CN1803682A - 制造纤维的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于向旋转式成纤器的可旋转的旋转器组件向上地引导中心空气流的导管组件，该旋转式成纤器用于生产向下流动的纤维柱。该中心空气流消除通常在常规成纤器的旋转器组件下面产生的低压区。在该导管通过该纤维柱的位置，该导管下部的截面轮廓是竖直细长的，以便该纤维柱在该导管上面流过。防护件可设置成将中心空气流偏移离开该旋转器组件并对着该纤维柱的内部，以将该旋转器组件与比较冷的空气流隔开。在另一个实施例中，管道延伸通过成纤器旋转组件并将冷却气体引导到在该纤维柱里面的旋转器组件下面。

Description

制造纤维的设备和方法

相关申请的交叉参考

本申请要求2004年12月7日提交的号为11/007,075的美国申请的优先权，该申请通过参考结合于此。

技术领域

本发明涉及用热塑材料制造纤维的改进的设备和方法。

背景技术

用诸如玻璃、聚酯或聚丙烯的热塑材料生产直径非常小的纤维的方法通常称之为旋转纤维化。用于通过旋转纤维化生产纤维的设备在美国专利4,046,539和4,627,868中描述。这些设备通常称作“成纤器”。

旋转式成纤器包括用于将诸如玻璃的熔融热塑材料引向快速旋转成纤器旋转器(sipnner)的机构。该旋转器具有多个形成在其周边壁上的小孔。由该旋转的旋转器产生的离心力迫使熔融的玻璃流出该多个小孔。

该成纤器还包括环形喷嘴，其围绕该旋转的旋转器并做成适当的形状以将加热的气体对着从该旋转器的孔里流出的熔融玻璃流向下引导。来自喷嘴的气体使熔融的玻璃流变细成细纤维并将其向下引导。该纤维以称之为幔(veil)的大致管柱形形状从旋转器共同下落。该纤维幔下落到在成纤器下面移动的传送器表面上。该纤维在该传送器上收集成垫(mat)。

旋转式成纤器的正常运行在该成纤器旋转器的正下方产生高温低压(即低于大气压力)区。在该低压区中的空气流使得部分该纤维幔从该幔上分开并被拉进该区。这些分开的部分随后对着该幔向外流动。从该低压区向外流动的该分开的纤维粘在该幔上成为大块，称之为“再熔”。再熔的过分聚集对于纤维垫的质量具有不利的作用。

不管用于形成热塑材料纤维的机构是哪种类型，该纤维经常用来制造纸产品，并希望该纤维以大薄片的形式提供较高的拉伸强度、伸长率和能量吸收能力。

发明内容

本发明涉及用于用诸如玻璃的热塑材料制造纤维的改进的设备和方法。根据一方面，提供一种设备，有助于防止在旋转式成纤器的旋转器组件下面形成低压区。

在具体实施例中，在成纤器旋转器组件下面设置导管组件。该导管组件的开口端设置成靠近该成纤器旋转器组件，并且该导管组件从该开口端向下延伸，与该旋转器组件的竖直旋转轴线同心。该导管组件向上朝向该旋转器组件的下侧传送气柱，使得该气体对着从成纤器下降的纤维幔的内侧偏移。向上流动的气柱有助于防止在旋转器组件下面形成高温低压区，从而大大地减少由成纤器产生的再熔的量。

导管组件的下部延伸通过该纤维幔的路径。在具体实施例中，该导管组件的下部的截面轮廓在沿着纤维柱的路径方向上是细长的，其中，纤维幔下落在导管组件上，以便于纤维幔在导管组件上流动并且使在该导管组件的外表面形成的再熔最少。在具体实施例中，例如，该导管组件的下部具有这样的截面轮廓，该截面轮廓具有限定长度的两个弯曲的端边缘，和在相应的端边缘端部之间延伸并限定宽度的直线侧边缘。该截面轮廓的长度大于该宽度，并且长度沿着纤维幔的方向延伸，其中纤维幔下落在该导管组件的下部。在一些实施例中，该导管组件下部的截面轮廓可以是沿着向下的方向逐渐变细或变窄，其中纤维幔在该导管组件的下部上流动。在另一些实施例中，该导管组件的截面轮廓可以是沿着向上的方向逐渐变细，其中纤维幔在该导管上流动。

可选地，该导管组件可以包括用于相对该旋转器精确地调整该导管组件的开口端位置的机构。利用该调整机构并改变在该导管组件中气体的压力，能够控制对着该纤维幔的里面流动的气体的速度和体积，以便控制该幔的温度和形状。

