou. Od určitého prúdu hmoty napájajúcej stroj, dochádza k progresívnemu zanášaniu odstreďovacích kolies s priamymi škodlivými účinkami na kvalitu zvlákňovania (najmä v dôsledku zmeny teploty na každom kolese a nadbytku hmoty, ktoré má každé koleso spracovávať).

Tento pokles kvality sa prejavuje opäť v úrovni konečného výrobku, najmä v dôsledku straty tepelno izolačných vlastností. Jedine zvyšovaním hustoty výrobku sa dospeje k požadovanej hodnote súčiniteľa tepelnej vodivosti lambda. Pozitívny efekt zvýšenia výroby bude teda týmto účinkom aspoň znížený, pokiaľ nebude celkom anulovaný.

Alternatívne riešenie spočíva v tom, že sa použije viac zvlákňovacích zariadení, ktoré pracujú súbežne. Riešenia, ktoré boli až doteraz navrhované, však vykazujú určitý počet nevýhod. V prvom uskutočnení podľa známeho stavu techniky , popísanom v spise US-A-3 709 670 sú vedľa seba uložené rovnakej zvislej rovine v telese toho istého stroja dve odlišné zostavy odstreďovacích kolies, obsahujúce dve hrdlá na prívod roztavenej hmoty. Obidve odlišné súpravy sa líšia v tom, že prvá je presne zrkadlovo súmerná s druhou súpravou podľa zvislej osi, pričom dve kolesá jednej rovnakej roviny sa otáčajú v navzájom opačnom zmysle. Toto súmerné usporiadanie je určené na to, aby odstránilo interferencie medzi zodpovedajúcimi prúdmi, vypúšťanými každou zo zostáv odstreďovacích kolies.

31361/H

Hlavná nevýhoda tohto súmerného usporiadania je ekonomickej povahy, lebo je potrebné mať trvalé k dispozícii dve odlišné súpravy náhradných dielov a vykonávať údržbu dvoch strojov odlišnej konštrukcie.

Iné známe riešenie, popísané v spise WO-A-92/06047, sa snaží o odstránenie tejto nevýhody tak, že sú vedľa seba umiestnené dva zhodné zvlákňovacie stroje, napájané súbežne roztavenou hmotou. Stroje sú vybavené fúkacími prostriedkami vzduchu do blízkosti kolies, pričom prúd vzduchu má axiálnu pohybovú zložku, dostatočnú 'na odvádzanie vlákien ďaleko od zvlákňovacieho pásma, a tangenciálnu zložku dostatočnú na to, aby sa zabránilo vzájomným kolíziám medzi priľahlými vzduchovými prúdmi.

Na tento účel sú fúkacie prostriedky tvorené vyťahovacou tryskou, lemujúcou obvod kolesa na určenom uhlovom segmente a vo vnútri ktorej sú uložené ohýbacie lopatky vzduchu, naklonené v uhle s osou rotácie spoločnou s osou otáčania kolesa, takže smeruje fúkaný prúd vzduchu s tangenciálnou zložkou, ktorá sa mení pozdĺž trysky.

Takéto fúkacie prostriedky sú rovnako používané v riešení, známom zo spisu WO-A-92/12940, ktoré tiež obsahuje najmenej dva zhodné zvlákňovacie stroje, umiestnené vedľa seba a súbežne napájané, v ktorých majú odstreďovacie kolesá malý priemer a majú veľmi vysoké rýchlosti otáčania.

Toto usporiadanie fúkacích prostriedkov však má nevýhodu v tom, že je zložité a vyvoláva potrebu zachovávať prúd vzduchu, prispôsobený každému z odstreďovacích kolies. Ohýbacie lopatky sú citlivé najmä na vibrácie vyplývajúce z otáčania kolies, ktoré sú tým silnejšie, čím je rýchlosť otáčania vyššia, a ktoré sú okrem toho vystavené vrhaniu nezvláknených zŕn s rizikom ovplyvňovania ich sklonu spôsobom, ktorý je škodlivý z hľadiska smerovania vzduchového prúdu.

Vynález si kladie za úlohu odstrániť vyššie uvedené nedostatky a poskytnúť nové prostriedky na výrobu materiálu na báze minerálnych vlákien vo veľkom množstve a v dobrej kvalite.

31361/H

Podstata vynálezu

Vynález poskytuje spôsob výroby minerálnych vlákien, pri ktorom sa súčasne napájajú zvlákňovaným materiálom najmenej dva vedľa seba uložené zvlákňovacie stroje, z ktorých každý obsahuje skupinu odstreďovacích kolies, usporiadaných v kaskáde a otáčavo poháňaných okolo osí, majúcich všetky v podstate rovnaký smer, označovaný ako hlavná os, pričom dve po sebe nasledujúce kolesá kaskády sa otáčajú vo vzájomne opačnom zmysle, a zvlákňovaný materiál sa vylieva v roztavenom stave v každom stroji na obvodový povrch prvého kolesa, ktorým je mu udeľované zrýchlenie a ktorým sa vracia na druhé koleso, a eventuálne postupne za sebou na ďalšie kolesá skupiny kolies, pričom je premieňaný na vlákna pôsobením odstredivej sily a pričom vlákna, vytvárané rôznymi kolesami stroja, sú preberané plynným prúdom a sú zberané prijímacím ústrojenstvom, ktorého podstatou je, že hlavné osi obidvoch priľahlých strojov sú uložené vo vzájomnom nenulovom uhle, pričom tento uhol alebo každý uhol je uspôsobený tak, že obidva plynné prúdy, vypúšťané obidvomi priľahlými strojmi, sa vzájomne stýkajú a spájajú.

