CZ167398A3 - Zařízení a způsob pro výrobu minerálních vláken - Google Patents

Abstract

Zařízení pro výrobu minerálních vláken obsahuje zvlákňovací rotor (1), mající zvlákňovací obvod (22) s poloměremR, hřídel (3), na nížje rotor upevněn ajež se protahuje směremdozadu od rotoru, kanál (5) toku tekutiny,jenžje v podstatě neotáčivý ajenž se protahuje skrze otáčivou hřídel (3), výstup (9)toku tekutiny, do něhož vede kanál toku tekutiny ajenžje v podstatě neotáčivý, prostředky (16) rozdělování tekutinypro rozstřikování tekutiny radiálně směremven kupředu rotoru, kdejsou tyto rozdělovači prostředky souosé s rotoremajsou upevněny pro otáčení v podstatě souose s rotoremamají povrch (11) rozdělování uspořádán tak, že přijímá tekutinu z výstupu (9) toku tekutiny, přičemžpovrch (11) má tvar komolého kuželejehož větší obvod (14)je vzdálenější od rotoru (1) amápoloměr alespoň 0,5 R

Description

Tento vynález se týká zdokonaleného postupu pro výrobu (formování) syntetických skelných vláken (dále také MMVF) a zařízení pro použití v tomto postupu.

Dosavadní stav techniky

Je dobře známa výroba produktů MMVF prostřednictvím roztavení dávky vhodně vybraných minerálních materiálů, aplikace minerální taveniny do otáčejícího se zvlákňujícího rotoru a způsobení vrhání této taveniny z obvodu rotoru jako vláken, jež jsou pak sbírána jako struktura či pás struskové vlny.

Často je žádoucí, aby tato struktura vláken obsahovala dodatečné materiály ke zlepšení vlastností struktury struskové vlny. Částicový materiál může být přidáván různými způsoby unášení ve vzduchu, ale toto není v praxi velmi uspokojivé. Viz., například, EP 530 843 a GB 1 234 075. Je žádoucí dokázat zahrnout ve struktuře struskové vlny tuhé přísady, aby se dále zdokonalily její příslušné vlastnosti efektivnějším způsobem než je to možné, když jsou přidávány unášené ve vzduchu.

Pojivový prostředek se celkově aplikuje do struktury, která pak prochází pecí, ve které se toto pojivo vytvrzuje.

·· · · ·· ·· · ·

Jsou známy různé způsoby aplikace pojivového prostředku do určité struktury. Je známé napouštění předem zformované struktury struskové vlny roztokem pojivá. Toto má nevýhodu v tom, že výsledná distribuce pojivá strukturou je nestejnoměrná. Koncentrace pojivá má tendenci být největší blízko povrchu struktury a nejmenší v jejích středu.

Je rovněž známo přidávání pojivá do struktury jeho aplikováním do vláken během jejich formování. Potom co byla minerální tavenina vrhána z rotoru jako vlákna, jsou tato vlákna unášena od rotoru jako v podstatě prstencový oblak. Když je několik přilehlých rotorů uspořádáno do kaskády, jednotlivé oblaky se sbíhají do jediného, v podstatě prstencového oblaku okolo kaskády. Tento prstencový oblak je nesen směrem dopředu ke kolektoru a ztrácí svou prstencovou konfiguraci, když se pohybuje ven od rotoru nebo rotorů.

Je známé rozstřikování pojivového prostředku do tohoto oblaku vláken z vnějšku tohoto prstencového oblaku. Tento postup má nevýhodu v tom, že aplikace zůstává dosti nestejnoměrnou, protože v bodě aplikace vlákna již obvykle započala formovat hrudky, snižující pronikání daného pojivá.

Rovněž je známo rozstřikování pojivá do prstencového oblaku z polohy uvnitř tohoto prstencového oblaku, jež je z bodu blízkého k anebo na ose rotace daného rotoru a směrem dopředu rotoru.

Bylo by žádoucí dokázat zahrnout v produktu MMVF tuhé materiály inkluzí v roztoku pojivového prostředku, jenž je rozstřikován do oblaku vláken, bez způsobení blokování nebo opotřebu daného rozstřikovacího zařízení.

V naší britské přihlášce 9 524 608.8, prioritní žádost o číslo mezinárodní přihlášky číslo ...... podána dnes, popisujeme postupy, v nichž je do prstencového oblaku vláken rozstřikována kaše částicového materiálu.

Způsoby středové aplikace roztoku pojivového prostředku jsou popisovány ve WO 91/10626, US 4 433 992 a US 3 343 933. Tyto všechny popisují způsoby pro odstředivé

rozstřikování roztoku pojivá z polohy na ose rotace daného rotoru, směrem dopředu rotoru. V každém případě je roztok pojivá dodáván do odstředivého rozstřikovacího zařízení podél kanálu, který se protahuje rotorem a otáčí se s tímto rotorem. Ačkoli jsou tyto systémy vhodné pro dodávání nějakého roztoku a ačkoli US 3 343 933 se zmiňuje o možnosti aplikování kaší použitím výše popsaných systémů, účinek na danou kaši dodávanou podél rychle se otáčejícího kanálu může mít někdy tendenci způsobovat značné odstředivé oddělování částicových tuhých těles z dané tekuté fáze. Systémy popsané v těchto publikacích mohou mít rovněž tendenci trpět blokováním, jestliže jsou použity pro kaše. Vnitřní opotřeb důsledkem brusných strhávaných částic může být rovněž problémem.

WO 90/15032 popisuje systém, ve kterém se neotáčívý kanál toku fluida pro tok plynu (volitelně obsahujícího částice) či pojivového prostředku protahuje rotorem a končí v neotáčívém rozdělovacím zařízení. Avšak, aby se docílilo radiálního rozdělování fluida k použití, je nezbytné poskytnout množství otvorů (hubic) uspořádaných okolo daného rozdělovacího zařízení, jež má průměr řádu průměru kanálu toku fluida a značně menší než je průměr daného rotoru. Tudíž, když jsou dané přísady vypuzovány z daných hubic v rozdělovači, musí se pohybovat značnou vzdálenost aby dosáhly oblak vláken a takto může být pronikání do oblaku vláken nepřiměřené.