在具体实施例中，可以在旋转组件的下面设置防护件或阻挡件，以将流出该导管组件的开口端的气体引导离开该旋转器组件，并且对着该纤维柱的里面。有利的是，这将旋转器组件的旋转滚筒与来自导管组件的较冷的气体隔离，以防止在该滚筒中的熔融材料的固化。该防护件可以用从该防护件向下延伸到该导管组件的开口端中的支柱支撑，并安装成支撑该导管组件里面的支杆。

替代该防护件或除该防护件之外，该旋转器组件可以具有安装在该旋转滚筒下面的隔热的热防护装置。该热防护装置可以包括任何合适的隔热装置，该隔热装置使该滚筒的热损失最小，并将该滚筒与来自该导管组件的中心气流隔离。例如，该热防护装置可以包括隔热材料层，如陶瓷纤维、碳纤维和其他合适的隔热材料。

在某些实施例中，旋转器组件可以包括安装在该滚筒下面的具有多个防护件的防护组件。该防护组件包括第一防护件和安装在该第一防护件下面的第二防护件。该第二防护件可以沿着其外周边形成有升高的凸出部分，以间隔该第二防护件和第一防护件，以便在它们之间形成空气隙。

在另一个实施例中，旋转型成纤器具有向下延伸通过该旋转器组件的气体管道，以将气体引导到该纤维幔内的该旋转器组件的下面。该气体有助于防止在该旋转器组件下面形成高温低压区。在具体实施例中，该气体的温度保持在低于该纤维的融化温度，从而快速冷却该幔，以提高该纤维的拉伸强度和伸长特性。

从下面参考附图对几个实施例的详细描述，本发明的前述和其他特征和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是根据一个实施例制造玻璃纤维的设备的竖直剖视图。

图2是根据另一个实施例制造玻璃纤维的设备的竖直剖视图，其具有用于相对于成纤器调节导管位置的调节机构。

图3是图2设备的导管组件和壳体的透视图。

图4是沿图3的4-4线的图3设备的剖视图。

图5-7是类似于图4的水平剖视图，示出该导管组件下部的可选形状。

图8是设备的另一个实施例的竖直剖视图，示出用于对着纤维柱的里面偏转来自导管组件的气体的阻挡件。

图9A是根据一个实施例与成纤器旋转器组件一起使用的隔热防护件的俯视平面图。

图9B是沿9B-9B线截取的图9A的防护件的剖视图。

图10A是根据一个实施例安装在成纤器旋转器组件上的、具有多个防护件的防护组件的仰视平面图。

图10B是沿10B-10B线截取的图10A旋转器组件和防护组件的剖视图。

图11是用于制造玻璃纤维的设备另一个实施例的竖直剖视图，包括延伸穿过成纤器旋转器组件的气体管道。

图12A-12B示出用图2-4示出的升管(riser tube)生产的玻璃纤维相对于常规的圆柱形升管的尺寸和拉伸强度(图12A)、伸长率(图12B)和渣球(图12C)。

具体实施方式

图1示出根据一个实施例制造玻璃纤维的设备10。该设备包括常规的成纤器12，该成纤器12包括安装在可旋转的主轴16上的旋转器组件14。该主轴16通过电机(未示出)以很高的速度绕纵轴线18旋转，该电机能够连接于安装在该主轴上端的皮带轮20。

该旋转器组件14与主轴16一起旋转并包括内滚筒(bowl)22。该内滚筒22具有环形的周边壁24，该环形的周边壁24包括多个小直径的孔(未示出)。该旋转器组件14包括在其底面上的一体的热防护装置28。所示的热防护装置28的截面形状是一个颠倒的截头圆锥。该防护装置28减少该旋转器组件14的滚筒22的热损失。

当旋转器组件14旋转时，熔融的玻璃30被引导通过成纤器12中的滴管32并降落在该滚筒22中。该熔融的玻璃30被离心力驱动通过该滚筒孔(未示出)。从该滚筒孔流出的熔融玻璃流在环绕该旋转的旋转器组件14的环形喷嘴34下面通过。被加热的气体连续喷射(称作“外吹风”)被迫向下通过喷嘴34。该加热的气体由衬有耐火材料38的环形室36内的燃料气体的燃烧提供。预先混合的燃料优选通过隔板40供给，该隔板防止火焰回窜进该燃料供给歧管42中。

来自喷嘴34的气体使熔融的玻璃流变细成微细的纤维44并向下引导它们。该纤维以称为纤维幔46的大致管柱形形状从该旋转器组件14下落。该纤维幔46落到在该成纤器下面移动的传送器表面48上。该纤维幔46在传送器表面48上聚集成垫。可以利用其他类型的收集装置代替所示的传送器表面。例如，将旋转鼓设置在壳体下面以收集纤维幔46。