Autori zistili, že styk a superponovanie fúkacích plynov, pochádzajúcich zo svojich priľahlých strojov, dovoľuje dosiahnuť výrobku na báze minerálnych vlákien veľmi dobrú kvalitu.

Bez akéhokoľvek zvláštneho usporiadania fúkacích prostriedkov, aké je navrhované podľa stavu techniky na optimalizáciu prúdu fúkaného vzduchu a tým i dráhy vyrábaných vlákien, vedie použitie dvoch zvlákňovacích strojov, uložených vedľa seba s hlavnými osami vzájomne presne rovnobežnými, k veľmi nehomogénnemu výrobku s nedostatkom kohézie a značnými výchylkami hustoty po šírke prijímacieho ústrojenstva. Tieto nedostatky nemôžu byť celkom kompenzované v nasledujúcich fázach spôsobu a výrobok má tak relatívne zlé tepelné vlastnosti. V protiklade ku všetkým očakávaniam, pretože stav techniky navrhuje odstrániť akékoľvek interferencie medzi plynnými prúdmi dvoch priľahlých strojov, sa podľa vynálezu ukázalo, že homogenita výrobku sa zvyšuje, keď sa stroje orientujú tak, že plynné prúdy, vydávané priľahlými strojmi, sa stýkajú a spájajú.

31361/H

Autori zistili, že kvalita výrobku je spojená s homogenitou rýchlostí vlákien, prijímaných na prijímacom ústrojenstva, pričom rýchlostný profil vlákien sleduje rýchlostný profil plynného prúdu, ktorý dopravuje vlákna.

Keď je použitý jediný stroj, má tento rýchlostný profil v podstate tvar v podstate Gaussovej krivky s maximom rýchlosti v strede komory približne proti odstreďovacím kolesám, pričom rýchlosť sa znižuje smerom ku stenám komory.

Keď sú vedľa seba umiestnené dva stroje s osami vzájomne rovnobežnými bez interakcie priľahlých plynných prúdov, je cirkulácia plynných prúdov okolo odstreďovacích kolies taká, že rýchlostný produkt celkového prúdu v úrovni prijímacieho ústrojenstva má tvar približne dvoch vedľa seba ležiacich Gaussových kriviek s minimom približne v strede komory a dvomi maximami v blízkosti stien s veľmi značnou výchylkou rýchlostného modulu medzi minimom a maximom.

Podľa vynálezu sa ukázalo, že keď sú stroje orientované tak, že sa plynné prúdy stýkajú a superponujú, nielen nie je prekážané tvorbe vlákien, ale môže sa i dosiahnuť veľmi homogénny rýchlostný profil.

Vynález tak s výhodou dovoľuje, že sa pri vhodnej orientácii priľahlých strojov dosiahne taký rýchlostný profil, že axiálna zložka rýchlosti celkového plynného prúdu v úrovni prijímacieho ústroja sa mení nanajvýš o 20 %, s výhodou nanajvýš o 15 % a najmä nanajvýš o 10 %, prednostne na strednej časti prijímacieho ústrojenstva zodpovedajúceho aspoň približne 50 % jeho šírky, s výhodou najmä 60 %.

Je tak zaistená veľmi dobrá súdržnosť vlákennej rohože, nahromadenej na prijímacom ústrojenstve, s rovnomerným rozdelením hmoty.

S výhodou je pre lepšiu homogenitu uhol alebo každý uhol uspôsobený na to, aby sa axiálna zložka rýchlosti plynného prúdu v úrovni prijímacieho ústroja menila po šírke prijímacieho ústroja v podstate symetricky.

Vo výhodnom uskutočnení je spôsob zvlákňovania na každom stroji prispôsobený na to, aby podporoval tvorbu vlákien v prostriedku stroja s relatívne malým množstvom vlákien, vyhadzovaných na stranách stroja, takže sa medzi dvomi strojmi dovolí cirkulácia prúdu, vháňaného plynnými prúdmi vytváranými fúkacími prostriedkami, ktorý bude napomáhať doprave vlákien.

31361/H požadovanou rýchlosťou. Na tento účel obsahuje pri spôsobe podľa vynálezu každý stroj skupinu štyroch odstreďovacích kolies, pričom usporiadanie a rýchlosť otáčania zvlákňovaného materiálu, ktorý sa dostáva na štvrté koleso, boli vrátené na tretie koleso, a boli tu premieňané na vlákna.

Výhodné podmienky zvlákňovania spočívajú v otáčavom poháňaní druhého kolesa každej skupiny kolies rýchlosťou väčšou alebo rovnajúcou sa 6500 otáčok za minútu, najmä väčšou alebo rovnajúcou sa 8000 otáčok za minútu, pre priemer nižší alebo rovný 240'mm, najmä okolo 180 až 240 mm.

V takýchto podmienkach rozdeľuje druhé koleso, ktoré je menšie ako je obvyklé, väčšie množstvo roztavenej hmoty na tretie koleso a tým i na štvrté koleso. V dôsledku toho majú tieto dve kolesá skupiny zvýšenú teplotu, ktorá podporuje vypúšťanie vlákien v blízkosti bodu, kde roztavená hmota narazila na koleso, na účet vypúšťania na strany stroja. Dvojité odrážanie na treťom kolese dovoľuje regulovať pravidelnosť množstva zvlákňovanej hmoty, vytváranej každým z týchto kolies, a optimalizovať výťažok zvlákňovania.

Pri väčšom množstve roztavenej hmoty, ktorá sleduje dráhu v strede stroja medzi odstreďovacími kolesami a pri dvojitom odrážaní roztavenej hmoty na treťom kolese so spätným odrazom od štvrtého kolesa, zaisťuje vynález väčšie vrhanie vlákien ku stredu každého stroja dolnými časťami tretieho a štvrtého kolesa. Toto obzvláštne priestorové usporiadanie vytvorených vlákien sa ukazuje ako veľmi výhodné, keď sú vedľa seba uložené najmenej dva stroje.

