Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung zylindrischer Körper aus Fasern unter Mitverwendung eines Bindemittels Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur fortlaufenden Herstel- lung von zylindrischen Körpern aus anorga nischen oder organischen Fasern unter Mit verwendung eines Bindemittels, vornehmlich solcher zylindrischer Körper oder Schalen, wie sie zum Beispiel als Wärme- und Kälte schutz für Rohrleitungen und dergleichen be nutzt werden. Geeignete Fasern für diesen Zweck sind insbesondere Glas-, Schlacken-, Gesteins- und Asbestfasern, während als Bindemittel beispielsweise Kunstharze, Gummi, Bitumen, Zement, Gips und dergleichen in Frage kommen.
Bei den bisherigen Verfahren zur Her stellung solcher Körper bestehen erhebliche Sehwierigkeiten hinsichtlich der Erzielung der richtigen Dichte der Faserkörper und der Dosierung und Verteilung des Bindemit tels in dem Körper. Vor allem ist es auch sehwer, dem Faserkörper unter Beibehaltung der erforderlichen Porosität die für die Hand habung, den Transport und die Montage nötige Eigenfestigkeit zu geben, weshalb viel fach Bandagen aus Papier- oder Gewebestrei fen um die Faserkörper gewickelt werden, um ihnen den nötigen Zusammenhalt zu verleihen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ge stattet., die Faserkörper in fortlaufender Fer- tigung in gewünschter Dichte und mit an gemessenem, regelmässig verteiltem Bindemit- telgehalt sowie einer geeigneten Eigenfestig keit wirtschaftlich herzustellen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur fortlaufenden Herstellung zylindrischer Kör per aus Fasern, insbesondere Glas-, Schlak- ken-, Gesteins- und Asbestfasern, unter Mit- verwendung eines durch Temperaturverände- rung erhärtenden Bindemittels ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern durch einen Trichter hindurch einem in der Trichterachse liegenden,
sich drehenden Dorn zugeführt und in Anwesenheit des Bindemittels auf diesem schraubenförmig aufgewickelt werden und der so entstehende Faserkörper durch. den Dorn mit Abstand umgebende Förder- mittel, die einen zum Dorn konzentrischen Führungsmantel bilden, auf dem Dorn fort bewegt wird, wobei auf das Bindemittel wäh rend der Fortbewegung des Körpers ein die zum Erhärten erforderliche Temperaturver änderung bewirkender Strom eines gasförmi gen Mediiuns zur Einwirkung gebracht wird. Die verwendeten Fasern können vorteilhaft unmittelbar von der Erzeugungsstelle kom men.
Das Bindemittel kann zum Beispiel in pulveriger oder flüssiger Form eingebracht und den Fasern entweder schon bei der Her stellung derselben oder unmittelbar vor der Aufwicklung auf den Dorn zugeführt wer den.
Je nach der Natur des verwendeten Binde mittels kann das Erhärten zum Beispiel durch einen Warmluftstrom (etwa im Falle von Polymerisationskunstharzen) oder auch durch einen Kaltluftstrom bewirkt werden.
Zur Beschleunigung der Bildung des Wik- kels auf dem Dorn und zur Erhöhung der Dichte ist es zweckmässig, den in dem Tr ieh- ter ankommenden Fasern eine der Drehrich tung des Dornes entgegengesetzte Drehung um den Dorn zu erteilen.
Um den Beginn der Bildung eines dichten Faserkörpers zu erleichtern, kann auf die durch den Trichter eingeführten Fasern von aussen her eine Schubkraft parallel zur Dorn achse ausgeübt werden. Diese Schubkräfte können aber auch dauernd oder zeitweise während der Formung des Faserkörpers zur Anwendung gelangen.
Durch Regelung der Zufuhrmenge der Fasern in der Zeiteinheit, durch Änderung der Drehgeschwindigkeiten des Dornes und der Fasern in bzw. mit dem Aufnahmetrich ter sowie durch mehr oder weniger starke Anwendung der genannten Schubkräfte und schliesslich durch Wahl der Steigung des Schraubenganges lässt sich die Dichte der hergestellten Faserkörper in weiten Grenzen ändern.