在另一个实施例中，气体、空气和纤维可以由管道传送到远处，以收集成垫。

在常规成纤器12运行时，循环的热的低压(即，低于大气压)空气区形成在该旋转器防护装置28的正下方。在该低压区内的空气流形成以该旋转器组件14的竖直轴线18为中心的大致喇叭口形的路径。如前面所述，这种低压区和通过该区域的喇叭口形空气流的存在导致一些纤维44与该幔46分开并随后返回到在该喷嘴34下面的热幔，在那里它们再熔化，从而在该幔中形成“再熔”。再熔的产生降低被收集的纤维垫的质量。

为了消除通常形成在该旋转器组件14下面的低压区，设置导管组件50(在这里也称作气体管道)，以朝着旋转器组件14的中心引导连续的气体流，例如空气。为了方便起见，通过该导管组件50的空气流下文将被称作中心空气流，如箭头52所示。为了增强该幔46的均匀流动(即没有由该幔外面的空气流引起的波动)，圆柱形壳体53在该导管组件50上端的下面安装成基本上围绕该纤维幔46。因此，幔46在该壳体53和导管组件50之间下落，该壳体53用作保护该幔46整体性的防护装置。在该壳体53的下端施加真空，以便于被加热的气体从该喷嘴34向下流动通过该壳体53，这有效地减少再熔的形成。

该导管组件50包括下部54(称作“升管”)和上部56(称作“端管”)，以及在该下部54和上部56之间延伸的中间导管部分60。下部54、中间部分60和上部56可以以任何合适的方式组装，例如将部件焊接在一起，或利用机械连接件将部件相互固定。

该下部，或升管54如图所示可以做成90度的弯管，并且在其下端流体地连接于壳体53外面的供给管(未示出)。该供给管流体连接于空气源(例如风扇)或其他气体源(未示出)，其能够被调整以改变该导管组件50内的空气或气体的气压、化学成分、水分含量和/或气温。升管54从供给管(未示出)延伸通过该壳体53上的相应尺寸的孔，通过该管形的纤维幔46，并在该幔内向上弯曲。该中间导管部分60和该端管56位于旋转器组件14下面。该中间导管部分60、端管56和升管54在其上端66限定中心线64，该中心线优选与该成纤器旋转器组件14的旋转轴线18共线。

在所示实施例中的端管56具有下端部分68和上端部分70。该端管56除了下端部分68和上端部分70之间的中间扩口部分72之外是大致的圆形截面。从滚筒22周边壁24上直径相对的两点之间测量，上端部分70的内径D优选稍小于滚筒22的外径。虽然可以变化，但是该上端部分70的内径D优选比滚筒22的外径小大约5％到30％。

该扩口部分72使该端管56的下端部分68的内径增大到稍大于该中间导管部分60的内径。因此该端管56的下端部分68将围绕该中间导管部分60的上端部分配合。端管的下端部分68和中间导管部分60优选具有大于该端管上端部分70的直径，使能够被引导到该旋转器组件14的中心空气52的体积最大。

利用扩口(也就是，沿向下方向增加直径)端管56也是有利的，因为当中心空气52沿着该端管56的外部移动时，它迫使这些空气径向地向外。空气向外移动的效果是扩散纤维幔46，以增加其直径和表面面积，用于增加冷却该幔的效果。

在所示的实施例中，该升管54具有大致圆柱形的上端部分57，该圆柱形上端部分57的直径稍小于该中间导管部分60的直径。因此，该中间导管部分60将围绕该升管上部57安装。所示的升管54也形成有从该壳体53的内表面延伸到该圆柱形上端部分57的中间部分58。该升管54的中间部分58优选具有缩小的截面面积(如图3和4清楚地所示)，以便于该纤维幔46在该中间部分58上流动并且如下面进一步所描述的，减小在其上表面的“再熔”的形成。该升管54的下端部分59向壳体53的外面延伸，用于连接于供给管(未示出)。该升管下端部分59可以具有大致圆形的截面。

该导管组件的其他结构也是可能的。在一种装置中，例如，端管56和中间导管部分60可以用单件导管代替。在另一种装置中，该升管上部57、中间导管部分60和端管下部58可以具有同样直径，并且能够用任何合适的技术和结构相互连接。在另一种装置中，该整个导管组件50可以是单件或整体件结构。

在使用中，空气喷射62可以在该升管54下部58的正上方被迫通过延伸穿过该壳体53的小喷嘴63。空气喷射62有助于减少在该壳体53和该升管中间部分58的上表面结合处纤维的聚集。