Vynález ďalej navrhuje zariadenie na výrobu minerálnych vlákien vyššie uvedeným spôsobom. Zariadenie obsahuje najmenej dva zvlákňovacie stroje, umiestnené jeden vedľa druhého na vstupe do komory každého stroja, ktoré obsahujú každý skupinu odstreďovacích kolies, usporiadaných v kaskáde a otáčavo poháňaných okolo osí, majúcich všetky v podstate rovnaký smer (označovaný ako hlavná os), pričom dve po sebe nasledujúce kolesá kaskády sa otáčajú vo vzájomne opačnom zmysle, a ďalej obsahujú fúkacie prostriedky, vyvíjajúce okolo skupiny odstreďovacích kolies plynný prúd, pričom zariadenie obsahuje napájacie prostriedky, uložené tak, aby vylievali zvlákňovaný materiál v roztavenom stave na obvodový povrch prvého kolesa každého stroja, a ďalej obsahuje prijímacie ústrojenstvo, uložené proti zvlákňovacím strojom v

31361/H uvedenej komore. Zariadenie sa podľa vynálezu vyznačuje tým, že priľahlé stroje sú uložené im zodpovedajúcim hlavným osiam zbiehajúcim sa ku stredu komory, s výhodou s uhlom najmenej 2° vzhľadom ku smeru stien.

Je ťažké definovať všeobecným spôsobom vhodnú orientáciu na to, aby plynné prúdy, vypúšťané dvomi priľahlými strojmi, sa stýkali a spajali. Cirkulácia vzduchu okolo strojov a medzi strojmi totiž závisí najmä na aerodynamike okolia strojov, najmä tvare komory, na ktorej vstupe sú stroje umiestnené, a na podmienkach najmä funkcie otáčania odstreďovacích kolies a relatívnych rýchlostiach plynných prúdov, vysielaných do blízkosti kolies.

Vo väčšine prípadov je výhodné, aby boli obidva stroje uložené tak, že sa ich hlavné osi zbiehajú smerom ku stredu komory. V iných usporiadaniach však naopak môže dôjsť k tomu, že je potrebné usporiadať stroje s ich hlavnými osami rozbiehajúcimi sa smerom k stranám komory. Odborník v odbore môže bez problémov určiť orientáciu vhodnú na každé usporiadanie na základe rozumného počtu pokusov, ktorých princíp bude vysvetlený nižšie.

V prvom výhodnom uskutočnení, kedy má komora dve zvislé steny, usporiadané po jednej a druhej strane prijímacieho ústrojenstva v podstate rovnobežne od strojov, ležiacich na vstupe, pričom prvý stroj ležiaci pri prvej stene a druhý stroj ležiaci pri druhej stene sú uložené ich zodpovedajúcimi hlavnými osami zbiehavo ku stredu komory, a s výhodou každá v uhle najmenej 2° vzhľadom ku smeru stien, najmä približne 2 až 10°.

V tomto uskutočnení je s výhodou prvý stroj uložený tak, že jeho prvé odstreďovacie koleso vracia roztavený materiál oproti prvej stene a druhý stroj je uložený tak, že jeho prvé odstreďovacie koleso vracia roztavený materiál ku druhej stene, pričom os druhého stroja zviera s druhou stenou uhol väčší, ako je uhol zvieraný osou prvého stroja s prvou stenou.

Tento rozdiel orientácie je skutočne prekvapivý. V bežnej praxi totiž známe zvlákňovacie stroje rozdeľujú vlákna spôsobom, ktorý je takmer vystredený na šírke stroja.

Bolo by teda možné očakávať, že bude potrebné nechať zbiehať dva stroje v rovnakom uhle vzhľadom k osi prijímacieho ústrojenstva. Bez toho, že by sme chceli byť viazaní akoukoľvek vedeckou teóriou, zdá sa, že naopak

31361/H potreba asymetrickej zbiehavosti vyplýva z toho, že fúkacie prostriedky vytvárajú väčší vyťahovací prúd na strane druhého a štvrtého kolesa ako na strane prvého a tretieho kolesa v dôsledku väčšieho stenového účinku na jednej strane zariadenia. Vyťahovací plynný prúd, ktorý sleduje druhú stenu (stranu druhého a štvrtého kolesá) vytvára pozdĺž druhej steny väčší podtlak, ako aký je vytváraný vyťahovacím plynným prúdom, ktorý sleduje prvú stenu (stranu prvého a tretieho kolesa) v dôsledku rozdielu prietoku plynného prúdu obidvoch týchto prúdov.

Najvýhodnejšie je, ak je prvý uhol približne 2 až 6°, s výhodou približne 4° a druhý uhol je približne 3 až 10°, s výhodou 4° až 8°.

Zbiehavé usporiadanie ďalej znižuje vypúšťanie vlákien smerom ku stenám komory a vylučuje tak hromadenie vlákien na stenách, ktoré inak viditeľne ovplyvňujú kvalitu konečného výrobku, pokiaľ sú unášané do vlákenného rohožového pása.

V inom uskutočnení, ktoré môže byť vhodné v prípade, kedy je prijímacie ústrojenstvo relatívne úzke, má komora dve zvislé steny, usporiadané po obidvoch stranách prijímacieho ústrojenstva, zbiehajúce sa k prijímaciemu ústrojenstvu. V tomto prípade sa umiestni prvý stroj pri prvej stene a druhý stroj pri druhej stene s hlavnými osami, ktoré sa rozbiehajú smerom k priľahlej stene.

