PT82196B - Instalacao para a producao de fibras minerais a partir de materias primas silicatadas em particular basalto com um modulo de viscosidade modular de pelo menos 1,5 pelo processo de sopragem por injector - Google Patents
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Description
DESCRIÇãO DO INVENTO invento refere-se a uma instalação para a produção de fibras minerais a partir de matérias-primas silicatadas, em particular basalto, com um módulo de viscosidade modular de pelo menos 1,5, pelo processo de sopragem por injector, segundo o conceito geral da reivindicação 1.
Pelo conceito aqui empregue de módulo de viscosidade modular, habitual na indústria do vidro, entende-se o quociente sem dimensão dos seguintes componentes habituais de uma rocha de basalto:
Si02 + 2A12°3 m = ---------------------------------------------------Ti02 + 2Fe20-j + CaO + MgO + Na20 + K20 em que os componentes devem ser postos em moles.
Numa tal instalação, pretende-se sempre obter fibras minerais particularmente finas e longas que contenham tão poucos resíduos não estirados, as chamadas pérolas, quanto possível. Para isso, dá-se à conduta que forma um canal de desfibrja mento entre as duas metades de injector soprador uma forma tão estreita quanto possível para conseguir o perfil da corrente ne cessário no canal da extracção e estiramento das fibras. Verificou-se que um alargamento da conduta como no trabalho com fios primários mais grossos para aumentar o rendimento, conduz rapidamente a um aumento da parte das pérolas, o que presumivelmente é atribuível a uma subida descontrolada da pressão na zona do escape do dispositivo de injectores sopradores. Além disso, ve rificou-se que a uma temperatura mais alta (cerca de 1400QC) do fio primário nas aberturas de saída da tina distribuidora são produzidos fios preferivelmente curtos mas finos com uma grossjj ra algo menor, enquanto que a uma temperatura mais baixa (cerca de 13302C) se obtém fios mais longos e mais grossos, subindo ni tidamente porém o teor em pérolas. Além disso, o rendimento ba_i xa forçosamente com a velocidade de escoamento do fundido das aberturas de saída abaixada pela maior viscosidade quando a teni
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peratura do fundido é diminuída.
Embora para a maioria dos casos de aplicação se prete_n da mesmo assim produzir uma lã tão fina quanto possível, que com alto rendimento possa, em regra, ser obtida relativamente livre de pérolas, há também casos de aplicação em que se deseja fios mais grossos de maior comprimento, desde que possam ser obtidos consideravelmente livres de pérolas e com alta produtividade. Um tal caso de aplicação é por exemplo a produção de corpos fil_ trantes para silenciadores de gases de escape, como panelas de escape de automóveis, em que uma boa reacção da lã ao sopro tem uma importância primordial. Como o processo de desfibramento no processo de sopragem por injector é dominado por uma série de grandezas influenciadoras que concorrem de maneira dificilmeri te adivinhável, uma adaptação da produção ao fabrico de fibras para silenciadores, por exemplo, levanta problemas consideráveis e não se consegue uma qualidade ou produtividade satisfatjó ria.
Perante isto, o invento tem como objectivo criar uma instalação para a produção de fibras minerais que em alta prodjj tividade, portanto alto rendimento, que permita um fabrico, amplamente livre de pérolas, de fibras longas e relativamente gros. sas com uma espessura eventualmente acima de 10 ^un.
Este objectivo é alcançado através das características da reivindicação 1.
Deste modo, a secção de saída dos orifícios de saída da tina distribuidora, que habitualmente tem cerca de 2 mm , em correspondência com um diâmetro de cerca de 1,5 mm no caso de orifício de saída circular é primeiro nitidamente aumentada, de modo que também a uma temperatura baixa do fundido resulte um fio primário grosso como primeira condição para um alto rendimento. Através do aumento feito depois na distância vertical entre as aberturas de saída da tina distribuidora e as fendas de sopragem para gás impulsor, em regra ar, tem-se um percurso comparativamente mais longo em que o fio primário grosso está exposto à acção arrefecedora e ao atrito tirante da corrente de ar secundário que é aspirada à maneira de um injector através do
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jacto de gás impulsor juntamente com □ fio primário para a conduta do injector. Embora a acção arrefecedora actue plenamente, o atrito tirante da corrente de ar secundária é tornado apenas reduzidamente eficaz em vista da grande medida da largura da conduta do injector, de modo que o material do fio primário atinja já relativamente frio a altura das fendas de sopragem mas ainda em fio comparativamente grosso. Como medida seguinte pode-se pensar também em introduzir o gás impulsor arrefecido na conduta do injector. Em cada caso pode-se trabalhar com uma quantidade de gás impulsor comparativamente grande a uma pressão de sopragem pequena em correspondência com uma pressão-padrão abaixo de 3 bar, de modo que, com uma quantidade tão grande quan to possível de gás impulsor, seja iniciado o desfibramento, que devido ao perfil de velocidade auto-regulável na conduta do injector dá de maneira conhecida uma condução lateral do fio primário e uma separação em fios isolados que depois são extraídos através de formação de laços. Considerando o grande comprimento vertical da conduta do injector, o fundido está exposto numa extensão correspondentemente grande a estas acçães das correntes na conduta do injector de modo que apesar de um arrefecime_n to prévio relativamente forte e de um desfibramento frio, por assim dizer, são formadas fibras grossas com um diâmetro de 10 ytm ou mais. Verificou-se com surpresa que não aparece uma fo_r mação de pérolas no essencial do circuito como seria de recear em vista da grande largura da conduta, pois devido às velocidades do gás impulsor relativamente pequenas pode-se trabalhar sem problemas com as quantidades de gás impulsor necessárias p.a ra garantir uma distribuição mais correcta da corrente desde a extremidade de saída da conduta do injector, sem golpes de pres são descontrolados.