Zur Anbringung der Faserkörper auf Rohrleitungen und dergleichen ist es vielfach angebracht oder notwendig, den Faserkörper in Längsrichtung aufzuschlitzen, damit er um die Leitung gelegt werden kann. Um diesen Vorgang zu erleichtern, kann der Faserkör per schon während seiner Entstehung mit den erforderlichen Längsschlitzen versehen wer den.
Eine zur Ausübung des erfindungsgemä ssen Verfahrens geeignete Vorrichtung be steht aus einem um seine Achse drehbaren Faserauffangtrichter, dem die Fasern vor zugsweise auf pneumatischem Wege zugeführt werden- und in dessen Achsrichtung ein ent gegengesetzt zum Trichter drehbarer Wickel dorn vorgesehen ist, der sieh durch einen fest- stehenden, den Dorn konzentrisch umgeben den und an die Trichtermündung sich an schliessenden, offenen Schraubengang er- streeh-t, zwischen dessen Windungen, vorzu-s- weise nahe der Triehtermündung, beispiels weise aus Blas- oder Spritzdüsen bestehende, düsenartige Vorrichtungen zum Einführen von pulverförmigen oder flüssigen Bindemit teln einmünden.
Uni. die im Auffangtrichter ankommenden Fasern auf dessen Innenfläche zu verteilen und vorübergehend zu halten, kann der Trich ter gelocht und von einem Saugkasten um geben sein. Damit das durch die Düsen zu geführte Bindemittel sieh gleichmässig in dem Faserkörper verteilt und auch bis zu den innersten Fasern dringt, kann der Wickel dorn wenigstens zum Teil hohl ausgebildet, im Bereich der Bindemitteldüsen mit. Loehrn- gen versehen und an eine Unterdruckquelle angeschlossen sein, -#vodureh das zugeführte Bindemittel in den Faserkörper hineingesogen wird .
Dadurch, dass das Bindemittel zwischen den Windungen des Schraubenganges einge führt wird, gelangt es auf einem entsprechen den schraubenförmigen Weg in den Faser körper, und es wird verhütet, dass die Win dungen selbst durch das Bindemittel verklebt werden.
Falls ein durch Wärmeeinwirkung erhär tendes Bindemittel verwendet wird, ist es zweckmässig, am Gewindegang mit. Heizele- menten zur Erzeugung warmer Luft versehene Kästen anzubringen, wobei die warme Luft vorzugsweise mittels eines gemeinsamen Ge bläses dareh die Wandung des Faserkörpers hindurchgeführt wird.
Um eine gute Mitnahme des Faserwickels durch den Dorn bei dessen Drehung zu ge währleisten, ist dieser zweckmässig auf seiner Aussenfläche mit als Mitnehmer wirkenden Rippen oder sonstigen Erhöhungen versehen. Ausserdem besitzt der Dorn vorzugsweise zwei in seiner Längsrichtung verlaufende, diame tral einander gegenüberliegende, radiale Trennmesser, die bei der Entstehung des Fa serkörpers entsprechende Längsschnitte in dem Körper erzeugen. Diese Trennmesser enden zweckmässig in einem kurzen Abstand von der Innenfläehe des die Förderung des Isolierkörpers bewirkenden Schraubenganges.
Auf diese Weise verbleibt eine zusammenhän gende, wenn auch dünne Faserschicht am Umfang des Körpers. Bei der Aufbringung eines solchen Faserkörpers auf eine Rohrlei- tung lässt sich an einem der Schlitze die Um- fangssehicht leicht durchschneiden und dann der Faserkörper um die Verschlussschicht des gegenüberliegenden Schlitzes seharnierartig aufklappen und bequem um die Leitung legen. In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform einer derartigen Vorrich tung in einem Längsschnitt (Fig. 1) und einem Querschnitt (Fig.2) zum Teil in An sieht dargestellt.
Durch eine pneumatische Leitung 1 wer den die beispielsweise unmittelbar von der Erzeugungsstelle kommenden Fasern in einen gelochten Trichter 2 geblasen, der von einem Motor 3 aus über das Getriebe 4 in Drehung um seine Achse versetzt wird. Der Trichter ist von einem Saugkasten 5 umschlossen, der durch die Leitung 6 an die Saugseite 7 eines Gebläses 8 angeschlossen ist. Durch den in dem Kasten 5 erzeugten Unterdruck werden die Fasern auf der Trichterinnenfläche vor- iibergehend zum Anheften gebracht und mit dem Trichter in Umdrehung versetzt.