US 2 944 284 popisuje systém pro centrální rozdělování roztoku pojivového prostředku, potencionálně s dalšími nespecifikovanými přísadami. Roztok pojivá je dodáván podél neotáčívého kanálu do prostoru mezi dvěmi odstředovacími odstřikovacími deskami. Tyto desky mohou být přednostně plochými kotouči a alternativně mohou být nálevkovitě rozšířené, takže obvody těchto disků jsou dále stranou než jsou příslušné středy. V této publikaci se tvrdí, že systém odstřikovací desky vede k rozprašování roztoku pojivá.

rozprášené pojivo. Ve že by nějaký systém této struktury struskové vlny Bylo by žádoucí, aby bylo

Avšak, v US 3 343 933 se naznačuje (či uvádí, pozn.), že US 2 944 284 poskytuje nepřiměřené rozprašování a velmi proměnlivou velikost kapiček roztoku pojivového prostředku. Dále, odstřikovací desky jsou na daných výkresech vynálezu znázorněny jako mající průměr přibližně 40% toho jenž má rotor. Tudíž, opět tento systém trpí vzdáleností, kterou musí překonat pohybující se skutečnosti si nejsme vědomi toho, povahy byl komerčně používán.

Tudíž, z velkého množství systémů pro zavádění přísad, které byly popsány, zde existuje potřeba zdokonaleného systému k zavádění suspenzí pevných látek či jiných tekutých sloučenin, do vláknité struktury stejnoměrným rozdělováním.

Bylo by žádoucí poskytnout postup a zařízení, jež mohou být vhodně použity k zavádění kaše částicových tuhých těles v nějaké tekuté fázi, či jiném tekutém materiálu, do produktu MMVF během anebo brzo po formaci vlákna, za účelem prospěchu z příslušných vlastností částicových přísad ve struktuře struskové vlny. Rovněž by bylo žádoucí dokázat poskytnout zařízení a postup pro zavádění tuhých, obzvláště částicových, přísad a pojivového prostředku dovnitř vysoce stejnoměrným rozdělením, zkonstruováno zařízení tak, aby minimalizovalo nebezpečí zablokování a předešlo se problémům v důsledku opotřebování, způsobovanému brusnými částicemi v roztoku pojivá.

Podstata vynálezu

Tento vynález poskytuje zařízení pro výrobu (formování) produktu MMVF, zahrnující:

otáčivý, zvlákňovací rotor mající zvlákňovací obvod s poloměrem R a přední zadní část a jenž je zkonstruován pro

- 5 přijímání minerální taveniny a její vrhání radiálně směrem ven z obvodu jako vláken, prostředek pro otáčení rotoru obsahující otáčivou hřídel, na níž je rotor upevněn a jež se protahuje směrem dozadu od rotoru, kanál toku tekutiny, jenž je v podstatě neotáčivý a jenž se protahuje skrze otáčivou hřídel, výstup toku tekutiny, do něhož vede kanál toku tekutiny a jenž je v podstatě neotáčivý, prostředky rozdělování tekutiny pro rozstřikování tekutiny radiálně směrem ven kupředu rotoru, kde jsou tyto rozdělovači prostředky souosé s rotorem a jsou upevněny pro otáčení v podstatě souose s rotorem a mají povrch rozdělování uspořádán tak, že přijímá tekutinu z výstupu toku tekutiny, vyznačující se tím, že povrch rozdělování je otevřeným povrchem, který je v podstatě frustokonickým a má dlouhý v podstatě cirkulární okraj a krátký v podstatě cirkulární okraj a opisuje v podstatě frustokonickou zónu a výstup toku tekutiny je uvnitř této v podstatě frustokonické zóny, a dlouhý okraj je v poloměru alespoň 0,5 R.

Zařízení tohoto vynálezu může být použito v postupech, ve kterých je tradiční anebo jiný tekutý pojivový prostředek rozdělován do prstencového oblaku vláken. Toto nové zařízení je přednostně používáno pro aplikaci kaše částicové přísady do prstencového oblaku vláken, například jak je to popsáno v britské přihlášce 9 524 608.8, podané stejného data se žádostí o prioritu pro tuto přihlášku.

Podle toho, tento vynález rovněž zajišťuje postup výroby, resp. formování, produktu MMVF použitím zařízení, jež zahrnuje:

otáčivý, zvlákňovací rotor mající zvlákňovací obvod s poloměrem R a přední zadní část,

:.·· otáčivou hřídel, na níž je rotor upevněn a jež se protahuje směrem dozadu rotoru, kanál toku tekutiny, jenž je v podstatě neotáčivý a jenž se protahuje skrze otáčivou hřídel, a jenž vede do výstupu toku tekutiny, jenž je v podstatě neotáčivý, prostředek rozdělování tekutiny pro rozstřikování tekutiny radiálně směrem ven souose s rotorem, jenž je upevněn pro otáčení v podstatě souose s rotorem a jenž má povrch rozdělování, postup zahrnující aplikování minerální taveniny do rotoru zatímco se tento rotor otáčí a tímto vrhání taveniny z daného obvodu jako vláken, unášení těchto vláken směrem dopředu z přední části rotoru jako prstencový oblak, a předávání tekuté přísady do kanálu toku tekutiny a skrze výstup toku tekutiny a na povrch rozdělování, a rozstřikování tekuté přísady radiálně směrem ven k prstencovému oblaku, vyznačující se tím, že povrch rozdělování je otevřeným povrchem, který je v podstatě frustokonickým a má dlouhý v podstatě cirkulární okraj a krátký v podstatě cirkulární okraj a opisuje v podstatě frustokonickou zónu a výstup uvnitř této v podstatě frustokonické zóny.

toku tekutiny a

Je dlouhý okraj je v poloměru alespoň 0,5 R.

V tomto vynálezu použití v podstatě neotáčivého kanálu toku tekutiny a výstupu toku tekutiny zabraňuje odstřeďování a rozdělování suspenze částicového materiálu ve vodní fázi. Při přenosu na rychle se otáčející povrch, mající požadavky na specifickou velikost a tvar, je dosaženo vynikajícího rozdělování kaše či jiné tekutiny v podstatě v radiálním směru a do prstencového oblaku vláken. Tyto charakteristické rysy zařízení a způsobu tohoto vynálezu umožňují výrobu strukturu struskové vaty mající obzvláště stejnoměrné rozdělení přísady. Obzvláště může být dosaženo

rozdělování v konečné vláknité struktuře tuhých částicových přísad, které dokonalejší úrovně než jsou rozdělování získaná použitím zařízení a způsobu předcházející techniky.