Táto orientácia dovoľuje zabrániť, aby vypúšťané vlákna boli príliš sústreďované ku stredu prijímacieho ústrojenstva vzduchovými prúdmi, vytváranými pozdľž stien otáčaním kolies a prítomnosťou fúkaného plynu, ktoré sa tlačia do nálevkovitého útvaru, vytváraného stenami smerom ku stredu komory.

Ako bolo uvedené vyššie, je výhodné, aby vo všetkých uskutočneniach bolo vypúšťanie vlákien na stranách každého zvlákňovacieho stroja menšie. Z tohto dôvodu má zariadenie podľa vynálezu s výhodou v každom stroji druhé koleso s priemerom menším alebo rovným 240 mm, najmä približne 180 až 240 mm. S výhodou stroje obsahujú tretie a štvrté koleso s väčším priemerom, najmä 300 až 400 mm.

Aby sa získal dvojitý odraz roztavenej hmoty na treťom kolese, je okrem toho výhodné usporiadať druhé koleso tak, že priamka spojujúca stredy.

31361/H obidvoch prvých kolies zviera s vodorovným smerom uhol väčší ako 20°, s výhodou okolo 25°.

Odstreďovacie kolesá môžu byť vzájomne bežne usporiadané tak, aby dovoľovali vytváranie požadovanej dráhy roztavenej hmoty medzi kolesami. Výhodné je také usporiadanie, v ktorom obvodová plocha jedného kolesa leží od obvodovej plochy priľahlého kolesa vo vzdialenosti najmenej 35 mm, s výhodou najmenej 40 mm.

Takýto odstup dovoľuje prúdu vlákien, vydávanému jedným kolesom, dobre sa rozvinúť bez škodlivej interakcie s prúdom vlákien od priľahlého kolesa, a to pri zaisťovaní dobrého priestorového rozdeľovania súboru vlákien, vytváraných strojom.

Ďalším dôležitým znakom na zaistenie zvlákňovania podľa vynálezu je riadenie teploty odstreďovacích kolies. Ukázalo sa, že teplota jedného kolesa závisí sčasti na množstve roztaveného materiálu, vylievaného na toto koleso. Je rovnako ovplyvňovaná prítomnosťou plynných prúdov na obvode kolesa. Aby sa zabránilo nežiaducemu ochladzovaniu kolesa, je výhodné zabrániť tomu, aby plynný prúd v príliš veľkej miere narážal na obvodovú plochu kolesa. S výhodou je plynný prúd vypúšťaný v takom smere, že sa len dotýka obvodového povrchu kolesa. Z tohto hľadiska je výhodné, aby fúkacie prostriedky vyúsťovali do blízkosti odstreďovacieho kolesa a vzďalovali sa od osi otáčania kolesa v uhle približne 10 až 16°, najmä okolo 13°.

Fúkacie prostriedky môžu byť veľmi rôzne. Aby sa zabránilo vzniku prúdov vlákien na stranách stroja je však výhodné vytvárať fúkacie prostriedky, priradené k jednému kolesu, vo forme súvislého otvoru, najmä prstencovej trysky, sústrednej s kolesom, aby sa nevytvorilo prerušenie prívodu vzduchu. Takýto súvislý otvor bude s výhodou vytvorený tak, aby sa stredná rýchlosť vyfukovaného plynu menila po celej dĺžke otvoru maximálne o 10 %.

V uskutočnení, ktoré je výhodné z hľadiska ovládania vypúšťania vlákien, obsahujú vyfukovacie prostriedky najmenej jednu vyťahovaciu trysku, uloženú tak, že vytvára súvislý vzduchový prúd, usporiadaný v podstate pozdĺž celej vonkajšej obálky obvodových plôch odstreďovacích kolies.

31361/H

Na zaistenie účinného vyťahovania vlákien a pre prispievanie k ich doprave, keď je spôsob zvlákňovania taký, že vlákna sú vypúšťané hlavne v dolnej časti aspoň jedného odstreďovacieho kolesa, sú fúkacie prostriedky s výhodou uložené tak, že vytvárajú širší plynový prúd pozdĺž dolnej časti uvedeného kolesa, najmä posledného a eventuálne predposledného kolesa kaskády.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je bližšie vysvetlený v nasledujúcom popise na príkladoch uskutočnenia s odvolaním sa na pripojené výkresy, v ktorých znázorňuje obr. 1 čelný pohľad na zariadenie podľa vynálezu, obr. 2 bočný pohľad na zariadenie z obr. 1, obr. 3 funkčnú schému zvlákňovacieho stroja, ktorý je súčasťou zariadenia z obr. 1, a obr. 4 schématický diagram, ukazujúci rozdelenie rýchlostí plynných prúdov, vysielaných zariadením podľa vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 je znázornený čelný pohľad na zvlákňovacie zariadenie podľa vynálezu v pohľade zo strany vlákien. Toto zariadenie je v podstate tvorené dvomi zhodnými zvlákňovacími strojmi 1, 2 , uloženými na vstupe do prijímacej komory 3 vlákien, v ktorej je uložené prijímacie ústrojenstvo, ako pás alebo nekonečný pás 4, vybavený neznázornenými sacími skriňami, obiehajúcimi medzi dvomi súbežnými zvislými stenami 5, 6 prijímacej komory 3.

Obidva stroje 1, 2 obsahujú skupinu štyroch odstreďovacích kolies 7, 8, 9, 10, z ktorých prvé koleso 7 je najmenšie, druhé koleso 8 je o niečo väčšie, a tretie a štvrté koleso 9 sú najväčšie a majú v podstate rovnaký priemer. Kolesá 7, θ. θ. 10 sú usporiadané v zostave, uvádzajúcej ich obvodové povrchy do vzájomnej blízkosti s odstupmi približne 40 mm. Priamka, spájajúca stredy prvého a druhého kolesa 7, 8 zviera s vodorovným smerom uhol približne 25°.

