PL155625B1

PL155625B1 - Fibrilating device for manufacturing mineral wool

Info

Publication number: PL155625B1
Application number: PL1988271680A
Authority: PL
Original assignee: Partek Ab
Priority date: 1987-04-06
Filing date: 1988-04-06
Publication date: 1991-12-31
Also published as: NO885274D0; HU207028B; CA1320048C; EP0354913B1; RU1797601C; DE3872388D1; DK165002B; YU67688A; WO1988007980A1; FI77834B; EP0354913A1; DK483889A; DK483889D0; AU1576888A; ATE77614T1; PL271680A1; CS274623B2; FI77834C; FI871488A7; JPH02502904A

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 155 625 POLSKA

URZĄD

PATENTOWY

RP

Patent dodatkowy do patentu nr--Int. Cl.5 _C03B 37/05

Zgłoszono: 88 04 06 (P. 271680)

Pierwszeństwo: 87 04 06 Finlandia

GZYTELHIA

OGÓŁU

Zgłoszenie ogłoszono: 89 03 20

Opis patentowy opublikowano: 1992 04 30

Twórca wynalazku —

Uprawniony z patentu: OY PARTEK AB, Pargas (Finlandia)

Urządzenie fibrylacyjne do wytwarzania wełny mineralnej

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie fibrylacyjne do wytwarzania wełny mineralnej.

Z opisu patentowego St. Zjednoczonych nr 3785 791 i brytyjskich opisów patentowych n-ry 867 299 i 1 559 117 znane jest urządzenie fibrylacyjne do wytwarzania wełny mineralnej, zawierające przynajmniej jeden szybkoobrotowy kołowrotek, mający zewnętrzną powierzchnię obwodową, środek do kierowania spływu ku dołowi płynnej masy na tę zewnętrzną powierzchnię obwodową kołowrotka lub pierwszego z kołowrotków, oraz ustaloną szczelinę powietrzną uzyskiwaną wokół każdego kołowrotka współosiowo i przylegle do każdego kołowrotka oraz środek do wprowadzenia przez tę szczelinę strumienia powietrza do chłodzenia i przenoszenia płynnego włóknistego materiału mineralnego odrzucanego z zewnętrznej powierzchni obwodowej każdego kołowrotka zasadniczo w kierunku osi obrotów kołowrotków.

Wytwarzanie wełny mineralnej w urządzeniu tego rodzaju polega na podawaniu pasma ciekłego tlenku o odpowiednim składzie i lepkości na jedno lub więcej szybko obracających się kołowrotków, tworzących urządzenie wytwarzające włókna. Ciekłe pasmo natrafia na pierwszy kołowrotek lub wąską szczelinę pomiędzy parą kołowrotków, które obracają się w przeciwnych kierunkach. Pasmo przylega do obwodowej powierzchni, a następnie w wyniku siły odśrodkowej jest od niej odrzucane w postaci włókien, które są schładzane i przenoszone do komory z wełną i do przenośnika odbiorczego za pomocą strumienia powietrza, które jest wdmuchiwane na zewnątrz kołowrotka lub kołowrotków i częściowo za pomocą powietrza, przepływającego wokół maszyny włókienniczej, który to przepływ powietrza powstaje w wyniku oddziaływania podciśnienia utrzymywanego w skrzynce ssącej pod przenośnikiem odbiorczym i w komorze z wełną. Zwykle stosuje się cztery kołowrotki, które korzystnie obracają się parami w przeciwnych kierunkach. Masa ciekłego pasma jest odrzucana z najwyższego kołowrotka na następny, przy czym część tej masy jest pobierana na formowanie włókien, a pozostała niezwłókniona część stopionej masy przekazywana na następny kołowrotek itd., dopóki cała wprowadzona masa nie przetworzy się we włókna lub nie oddzieli się w postaci kropel lub żużla. Odpadowe, niezwłoczne krople spadają w dół i są ponownie odzyskiwane.