Tekutá přísada se pohybuje skrze kanál toku tekutiny a skrze výstup toku tekutiny na povrch rozdělování, který má tvar v podstatě vnitřního povrchu komolého kužele. Když se povrch rozdělování otáčí, odstředivá síla působí, že tekutina proudí radiálně směrem ven přes povrch rozdělování a je vrhána z dlouhého okraje jako kapičky, které pronikají do oblaku vláken jak jsou vlákna formována.

Prostředek rozdělování tekutiny je upevněn pro otáčení v podstatě souose s daným rotorem. Má povrch rozdělování, který je otevřeným povrchem. To jest, povrch rozdělování nevyžaduje, jako u zařízení které je znázorněné v US 2 944 284, pár prstencových kotoučů definujících prstencový průchod, jenž je plněn tekutinou, a namísto toho je funkční povrch rozdělování jediným povrchem přes který radiálně proudí tekutina. Povrch tekutiny, jež není v kontaktu s povrchem rozdělování, může být neomezeným a tak může být otevřený atmosféře okolo rozdělovačích prostředků ve sběrací komoře, do které jsou vlákna vrhána z obvodu daného rotoru.

Ačkoli je povrch rozdělování otevřený v tom, že je distribuce dosaženo výhradně prostřednictvím odstředivé síly na tento povrch, pokud je to žádoucí může zde být krycí povrch, rozmístěný od tekutiny na povrchu, k bránění anebo minimalizaci rizika, že vlákna nebo jiný materiál budou padat na tento povrch.

Povrch rozdělování má tvar, jenž je v podstatě takový jako je vnitřní povrch části kuželu, jenž je v podstatě frustokonický. Tento opisuje v podstatě frustokonickou zónu, do níž výstup toku tekutiny vypouští tekutinu přísady k rozstřikování.

Povrch rozdělování má dva v podstatě rovnoběžné, v podstatě cirkulární okraje, jeden dlouhý a jeden krátký. Tyto okraje mohou být skutečně cirkulárními anebo mohou být

v podstatě eliptické. Jeden anebo oba tyto okraje mohou být zvlněny důsledkem přítomnosti žlábků v povrchu rozdělování, jak je pojednáno níže.

Povrch rozdělování může být částí přesného seříznutého kužele majícího přímý průřez mezi dlouhým a krátkým okrajem. Alternativně, region mezi dlouhým a krátkým okrajem může být konkávním anebo konvexním. Tam, kde je region konkávním, se povrch rozdělování může přibližovat danému tvaru i tak, že opisuje hemisféru.

Obvykle je úhel kužele mezi centrální kolmou a jednou šikmou stranou alespoň 20°, přednostně alespoň 30°, a může být 45° nebo větší, ačkoli často není více než 60° a obvykle ne větší než 75°.

Ve vynálezu je dlouhý okraj v poloměru alespoň 0,5 R. To jest, daná tekutá přísada je rozstřikována z povrchu rozdělování v poloměru alespoň poloviny toho, jenž má daný rotor. Dlouhý okraj je přednostně v poloměru 0,55 až 1 R, přednostněji 0,55 až 0,65 R. Dlouhý okraj může mít poloměr větší než R. Avšak, jestliže bude v příliš velkém poloměru, může to rušivě zasahovat do formace vláken. Navíc, uspořádání jiných komponentů celkového zařízení, například jiných rotorů pokud je takové zařízení obsahuje, nemusí dovolovat použití povrchu rozdělování majícího tak velký poloměr. Tudíž, dlouhý okraj přednostně než 1.1 R.

Dlouhý okraj formuje okraj, ze rozprášená tekutina. Krátký okraj je zakončení povrchu rozdělování prostřednictvím připojení ke kanálu toku tekutiny či výstupu, ačkoli to může být definovaný okraj.

Povrch rozdělování může být uspořádán tak, že dlouhý okraj je směrem dozadu krátkého okraje. To jest, otevřený povrch rozdělování je otočen lící k rotoru.

Přednostně je však dlouhý okraj směrem dopředu od krátkého okraje a otevřený povrch rozdělování je otočen lící nemá poloměr větší kterého obvykle je vrhána jednoduše

směrem, v němž se pohybují vlákna. Tato konfigurace je přednostní, protože udržování je snadnější a je zde malá tendence opotřebu a zablokování, než u obráceného sestavení.

Povrch rozdělování může být hladkým. Alternativně může být s takovými obrysy, že napomáhá radiálnímu pohybu tekutiny ke dlouhému okraji daného povrchu. Přednostně obsahuje mnohost žlábků (t.j., kanálků) rozmístěných okolo povrchu rozdělování protahujících se směrem ven ke dlouhému okraj i.

Tyto žlábky se přednostně protahují od krátkého okraje ke dlouhému okraji. Avšak, toto není vždy nutné. Některé nebo všechny žlábky se mohou protahovat ke dlouhému okraji z umístění, v němž povrch rozdělování přijímá tekutou přísadu, jestliže to není na krátkém okraji.

Přednostně povrch rozdělování obsahuje alespoň 4, přednostněji alespoň 10 nebo 15, 20 anebo 30 žlábků, nejpřednostněji alespoň 50 žlábků a může obsahovat 60 nebo 80 anebo dokonce 100 nebo více žlábků. Obvykle neobsahuje více než 200 žlábků. Každý žlábek může mít šířku (mezi vrcholky, jež definují jeho boční stěny) 0,5-20 mm, přednostně pod 10 mm, přednostněji pod 5 mm, často asi 1-3 mm. Oddělení mezi základnami přilehlých žlábků je typicky asi 0,5-20 mm, přednostně pod 10 mm, přednostněji pod 5 mm, často asi 1-3 mm. často se vzdálenost mezi vrcholky každého žlábků v podstatě rovná vzdálenosti mezi základnami přilehlých žlábků.

Jestliže je požadováno rychlé obvodové rozdělování tekutiny okolo povrchu rozdělování, mohou být poskytnuty žlábky v takové podobě, že jsou dosti mělké. Například, poměr šířky (v podstatě horizontální vzdálenost mezi vrcholky bočních stěn) a výšky (v podstatě vertikální vzdálenost od základny k vrcholu daných bočních stěn) žlábků může být alespoň 1, často alespoň 1,5, přednostně alespoň 2. Tyto mělké žlábky jak směrují tekutou přísadu z krátkého okraje do dlouhého okraje, tak umožňují proudu tekutiny mezi

žlábky aby napomáhal obvodovému rozdělování.