图2示出根据另一个实施例用于制造玻璃纤维的设备100。这个实施例具有许多与图1实施例的类似之处。因此，在图2中与图1相同的零部件给予同样的附图标记。图1的设备10和图2的设备100的主要区别在于后者包括调节机构，其能够相对于该旋转器组件14调节该端管上端的位置，以改变该中心空气流52的特性。

所示用于调节该端管位置的调节机构包括刚性的、弯曲的调节臂102，该调节臂102以这样的方式安装于升管54，使得该臂102的外端104能够弯成曲柄状，以便该臂的内端106能在该升管54内向上移动或向下移动。

该调节臂102的内端106经由常规的链式连杆108连接于调节杆110的扁平的下端。该调节杆110的中心纵轴线与该升管54的中心线64共线。在这方面，该杆110安装成滑动通过引导支承件112，该支承件112安装在该升管上端66附近，与中心线64同心。该支承件112可以由在该引导支承件112和该升管54内壁之间延伸的支杆114固定。

调节杆110的上端包括固定于该杆110和该端管56的内壁并径向延伸的支杆116。因此，当该调节臂102的内端106向上或向下移动时，端管56被迫沿着该升管54的上部60向上或向下伸缩地滑动。

臂102的调节可以由任何合适的装置或技术实现。例如，在所示的实施例中，该臂102的外端104连接于板118，该板118延伸通过形成在该升管54下端部分59中的窄槽120。齿轮机构122安装在该升管54的外面并且可操作地连接于该板118，以便该齿轮机构122的手柄124的旋转使得该调节臂102绕穿过(即，垂直于图2的平面)该板118的曲轴126的轴线旋转。该臂102的曲率使得该臂绕该曲轴126轴线的旋转产生该臂内端106如上所述的向上或向下运动。

导管组件50对着该旋转器组件14的底面向上引导足够体积的中心空气52，以便该中心空气52被该旋转器组件14对着该管状纤维幔46的内部偏转。可以理解，导管组件50和向上的中心空气流52的存在防止在旋转器组件14下面形成任何低压区(具有伴随的喇叭口形空气循环)。结果，相对于没有中心空气流52时发生的再熔量，发生在纤维幔内的再熔量显著减少。

优选中心空气流52源以环境温度或低于环境温度供给空气。比较冷(即，相对于纤维幔46的温度)的中心空气流52迅速将该纤维幔46的温度降低到低于该纤维44的熔融温度。刚刚所述的冷空气的应用增加由该纤维44制造的纸张(或其他产品)的拉伸强度和伸长率。

可以调节中心空气流52的压力，和端管56的上端70相对于旋转器组件14的位置，以便撞击该幔46内部的中心空气52的速度足以防止邻近该旋转器组件14形成低压区并可增加幔直径，并引导该幔46离开该端管56和该升管54的上部60的外表面。例如，对于具有23cm的直径、每分钟驱动4000转(虽然该成纤器的旋转速度能够从约3000到约5000转/分钟)的旋转器的常规成纤器12，通过该导管组件50的中心空气流52应当在每秒约0.7立方米到每秒约1.2立方米。该端管56的上端70与该旋转器组件滚筒22间隔开约2厘米到8厘米。

如上所述，该升管54的中间部分58可以形成有减小的截面面积。参考图3和图4，例如，在所示结构中的中间部分58具有大致椭圆形的截面轮廓并且形成有弧形的或弯曲的端表面80、82和在相应的端表面80、82之间延伸的平侧表面84、86。在该升管中间部分58的上端，水平板61(图4)在侧表面84、86和该升管的上部57的底边缘之间延伸。如图4所示，该中间部分58的截面轮廓具有在该端表面80、82之间测量的长度L和在侧表面84、86之间测量的小于该长度L的宽度W。该长度L可以等于该升管上端部分57的直径。

正如可以理解的，在纤维幔在该升管上流动的位置，该升管54的截面轮廓在沿着向下流动的纤维幔46(图1和图2)的方向上是竖直细长的。有利的是，这使纤维幔46能够更加容易在该升管上流动到该传送器48(图1和图2)上，以减少纤维在该升管上表面上的聚集。具有减小的该升管截面轮廓的某些实施例的另一个优点在于，对壳体53和该导管组件50之间的气流的干扰较小。这样，可以减小在壳体53下面的收集器处的真空度，而不会在该升管下部引起再熔的形成。