Axial durch den Trichter hindurch und über dessen Mündung hinaus erstreckt sich ein zylindriseher Dorn 9, der in einem Lager 10 gehalten und durch das Getriebe 4 in einer der Drehrichtung des Trichters 2 entgegen gesetzten Richtung gedreht wird. Der Dorn 9 ist, auf seiner Aussenseite mit Rippen 11 ver sehen, die dazu dienen, bei der Drehung des Dornes den sich aufwickelnden Faserkörper mitzunehmen.
Ausserdem besitzt der Dorn 9 zwei längs verlaufende Trennmesser 12, die dem oben angegebenen Zweck des Aufschlitzens des Fa serkörpers dienen. An ihren vordern Enden laufen diese Trennmesser zweckmässig, wie bei 12u gezeigt, schräg aus. Anschliessend an die Mündung des Trich ters 2 ist ein den Dorn 9 konzentrisch um gebender Gewindegang 13 angeordnet. Die aus dem Trichter 2 um den Dorn 9 gewickelten Fasern werden bei der Drehung des Dornes 9 von diesem mitgenommen und legen sich gegen die Innenfläche des Gewindeganges 13 an, der durch seine Windungen eine regelmässige Fortbewegung des entstehenden zylindrischen Faserkörpers auf dem Dorn bewerkstelligt.
Kurz hinter der Mündung des Trichters 2 sind ein oder mehrere Blas- öder Spritzdüsen 14 vorgesehen, die der Ziüührimg eines aus Puder oder einer Lösung bestehenden Binde mittels dienen und dieses durch den Zwischen raum zwischen den Windungen des Schrau benganges in den entstehenden Faserkörper eintragen. Damit das Bindemittel sich bis in die innerste Faserschicht des Faserkörpers hinein verteilt, ist es zweckmässig, den Dorn . wenigstens zum Teil hohl auszubilden und im Bereich der Düsen 14 mit Lochungen 15 zu versehen. Der Hohlteil ist durch eine Leitung 16 an eine Unterdruckquelle, beispielsweise an die Saugseite 7 des Gebläses 8, angeschlossen.
Der im Dorn 9 erzeugte Unterdruck bewirkt durch die Löcher 15 hindurch einen Saugzug auf das durch die Düsen 14 in den Faserkör per eingetragene Bindemittel, so dass dieses zum Dorn hin angesaugt wird.
Vor dem Trichter 2 ist auf dem Dorn 9 ein kegelartiger Stopfer 17 längsverschiebbar angeordnet, der unter der Wirkung einer Kurvenseheibe 18 und Stössel 19 einerseits und einem Gewicht 20 anderseits auf dem Dorn hin und her bewegt werden kann. Dieser Stopfer 17 dient dazu, besonders zu Beginn des Arbeitsganges die Fasern in dem Raum zwischen dem Dorn 9 und der Innenfläche des Sehraubenganges 13 zusammenzudrücken, so dass ein entsprechend zylindrischer Faser körper entsteht. Der Stopfer 17 kann aber auch während des ganzen Formganges hin durch dauernd oder zeitweise in Tätigkeit gehalten bzw. gesetzt werden, um die Dichte des entstehenden Faserkörpers zu erhöhen.
Hinter den Bindemitteldüsen 14 ist um den Gewindegang ein Kasten 21 angeordnet, der durch eine Zwischenwand 22 in zwei Kammern 21a und 21b unterteilt ist. In der Kammer 21a sind aus elektrischen Wider ständen bestehende Heizelemente 23 oder andere Heizvorrichtungen angeordnet. Die Kammer 21a ist an den Druckstutzen 24 des Gebläses 8 und die Kammer 21b durch die Leitung 25 an den Saugstutzen 7 des Gebläses 8 angeschlossen. Die Leitung 25 kann aber gegebenenfalls auch ins Freie führen oder mit einer ins Freie führenden Abzweigung ver sehen sein.
Anschliessend an den Kasten 21 ist um den Dorn 9 und den darauf befindlichen Fa serkörper ein Kasten 26 angebracht, der oben eine als Ansaugöffnung dienende gelochte Platte 27 besitzt und unten durch eine Lei tung 28 mit dem Saugstutzen 7 des Gebläses 8 verbunden ist.