Kolesá 7, 8, 9, 10 sú otáčavo poháňané prostredníctvom motorových blokov 11, 12, z ktorých pravé dve kolesá 7, 9 sú poháňané napríklad v

31361/H trigonometrickom zmysle, zatiaľ čo dve ľavé kolesá 8 , 9 sú poháňané v opačnom zmysle, takže obidve po sebe nasledujúce kolesá na dráhe zvlákňovaného materiálu (ktoré zostupujú od najvyššieho kolesa 7 na najnižšie koleso 10) sa otáčajú v opačnom zmysle.

Štyri kolesá 7, 8, 9, 10 sú osadené na štyroch v podstate vzájomne rovnobežných hriadeloch, ktoré vymedzujú hlavné osi 13, 14 každého zo strojov, viditeľných na obr. 2. Hriadele sú uložené v skrini 15 tvaru profilovaného tak, že obklopuje v čo možno najväčšej blízkosti obrysy vnútorných prvkov. Motorové bloky 11, 12 sú s výhodou uložené na stranách v usporiadaní dovoľujúcom vzduchu voľne cirkulovať okolo skrine 15.

Obidva stroje 1, 2 sú okrem toho vzájomne od seba oddeľované prázdnym priestorom, dovoľujúcim priechod vzduchu medzi obidvomi strojmi. Rovnako tak je priestor, ležiaci po obidvoch stranách strojov 1, 2, ponechaný voľný na umožňovanie priechodu vzduchu medzi strojmi 1, 2 a stenami 5, 6 prijímacej komory 3.

Každý stroj 1, 2 je osadený do rámu 16, spočívajúcom na podlahe na nohách alebo kolesách, jazdiacich na koľajniciach , čo dovoľuje presúvať stroje pre ich údržbu. Koľajnice sú upevnené na podlahe tak, že hlavná os 13 stroja zviera uhol približne 8° so smerom stien 5, 6, ktorý je tiež osou prijímacej linky (smer dopredného posunu pásu 4, vyznačený šípkou F), zatiaľ čo hlavná os 14 stroja 3 zviera uhol okolo 4° so smerom stien 5, 6. Alternatívne môžu byť obidva stroje 1, 2 osadené na orientovateľných točniach, prípadne posuvných pre údržbu strojov.

Každý stroj 1, 2 je okrem toho vybavený prostriedkami na fúkanie vyťahovacieho vzduchu, tvorený vencami 17, 18, 19, 20, sústrednými s kolesami 7, 8, 9, 10 a vybavenými otvormi 21, 22, 23, 24, tvoriacimi vyťahovacie trysky. S výhodou sú vence 17, 18, 19, 20 uložené tak, že ich vonkajší povrch leží v rovnakej rovine so zadnou plochou kolies 7, 8, 9, 10. Neprítomnosť akejkoľvek vyčnievajúcej časti na stranách kolies zabraňuje zachytávaniu vlákien na čelnej strane stroja, ktorých zhromažďovanie medzi kolesami je škodlivé pre dobrú funkciu stroja. Otvory 21, 22, 23, 24 sú usporiadané pozdĺž obvodovej plochy kolies 7, 8, 9, 10 po takej dĺžke, že

31361/H dovoľujú priechod súvislého plynného prúdu pozdĺž v podstate celej vonkajšej obálky obvodových kolies 7,8, 9,10.

Fúkací vzduch je vedený k vyťahovacím tryskám prostredníctvom ventilátora 25, uloženého s výhodou v dolnej časti skrine 15. Vzduch, nasávaný z okolitého ovzdušia v dolnej časti skrine 15, kde cirkuluje okolo hriadeľov, poháňajúcich kolesá, a nakoniec vystupuje otvormi 21., 22, 23, 24. Počas dráhy v skrini 15 zdola smerom k otvorom 21, 22, 23, 24 sa rýchlosť vzduchu homogenizuje, takže rýchlosť vzduchú, vypúšťaného otvorom, sa mení najnajvýš o 10 % po jeho dĺžke. Rýchlosť vypúšťania z trysky sa mení v závislosti na polohe venca podľa priestoru, ktorý je k dispozícii pre vzduch v skrini 15 okolo hriadeľov, pričom je maximálna pre dolný veniec 20 a minimálna pre najhornejší veniec 17.

Táto homogenizácia rýchlosti vzduchu, fúkaného obehom okolo hriadeľa, dovoľuje optimalizovať vyťahovanie vlákien na priradenom kolese. Každý stroj 1, 2 môže byť okrem toho vybavený prostriedkami 26 na chladenie povrchu, ležiaceho medzi kolesami 7, 8, 9, 10, najmä cirkuláciou vody (typu vodného plášťa). Vzhľadom k relatívne veľkému vzájomnému odstupu medzi kolesami môže byť tento vodný plášť vytvorený z jedného kusa, zaisťujúceho chladenie celého povrchu.

S výhodou sú vence 17, 18, 19, 20 usporiadané tak, že ležia na úrovni čelnej plochy stroja 1, 2, ktorý nesie kolesá 7, 8, 9 a 10. Táto čelná plocha môže byť prípadne tvorená vodným plášťom 26.