此外，如图2所示，可以设置压缩气体管道或管线88以对着该纤维幔46引导压缩气体(例如，压缩空气)。如图所示，所示的压缩空气管线88具有在壳体53外面的入口94，其可以连接于压力调节器(未示出)，压缩空气管线88从该入口94通过该升管54延伸到出口92。可选地，该压缩气体管线可以设置成沿着该升管54的上表面延伸。在任何情况下，该压缩气体管线的出口92设置成向上对着该纤维幔的底边引导压缩气体，使纤维幔向外流动并离开该升管，因而减少纤维在该升管上表面的聚集。可选地，该压缩气体管线可以具有出口96(图2中虚线所示)，其设置成沿着大致水平的方向对着该纤维幔46的内侧引导压缩气体，以便于该纤维幔在该升管上流动。

实例1

在一个实施例中，该升管54的上部57的直径为约10英寸(其形成的截面面积为约78.5平方英寸)。该升管的中间部分58具有图3和图4所示形状的截面轮廓。该截面轮廓的长度L(图4)为约10英寸，而该截面轮廓的宽度W为约6英寸，以将该中间部分的截面面积减小到小于78.5平方英寸。该壳体53的直径为约24英寸。该设备能够用于生产直径为约0.5微米到约7微米范围内的纤维。当然，给出这些具体的尺寸(以及本说明书提供的其他尺寸)用来说明本发明，而不是限制本发明。这里提供的尺寸在不同的应用或场所可以根据需要修改。

实例2

升管做成图3和图4所示的形状。该升管的上部57的直径为约10英寸，而该升管中间部分58的截面轮廓的长度为约10英寸，而宽度为约6英寸。壳体53的直径为约24英寸。该升管和旋转型成纤器用于制造3.0微米的玻璃纤维。与用于生产同样尺寸的纤维、直径为10英寸的常规的圆柱形升管(没有减小的截面轮廓)相比，其结果示于图12A-12B。

在图12A-12B中，用实线示出的曲线表示使用图3和图4的升管的结果，用虚线示出的曲线表示使用常规升管的结果。很明显，利用图3和图4的升管制造的玻璃纤维，其空气阻力的平均值较小而拉伸强度(图12A)和伸长率(图12B)较大，结果得到更强更韧的产品，同时保持较小的空气阻力。图3和图4的升管的另一个好处是渣球(shot)(在得到的纤维垫中的没有纤维化的玻璃的量)的重量百分比的平均值(图12C)对于利用这种升管制造的玻璃纤维来说较小。此外，当利用图3和图4的升管时，在该壳体的收集鼓处0.2in-H₂O真空能够收集纤维而没有再熔，而对于常规的升管，需要0.5in-H₂O真空收集纤维而没有再熔。有利的是，图3和图4的系统能够以较小的真空度工作，能够做到节省大量能量。

图5-图7示出另一种升管结构，在该纤维幔在该升管上流动的位置，其在纤维幔路径方向上是细长的。在图5、图6A和图7所示的实施例中，在纤维幔在该升管上流动的位置，该升管的截面轮廓沿着向下的方向逐渐变细。图6B示出升管的实施例，其沿向上的方向逐渐变细。

例如图5示出升管中间部分130，其截面轮廓具有弯曲的端边缘136、138和在该端边缘之间延伸并在沿离开该端边缘138的方向上会聚或逐渐变细的侧边缘132、134。该截面轮廓的长度在端边缘136、138之间测量为L，在侧边缘132、134之间垂直于该长度测量的最大宽度为W。在图5所示实施例的特定装置中，该长度L为约10英寸，而宽度W为约6英寸。

图67A示出升管中间部分140，其截面轮廓具有弯曲的端边缘142和从该端边缘142的相应两端延伸并会聚在与该端边缘142相对的一个公共点的两侧边缘146。图6B示出升管中间部分140，其设置成使窄边缘在顶部，而端边缘142在底部，其中，导管在该导管部分57和壳体53之间延伸。因此，在图6B的实施例中，在纤维幔在该升管上流过的位置，该升管沿向上的方向逐渐变细。

图7示出升管中间部分150，其截面轮廓具有弯曲的端边缘152、154和在该端边缘之间延伸并在沿离开该端边缘152的方向上会聚的两个侧边缘156。除了端边缘152(图7)具有的曲率半径基本上与该升管上部57的曲率半径一致，并且端边缘154(图7)的曲率半径稍小于端边缘136(图5)的曲率半径之外，图7所示的升管的截面轮廓类似于图5所示的截面轮廓。

在可选实施例中，该升管的中间部分可以具有各种截面轮廓。例如，该升管的中间部可以具有大致矩形、三角形、梯形、卵形、椭圆形，或前述形状的两种或更多种的组合，或其他形状。

图8示出根据另一个实施例用于制造纤维的设备200。该实施例与图2的实施例具有许多类似之处。因此，图8中与图2相应零部件相同的零部件给予相同的附图标记。图2的设备100和图8的设备200的主要区别在于后者包括设置在该端管56的上端和该旋转组件14之间的阻挡件，或防护装置202(在这里也称作防护件或气体偏移器)。