Durch das Gebläse 8 findet dauernd eine Förderung von Luft statt, die durch die Lei teng 6 einerseits und die Leitung 28 mit dem Kasten 26 anderseits angesaugt wird. Aus dem Druckstutzen 24 des Gebläses 8 gelangt die Luft in die Kammer 21 a, wird dort an den Heizkörpern 23 erwärmt und strömt zwischen den Windungen des Schraubenganges 13 durch den Faserkörper hindurch, um ober halb des Gewindeganges durch die dort be findlichen Heizkörper 23 gegebenenfalls noch mals aufgewärmt zu werden, worauf sie in Richtung des eingezeichneten Pfeils zum zwei ten Male, und zwar diesmal von oben nach unten, durch den Faserkörper hindurch geschickt wird, worauf sie durch die Leitung 25 aus der Kammer 21b zum Gebläse zurück geführt wird.
Dieser Warmluftstrom dient dazu, je nach Beschaffenheit des Bindemittels dieses durch die Wärmeeinwirkung auszuhär ten. Anschliessend an diese Wärmebehandlung oder statt deren findet in dem Kasten 26 ein Kühlen des Bindemittels durch die hier durch gesaugte Frischluft statt. Ein solches Kühlen ist beispielsweise erforderlich, wenn als Binde mittel bituminöse Stoffe verwendet werden.
Anstatt für die Ströme ein gemeinsames Gebläse 8, wie gezeigt, zu verwenden, können natürlich die verschiedenen Ströme auch durch gesonderte Gebläse erzeugt werden. Ge gebenenfalls kann die Erhärtung des Binde mittels auch durch Dampf- oder Gasströme bewirkt werden.
Der Stopfer 17 besitzt eine Schmiernut 29 mit einem eingelegten Ring aus Filz oder sonstigem Faserstoff, dem durch eine Leitung 30 Schmiermittel zugeführt werden. Bei den Hin- und Herbewegungen des Stopfers 17 fin det durch den Schmierring eine ständige Schmierung des Dornes 9 statt, wodurch das ('leiten der Fasern auf diesem erleichtert wird.
Das ans dem Kühlkasten 26 austretende Produkt ist ein zylindrischer Faserkörper, der die gewünschte Dichte und die notwendige Eigenfestigkeit besitzt, um gehandhabt, be fördert und montiert zu werden. Durch eine Trennvorrichtung, die beispielsweise aus einer Kreissäge 31 besteht, kann der Faserkörper auf gewünschte Längen geschnitten werden.
Die erzeugten Faserkörper können nicht nur als Wärme- oder Kältesehutzkörper, son dern auch als Filter und, bei geeigneten Kleb- stoffzusä.tzen, selber als Rohre zum Leiten von Flüssigkeiten und Gasei verwendet werden.
Method and device for the production of cylindrical bodies from fibers with the use of a binder The invention relates to a method and a device for the continuous production of cylindrical bodies from inorganic or organic fibers using a binder, primarily such cylindrical bodies or shells as they are for example, as heat and cold protection for pipes and the like be used. Suitable fibers for this purpose are, in particular, glass, slag, rock and asbestos fibers, while synthetic resins, rubber, bitumen, cement, gypsum and the like can be used as binders.
In the previous method for the manufacture of such bodies, there are considerable difficulties in terms of achieving the correct density of the fiber body and the dosage and distribution of the Bindemit means in the body. Above all, it is also difficult to give the fiber body the inherent strength required for handling, transport and assembly while maintaining the required porosity, which is why bandages made of paper or fabric strips are often wrapped around the fiber body to give them the necessary To give cohesion.
The method according to the invention enables the fiber bodies to be produced economically in continuous production in the desired density and with a measured, regularly distributed binder content and suitable inherent strength.
The method according to the invention for the continuous production of cylindrical bodies from fibers, in particular glass, slag, rock and asbestos fibers, with the use of a binding agent that hardens due to temperature change is characterized in that the fibers pass through a funnel to an in lying on the funnel axis,
fed to the rotating mandrel and, in the presence of the binding agent, wound onto this in a helical manner, and the fiber body thus formed. Conveying means surrounding the mandrel at a distance, which form a guide jacket concentric to the mandrel, is moved on the mandrel, a flow of a gaseous medium causing the temperature change required for hardening being brought into effect on the binder during the movement of the body becomes. The fibers used can advantageously come directly from the point of production.