Tyto žlábky mohou být rozmístěny v podstatě ve stejné vzdálenosti okolo daného povrchu rozdělování. V některých okolnostech však mohou být rozmístěny v nestejné vzdálenosti od sebe.

V některých podobách zařízení podle tohoto vynálezu je žádoucí vrhat danou tekutinu pouze z nějaké části dlouhého okraje.

Takový systém může být obzvláště užitečný, když je daný rotor rotorem, který je upevněn okolo v podstatě horizontální osy a má pevný obvod, který přijímá taveninu a vrhá z tohoto obvodu minerální vlákna. Určité části obvodu tohoto obvodu mají tendenci produkovat velká množství vláken, zatímco jiné části produkují velmi málo vláken. Pro určité typy přísady je žádoucí distribuce tekuté přísady z povrchu rozdělování tekutiny tak, že regiony, z nichž je přísada vrhána, koincídují (shodují se) s regiony, ze kterých jsou vrhána vlákna. Tímto způsobem mohou být tyto přísady koncentrovány na regionu s největší hustotou formování vláken.

U jiných typů přísady, obzvláště suspenzí částicových tuhých těles v tekuté fázi, jež mají relativně vysokou hustotu, se upřednostňuje aby regiony odkud je přísada vrhána nekoincidovaly s regiony, z nichž jsou vrhána vlákna. Upřednostňuje se aby byla přísada vrhána z dlouhého okraje v podstatě směrem vzhůru. Například, tato může být vrhána z jediného regionu dlouhého okraje vystředěného na úhlu do 175°, často do anebo okolo 135°, z celkových 360° povrchu rozdělování. Pro některé systémy se dává přednost úhlům 135° až 175°, například 150° až 175°. Tento region je v podstatě v horní polovině povrchu rozdělování. Překvapivě jsme zjistili, že ačkoli je přísada vrhána v podstatě směrem vzhůru a vlákna jsou formována v podstatě z dolní poloviny rotoru, dosáhne se obzvláště dobrého rozdělování přísady v daných vláknech. Rovněž jsme zjistili, že tento systém

napomáhá udržovat stěny odstředivé komory, ve které je umístěno toto zařízení, minimalizováním množství tekutiny, jež je vrhána proti stěnám.

Žlábky mohou být v podstatě přímé. Alternativně mohou mít nějaký stupeň zakřivení. Jestliže budou dané žlábky přímé, mohou být uspořádány ve skutečně radiálním směru, to jest tyto se protahují podél linie nejkratší vzdálenosti mezi dlouhými a krátkými okraji. Alternativně tyto mohou být v nějakém úhlu ke skutečnému radiálnímu směru. Toto posledně uvedené uspořádání uděluje dané tekutině tangenciální komponentu rychlosti (navíc k tangencionálně složce, jež se shoduje s rychlostí obvodu příslušného povrchu rozdělování). Tento účinek může být rovněž dosažen pomocí použití zakřivených žlábků ve spirálovém sestavení. Žlábky těchto typů mohou být uspořádány tak, že protipůsobí tangenciální komponentě rychlostí, která je nevyhnutelně udělována dané tekutině rychlým otáčením fluidum rozdělujících prostředků. Takto mohou být žlábky uspořádány tak, aby udělovaly komponentu rychlosti v opozici té, která je udělována prostřednictvím otáčení. Toto má za následek, že tekutina je vrhána z dlouhého okraje povrchu rozdělování ve směru blíže skutečnému radiálnímu směru.

Průřez jakéhokoli žlábku může být symetrický a je často v podstatě ve tvaru U, přednostně sinusoidní, či ve tvaru V. Alternativně může být tento průřez nesymetrickým. Například, jedna boční stěna může mít okraj, který pročnívá přes směrem ke středu daného žlábku, takže daná boční stěna má v podstatě vlnovítě tvarovaný průřez. Rada žlábků, každý mající jednu stěnu této konfigurace, může být pro některé účely žádoucí, obzvláště pro speciální řízení nad pohybem tekuté přísady podél těchto žlábků. Takovéto uspořádání zajišťuje, že jakmile jednou daná tekutina vtekla do žlábku, v tomto žlábku zůstává, dokud nedosáhne dlouhého okraje povrchu rozdělování.

Tvarování povrchu rozdělování může být výhradně ve

• · formě žlábků. Alternativně může být poskytnuta dodatečná kontura. Například, mohou být poskytnuty v podstatě obvodové obrysy. Například, v povrchu rozdělování mohou být zajištěny jeden nebo více cirkulárních kanálů. Kanál tohoto typu se může protahovat okolo celého anebo okolo části daného povrchu. Celkově bude křižovat jakékoli žlábky v povrchu rozdělování v podstatě v pravých úhlech.

Namísto nějakého kanálu může být v podobném umístění poskytnut vyčnívající prstenec. Je možno zajistit více než jeden kanál nebo vyčnívající prstenec, ačkoli obecně je zajištěn jediný kanál nebo prstenec. Celkově je nějaký kanál nebo prstenec umístěn v bodě přibližně polovinu dráhy mezi dlouhým a krátkým okrajem.

Přítomnost kanálu nebo prstence tohoto druhu napomáhá obvodovému rozdělování dané tekuté přísady okolo povrchu rozdělování. Musí být zajištěno, že příslušný prstenec není příliš vysokým, či kanál příliš hlubokým tak, aby se umožnilo tekuté přísadě vtékat do dlouhého okraje povrchu rozdělování.

Prostředky rozdělování tekutiny mohou být vyrobeny z jakéhokoli vhodného materiálu, například z oceli nebo jiného kovového materiálu. Přednostně je povrch rozdělování alespoň vyroben z materiálu odolného vůči vodě jako je kalená ocel, kovový karbid, tungsten anebo nějaký keramický materiál jako je, například, materiál kysličníku hlinitého. Použití keramického materiálu vede ke zmenšenému opotřebovávání povrchu hrubými suspenzemi částicových tuhých látek, jichž se přednostně používá. Rovněž to vede ke zmenšené korozi a opotřebu výskytem na povrchu rozdělování minerální taveniny anebo uniklých vláken.