Numa concretização preferida em particular prevê-se segundo a reivindicação 2 que os bordos de condução de ar das fendas de sopragem estreitem localmentè a conduta do injector de modo nítido. Deste modo surge à altura das fendas de sopragem um salto pronunciado da pressão que parece repartir em fios isolados, à maneira de uma explosão, o fio primário relativameri te frio mas pouco viscoso e de grande grossura, podendo então
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-6aqueles fios isolados ser estirados livres de pérolas na propor, ção desejada na extensão restante relativamente longa da conduta do injector. 0 emprego de bordos de condução de ar ou outras delimitações interiores da fenda de sopragem para formar um estreitamento local pronunciado da secção está em desacordo com a maneira de proceder habitual, segundo a qual se tenta manter tão pequena quanto possível a influência da corrente através das fendas de sopragem. Para isso, mudou-se mesmo as fendas de sopragem da zona da conduta do injector, para se poder levar o gás impulsor,sem quaisquer perturbações mecânicas, para a conduta do injector aproveitando somente o efeito Coanda (cf, por ex. a patente alemã 11 90 135).
Outras particularidades, caracteristicas e vantagens do invento serão notadas na seguinte descrição de uma forma de execução, com referência aos desenhos que mostram:
Fig. 1 - uma instalação de acordo com o invento em vista de frente esquemática;
Fig. 2 - a instalação da Fig. 1 em vista de lado; e
Fig. 3-o pormenor do círculo III da Fig. 2, em tamanho natu ral.
Como ilustrado nas Figs. 1 e 2, uma instalação de acordo com o invento serve para transformar um fundido mineral 1 posto na zona superior da instalação em fibras minerais, que são depostas numa correia transportadora 3 para formarem uma ti ra de fibras minerais contínua 2 e serem deslocadas - na representação da Fig. 2 são deslocadas para a direita. Como indicado na Fig. 2, a correia transportadora 3 está provida de perfurações 4, através das quais ar ou gás pode ser aspirado de maneira não ilustrada mais pormenorizadamente, como é habitual na produção de fibras minerais.
fundido 1 vindo de uma tina de fundido não represeri tada mais pormenorizadamente é conduzido, no caso exemplificado, a duas tinas distribuidoras 5-dispostas lado a lado, que possuem uma série de aberturas de saída 6 para fundido. As tinas dis tribuidoras 5 são feitas como é habitual e conhecido de piat_i
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Ρ 809 DE III na, e são mantidas a uma temperatura desejada através de chamas nas cavidades laterais 7.
Por baixo das aberturas de saída 6, também como é habitual em princípio no processo de sopragem por injector, estão montados dispositivos de injector soprador 8 que consistem cada um em duas metades de injector 9 e numa conduta do injector 10 disposta entre aquelas, pela qual passam os fios primários do fundido saídos dos orifícios de saída 6 segundo as linhas de queda 11 visíveis na Fig. 2 e onde os ditos fios são desfibrados através de gás impulsor que é contido sob pressão nas cavidades 12 das metades de injector e soprado para a conduta de i_n jector 10 por fendas de sopragem não visíveis nas Figs. 1 e 2. Os processos aqui descritos são conhecidos pelos peritos.