The binder can, for example, be introduced in powder or liquid form and fed to the fibers either during the manufacture of the same or immediately before being wound onto the mandrel.
Depending on the nature of the binding agent used, hardening can be brought about, for example, by a stream of warm air (for example in the case of polymerisation resins) or also by a stream of cold air.
In order to accelerate the formation of the lap on the mandrel and to increase the density, it is expedient to give the fibers arriving in the mandrel a rotation around the mandrel opposite to the direction of rotation of the mandrel.
In order to facilitate the beginning of the formation of a dense fiber body, a thrust force parallel to the mandrel axis can be exerted on the fibers introduced through the funnel from the outside. However, these shear forces can also be used permanently or temporarily during the formation of the fiber body.
By regulating the amount of fiber fed in in the unit of time, by changing the rotational speeds of the mandrel and the fibers in or with the Aufnahmetrich ter as well as by more or less strong application of the aforementioned thrust forces and finally by choosing the pitch of the screw thread, the density of the produced Change fiber bodies within wide limits.
To attach the fiber body to pipelines and the like, it is often appropriate or necessary to slit the fiber body in the longitudinal direction so that it can be placed around the line. In order to facilitate this process, the Faserkör can be provided with the necessary longitudinal slits during its creation.
A device suitable for carrying out the method according to the invention consists of a fiber collecting funnel rotatable about its axis, to which the fibers are preferably fed pneumatically and in the axial direction of which a winding mandrel rotatable opposite to the funnel is provided, which see through a fixed - Standing, concentrically surrounding the mandrel and extending to the funnel mouth at closing, open screw thread, between its turns, preferably near the mouth of the funnel, for example, nozzle-like devices for insertion consisting of blower or spray nozzles of powdery or liquid binders open up.
University. to distribute the incoming fibers in the collecting funnel on its inner surface and hold them temporarily, the funnel can be perforated and a suction box to give. So that the binder fed through the nozzles is evenly distributed in the fiber body and also penetrates as far as the innermost fibers, the winding mandrel can be at least partially hollow, in the area of the binder nozzles. Loehrn- provided and connected to a vacuum source, - # before the supplied binder is sucked into the fiber body.
Because the binding agent is inserted between the turns of the screw thread, it enters the fiber body on a corresponding helical path, and it is prevented that the turns themselves are glued together by the binding agent.
If a binding agent hardening through the action of heat is used, it is advisable to use it on the thread. To attach boxes provided with heating elements for generating warm air, the warm air preferably being passed through the wall of the fiber body by means of a common blower.
In order to ensure good entrainment of the fiber lap by the mandrel as it rotates, it is expediently provided on its outer surface with ribs or other elevations acting as drivers. In addition, the mandrel preferably has two extending in its longitudinal direction, diametrically opposed, radial cutting blades which produce corresponding longitudinal cuts in the body when the fiber is formed. These cutting knives expediently end at a short distance from the inner surface of the screw thread which brings about the conveyance of the insulating body.
In this way, a coherent, albeit thin, fiber layer remains on the circumference of the body. When such a fiber body is applied to a pipeline, the circumferential layer can easily be cut through at one of the slots and then the fiber body can be opened like a hinge around the closure layer of the opposite slot and conveniently placed around the line. In the drawing, an example embodiment of such a Vorrich device is shown in a longitudinal section (Fig. 1) and a cross section (Fig.2) in part in An sees.
Through a pneumatic line 1 who blows the fibers coming, for example, directly from the point of production into a perforated funnel 2, which is rotated about its axis by a motor 3 via the gear 4. The funnel is enclosed by a suction box 5 which is connected to the suction side 7 of a blower 8 by the line 6. Due to the negative pressure generated in the box 5, the fibers are temporarily attached to the inner surface of the funnel and set in rotation with the funnel.