如图8所示，在所示结构中的该防护装置202是倒圆锥形的形状并且安装在支撑杆204上。该支撑杆204的底端安装于该端管56中的支杆116。该防护装置202将向上流动的中心空气流52向外偏移并离开该旋转器组件14。如上所述，该中心空气流可以是室温或低于室温，以便于冷却该纤维幔。在一些情况下，该中心空气流能够使在该旋转器组件14的滚筒22内的熔融材料固化，这需要过早地拆下该组件以便维修，因此导致损失生产时间。有利的是，用防护装置202保护该旋转器组件14不受较冷的中心空气流52的影响，可有效减小在该滚筒22内的熔融材料的固化。

此外，优选将防护装置202在下面与该旋转器组件14的旋转器防护装置28间隔开，以便在该防护装置和旋转器组件之间形成空气隙，以将该旋转器组件与中心空气流间隔开。虽然图中没有示出，但是该防护装置202可以包括陶瓷纤维隔热层或任何其他隔热材料，以进一步将该旋转组件与该中心空气流隔开。

图9A和图9B示出用250标示的热防护装置(在这里也称作防护件)的另一种实施例，其能够安装在该旋转组件14的底部，代替图1、图2和图8所示的防护装置28。所示的防护装置250包括第一、支撑层252、第二层254和设置在该第一和第二层252、254之间的隔热256。该隔热层256可以由任何合适的隔热材料制造，例如陶瓷纤维或碳纤维。该第一和第二层252、254可以由任何合适的材料，例如金属或合金制造。该防护装置250具有中心开口258，其尺寸做成能够接纳该主轴16(图1)的端部，用于将该防护装置安装于该旋转组件。该防护装置250将滚筒22与比较冷的中心空气流52隔开并能够用于代替或添加于图8所示的防护装置202。

图10A-图10B示出根据一个实施例的旋转器防护装置组件300，该组件可以安装于主轴16，用于将该旋转器组件与中心空气流隔离开。所示的组件300包括一个大的上防护件302、设置在该上防护件302下面的中等的中间防护件304，以及设置在该中间防护件304下面的小的下防护件306。

在所示结构中的这些防护件是大致的截头圆锥的形状，并形成有各自的中心孔，其尺寸做成接纳在该滚筒22下面的主轴16的端部。螺母314可以拧紧在该主轴的端部，以将这些防护件保持在该主轴上。如图所示，沿着下防护件306的上周边边缘，形成多个角度间隔开的升高的凸起，或突起308。该凸起308用来隔开该下防护件306与中间防护件304，以便在其之间形成空气隙。同样地，该中间防护件304可以形成有多个角度间隔开地升高的凸起或突起310，以该开该中间防护件304和上防护件302，并在其之间形成空气隙。该凸起308、310可以由合适的技术形成，例如通过在该防护件306、304中冲压形成凸起。

虽然所示的防护装置组件被示做具有三个竖直重叠的防护件，这不是必须的。因此在可选的实施例中，该防护装置组件可以具有两个防护件或多于三个的防护件。

图11示出已经改修改的成纤器12，以包括延伸通过该旋转器组件14的主轴16并与该主轴基本同心的气体管道400。该气体管道400的上端与比较冷的气体源(例如，压缩空气)流体地连通，该气体源可以被调节，以改变在该管道内的气体压力。该气体管道400的下端稍稍延伸到该旋转器组件14的热防护装置28的下面。虽然在图11中没有示出，但是壳体53(图1-图3)可以设置成在该纤器12的下面，以增强该幔46的均匀流动并保护该幔的整体性。

如图11所示，该气体管道400将由箭头所示的连续的气体流402引进该旋转器组件下面的区域。该管道400的下端可以具有喷嘴(未示出)，其构造成对着该管状的纤维幔46的里面向外引导气体。可以理解，气体流402有助于防止在该旋转组件14的下面形成低压区(具有伴随的喇叭口形的空气循环)。结果，相对于没有该气体402时发生的再熔量，在该纤维幔46内发生的再熔量大大减少。正如能够理解的，如果采用该气体管道400来防止在该旋转器组件的下面形成低压区，就不需要使用导管组件50(图1-图3)。

如以上结合导管组件50的使用所述的，供给管道400的气体可以以室温或低于室温的温度扩散，以将该纤维幔46的温度降低到该纤维44的融化温度之下。这种冷空气的应用增加由该纤维制造的纸张(或其他产品)的拉伸强度和伸长率。