Prostředky rozdělování tekutiny jsou upevněny aby se otáčely ve směru chodu hodinových ručiček anebo proti směru chodu hodinových ručiček, jakoukoli vhodnou rychlostí. Mohou být uspořádány tak, aby se mohly otáčet při otáčecí rychlosti odlišné od té, kterou má daný rotor, či dokonce

Φ ·· ·Φ ·· φφ φφ φφφφ φφφφ φφφ* φφ φ φ φφφ φ φφφ φφ φφφ φφ φφ φφφ φ φ φφφ φφφφ ·φφ

Φ·· *« Μ* ·· ·Φ ·· v odlišném, směru. Přednostně je však prostředek rozdělování umístěn na rotoru tak, že je otáčen na otáčivé hřídeli pomocí daného rotoru ve stejném směru a se stejnou rotační rychlostí.

Výstup toku tekutiny je uspořádán tak, aby vypouštěl tekutinu na povrch rozdělování. Výstup toku tekutiny může být jednoduchou hubicí (hrdlem či otvorem, pozn.) ukončující kanál toku tekutiny. Průměr tohoto otvoru může být stejným jako je kanál toku dané tekutiny. Může být nepatrně menší nebo větší. Například, tímto výstupem může být jednoduché trubkové ohnutí vedoucí z kanálu toku tekutiny zakončené v podstatě cirkulárním otvorem. Alternativně může být toto hrdlo zploštělé, takže stříká tekutou přísadu přes předem stanovený úhel.

Výstup toku tekutiny může být umístěn centrálně ve frustokonické zóně, podél její osy a je přednostně těsně u krátkého okraje. Alternativně může být umístěn v bodě blízko povrchu rozdělování a v prostoru mezi krátkým a dlouhým okrajem, například, okrajem a třemi čtvrtinami a dlouhým okrajem, přednostně mezi krátkým a polovinou této vzdálenosti. V takovém případě může být tento výstup například trubicí vedoucí z kanálu toku tekutiny. Tato trubka může být vyúhlena když opouští kanál toku tekutiny k zajištění ohybu. Trubka a výstup se neotáčejí s prostředkem rozdělování tekutiny a jsou v podstatě neotáčítelné.

Výstup toku tekutiny je obvykle připevněn ke kanálu toku tekutiny tak, že se neotáčí ve vztahu k tomuto kanálu. Protože primární rozprašování tekutiny je v důsledku otáčení povrchu rozdělování, otáčení tohoto výstupu toku tekutiny není obvykle nezbytné a tak je pro výstup nejjednodušší aby byl fixován proti otáčení.

Výstup toku tekutiny může vypouštět tekutinu osově do zóny opsané příslušným povrchem rozdělování, v kterémžto v umístění vzdálenosti mezi mezi krátkým krátkým okrajem • *4 ·· ·· ·9 44 • 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 ··· · · 44 4 · 44 ·· 4 · 4 4 4 «φ 444 4 4

444 4444 4 4 4

444 44 *4 44 44 4« momentu se tekutina pohybuje pod vlivem gravitace k dosažení povrchu rozdělování. Alternativně může tento výstup toku tekutiny vypouštět tekutinu radiálně. V takovém případě může tento výstup zahrnovat jedno hrdlo, ale přednostně obsahuje alespoň dvě hrdla umístěná okolo kanálu toku tekutiny. Tato mohou být umístěna ekvidistantně (ve stejné vzdálenosti) nebo neekvidístantně. Jestliže je vyžadováno v podstatě stejnoměrné rozdělování tekuté přísady, hrdla jsou přednostně umístěna ve stejné vzdálenosti. To může například zahrnovat dvě hrdla umístěná diametrálně stranou, jež jsou dostatečně malá v průměru aby bylo indukováno určité rozprášení tekutiny když tato prochází těmito hrdly.

Jestliže je žádoucí nestejnoměrné rozdělování dané tekutiny, například jestliže se zamýšlí aby tekutina opouštěla daný povrch rozdělování z pouze části dlouhého okraje, může být zvoleno neekvidistantní uspořádání těchto otvorů.

Pro nestejnoměrné rozdělování je vhodným výstupem toku tekutiny štěrbinový výstup. Například tam, kde je žádoucí rozdělování přes jediný region, je opatřena štěrbina, ze které může daná tekutina opouštět kanál toku tekutiny. Tato štěrbina pokrývá určitý úhel povrchu rozdělování, přes který je žádoucí aby byla daná tekutina rozdělována, například až do 175°, Často do 150°, například okolo 135^θ. Štěrbinový výstup je obzvláště užitečný, když je žádoucí vrhat tekuté přísady v podstatě směrem nahoru, jak je to popsáno výše.

Výstup toku tekutiny může být uspořádán tak, aby vypouštěl tekutinu v podstatě přímo na povrch rozdělování. Alternativně zde může být značná mezera mezi výstupem toku tekutiny a povrchem rozdělování, přes který se pohybuje tekutina před tím, než dosáhne povrchu rozdělování. Toto je obzvláště výhodné v kombinaci s mnohostí radiálních výstupů, obzvláště těch, jež indukují určité rozprašování při výtoku dané tekutiny. Tento přednostní systém maximalizuje rozprašování tekutiny během průchodu z daného výstupu do

povrchu rozdělování a při kontaktu s příslušným povrchem rozdělování. Tato mezera má typicky délku alespoň 10 mm.

Obvykle je výstup toku tekutiny upevněn proti otáčení, ačkoli jestliže to je žádoucí, může se pomalu otáčet za předpokladu, že příslušná míra otáčení nepůsobí odstředivé oddělování tuhých těles v kaši skrze něj procházející.

Kanál toku tekutiny je v podstatě neotáčítelným. Tento kanál toku tekutiny se protahuje skrze otáčítelnou hřídel, na které je rotor upevněn a obvykle je nezbytné zajistit ložiska mezi tímto kanálem a hřídelí anebo mezi tímto kanálem a rotorem. Jsou jimi obvykle válečková ložiska.

Kanál toku tekutiny vede od prostředků dodávky suspenze částicových tuhých těles nebo jiné tekuté přísady do daného výstupu toku tekutiny.