A cylindrical mandrel 9, which is held in a bearing 10 and is rotated by the gear 4 in a direction opposite to the direction of rotation of the funnel 2, extends axially through the funnel and beyond its mouth. The mandrel 9 is to see ver on its outside with ribs 11, which serve to take along the winding fiber body when the mandrel is rotated.
In addition, the mandrel 9 has two longitudinal cutting blades 12, which serve the purpose of slitting the Fa serkörpers given above. These cutting knives expediently run at their front ends at an angle, as shown at 12u. Subsequently to the mouth of the funnel 2 is a mandrel 9 concentrically around giving thread 13 is arranged. The fibers wrapped around the mandrel 9 from the funnel 2 are carried along by the mandrel 9 as it rotates and lie against the inner surface of the thread 13, which through its windings brings about a regular movement of the resulting cylindrical fiber body on the mandrel.
Shortly behind the mouth of the funnel 2, one or more blowing or spray nozzles 14 are provided, which are used to inflate a binding agent made of powder or a solution and enter this into the resulting fiber body through the space between the turns of the screw. So that the binder is distributed right into the innermost fiber layer of the fiber body, it is useful to use the mandrel. to be at least partially hollow and to provide perforations 15 in the area of the nozzles 14. The hollow part is connected by a line 16 to a source of negative pressure, for example to the suction side 7 of the fan 8.
The negative pressure generated in the mandrel 9 causes a suction through the holes 15 on the binding agent introduced into the fiber body through the nozzles 14, so that it is sucked in towards the mandrel.
In front of the funnel 2, a conical stopper 17 is arranged longitudinally displaceably on the mandrel 9 and can be moved back and forth on the mandrel under the action of a cam disk 18 and plunger 19 on the one hand and a weight 20 on the other. This pusher 17 is used to compress the fibers in the space between the mandrel 9 and the inner surface of the viewing passage 13, particularly at the beginning of the operation, so that a correspondingly cylindrical fiber body is produced. The pusher 17 can, however, also be kept or set in action continuously or temporarily throughout the entire molding process in order to increase the density of the fiber body being produced.
Behind the binder nozzles 14, a box 21 is arranged around the thread, which is divided by a partition 22 into two chambers 21a and 21b. In the chamber 21 a existing heating elements 23 or other heating devices are arranged from electrical resistors. The chamber 21a is connected to the pressure port 24 of the fan 8 and the chamber 21b through the line 25 to the suction port 7 of the fan 8. The line 25 can, however, also lead to the open air or be seen with a branch leading to the open air.
Subsequent to the box 21, a box 26 is attached to the mandrel 9 and the Fa located thereon, which has a perforated plate 27 serving as a suction opening and is connected to the suction nozzle 7 of the fan 8 by a line 28 below.
The fan 8 is constantly promoting air, which is sucked in through the Lei teng 6 on the one hand and the line 28 with the box 26 on the other. From the pressure port 24 of the fan 8, the air enters the chamber 21 a, is heated there on the radiators 23 and flows between the turns of the screw thread 13 through the fiber body through to above half of the thread through the radiators 23 sensitive there times to be warmed up, whereupon it is sent through the fiber body through the fiber body in the direction of the arrow shown for the second time, this time from top to bottom, whereupon it is returned to the blower through the line 25 from the chamber 21b.
This hot air flow is used to harden it through the action of heat, depending on the nature of the binding agent. Subsequent to this heat treatment or instead of it, the binding agent is cooled in the box 26 by the fresh air sucked through here. Such cooling is necessary, for example, when bituminous materials are used as a binding medium.
Instead of using a common fan 8 for the flows, as shown, the different flows can of course also be generated by separate fans. If necessary, the binding can also be hardened by means of steam or gas streams.
The pusher 17 has a lubricating groove 29 with an inlaid ring made of felt or other fibrous material, to which lubricant is fed through a line 30. During the to-and-fro movements of the tamper 17, the lubricating ring provides constant lubrication of the mandrel 9, which facilitates the guiding of the fibers on it.
The product emerging from the cooling box 26 is a cylindrical fiber body which has the desired density and the necessary inherent strength to be handled, promoted and assembled. The fiber body can be cut to desired lengths by means of a cutting device, which consists for example of a circular saw 31.
The fiber bodies produced can not only be used as heat or cold protection bodies, but also as filters and, with suitable adhesive additives, themselves as pipes for conducting liquids and gases.