Teraz bude popísaná funkcia zariadenia s odvolaním na detail stroja, znázornený na obr. 3. Keď sa vylieva roztavená hmota, ako čadičová sklovina 30, súčasne na prvé koleso 7 každého stroja 1, 2, udeľuje sa hmote akcelerácia a vrhá sa na koleso 7, ktoré ju vracia na koleso 8, a odtiaľ postupne na koleso 9 a 10. Hlavne na tretom a štvrtom kolese 9,10, ale čiastočne tiež na druhom kolese 8 a omnoho menej na prvom kolese 7, sa oddeľuje časť materiálu, unášaného otáčaním kolesa, od povrchu kolesa vo forme kvapôčiek, ktoré sa premieňajú pôsobením odstredivej sily na vlákna, zatiaľ čo zostávajúca časť sa vracia na ďalšie koleso alebo za posledným kolesom spadá vo forme nezvlákneného odpadu. Prúd materiálu, predchádzajúci z jedného kolesa na.

31361/H druhé, sa tak na každom kolese zmenšuje proporcionálne k množstvu vytvorených vlákien.

Vlákna, vytvorené každým kolesom, sú odťahované v axiálnom smere vyťahovacím vzduchom, vystupujúcim z trysiek 21, 22, 23, 24, ktorý zaisťuje čiastočne dopravu vlákien k prijímaciemu pásu 4 v komore 3, kde rovnako pôsobí nasávanie vzduchu v rovnakom axiálnom smere. Na páse 4 sú vlákna, prijímané zo strojov 1., 2, zhromažďované vo forme rohožového pásu s hrúbkou premenlivou od závislosti na prietoku roztavenej hmoty, napájajúcej stroje 1.» 2, a rýchlosti dopredného posunu pásu 4. Stroje 1., 2 rovnako obsahujú neznázornené prostriedky pre prívod spojiva, ktoré sú sami o sebe známe a ktoré dovoľujú spojiť vlákna medzi sebou do rohožového pásu.

Ako je zrejmé na obr. 3, dochádza k tvorbe vlákien podľa vynálezu s výhodou hlavne v strednej časti strojov 1, 2 a to vďaka prispôsobenej dráhe roztavenej hmoty 30, ktorá sa dvakrát odráža na treťom kole 9. Táto dráha je okrem toho výhodná na zaistenie zvýšeného zvlákňovacieho výťažku. Táto dráha môže byť získaná otáčaním druhého kolesa 8 pri rýchlosti , ktorá je dostatočne vysoká, aby prúd roztavenej hmoty narážal na tretie koleso v bode (alebo v pásme) dopadu, relatívne blízkom vrcholu tretieho kolesa. Výhodné zvlákňovacie podmienky obsahujú otáčavý pohon druhého kolesa každej skupiny pri rýchlosti väčšej alebo rovnej 6500 ot./min. pre priemer kolesa menší alebo rovný 240 mm.

Ochladenie povrchu medzi kolesami 7, 8, 9, 10 dovoľuje zabrániť zhromažďovaniu horúcej roztavenej hmoty vo forme jej prilepovania na prednú stenu. Roztavená hmota 30, eventuálne vrhaná na prednú stenu, totiž tuhne s ochladzovaním a padá pôsobením vlastnej hmotnosti. Pri takomto trvalé udržiavanom čistom stave prednej steny tvoria stroje 1, 2 vlákna, ktoré využívajú dostatočný priestor okolo kolies 7, 8, 9, 10 na to, aby sa rozvíjali vo forme vlákenného prstenca, súosého s kolesom, smerom k prijímacej komore

3.

Ak sú vyťahovacie trysky 21, 22, 23, 24 šikmo zahĺbené vo vencoch 17, 18, 19, 20 tak, že vyúsťujú v uhle 10 až 16° vzhľadom k osi otáčania kolies, môže sa na rozvíjaní veľkého prstenca tiež podieľať tento spôsob vyťahovania..

31361/H

Vzduch, vyfukovaný šikmo, okrem toho bráni v prílišnom ochladzovaní kolies a dovoľuje udržiavať podmienky vyhadzovania vlákien.

Prúdy vyťahovaného vzduchu vedú okrem toho v kombinácii s veľmi rýchlym otáčaním kolies k tvorbe vzduchových prúdov, vyvolávaných voľnou cirkuláciou vzduchu medzi zvlákňovacími strojmi 1, 2 a okolo nich.

Zbiehavá orientácia strojov 1., 2 vzhľadom ku smeru stien 5, 6 prijímacej komory 3 dovoľuje vzdorovať pôsobeniu steny, ktorým je prúd vlákien, vypúšťaných strojom, nasávaný k susednej stene pôsobením podtlaku, vytváraného plynnými prúdmi, vyvolávanými fúkacími prostriedkami pozdĺž stien. Podľa vynálezu sú vyfukované a druhotne vyvíjané vzduchové prúdy vypúšťané dvomi priľahlými strojmi súbežne, t.j. stýkajú sa a pripájajú sa v čelnej oblasti, ležiacej medzi strojmi 1, 2 a viditeľne sa odďaľujú od stien 5, 6 pre vytváranie zlepšených podmienok vyťahovania a dopravy vlákien.

Vlákenný rohožový pás, vytváraný na páse 4 sa vyznačuje dobrou kohéziou s rovnomernou plošnou hmotnosťou, t.j. kolmo k pásu, keď je naklonený v závislosti na polohe vzhľadom k šírke pásu 4.