No lado de saída dos dispositivos de injector 8, que no desenho é o lado inferior, sai um feixe de corrente 31 (cf. Fig. 3) que contém gás impulsor, ar secundário aspirado desde o lado de cima do dispositivo de injector 8 através da acção de injector do gás impulsor soprado, juntamente com gases de escape de combustão vindos das cavidades 7, e as fibras recém-form_a das a uma temperatura ainda alta. □ feixe de corrente 31 chega a condutas de guia 13 convergentes como injectores, através de cujo lado de cima é aspirado mais uma vez ar secundário para continuar o arrefecimento, e a mistura de fibras e gás assim formada sai de novo como um feixe de corrente pela saída das condutas de guia 13. Devido ã forma extensa da conduta do injector 10 e das condutas de guia 13, os feixes de corrente têm naturalmente uma forma correspondentemente extensa e aparecem meramente como cones circulares esguios quando vistos como na Fig. 2 ou 3. Na zona da extremidade inferior dos poços de condução 13 estão dispostos pulverizadores 14 para a pulverização de fluido de arrefecimento, tal como água, e pulverizadores 15 para a pulverização de aglutinante, tal como resina fenólica, de consistência fluida. A dita zona é simultaneamente a zona de entrada de um poço de queda designado no conjunto por 16, que apresenta em sucessão descendente uma primeira secção 16a, uma segunda secção 16b, e uma terceira secção 16c. No interior do poço de queda 16 as fibras em queda arrefecem ainda mais e dis
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Ρ 809 DE III tribuem-se pela secção do poço de queda, de modo que sobre a correia transportadora 3 resulta um depósito uniforme com a fo_r ma de uma tira 2, sendo os gases levados e introduzidos no poço de queda 16 aspirados da maneira conhecida já indicada atrás.
A secção inferior 16c do poço de queda 16 apresenta paredes laterais móveis 18, que são reguláveis por elementos de regulação 19, por exemplo, mediante deslocação paralela, e estão unidas por portadores 17 às paredes contíguas da secção média 16b, além de delimitarem as margens da tira, como mostrado na Fig. 1. Como se deduz da representação em corte do desenho na zona do poço de queda 16, as paredes frontais 20 da secção média 16b chegam até à zona da secção inferior 16c e formam assim também as paredes frontais desta. As paredes frontais 20 de todo o poço de queda 16 estão dispostas rigidamente, sendo a parede frontal que está adiante da seta 21 mais curta em corres, pondência com a altura da tira de fibras minerais 2, de modo que a tira de fibras minerais 2 possa sair da zona do poço de queda 16, tendo lugar logo após a saída uma compressão e uma igualação de altura através de um rolo 22 igualmente arrefecido.
Efectivamente, deste modo algumas das paredes envolventes do poço de queda 16 são móveis, como as paredes laterais 18 da secção inferior 16c, através de deslocação paralela, e se necessário também as paredes laterais da secção média 16b através de movimento oscilatório nas charneiras 23, mas se todas as paredes envolventes estiverem configuradas fixamente, não possjj em portanto qualquer possibilidade de movimento para uma auto-limpeza contínua ou equivalente. No entanto, para tal fim todas as paredes envolventes do poço de queda 16 estão configuradas como paredes duplas e são atravessadas nas cavidades assim formadas por um fluido de arrefecimento que é introduzível e evacuável através das ligaçães 24 e ligaçães 25, respectivamente.
Quanto a outras particularidades, características e vantagens das condutas de guia 13 e da pulverização aí feita de água e aglutinante, bem como da configuração do poço de queda 16, remete-se e refere-se expressa e inteiramente ambos os pedidos
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Ρ 809 DE III de patente alemã paralelos da mesma requerente e com a mesma data intitulados Instalação para a produção de fibras minerais a partir de matérias-primas silicatadas como o basalto pelo prq cesso de sopragem por injector e Instalação para a produção de fibras minerais a partir de matérias-primas silicatadas como basalto, em particular pelo processo de sopragem por injector nas actas advocatórias 11 GH04 41 e 11 GH04 42.
A zona do dispositivo de injector 8 está ilustrada com mais pormenores na Fig. 3, que reproduz em tamanho natural esta parte da instalação segundo o invento, como se pode reconhecer pela escala representada.
A estrutura de princípio do dispositivo de injector 8 e da tina distribuidora 5 com orifícios de saída 6 já Foi expl_i cada mais atrás. Como indicado na representação maior da Fig. 3, a conduta do injector 10 apresenta paredes paralelas 26, cujas extremidades superiores possuem um arredondamento 27. 0 ar redondamento 27 é encimado por um bordo de condução de ar 28 que forma com a parede 26 próxima uma fenda de sopragem 29, cuja extremidade traseira comunica com uma cavidade agregada 12 para ar comprimido ou gás comprimido. Deste modo é gerado no gás um perfil de velocidade com alta velocidade na zona das paredes 26 da conduta e menor velocidade na zona intermédia da conduta do injector 10. A sua acção de troca com o fundido dá a formação de laços necessária para o desfibramento, como é conhecido.