155 625

Strumień powietrza jest wdmuchiwany przez szczelinę, współosiową w obwodową powierzchnię kołowrotka i umieszczoną w jej pobliżu, lecz jedynie wzdłuż zewnętrznie zwróconych powierzchni obwodowych. Prąd powietrza powoduje schłodzenie nowoutworzonych włókien, do których następniejest dodawanespoiwozdyszrozpylającychspoiwo, umieszczonych wśrodkukołowrotka i/lub wokół zewnętrza i poza kołowrotkami. Prądy powietrza przenoszą strumień włókien z maszyny włókienniczej do perforowanego przenośnika odbiorczego, na którym włókna tworzą cienką warstwę.

Według brytyjskiego opisu patentowego 867 299 prąd powietrza jest wdmuchiwany przez szczelinę, umieszczoną na zewnątrz, współosiowo z zewnętrznie odsłoniętymi, obwodowymi powierzchniami kołowrotków, równoległymi do osi obrotu kołowrotków.

Według brytyjskiego opisu patentowego 1 559 117 strumień powietrza, wprowadzany równolegle do osi, ma równocześnie nadaną styczną składową prędkości w kierunku obrotu kołowrotka wskutek zastosowania pochyłych skrzydełek prowadzących w szczelinie powietrznej.

W etapie fibrylacji stopiona masa przylega do obwodowej powierzchni kołowrotka, na którym tworzy cienki pierścień, który przechodzi z pierwszego kołowrotka na następny jednocześnie z odrzucaniem stopionej masy w postaci włókien z odpowiednich kołowrotków. Strumień powietrza, który ma za zadanie ochłodzić włókna, zanim zetkną się ze spoiwem i przenieść włókna ze strefy fibrylacji do przenośnika odbiorczego, natrafia na nowoutworzone włókna w kierunku równoległym do osi obrotu kołowrotka, nachylonym w kierunku obrotu wskutek obecności nachylonych skrzydełek prowadzących w szczelinie powietrznej.

W etapie fibrylacji wskutek przedmuchiwania duża część włókien zostaje przerwana. Przepuszcza się, że w określonej temperaturze włókna są nadzwyczaj łamliwe i łatwo pękają.

Inna niedogodność związana z fibrylacją w znanych urządzeniach polega na tym, że dmuchanie nieogrzanym powietrzem powoduje chłodzenie pierścienia ciekłej masy, przylegającej do kołowrotka. Ma to ujemny wpływ na tworzenie się włókien. Ponadto strumień powietrza, który poza nowoutworzonymi włóknami uderza również o pierścień stopionej masy, umieszczony bezpośrednio poniżej, powoduje przemieszczenie i odkształcenie stopionego pierścienia na obwodowej powierzchni kołowrotka, w wyniku czego proces tworzenia się włókien staje się trudnieszy do kontrolowania.

Celem obecnego wynalazku jest opracowanie urządzenia, w którym będą polepszone warunki tworzenia włókna, tak że strumień powietrza natrafia głównie na świeżo utworzone włókna ponad ciekłym pierścieniem i dzięki temu nie oddziaływuje chłodząco na pierścień, nie powoduje jego odkształcenia ani bocznego przemieszczenia.

Urządzenie fibrylacyjne do wytwarzania wełny mineralnej, zawierające przynajmniej jeden szybkoobrotowy kołowrotek, mający zewnętrzną powierzchnię obwodową, środek do kierowania spływu ku dołowi płynnej masy na tę zewnętrzną powierzchnię obwodową tego kołowrotka lub pierwszego z kołowrotków, oraz ustaloną szczelinę powietrzną uzsykiwaną wokół każdego kołowrotka współosiowo i przylegle do każdego kołowrotka oraz środek do wprowadzania przez tę szczelinę strumienia powietrza do chłodzenia i przenoszenia płynnego włóknistego materiału mineralnego odrzucanego z zewnętrznej powierzchni obwodowej każdego kołowrotka zasadniczo w kierunku osi obrotów kołowrotków według wynalazku, charakteryzuje się tym, że szczelina powietrzna jest nachylona w stosunku do osi obrotu odpowiedniego kołowrotka pod kątem 4 do 20°, a korzystnie 5 do 10°, i nadaje strumieniowi powietrza następną składową prędkości skierowaną promieniowo zewnętrznie w stosunku do osi obrotu odpowiedniego kołowrotka, przez co strumień powietrza tworzy stożkowy płaszcz wokół odpowiedniego kołowrotka, którego wierzchołek jest usytuowany z przodu odpowiedniego kołowrotka, względem kierunku przepływu.