Tieto merania rýchlosti sú vykonávané Pitotovou trubicou a skrutkovým anemometrom na viacerých priečnych líniách T vo vnútri prijímacej komory, a to v počte 12 meraní, rovnomerne rozmiestnených po šírke pásu 4. Tento rýchlostný profil je reprezentatívny profil rýchlosti prvkov, vrhaných odstredivým vyhadzovaním zo zvlákňovacích strojov. Rovnaký profil bol získaný meraním rýchlostí kvapiek oleja, prítomných v rovnakom plynnom prúde, vytváraným pneumatickou maketou v meradle 1/8 vzhľadom k priemyslovej linke, pričom meranie rýchlosti sa v tomto prípade vykonáva laserovou optickou cestou pomocou Dopplerovej laserovej anemometrie. Tieto merania boli vykonávané v zariadení UMR 6614 spoločnosti CORIA. Merania poskytujú podrobné dvojrozmerné (2D) mapovanie rýchlosti v každom prijímacom bode, z ktorých je možné vyniesť graf, aký je znázornený na obr. 4.

Tento graf ukazuje, že keď sú stroje uložené s ich hlavnými osami prísne rovnobežne s osou prijímacej výrobnej linky pre zhromažďovanie vlákien do rohožového pásu a v smere stien komory, má rýchlostný profil maximum v približne jednej štvrtine (1/4) šírky pásu, minimum v približne dvoch tretinách

31361/H (2/3) šírky pásu, pričom rýchlosť sa opäť zvyšuje na poslednej tretine. Rýchlostný profil ilustruje vyššie uvedený stenový účinok. Výchylka rýchlosti medzi maximom a minimom je viac ako 30 %. To vedie k veľmi nehomogénnemu produktu z hľadiska plošnej hmotnosti, s vysokým počtom dier s malou súdržnosťou, ako to potvrdzujú reálne priemyslové podmienky,.

Keď sú stroje uložené tak, že vyvolávajú zbiehanie plynných prúdov, pozoruje sa rýchlostný profil s veľmi rôznymi výchylkami, a to s dvoma maximami v približne jednej tretine a v dvoch tretinách šírky prijímania (zhromažďovania) vlákien, s minimom v polovici prijímacej šírky, pričom výchylka rýchlosti medzi týmito extrémami je približne len 10 %. Vzhľadom k malej výchylke rýchlosti na približne 60 % prijímacej šírky je získaný rohožový pás veľmi homogénny a produkt má veľmi uspokojivú kvalitu.

Vynález bol konkrétne popísaný v prípade prijímacej komory s rovnobežnými stenami. Hodí sa rovnako na zariadenie, majúce odlišné usporiadanie, pričom orientácia zvlákňovacích strojov sa teda obmení podľa nových podmienok na dosiahnutie požadovaného rýchlostného profilu. Štúdium pneumatickej makety, aká bola popísaná vyššie, dovoľuje s výhodou určiť vhodné usporiadanie.

Claims (16)

1. PATENTOVÉNÄROKY

   1. Spôsob výroby minerálnych vlákien, pri ktorom sa súčasne napájajú zvlákňovaným materiálom (30) najmenej dva vedľa seba uložené zvlákňovacie stroje (1, 2), z ktorých každý obsahuje skupinu odstreďovacích kolies (7, 8, 9, 10), usporiadaných v kaskáde a otáčavo poháňaných okolo osí, majúcich všetky v podstate rovnaký smer, označovaný ako hlavná os (13, 14), pričom dve po sebe nasledujúce kolesá kaskády sa otáčajú vo vzájomne opačnom zmysle, a zvlákňovaný materiál sa vylieva v roztavenom stave v každom stroji na obvodový povrch prvého kolesa (7), ktorým je mu udeľované zrýchlenie a ktorým je vracaný na druhé koleso (8), a eventuálne postupne za sebou na ďalšie kolesá (9, 10) skupiny kolies, čím je premieňaný na vlákna pôsobením odstredivej sily, a pričom vlákna, tvorené rôznymi kolesami stroja, sú preberané plynným prúdom a sú zbierané prijímacím ústrojenstvom (4), vyznačujúci sa tým, že , že hlavné osi (13, 14) obidvoch prihľahlých strojov (1, 2) sú uložené vo vzájomnom nenulovom uhle, pričom tento uhol alebo každý uhol je uspôsobený tak, že obidva plynné prúdy, vypúšťané obidvomi priľahlými strojmi (1, 2) sa vzájomne stýkajú a spájajú.
2. 2. Spôsob výroby minerálnych vlákien podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uhol alebo každý uhol je uspôsobený na to, aby axiálna zložka rýchlosti celkového plynného prúdu v úrovni prijímacieho ústrojenstva (4) sa menila nanajvýš o 20 %, na aspoň 50 % šírky prijímacieho ústrojenstva (4).
3. 3. Spôsob výroby minerálnych vlákien podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uhol alebo každý uhol je uspôsobený na to, aby sa axiálna zložka rýchlosti plynného prúdu v úrovni prijímacieho ústrojenstva (4) menila po šírke prijímacieho ústrojenstva v podstate symetricky.