Obvykle je nezbytné zajistit těsnící spojení mezi otáčejícími se a neotáčejícími se částmi zařízení, aby se předešlo, jak jen to je možné, unikání dané tekutiny zpátky do zařízení po vypuštění z výstupu toku tekutiny. Toto těsnící spojení může být mezi prostředky rozdělování tekutiny a výstupem toku tekutiny nebo kanálem toku tekutiny nebo oběma. Je přednostně mezi kanálem toku tekutiny a prostředky rozdělování tekutiny. V takovém případě je přednostně výstup toku tekutiny oddělen od těsnícího spojení prostřednictvím komory, která se otáčí pomocí prostředků rozdělování tekutiny a jež má otvor výstupu ve svém vnitřním obvodu. Tato komora je obvykle prstencová. Těsnící spojení mezi otáčejícími se a neotáčejícími se komponenty může být mezi zadní částí této komory a kanálem toku tekutiny. Přednostněji je kanál toku tekutiny podporován souborem válečkových ložisek a těsnící spojení je mezi tímto souborem ložisek a zadní částí komory.

Taková konfigurace nevyžaduje těsnící spojení mezi otáčivou komorou a výstupem toku dané tekutiny. Jestliže jakákoli přísada, když se jí nepodaří pohybovat se radiálně směrem ven podél povrchu rozdělování do jeho dlouhého okraje

anebo jakákoli minerální tavenina či uniklá vlákna vejdou do kontaktu s povrchem rozdělování a uniknou zpátky do tohoto zařízení, tyto se pohybují zpátky do otáčející se komory. Rychlé otáčení se této komory znamená, že materiál uvnitř je tlačen odstředivě radiálně směrem ven uvnitř této komory. Obvodový výstup z této komory je přednostně umístěn tak, aby vypouštěl daný materiál přímo na povrch rozdělování, kde se tento potom pohybuje radiálně směrem ven do dlouhého okraje.

Rotor je přednostně upevněný okolo v podstatě horizontální osy a má pevný obvod a je zkonstruován tak, aby přijímal taveninu aplikovanou na(do) obvod a vrhal minerální vlákna z obvodu. Nejpřednostněji je to kaskádové zařízení obsahující 2, 3 nebo 4 takovéto rotory. Takový vhodný kaskádový rotační zvlákňovací rotor (spinner) je popisován ve WO 92/06047. V kaskádovém spinneru může být každý rotor jako ten popsaný výše. Avšak, obvykle není nezbytné aby více než dva rotory byly rotory jaké jsou popsány výše.

V přednostních zařízeních první rotor není konfigurován podle tohoto vynálezu, často jsou pouze poslední rotor, ale přednostně pouze dva poslední rotory, konfigurovány podle tohoto vynálezu. Je obzvláště výhodné opatřit jeden nebo více z posledních dvou rotorů prostředky pro vrhání tekuté přísady v podstatě směrem vzhůru, jak je to popsáno výše.

Alternativně může být tímto spinnerem typ rotoru s odstředivým kalíškem, popsaný v EP 530 843 anebo typu Downey popsaný v patentech US 2 944 284 a US 3 343 933.

Postup podle tohoto vynálezu může používat jakoukoli z podob zařízení podle tohoto vynálezu popsaných výše.

V postupu tohoto vynálezu je tekutá přísada rozstřikována do prstencového oblaku vláken prostředky rozstřikování tekutiny.

Tekutou přísadou může být jakýkoli materiál v tekuté podobě, například vodní pojivový prostředek, či nějaká disperze (termodynamicky nestabilní kapičky tekutiny v další tekutině, například ve vodním pojivu) anebo emulze (termodynamicky stabilní kapičky tekutiny v další tekutině, například ve vodním pojivu). Přednostně to je suspenze tuhého částicového materiálu v tekuté fázi. Přednostně to je suspenze tuhého částicového materiálu ve vodní fázi. Tato suspenze může mít hustotu okolo 1,0 g/cm³ anebo větší, obvykle alespoň 1,1 g/cm³, ale přednostně je suspenzí tuhého částicového materiálu ve vodní fázi, která má hustotu alespoň 1,2 g/cm³. Přednostně má hustotu alespoň 1,3 g/cm³, přednostněji alespoň 1,4 g/cm³. Obvykle má tato suspenze hustotu od 1,3 do 1,9 g/cm³, nejpřednostněji od 1,4 do 1,7 g/cm³.

Zjišťujeme, že když je určitá přísada suspenzí s hustotou nad 1,0 g/cm³, je obzvláště žádoucí vrhat ji od povrchu rozdělování v podstatě ve směru směrem nahoru, jak je popsáno výše.

V postupu podle tohoto vynálezu je možné rozdělovat suspenze mající vysoký obsah pevných těles, například alespoň 20%, často 30 až 60 anebo 70%, váhy tuhých těles, založeno na celkové váze suspenze. Tato množství celkově platí na částice mající velikost nad 5 pm, přednostně nad 10 pm. Dodatečně zde mohou být menší částice jako je jíl v množství obvykle pod 5 nebo 10% váhy dané kaše. částice mohou být v podstatě sférické. Alternativně mohou být protažené či vláknité. Mohou mít rovněž nepravidelný tvar. Velikost nějaké částice se týká jejího maximálního rozměru.

Příslušný postup a zařízení tohoto vynálezu umožňují rozdělování suspenzí tuhých těles, jejichž průměrné velikosti jsou alespoň 10 pm, často od 40 pm až 100 pm. Mohou být dodávány částice s průměrnou velikostí 150 až 250 pm, často okolo 200 pm.

Materiály, které mohou být suspendovány v určité tekutině, přednostně vodní fázi, obsahují odpadová vlákna struskové vlny, jíl, perlit, vermikulit, nerozpustná barviva, hydrát hlinitý, hydroxid hořečnatý, vápník či jiné • · <

• · · podobné drcené či jemně zrnkový minerální materiál. Mohou být vyráběny ohnivzdorné materiály, jak jsou popsány v naší přihlášce GB 9 524 606.2, žádost o prioritu pro mezinárodní přihlášku číslo ..., dnes podaná reference PRLO361OWO.

Ve vodě rozpustné přísady jako pojivové prostředky mohou být použity, rozpuštěné ve vodní fázi. Rovněž mohou být použity přísady jako jsou emulze olejů anebo jiné materiály. Dodatečné rozpustné přísady jako je pojivo mohou být také rozstřikovány do prstencového oblaku z umístění vně prstencového oblaku vláken.