Szczelina powietrzna korzystnie jest utworzona w stałym kołnierzu, który współosiowo otacza kołowrotki, od których obwodowych powierzchni następuje wydmuchiwanie włókien, przy czym ścianki szczeliny powietrznej w kołnierzu są równoległe do siebie. Przynajmniej jeden z kołowrotków jest wypukły, przy czym wypukłością jest usytuowana pomiędzy przeciwległymi krawędziami obwodowej powierzchni odpowiedniego wypukłego kołowrotka na odcinku mniejszym niż szerokość odpowiedniej powierzchni obwodowej, korzystnie symetrycznie względnie asymetrycznie pomiędzy krawędziami odpowiedniej powierzchni obwodowej.

155 625

Strumień powietrza tym samym opuszcza szczelinę powietrzną w wymuszonej postaci stożkowego pierścienia wokół obwodowych powierzchni kołowrotków i jest skierowany w kierunku obrotu w wyniku oddziaływania stycznej składowej prędkości, powstającej wskutek zastosowania ustalonych, nachylonych skrzydełek prowadzących w szczelinie powietrznej. Powoduje to znacznie delikatniejsze przenoszenie nowoutworzonych włókien, ponieważ kierunek strumienia powietrza w zasadzie jest zgodny z kierunkiem, w którym są odrzucane włókna.

Siły tarcia pomiędzy strumieniem wdmuchiwanego powietrza a masą powietrza otaczającego kołowrotki, które to powietrze w wyniku obracania się kołowrotków obraca się wraz z nim i są mniejsze niż w uprzednio znanych procesach i dlatego wywierają mniej ujemny wpływ na łamliwość nowoutworzonych włókien.

Ciekły pierścień jest w znacznie mniejszym stopniu poddany oddziaływaniu strumienia powietrza, ponieważ strumień ten jest skierowany ukośnie poprzez ciekły pierścień. Oznacza to, iż ciekły pierścień nie jest chłodzony, odkształcany lub przemieszczany przez strumień powietrza.

Stożkowo ukształtowany dmuch powietrza pomaga również w lepszym rozprowadzaniu strumienia włókien w komorze magazynującej wełnę. Ponadto należy wspomnieć, że utworzona warstwa włókien ma lepszą jakość, ponieważ zawiera przeciętnie dłuższe włókna, co jest wynikiem niższej częstotliwości przerywania i rzadszych skropleń wskutek zredukowanego chłodzenia ciekłego pierścienia i bardziej korzystnych warunków przepływu podczas fibrylacji, co z punktu widzenia technologii procesu oznacza również polepszoną konwersję wejściowej masy ciekłej.

W celu dalszego polepszenia warunków tworzenia się włókien w korzystnym rozwiązaniu wynalazku obwodowa powierzchnia kołowrotka jest wypukła. Wypukłość ta jest bardzo nieznaczna i może być w ten sposób uzyskana, że obszar środkowy obwodowej powierzchni jest płaski, podczas gdy powierzchnie boczne są nachylone ku górze. Położenie wypukłości na obwodowej powierzchni może ulegać zmianie, a jego kształt i położenie może być różne dla różnych kołowrotków. Wypukłość powoduje, że ciekły pierścień jest wycentrowany na obwodowej powierzchni i zajmuje na tej powierzchni ustalone położenie. Oznacza to, że można precyzyjnie określić położenie strumienia włókien utworzonych ponad kołowrotkiem i ustawić strumień powietrza tak, aby natrafiał na strumień włókien na pożądanej wysokości. Na płaskiej powierzchni obwodowej ciekły pierścień ma tendencję do przesuwania się po tej powierzchni w pewnym obszarze, nawet chociaż strumień powietrza nie będzie uderzał o ciekły pierścień. Przesuwając najwyższy punkt wypukłości na obwodowej powierzchni w jedną lub drugą stronę można przesuwać ciekły pierścień a wraz z nim strumień tworzonych włókien w żądane położenie względem strumienia powietrza. Wypukłość daje również korzyść polegającą na tym, że ciekła masa nie musi natrafiać na odbiorczy kołowrotek dokładnie w środku, ponieważ ciekły pierścień i tak zostanie wycentrowany przez wypukłość.

Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie fibrylacyjne według wynalazku w widoku perspektywicznym, fig. 2 - pionowy przekrój wzdłuż linii A-A na fig. 1, w powiększeniu, fig. 3 - częściowy przekrój przez szczelinę powietrzną wzdłuż linii B-B z fig. 2, fig. 4 - przekrój przez szczelinę powietrzną wzdłuż linii D-D z fig. 3, fig. 5 - podobny do fig. 1 pionowy przekrój rozwiązania, w którym zastosowano wypukły kołowrotek, a fig. 6 - obszar C z fig. 5 w powiększeniu.

Na przedstawionych figurach rysunku części odpowiadające sobie oznaczono tymi samymi odnośnikami cyfrowymi. Kołowrotki oznaczono odnośnikami cyfrowymi 1, 2, 3, 4, przy czym kołowrotek 1 stanowi kołowrotek odbiorczy, przy którym jako regułę w urządzeniach fibrylacyjnych wyposażonych w cztery kołowrotki nie stosuje się przedmuchiwania. Ciekła masa spływająca w dół została oznaczona jako 5, zaś ciekły pierścień na rozmaitych kołowrotkach został oznaczony jako 6. Szczelinę powietrzną oznaczono 7, a nachylone łopatki prowadzące w szczelinie powietrznej oznaczono jako 8. Kołnierz ze szczeliną powietrzną 7 oznaczono jako 9, zaś dysze rozpylające spoiwo oznaczono 10. Oznacznik 11 oznacza powietrze, które w wyniku podciśnienia panującego w komorze na wełnę przepływa wokół urządzenia fibrylacyjnego i przenosi włókna do przenośnika magazynującego.

Na figurze 1 pokazano urządzenie fibrylacyjne według wynalazku, które jednakże również dobrze może stanowić urządzenie fibrylacyjne według znanej technologii, ponieważ na fig. 1 nie pokazano szczegółowo szczeliny powietrznej, stanowiącej nowość wynalazku. Na fig. 1 pokazano główne cechy procesu fibrylacji.

155 625

Ciekła masa 5 spływa w dół na obwodową powierzchnię kołowrotka 1 i jest stąd przeznaczona na kołowrotek 2, z którego jest przenoszona na kołowrotek 3 i dalej na kołowrotek 4. Po przylgnięciu do obwodowej powierzchni i wystarczającym przespieszeniu ciekła masa jest odrzucana w postaci włókien w wyniku siły odśrodkowej. Włókna są odrzucane promieniowo na zewnątrz i tam napotykają na strumień powietrza, które jest wdmuchiwane przez szczelinę powietrzną 7 i pomiędzy łopatkami prowadzącymi 8, a później również na powietrze 11, które przepływa wokół urządzenia fibrylacyjnego.

Sposób, w jaki strumień powietrza wdmuchiwany przez szczelinę powietrzną 7 oddziaływuje na strumień włókien, jest uwidoczniony bardziej szczegółowo na fig. 2. Strumień powietrza jest kierowany stożkowo zewnętrznie od osi kołowrotka pod kątem a wynoszącym od 4 do 20 stopni, a korzystnie 5-10 stopni, co oznacza, że strumień powietrza będzie miał składową osiową i promieniową względem kołowrotka. Jednakże według wynalazku strumień powietrza ma również nadawaną składową styczną w kierunku obrotu kołowrotka. Uzyskuje się to przez prowadzenie strumienia powietrza ze szczeliny 7 za pomocą skośnych kanałów strumieniowych, pokazanych na fig. 4. Łopatki 8 szczeliny powietrznej tworzą zatem kąt β z osią obrotu. Ze względu na styczną składową prędkości, strumień powietrza tworzy wirujący płaszcz wzdłuż stożkowo ukształtowanej powierzchni wokół kołowrotka, przy czym wierzchołek stożka znajduje się z przodu kołowrotka, patrząc w kierunku przepływu powietrza. Oczywiście stożkowa powierzchnia nie jest kompletna, lecz kontynnuje konfigurację szczeliny powietrznej, jak pokazano na fig. 1. Na fig. 2 jest również pokazany wynikowy stan włókien, gdy rozpoczynają drogę do komory z wełną. Na fig. 2 są też pokazane dwie dysze 10 natryskujące spoiwo, jedna z przodu kołowrotka i zamontowana na obudowie kołowrotka, a druga w środku kołowrotka 3.