   31361/H
4. 4. Spôsob výroby minerálnych vlákien podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že každý stroj (1, 2) obsahuje skupinu štyroch odstreďovacích kolies (7, 8, 9, 10) pričom usporiadanie a rýchlosť otáčania odstreďovacích kolies sú uspôsobené na to, aby časť zvlákňovaného materiálu, ktorý sa dostáva na štvrté koleso (10), bola vrátená na tretie koleso (9), a bola tu premieňaná na vlákna.
5. 5. Spôsob podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že druhé koleso (8) každej skupiny kolies sa otáčavo poháňa rýchlosťou väčšou alebo rovnou 6500 otáčok za minútu, pre priemer menší alebo rovný 240 mm.
6. 6. Zariadenie na výrobu minerálnych vlákien podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, obsahujúce najmenej dva zvlákňovacie stroje (1, 2), umiestnené jeden vedľa druhého na vstupe do komory (3) každého stroja (1, 2), ktoré obsahujú každý skupinu odstreďovacích kolies (7, 8, 9, 10), usporiadaných v kaskáde a otáčavo poháňaných okolo osí, majúcich všetky v podstate rovnaký smer, označovaný ako hlavná os (13, 14), pričom dve po sebe nasledujúce kolesá kaskády sa otáčajú vo vzájomne opačnom zmysle, a ďalej obsahujú fúkacie prostrtiedky (17, 18, 19, 20), vyvíjajúce okolo skupiny odstreďovacích kolies plynný prúd, pričom zariadenie obsahuje napájacie prostriedky, usporiadané tak, aby vylievali zvlákňovaný materiál (30) v roztavenom stave súčasne na obvodový povrch prvého kolesa (7) každého stroja (1, 2), a ďalej obsahuje prijímacie ústrojenstvo (4), uložené proti zvlákňovacím strojom (1, 2) v uvedenej komore (3), vyznačujúci sa tým, že komora (3) má dve zvislé steny (5, 6), usporiadané po obidvoch stranách prijímacieho ústrojenstva (4) v podstate rovnobežne od strojov (1, 2), uložených na vstupe, pričom prvý stroj (1), priľahlý k prvej stene (5) a druhý stroj (2), priľahlý k druhej stene (6), sú uložené ich zodpovedajúcimi hlavnými osami (13, 14) zbiehavo ku stredu komory (3), s výhodou s uhlom najmenej 2’ vzhľadom ku smeru stien (5, 6).

   31361/H
7. 7. Zariadenie podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že prvý stroj (1) je uložený tak, že jeho prvé odstreďovacie koleso (7) vracia roztavený materiál (30) oproti prvej stene (5) a druhý stroj (2) je usporiadaný tak, že jeho prvé odstreďovacie koleso (7) vracia roztavený materiál (30) ku druhej stene (6), a os (14) druhého stroja (2) zviera s druhou stenou (6) uhol väčší, ako je uhol zvieraný osou (13) prvého stroja (1) s prvou stenou (5).
8. 8. Zariadenie podľa nároku 7, význačujúci sa tým, že prvý uhol je približne 2 až 6°, s výhodou približne 4° a druhý uhol je približne 3 až 10°, s výhodou 4 až 8°.
9. 9. Zariadenie na výrobu minerálnych vlákien podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, obsahujúci najmenej dva zvlákňovacie stroje (1, 2), umiestnené jeden vedľa druhého na vstupe do komory (3) každého stroja (1, 2), ktoré obsahujú každý skupinu odstreďovacích kolies (7, 8, 9, 10), usporiadaných v kaskáde a otáčavo poháňaných okolo osí, majúcich všetky v podstate rovnaký smer, označovaný ako hlavná os (13, 14), pričom dve po sebe nasledujúce kolesá kaskády sa otáčajú vo vzájomne opačnom zmysle a ďalej obsahujú fúkacie prostriedky (17, 18, 19, 20), vyvíjajúce okolo skupiny odstreďovacích kolies plynný prúd, pričom zariadenie obsahuje napájacie prostriedky, usporiadané tak, aby vylievali zvlákňovaný materiál (30) v roztavenom stave súčasne na obvodový povrch prvého kolesa (7) každého stroja (1, 2), a ďalej obsahuje prijímacie ústrojenstvo (4), uložené oproti zvlákňovacím strojom (1, 2) v uvedenej komore (3), vyznačujúce sa tým, že komora (3) má dve zvislé steny (5, 6), usporiadané po obidvoch stranách prijímacieho ústrojenstva (4) a zbiehajúce sa k prijímaciemu ústrojenstvu (4) od strojov (1, 2), uložených na vstupe, pričom prvý stroj (1), priľahlý k prvej stene (5), a druhý stroj (2), priľahlý k druhej stene (6), sú uložené ich zodpovedajúcimi hlavnými osami (13, 14) rozbiehavo s priklonením každá k priliehavej stene (5, 6).

   31361/H
10. 10. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 6 až 9, vyznačujúce sa tým, že v každej komore (1, 2) má druhé odstreďovacie koleso (8) priemer menší alebo rovný 240 mm.
11. 11. Zariadenie podľa nároku 10, vyznačujúce sa tým, že priamka, spájajúca stredy dvoch prvých odstreďovacích kolies (7, 8), zviera s vodorovným smerom uhol väčší ako 20°, s výhodou okolo 25°.
12. 12. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 6 až 11, vyznačujúce sa tým, že obvod jedného kolesa leží od obvodu priľahlého kolesa vo vzdialenosti najmenej 40 mm.
13. 13. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 6 až 12, vyznačujúce sa tým, že fúkacie prostriedky (17, 18, 19, 20) obsahujú najmenej jednu vyťahovaciu trysku (21, 22, 23, 24), usporiadanú tak, že vytvára súvislý vzduchový prúd, sledujúci v podstate celú vonkajšiu obálku obvodových plôch odstreďovacích kolies (7, 8, 9,10).
14. 14. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 6 až 13, vyznačujúce sa tým, že fúkacie prostriedky (17, 18, 19, 20) sú usporiadané tak, že vytvárajú širší plynný prúd pozdĺž dolnej časti aspoň jedného kolesa kaskády.
15. 15. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 6 až 14, vyznačujúce sa tým, že fúkacie prostriedky (17, 18, 19, 20) vyúsťujú do blízkosti odstreďovacieho kolesa a odchyľujú sa od osi otáčania tohto kolesa v uhle približne 10 až 16°.
16. 16. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 6 až 15, vyznačujúce sa tým, že obsahuje medzi dvomi priľahlými zvlákňovacími strojmi (1, 2) otvorený priestor, dovoľujúci cirkuláciu vzduchu medzi strojmi (1,2).