Materiály MMVF, produkované prostřednictvím postupu podle tohoto vynálezu, mohou být použity pro jakékoli účely známé pro výrobky MMVF, například, k izolaci a ochraně před ohněm, tepelnou izolaci, redukci a regulaci hluku, stavebnictví, zahradnické nosiče, vyztužení jiných výrobků jako jsou plastické hmoty a jako plnivo. Tyto materiály mohou být v podobě spojených roun či plstí (které mohou být ploché nebo zakřivené) anebo tyto materiály mohou být rozmělněny do granulátu.

Přehled obrázků na výkresech

Tento vynález je nyní znázorněn pomocí referencí na doprovodné výkresy, v nichž:

Obr. 1 - znázorňuje průřez rotorem, jenž vytváří součást zařízení podle tohoto vynálezu.

Obr. 2 - znázorňuje částečný průřez dalším rotorem podle tohoto vynálezu, znázorňující alternativní povrch rozdělování.

Obr. 3 - znázorňuje pohled zepředu na další rotor podle tohoto vynálezu, znázorňující alternativní výstup tekutiny.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 znázorňuje pevný rotor JL typu používaného v kaskádovém spinneru, jenž je upevněn na otočné hřídeli 3. K tomuto rotoru jsou upevněny prostředky rozdělování tekutiny 16, které mají povrch rozdělování 11. Tento v podstatě frustokonický povrch 11 je konkávním povrchem, obsahujícím mnohost žlábků 18, z nichž je znázorněno šest. Povrch rozdělování má krátký okraj 12 a dlouhý okraj 14, dlouhý okraj 14 je směrem vpřed od krátkého okraje 12. Tento dlouhý okraj 14 je v poloměru 0,6 R, kde R je poloměr daného rotoru. Rotor i je podporován (nesen) na rotační hřídeli 3 válečkovými ložisky 32. Neotáčivý kanál toku tekutiny 5 je podporován na ložiscích 30, obvykle válečkových ložiscích, mezi otáčivou hřídelí 3 a neotáčivým kanálem toku tekutiny

5. Neotáčivý kanál toku tekutiny 5 vede do a je připevněn k výstupu toku tekutiny 7, jenž rovněž není otáčitelný. Tento má dva (anebo více) radiálně se protahujících vypouštěcích otvorů či hrdel. Radiálně se protahující vypouštěcí otvory mohou být sešikmeny směrem dozadu v úhlu 10-45° tak, aby se zajistilo, že vypouštěná tekutina se setkává s povrchem rozdělování v nejmenším možném poloměru.

Při použití je suspenze částicových tuhých těles dodávána (dodávací prostředky neznázorněny) do kanálu toku tekutiny 5, který se protahuje skrze otáčivou hřídel 3, a do výstupu 7 toku tekutiny. Příslušná suspenze pak prochází otvory 9.

Částečně rozprášená suspenze prochází přes mezeru vzduchu ve směru šipek a na povrch rozdělování 11. Rychlé otáčení (odstředování) prostředků rozdělování tekutiny 16 indukuje radiální pohyb směrem ven dané suspenze, vedené žlábky 18, do koncových bodů 20 žlábků na okrají 14.

Z těchto koncových bodů je suspenze vymršťována v rozprášené podobě z rozdělovacího povrchu radiálně směrem ven a kupředu rotoru.

• ·

- 20 * · · · · · « »· · ·· ·« ·· ft · · · • · · · · • · 9

Jestliže se jakákoli suspenze nepohybuje radiálně směrem ven podél žlábků 18, ale má tendenci unikat zpátky do zařízení, prochází podél vstupního kanálu 28 do otáčející se prstencové komory 24. Otáčení této komory nutí tuto suspenzi aby se pohybovala k vnější stěně komory, odkud teče podél výstupního kanálu 26 na povrch rozdělování v jeho krátkém okraji. Mezi komorou 24 a válečkovými ložisky 30 je umístěno těsnění 34. Takto se předchází unikání do jiných regionů tohoto zařízení.

Souběžně je příslušná tavenina aplikována do obvodu 22 rotoru 1, jenž se rychle otáčí a vrhá taveninu z obvodu jako vlákna. Tato vlákna jsou dmýchána dopředu tradičními vzduchovými dodávacímí prostředky (nejsou znázorněny) v prstencovém oblaku. Když jsou vlákna dmýchána dopředu, setkávají se s rozprášenou suspenzí z tekutinu rozdělujících prostředků. Suspenze a přísady které obsahuje, pronikají prstencovým oblakem a pokrývají, či obalují, vlákna.

Vlákna jsou pak sbírána tradičním způsobem jako struktura obsahující stejnoměrně rozdělenou přísadu na nějakém kolektoru. Tato struktura či pás může být podrobena křížovému přeplátování či přehybu, ke zformování plstě a tento produkt může být stlačován a tepelně vytvrzen tradičním způsobem.

Obr. 2 znázorňuje alternativní konstrukci pro prostředky 16 rozdělování tekutiny. Povrch 11 rozdělování je přesně frustokonický a má přímý průřez od okraje 12 k okraji

14.

Obr. 3 znázorňuje alternativní konstrukci pro výstup toku tekutiny 7. V tomto sestavení je tento výstup v podobě štěrbiny pokrývající okolo 135° z možných 360°. Tekutá přísada vytéká z kanálu toku tekutiny 5 skrze štěrbinu 36 a je dodávána na povrch 11 rozdělování tekutiny. Tekutá přísada teče přes region 38· Dráha spirálového typu dané tekutiny vzniká jako výsledek rychlého otáčení povrchu • ·· · · ·· ·· ·· ···· · · · · ···· • · · · · · · · ··· • · · · · · · · ί ί ··· ·· ·· ·· ·· · ·

- 21 rozdělování (v tomto ztvárnění ve směru chodu hodinových ručiček). Tekutá přísada je takto vrhána z dlouhého okraje 14 rozdělovacího povrchu v podstatě směrem nahoru přes okolo 135° obvodu povrchu rozdělování.