Na figurze 2, 3 i 4 jest pokazany skośny kanał powietrzny według wynalazku. Na fig. 3 jest pokazana część kanałów powietrznych w kierunku przeciwnym do przepływu powietrza, zaś na fig. 4 są pokazane szczeliny powietrza w kierunku promieniowym.

Na figurze 5 pokazano taki sam przekrój urządzenia fibrylacyjnego jak na fig. 2 z tą jednakże różnicą, iż obwodowa powierzchnia kołowrotka jest wypukła.

Na figurze 6 jest pokazany obszar C w powiększeniu. Wskutek efektu siły odśrodkowej ciekły pierścień 6 jest wycentrowany w maksymalnie zewnętrznym położeniu na obwodowej powierzchni. Szerokość ciekłego pierścienia jest jest oznaczona przez b. W wyniku efektu centrowania, ciekły pierścień będzie usytuowany w odległości a od szczeliny powietrznej 7. Linia środkowa strumienia powietrza będzie leżała w odległości h od punktu środkowego ciekłego pierścienia, który znajduje w odległości t od obwodowej powierzchni. Jeżeli pożądane jest regulowanie odległości h, to można tego dokonać przez przemieszczenie punktu środkowego wypukłości w pożądanym kierunku. Jeżeli odległość h ma być mniejsza wówczas ciekły pierścień powinien być wycentorwany bliżej szczeliny powietrznej, zaś jeżeli odległość h ma być większą, wówczas ciekły pierścień powinien być wycentrowany dalej od szczeliny powietrznej. Odległość h może również być regulowana przez regulowanie średnicy kołowrotka.

Wypukłość obwodowej powierzchni została na figurach cokolwiek przesadzona. W rzeczywistości różnica pomiędzy wielkościami średnic dmm i dmax jest rzędu 1-3%.

Usytuowanie wypukłości na kołowrotkach może być rozmaite dla poszczególnego kołowrotka że względu na skuteczne wykorzystanie strefy fibrylacji w kierunku osiowym, tak że strumienie włókien z rozmaitych kołowrotków nie przecinają się ze sobą, tylko są osiowo przemieszczone względem siebie.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie fbrylacyjne do wytwarzania wełny mineralnej, zawieraaące przynajmniej jeden szybkoobrotowy kołowrotek, element kierujący spływ płynnej masy ku dołowi na zewnętrzną powierzchnię obwodową pierwszego z kołowrotków, szczelinę powietrzną usytuowaną współosiowo i przylegle wokół każdego kołowrotka oraz element wprowadzający przez tę szczelinę strumień powietrza do chłodzenia i przenoszenia płynnej masy włóknistego materiału mineralnego odrzuconego z zewnętrznej powierzchni obwodowej każdego kołowrotka zasadniczo w kierunku

155 625 osi obrotu kołowrotków, znamienny tym, że szczelina powietrzna (7) jest nachylona w stosunku do osi obrotu odpowiedniego kołowrotka (1, 2, 3, 4) pod kątem 4 do 20°, a korzystnie 5 do 10°, rozwierającym się w kierunku przebiegu procesu wytwarzania wełny mineralnej.
2. Urządzenie fibrylacyjne według zastrz. 1, znamienne tym, że szczelina powietrzna (7) jest utworzona w stałym kołnierzu (9), który współosiowo otacza część kołowrotków (2, 3, 4), na których obwodowych powierzchniach następuje wydmuchiwanie włókien, przy czym ścianki szczeliny powietrznej (7) w kołnierzu (9) są równoległe do siebie.
3. Urządzenie fibrylacyjne według zastrz. 1, znamienne tym, że przynajmniej jeden z kołowrotków (1, 2, 3, 4) jest wypukły.
4. Urządzenie fibrylacyjne według zastrz. 3, znamienne tym, że wypukły kołowrotek ma wypukłość usytuowaną pomiędzy przeciwległymi krawędziami obwodowej powierzchni odpowiedniego wypukłego kołowrotka na odcinku mniejszym niż szerokość odpowiedniej powierzchni obwodowej.