A secção de saída dos orifícios de saída 6 da tina di£ 2 tribuidora 5 pode ter no caso exemplificativo 3,1 mm , o que coni parado com as secções de saída habituais é um valor muito alto. Deste modo, o fundido pode sair da tina distribuidora 5 a uma temperatura relativamente baixa de cerca de 13309C e, em consequência da baixa viscosidade, em quantidade suficiente e ser e.x posto ao desfibramento. A distância vertical vA entre o orifício de saída 6 e as fendas de sopragem-29 situadas à mesma altjj ra é de 11 mm e consequentemente é ' escolhida com um valor igualmente alto. Deste modo consegue-se mais um arrefecimento do fio primário até ao desfibramento à altura das fendas de sopragem 29. A largura horizontal hB da conduta do injector 10 é
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Ρ 009 DE III no caso exemplificativo de 12 mm, portanto um valor igualmente muito alto, □ que tem primeiramente como consequência a corrente secundária aspirada juntamente com o fio primário arrefecer eficazmente este ainda mais, pré-estirando-o no entanto apenas insignificantemente, pois a velocidade da corrente permanece muito baixa para isso. Deste modo chega à zona das fendas de sopragem 29 um fio primário relativamente grosso mas relativamente frio. Aí, os bordos de condução de ar sobressaem na secção livre da conduta, estreitando a largura hB da conduta do i_n jector, e terminam preferivelmente numa esquina externa 30 rela, tivamente afiada, de modo que resulta uma alteração acentuada da corrente com salto de pressão.
Este salto de pressão auxilia eficazmente o rasgamento imediato do fio primário compacto e frio no sentido de um desfibramento frio, após o que fica à disposição consoante □ comprimento vL da conduta do injector contígua um comprimento mais uma vez invulgarmente grande de 4u mm, no caso exemplifica do. Atendendo ao bom arrefecimento prévio, é raro chegar a haver formação de pérolas, apesar da longa extensão de desfibrame_n to. Além disso, pode-se trabalhar com uma velocidade do ar rela tivamente pequena e uma grande quantidade de ar saído das fendas de sopragem 29, de modo que também se evita à saída da conduta do injector 10 golpes de pressão, que favoreceriam novamente a formação de pérolas.
No feixe de corrente 31 saído da conduta do injector há assim fibras de grande diâmetro, eventual mente superior a 10 ^uri, e de grande comprimento com uma formação de pérolas mín_i ma, sendo o rendimento inteiramente satisfatório em vista da grande quantidade debitada apesar da baixa viscosidade, devido à grande medida dos orifícios de saída 6.
Claims (2)
1 - Instalação para a produção de fibras minerais, a partir de matérias primas silicatadas, em particular basalto, com um módulo de viscosidade modular de pelo menos 1,5, pelo
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Ρ 809 DE III processo de sopragem por injector,
- com uma tina de fundido e pelo menos uma tina distri. buidora (5) alimentada por aquela com orifícios de saída (ó) pa. ra fios primários do fundido (1),
- com um dispositivo de injectores sopradores (8) dis posto distanciadamente sob os orifícios de saída (ó), em simetria relativamente à linha de queda (11) dos fios primários,
- com um poço de queda (16) disposto sob o dispositivo de injectores sopradores (0), e
- com uma correia transportadora (3) disposta na extremidade inferior do poço de queda (16) para recolha e transporte das fibras minerais produzidas como tira contínua (2), em que o dispositivo de injectores sopradores (θ) consiste em duas metades do injector soprador (9) que delimitam uma conduta do injector (10) situada entre elas e receptora de vários fios primários correndo paralelamente lado a lado e apresentam uma fenda de sopragem (29) para gás impulsor dirigida para baixo na conduta do injector (10), estando cada uma disposta à mesma altura da fenda de sopragem (29) da outra metade de injector sopra dor (9), caracterizada por
- os orifícios de saída (6) da tina distribuidora (5)
2 2 apresentarem uma secção entre 1,5 mm e 3,5 mm , em particular
2 de cerca de 3,1 mm ,
- a distância vertical (vA) entre os orifícios de saída (6) da tina distribuidora (5) e as fendas de sopragem (29) para gás impulsor estar entre Θ mm e 15 mm, em particular 11 mm,
- a largura horizontal (hB) da conduta do injector (10) sob as fendas de sopragem (29) ser de entre 5 mm e 80 mm, em particular de 40 mm.
2 - Instalação de acordo com'a reivindicação 1, caraç terizada por as fendas de sopragem (29) estarem cobertas até ao meio da conduta do injector (10) por rebordos condutores de ar (28) que sobressaem na conduta do injector (10) pelo menos 0,5 mm, em particular mais que 1 mm, a fim de estreitarem localmente
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