!&3-%

Claims (18)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro výrobu produktu MMVF, zahrnující:

   otáčivý, zvlákňovací rotor /1/ mající zvlákňovací obvod /22/ s poloměrem R a přední a zadní část, a jenž je zkonstruován pro přijímání minerální taveniny a její vrhání radiálně směrem ven z obvodu jako vláken, prostředek pro otáčení rotoru obsahující otáčivou hřídel /3/, na níž je rotor upevněn a jež se protahuje směrem dozadu od rotoru, kanál /5/ toku tekutiny, jenž je v podstatě neotáčivý a jenž se protahuje skrze otáčivou hřídel /3/, výstup /9/ toku tekutiny, do něhož vede kanál toku tekutiny a jenž je v podstatě neotáčivý, prostředky /16/ rozdělování tekutiny pro rozstřikování tekutiny radiálně směrem ven kupředu rotoru, kde jsou tyto rozdělovači prostředky souosé s rotorem a jsou upevněny pro otáčení v podstatě souose s rotorem a mají povrch /11/ rozdělování uspořádán tak, že přijímá tekutinu z výstupu /9/ toku tekutiny;

   vyznačující se tím, že povrch /11/ rozdělování je otevřeným povrchem, který je v podstatě frustokonický a má dlouhý v podstatě cirkulární okraj /14/ a krátký v podstatě cirkulární okraj /12/ a opisuje v podstatě frustokonickou zónu a výstup /9/ toku tekutiny je uvnitř této v podstatě frustokonické zóny, a dlouhý okraj /14/ je v poloměru alespoň 0,5 R.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, v němž je dlouhý okraj směrem kupředu od krátkého okraje.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, v němž je povrch rozdělování konkávní.
4. 4. Zařízení podle jakéhokoli předcházejícího nároku, v němž povrch rozdělování obsahuje mnohost žlábků rozmístěných okolo povrchu rozdělování, protahujících se radiálně směrem ven od krátkého okraje ke dlouhému okraji.
5. 5. Zařízení podle jakéhokoli předcházejícího nároku, v němž dlouhý okraj je v poloměru 0,55 až 0,65 R.
6. 6. Zařízení podle jakéhokoli předcházejícího nároku, v němž výstup toku tekutiny zahrnuje mnohost radiálních výstupů, jež jsou rozmístěny v mezeře od povrchu rozdělování a jimiž může být tekutina vypouštěna skrze radiální výstupy a přes tuto mezeru na povrch rozdělování.
7. 7. Zařízení podle jakéhokoli z nároků 1 až 5, v němž výstup toku tekutiny je neotáčivou štěrbinou, kterou může být tekutina vypouštěna pouze na část povrchu rozdělování tak, že při použití je tekutá přísada vrhána z povrchu rozdělování v podstatě směrem nahoru, přednostně přes úhel 150° anebo menši.
8. 8. Zařízení podle jakéhokoli předcházejícího nároku, v němž je povrch rozdělování vyroben z keramického materiálu.
9. 9. Zařízení podle jakéhokoli předcházejícího nároku, v němž je těsnění mezi kanálem toku tekutiny a prostředky rozdělování tekutiny a výstup toku tekutiny je oddělen od tohoto těsnění komorou, která se otáčí s rotorem a má obvodový výstup ve spojení s povrchem rozdělování.

   ÍO. Zařízení podle jakéhokoli předcházejícího nároku, v němž je rotor upevněn okolo v podstatě horizontální osy a má pevný obvod a je zkonstruován tak, aby přijímal taveninu aplikovanou na obvod a vrhal minerální vlákna s tohoto obvodu.
10. 11. Zařízení podle jakéhokoli předcházejícího nároku, jímž je kaskádové rotační zvlákňovací zařízení (spinner).
11. 12. Zařízení podle nároku 11, v němž posledním rotorem je rotor jak je popsán v nároku 1.
12. 13. Zařízení podle nároku 11, jež obsahuje čtyři rotory, z nichž poslední dva jsou rotory jak jsou popsány v nároku 1.
13. 14. Zařízení podle nároku 13, v němž poslední tři rotory jsou rotory jak jsou popsány v nároku 1.
14. 15. Postup výroby produktu MMVF použitím zařízení, jež zahrnuje:

    otáčivý, zvlákňovací rotor mající zvlákňovací obvod s poloměrem R a přední a zadní část, otáčivou hřídel, na níž je rotor upevněn pro otáčení a jež se protahuje směrem dozadu rotoru, kanál toku tekutiny, jenž je v podstatě neotáčivý a jenž se protahuje skrze otáčivou hřídel, a jenž vede do výstupu toku tekutiny, jenž je v podstatě neotáčivý, a prostředek rozdělování tekutiny pro rozstřikování tekutiny radiálně směrem ven kupředu rotoru, souosý s rotorem, jenž je upevněn pro otáčení v podstatě souose s rotorem a jenž má povrch rozdělování, postup zahrnující aplikování minerální taveniny do rotoru zatímco se tento rotor otáčí a tímto vrhání taveniny z daného obvodu jako vláken, unášení těchto vláken směrem kupředu z přední části rotoru jako prstencový oblak, a předávání tekuté přísady do kanálu toku tekutiny a skrze výstup toku tekutiny a na povrch rozdělování, a rozstřikování tekuté přísady radiálně směrem ven k prstencovému oblaku, vyznačující se tím, že povrch rozdělování je otevřeným povrchem, který je

    - 25 ·; ; * · ♦ · ♦ · ·, , • ί :.». j .·*..

    ·ν..· v podstatě frustokonický a má dlouhý v podstatě cirkulární okraj a krátký v podstatě cirkulární okraj a opisuje v podstatě frustokonickou zónu a výstup toku tekutiny je uvnitř této v podstatě frustokonické zóny, a dlouhý okraj je v poloměru alespoň 0,5 R.
15. 16. Postup podle nároku 15, v němž je tekutá přísada suspenzí tuhého částicového materiálu ve vodní fázi, jenž má hustotu alespoň 1,2 g/cm³.
16. 17. Postup podle nároku 16, v němž daná suspenze obsahuje od 20 do 75% ze své celkové váhy tuhé částice.
17. 18. Postup podle nároku 16 nebo 17, v němž daná suspenze má hustotu od 1,4 do 1,7 g/cm³.
18. 19. Postup podle jakéhokoli z nároků 16 až 18, v němž daná suspenze zahrnuje potencionálně nestabilní suspenzi anorganického částicového materiálu, stabilizovaného v této suspenzi prostřednictvím jílu.