为了说明的目的，在所描述的实施例中已经示出本发明。在不脱离本发明精神实质和基本特征的情况下，本发明可以进行许多修改和变化。因此我们主张，作为我们的发明所有这种修改属于权利要求的精神和范围内。

Claims (33)

1.一种与旋转式成纤器一起使用的设备，其用于生产从该成纤器旋转器组件沿着向下的路径流动的纤维管柱，该设备包括：

设置在该成纤器旋转器组件下面的导管，其取向成用于将该导管中的气体朝着该成纤器旋转器组件向上引导，其中，离开该导管的气体对着该纤维管柱的里面偏移；并且

其中，该导管具有设置在纤维柱内的上部和延伸通过纤维柱路径的下部，该下部限定的截面轮廓在基本上该纤维柱路径的方向上是细长的，以便于该纤维柱在该导管的下部上流动。

2.如权利要求1的设备，还包括至少围绕该导管一部分的壳体，其中，其中该纤维柱在该壳体和该导管之间流动。

3.如权利要求1的设备，其中，该导管下部的截面轮廓具有弧形的端边缘和在该端边缘的相应端之间延伸的基本直的侧边缘，其中该截面轮廓具有形成在该端边缘之间限定的长度和在该侧边缘之间限定的宽度，该长度大于该宽度。

4.如权利要求1的设备，其中，该导管下部的截面轮廓的两侧边缘朝着彼此会聚。

5.如权利要求2的设备，其中，该导管下部从该壳体的内表面延伸到该导管上部。

6.如权利要求2的设备，其中，该导管下部的所述截面轮廓限定的截面面积小于约78平方英寸。

7.如权利要求6的设备，其中，该壳体的内径为约24英寸。

8.如权利要求1的设备，其中，该导管下部的所述截面轮廓具有大致沿该纤维柱路径的方向延伸的长度和垂直于该长度的宽度，其中该长度大于大宽度，该导管上部具有大致圆形的截面轮廓，该圆形截面轮廓的直径近似地等于或稍大于该导管下部的截面轮廓的长度。

9.一种用于用熔融材料生产纤维的设备，包括：

旋转式成纤器，其能够运行以用熔融材料生产纤维柱，该纤维柱从该成纤器沿着向下的路径流动；

细长导管，设置成向着该成纤器引导气体流；并且

其中，该导管具有竖立的上部和下部，该上部的形状适于安装到从该成纤器流出的纤维柱的里面，该下部通过该纤维柱，其中该上部具有第一截面面积，而在该纤维柱在该下部上流动的位置，该下部具有小于该第一截面面积的减小的第二截面面积。

10.如权利要求9的设备，其中，在该纤维柱在该下部上流动的位置，该第二截面区域是竖直细长的。

11.如权利要求10的设备，其中，该第二截面区域具有弯曲的端边缘，和从该端边缘的相应两端延伸并在与该端边缘相对的公共边会聚的侧边缘。

12.如权利要求9的设备，还包括至少围绕该导管一部分的壳体，使得该纤维柱在该壳体和该导管上部之间流动，其中，该导管下部从该壳体的内表面延伸到该导管的上部。

13.如权利要求9的设备，还包括压缩气体管道，该管道具有设置成对着该纤维柱的底边缘向上引导压缩气体的出口，以便使该纤维柱朝外流动并离开该导管下部。

14.如权利要求9的设备，其中，该成纤器包括可旋转的旋转器组件，该旋转器组件包括容纳熔融材料的滚筒和安装在该滚筒下面、用于减少该滚筒热损失的旋转器防护装置，其中，该防护装置包括支撑层和支撑在该支撑层上的隔热层。

15.如权利要求9的设备，其中，该成纤器包括可旋转的旋转器组件，该旋转器组件包括容纳熔融材料的滚筒和安装在该滚筒下面的旋转器防护装置组件，该旋转器防护装置组件包括至少第一防护件和安装在该第一防护件下面的第二防护件，其中，该第二防护件在其周边缘上形成有凸起，以将该第二防护件与该第一防护件隔开，并在它们之间形成空气隙。

16.如权利要求15的设备，其中，该旋转器防护装置组件还包括安装在该第二防护件下面的第三防护件，其中，该第三防护件在其周边缘上形成有凸起，以将该第三防护件与该第二防护件隔开，并在它们之间形成空气隙。

17.如权利要求15的设备，其中该防护件为大致截头圆锥的形状。

18.一种处理从旋转式成纤器的旋转的旋转器组件沿着向下路径流动的纤维幔的方法，该方法包括：

通过气体管道向上引导气体流，并对着该纤维幔的里面偏移离开该管道的气体；

其中该气体管道的一部分与该纤维幔交叉，所述部分具有在该纤维幔路径的方向上为细长的截面轮廓。

19.如权利要求18的方法，其中，所述截面轮廓沿着该纤维幔路径的方向上逐渐变细。

20.如权利要求18的方法，还包括在该气体管道与该纤维幔交叉的位置，对着该纤维幔的底部使压缩气体向上流动，以便使该纤维幔向外流动并离开该气体管道。

21.一种与旋转式成纤器一起使用的设备，其用于生产从该成纤器旋转器组件沿着向下的路径流动的管状纤维柱，该设备包括：

导管，其设置在该成纤器旋转器组件下面，并取向成用于将该导管中的气体朝着该旋转器组件向上引导，其中，该导管具有在该纤维柱里面与该旋转器组件间隔开的端管，和向下并远离该端管延伸的升管，使得该纤维柱在该升管上流过；以及

压缩气体管线，其具有设置在该升管之上具有单一出口，该出口取向成对着该纤维柱的底边缘大致向上引导该压缩气体，以便于该纤维柱在该升管上流过。

22.如权利要求21的设备，其中在该纤维柱在该升管的上面流过的位置，该升管的截面区域是竖直细长的。

23.一种旋转式成纤器，包括：

可旋转的主轴；

安装在该主轴上并具有周边孔的滚筒，其中该滚筒的旋转使该滚筒中的熔融材料通过该周边孔喷射；以及

安装在该滚筒下面并与其一起旋转的隔热保护装置，用于减少该滚筒的热损失，该保护装置包括隔热材料层。

24.如权利要求23的旋转器组件，其中该隔热材料包括陶瓷纤维。

25.如权利要求23的旋转器组件，还包括加热的气体源，构造成对着从该滚筒中喷射的熔融材料向下引导该气体，从而使该熔融材料形成纤维。

26.一种用于使熔融材料纤维化的设备，包括：

具有可旋转的旋转器组件的旋转式成纤器，运行该成纤器以用该熔融材料产生纤维柱，其中，该纤维柱从该成纤器向下流动；以及

管道，它通过该旋转器组件并具有设置在该纤维柱里面的该旋转器组件下面的出口，以便于冷却该纤维，并且使在该旋转器组件下面形成的低压区的面积最小。

27.如权利要求26的设备，其中该管道大致同轴地延伸通过该旋转器组件。

28.如权利要求27的设备，其中该旋转器组件包括可旋转的主轴和连接于该主轴上的滚筒，其中该主轴和该滚筒的旋转使在该滚筒中的熔融材料由于离心力而通过该滚筒中的孔喷射，并且其中该管道大致同轴地延伸通过该主轴和该滚筒。

29.如权利要求26的设备，还包括至少围绕该纤维柱一部分的壳体。

30.一种用于控制成纤器旋转器组件下面的气体流的设备，该设备包括将冷却气体从该旋转器组件上面的位置通过该旋转器组件引导到该旋转器组件下面的位置的装置，以便于冷却从该旋转器组件流出的纤维柱。

31.如权利要求30的设备，其中用于引导冷却气体的装置包括大致同心地延伸通过该旋转器组的气体管道。

32.一种处理从旋转式成纤器的旋转的旋转器组件向下流动的纤维柱的方法，该方法包括：

引导冷却气体向下通过延伸穿过该成纤器旋转器组件的气体管道，使得离开该管道的气体被对着该纤维柱的内部被引导。

33.一种用于用熔融材料生产纤维的设备，包括：

旋转式成纤器，可运行该成纤器以用该熔融材料产生从该成纤器沿着向下的路径流动的纤维柱，该成纤器包括可旋转的主轴，安装在该主轴上并具有周边孔的滚筒，其中该滚筒的旋转使该滚筒中的熔融材料通过该周边孔喷射以形成纤维柱，以及安装在该滚筒下面并与其一起旋转的隔热保护装置，用于减少该滚筒的热损失，该保护装置包括隔热材料层；

设置成向着该成纤器引导气体流的细长导管；

其中，该导管具有竖立的上部和下部，该上部的形状适于安装于从该成纤器流出的纤维柱里面，该下部穿过该纤维柱，其中该上部具有第一截面面积，而在该纤维柱在该下部上流动的位置，该下部具有小于该第一截面面积的减小的第二截面面积，并且第二截面区域是竖直细长的；

至少围绕该导管一部分的壳体，以便该纤维柱在该壳体和该导管上部之间流动，其中该导管下部从该壳体内侧表面延伸到该导管上部；以及

压缩气体管道，该管道具有设置成对着该纤维柱的底边缘向上引导压缩气体的出口，以便使该纤维柱向外流动并离开该导管下部。

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